APR18 C6140普通车床主轴变速箱设计.zip

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apr18 c6140 普通 车床 主轴 变速箱 设计
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目 录目 录.........................................................................................................................................2第 1 章 绪论...............................................................................................................................5第 2 章 车床转速参数设计.......................................................................................................62.1 车床主参数和基本参数 ...............................................................................................62.2 确定转速 ......................................................................................................................62.3 拟定参数的步骤和方法 ...............................................................................................62.3.1 极限切削速度 Vmax、Vmin ...........................................................................62.3.2 主轴的极限转速 ...............................................................................................6第 3 章 运动设计.......................................................................................................................83.1 主电机功率—— 动力参数的确定 ..............................................................................83.2 确定结构式 ...................................................................................................................83.3 确定结构网 ..................................................................................................................93.4 绘制转速图和传动系统图 ..........................................................................................93.5 确定各变速组此论传动副齿数 ................................................................................103.6 核算主轴转速误差 ....................................................................................................12第 4 章 传动件的设计.............................................................................................................134.1 带传动设计 ................................................................................................................134.2 选择带型 .....................................................................................................................144.3 确定带轮的基准直径并验证带速 .............................................................................144.4 确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角 .....................................................154.5 确定带的根数 z..........................................................................................................164.6 确定带轮的结构和尺寸 .............................................................................................164.7 确定带的张紧装置 .....................................................................................................164.8 计算压轴力 .................................................................................................................164.9 计算转速的计算 ........................................................................................................184.10 齿轮模数计算及验算 ..............................................................................................194.11 传动轴最小轴径的初定 ...........................................................................................244.12 传动轴的直径估算 ..................................................................................................254.12.1 确定各轴转速 ...............................................................................................254.12.2 传动轴直径的估算:确定各轴最小直径 ....................................................254.12.3 键的选择 .......................................................................................................264.13 传动轴的校核 ..........................................................................................................264.13.1 传动轴的校核 ...............................................................................................274.13.2 键的校核 .......................................................................................................274.14 摩擦离合器的选择和计算 ......................................................................................284.15 轴承的选用与校核 ..................................................................................................304.15.1 各轴轴承的选用 ...........................................................................................304.15.2 各轴轴承的校核 ...........................................................................................304.16 主轴组件设计 ...........................................................................................................334.17 主轴的基本尺寸确定 ..............................................................................................334.18 主轴刚度验算 ..........................................................................................................37第 5 章 结构设计.....................................................................................................................405.1 结构设计的内容、技术要求和方案 ........................................................................405.2 展开图及其布置 ........................................................................................................405.3 I 轴(输入轴)的设计 ..............................................................................................415.4 齿轮块设计 ................................................................................................................415.5 传动轴的设计 ............................................................................................................425.6 主轴组件设计 ............................................................................................................445.6.1 各部分尺寸的选择 .........................................................................................445.6.2 主轴材料和热处理 .........................................................................................445.6.3 主轴轴承 .........................................................................................................455.6.4 主轴与齿轮的连接 .........................................................................................465.6.5 润滑与密封 ...................................................................................................475.6.6 其他问题 .........................................................................................................47第 6 章 设计部分的调节、润滑、维护保养、技术要求及其它.........................................48总结...........................................................................................................................................50参考文献...................................................................................................................................51致 谢.......................................................................................................................................523第 1 章 绪论机床技术参数有主参数和基本参数,他们是运动传动和结构设计的依据,影响到机床是否满足所需要的基本功能要求,参数拟定就是机床性能设计。主参数是直接反映机床的加工能力、决定和影响其他基本参数的依据,如车床的最大加工直径,一般在设计题目中给定,基本参数是一些加工件尺寸、机床结构、运动和动力特性有关的参数,可归纳为尺寸参数、运动参数和动力参数。通用车床工艺范围广,所加工的工件形状、尺寸和材料各不相同,有粗加工又有精加工;用硬质合金刀具又用高速钢刀具。因此,必须对所设计的机床工艺范围和使用情况做全面的调研和统计,依据某些典型工艺和加工对象,兼顾其他的可能工艺加工的要求,拟定机床技术参数,拟定参数时,要考虑机床发展趋势和同国内外同类机床的对比,使拟定的参数最大限度地适应各种不同的工艺要求和达到机床加工能力下经济合理。机床主传动系因机床的类型、性能、规格和尺寸等因素的不同,应满足的要求也不一样。设计机床主传动系时最基本的原则就是以最经济、合理的方式满足既定的要求。在设计时应结合具体机床进行具体分析,一般应满足的基本要求有:满足机床使用性能要求。首先应满足机床的运动特性,如机床主轴油足够的转速范围和转速级数;满足机床传递动力的要求。主电动机和传动机构能提供足够的功率和转矩,具有较高的传动效率;满足机床工作性能要求。主传动中所有零部件有足够的刚度、精度和抗震性,热变形特性稳定;满足产品的经济性要求。传动链尽可能简短,零件数目要少,以便节约材料,降低成本。4第 2 章 车床转速参数设计2.1 车床主参数和基本参数车床的主参数(规格尺寸)和基本参数如下:Dmin=315、rmin=150r/min、P=4kw、公比 1.26、Z=122.2 确定转速这里我们取标准公比系列 =1.26.1 12-maxin50r/min.6906.1r/minzn查标准数列取 ax9i、因为 =1.26=1.064。首先找到最小极限转速 150,再每跳过 3 个数(1.06~1.06 4)取一个转速,即可得到公比为 1.26 的数列: 150,190,236,300,375,475,600,750,950,1180,1500,19002.3 拟定参数的步骤和方法2.3.1 极限切削速度 Vmax、Vmin根据典型的和可能的工艺选取极限切削速度要考虑:允许的切速极限参考值如下:表 1.1加 工 条 件 Vmax(m/min) Vmin(m/min)硬质合金刀具粗加工铸铁工件 30~50硬质合金刀具半精或精加工碳钢工件150~300螺纹加工和铰孔 3~82.3.2 主轴的极限转速计算车床主轴极限转速时的加工直径,则主轴极限转速应为结合题目条件,取标准数列数值,=150r/minmin取 1.265依据题目要求选级数 Z=12, =1.26 考虑到设计的结构复杂程度要适中,故采用常规的扩大传动。各级转速数列可直接从标准的数列表中查出,按标准转速数列为:150,190,236,300,375,475,600,750,950,1180,1500,19006第 3 章 运动设计3.1 主电机功率——动力参数的确定合理地确定电机功率 N,使机床既能充分发挥其性能,满足生产需要,又不致使电机经常轻载而降低功率因素。根据题设条件电机功率为 4KW可选取电机为:Y112M-4 额定功率为 4KW,满载转速为 1440r/min.3.2 确定结构式已知 Z= x3b2aa、b 为正整数,即 Z 应可以分解为 2 和 3 的因子,以便用 2、3 联滑移齿轮实现变速。按照 Z=12 分解为:Z=2 1×32×24。对于 12=2×3×2 传动式,有 6 种结构式和对应的结构网。分别为:, , ,由于本次设计的机床 I 轴装有摩擦离合器,在结构上要求有一齿轮的齿根圆大于离合器的直径。初选 的方案。1263从电动机到主轴主要为降速变速,若使变速副较多的变速组放在较接近电动机处可使小尺寸零件多些,大尺寸零件少些,节省材料,也就是满足变速副前多后少的原则,因此取 12=2×3×2 方案为好。设计车床主变速传动系时,为避免从动齿轮尺寸过大而增加箱体的径向尺寸,在降速变速中,一般限制限制最小变速比 ;为避免扩大传动误差,减少震动噪41minu声,在升速时一般限制最大转速比 。斜齿圆柱齿轮传动较平稳,可取2ax。因此在主变速链任一变速组的最大变速范围5.2maxu。在设计时必须保证中间变速轴的变速范围)10~8(5.)2~(minaxuR最小。综合上述可得:主传动部件的运动参数 =150 Z=12 =1.26max190min73.3 确定结构网由上选择的结构式 12=23×31×26 画其结构图如下:传动组的变速范围的极限值齿轮传动最小传动比 Umin 1/4,最大传动比 Umax ,决定了一个传动组的最大变2速范围 rmax=umax/umin 。8因此,要按照下表,淘汰传动组变速范围超过极限值的所有传动方案。极限传动比及指数 X,X,值为:表 2.1公比 极限传动比指数 1.26X 值:Umin= =1/4x14X'值:Umax= x, =22(X+ X')值:rmin= x+x` =8 63.4 绘制转速图和传动系统图(1)选择电动机:采用 Y 系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。(2)绘制转速图:8(3)画主传动系统图。根据系统转速图及已知的技术参数,画主传动系统图如图 2-3:1-2 轴最小中心距:A 1_2min>1/2(Zmaxm+2m+D)轴最小齿数和:S zmin>(Zmax+2+D/m)3.5 确定各变速组此论传动副齿数(1)Sz 100-120,中型机床 Sz=70-100(2)直齿圆柱齿轮 Zmin 18-20,m 49图 2-3 主传动系统图(7)齿轮齿数的确定。变速组内取模数相等,据设计要求 Zmin≥18~20,齿数和Sz≤100~120,由表 4.1,根据各变速组公比,可得各传动比和齿轮齿数,各齿轮齿数如表 2-2。表 2-2 齿轮齿数基本组 第一扩大组 第二扩大组传动比1.26:1 1:1.58 1:1 1:1.26 1:1.58 1:2 2:1代号 Z1Z 'Z 2Z 'Z3Z 'Z4Z ’ Z5 Z5’ Z6Z 'Z7 Z7’齿数 30 24 21 33 40 40 35 45 31 49 33 66 66 33103.6 核算主轴转速误差实际传动比所造成的主轴转速误差,一般不应超过±10( -1)%,即〈10( -1)%=2.6%n标 准 转 速标 准 转 速实 际 转 速 各级转速误差n 1900 1500 1180 950 750 600 475 375 300 236n` 1902 1501 1182.1 951.8 751.5 603.2 475.8 374.3 303.5 235.72误差 2.2% 2.1% 2.2% 2.1% 2.1% 2.3% 1.31% 2.2% 2.2% 2.1%n 190 150n` 191 150.1误差 2.2% 2.1%转速误差小于 2.6%,因此不需要修改齿数。目 录目 录.........................................................................................................................................2第 1 章 绪论...............................................................................................................................5第 2 章 车床转速参数设计.......................................................................................................62.1 车床主参数和基本参数 ...............................................................................................62.2 确定转速 ......................................................................................................................62.3 拟定参数的步骤和方法 ...............................................................................................62.3.1 极限切削速度 Vmax、Vmin ...........................................................................62.3.2 主轴的极限转速 ...............................................................................................6第 3 章 运动设计.......................................................................................................................83.1 主电机功率—— 动力参数的确定 ..............................................................................83.2 确定结构式 ...................................................................................................................83.3 确定结构网 ..................................................................................................................93.4 绘制转速图和传动系统图 ..........................................................................................93.5 确定各变速组此论传动副齿数 ................................................................................103.6 核算主轴转速误差 ....................................................................................................12第 4 章 传动件的设计.............................................................................................................134.1 带传动设计 ................................................................................................................134.2 选择带型 .....................................................................................................................144.3 确定带轮的基准直径并验证带速 .............................................................................144.4 确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角 .....................................................154.5 确定带的根数 z..........................................................................................................164.6 确定带轮的结构和尺寸 .............................................................................................164.7 确定带的张紧装置 .....................................................................................................164.8 计算压轴力 .................................................................................................................164.9 计算转速的计算 ........................................................................................................184.10 齿轮模数计算及验算 ..............................................................................................194.11 传动轴最小轴径的初定 ...........................................................................................244.12 传动轴的直径估算 ..................................................................................................254.12.1 确定各轴转速 ...............................................................................................254.12.2 传动轴直径的估算:确定各轴最小直径 ....................................................254.12.3 键的选择 .......................................................................................................264.13 传动轴的校核 ..........................................................................................................264.13.1 传动轴的校核 ...............................................................................................274.13.2 键的校核 .......................................................................................................274.14 摩擦离合器的选择和计算 ......................................................................................284.15 轴承的选用与校核 ..................................................................................................304.15.1 各轴轴承的选用 ...........................................................................................304.15.2 各轴轴承的校核 ...........................................................................................304.16 主轴组件设计 ...........................................................................................................334.17 主轴的基本尺寸确定 ..............................................................................................334.18 主轴刚度验算 ..........................................................................................................37第 5 章 结构设计.....................................................................................................................405.1 结构设计的内容、技术要求和方案 ........................................................................405.2 展开图及其布置 ........................................................................................................405.3 I 轴(输入轴)的设计 ..............................................................................................415.4 齿轮块设计 ................................................................................................................415.5 传动轴的设计 ............................................................................................................425.6 主轴组件设计 ............................................................................................................445.6.1 各部分尺寸的选择 .........................................................................................445.6.2 主轴材料和热处理 .........................................................................................445.6.3 主轴轴承 .........................................................................................................455.6.4 主轴与齿轮的连接 .........................................................................................465.6.5 润滑与密封 ...................................................................................................475.6.6 其他问题 .........................................................................................................47第 6 章 设计部分的调节、润滑、维护保养、技术要求及其它.........................................48总结...........................................................................................................................................50参考文献...................................................................................................................................51致 谢.......................................................................................................................................523第 1 章 绪论机床技术参数有主参数和基本参数,他们是运动传动和结构设计的依据,影响到机床是否满足所需要的基本功能要求,参数拟定就是机床性能设计。主参数是直接反映机床的加工能力、决定和影响其他基本参数的依据,如车床的最大加工直径,一般在设计题目中给定,基本参数是一些加工件尺寸、机床结构、运动和动力特性有关的参数,可归纳为尺寸参数、运动参数和动力参数。通用车床工艺范围广,所加工的工件形状、尺寸和材料各不相同,有粗加工又有精加工;用硬质合金刀具又用高速钢刀具。因此,必须对所设计的机床工艺范围和使用情况做全面的调研和统计,依据某些典型工艺和加工对象,兼顾其他的可能工艺加工的要求,拟定机床技术参数,拟定参数时,要考虑机床发展趋势和同国内外同类机床的对比,使拟定的参数最大限度地适应各种不同的工艺要求和达到机床加工能力下经济合理。机床主传动系因机床的类型、性能、规格和尺寸等因素的不同,应满足的要求也不一样。设计机床主传动系时最基本的原则就是以最经济、合理的方式满足既定的要求。在设计时应结合具体机床进行具体分析,一般应满足的基本要求有:满足机床使用性能要求。首先应满足机床的运动特性,如机床主轴油足够的转速范围和转速级数;满足机床传递动力的要求。主电动机和传动机构能提供足够的功率和转矩,具有较高的传动效率;满足机床工作性能要求。主传动中所有零部件有足够的刚度、精度和抗震性,热变形特性稳定;满足产品的经济性要求。传动链尽可能简短,零件数目要少,以便节约材料,降低成本。4第 2 章 车床转速参数设计2.1 车床主参数和基本参数车床的主参数(规格尺寸)和基本参数如下:Dmin=315、rmin=150r/min、P=4kw、公比 1.26、Z=122.2 确定转速这里我们取标准公比系列 =1.26.1 12-maxin50r/min.6906.1r/minzn查标准数列取 ax9i、因为 =1.26=1.064。首先找到最小极限转速 150,再每跳过 3 个数(1.06~1.06 4)取一个转速,即可得到公比为 1.26 的数列: 150,190,236,300,375,475,600,750,950,1180,1500,19002.3 拟定参数的步骤和方法2.3.1 极限切削速度 Vmax、Vmin根据典型的和可能的工艺选取极限切削速度要考虑:允许的切速极限参考值如下:表 1.1加 工 条 件 Vmax(m/min) Vmin(m/min)硬质合金刀具粗加工铸铁工件 30~50硬质合金刀具半精或精加工碳钢工件150~300螺纹加工和铰孔 3~82.3.2 主轴的极限转速计算车床主轴极限转速时的加工直径,则主轴极限转速应为结合题目条件,取标准数列数值,=150r/minmin取 1.265依据题目要求选级数 Z=12, =1.26 考虑到设计的结构复杂程度要适中,故采用常规的扩大传动。各级转速数列可直接从标准的数列表中查出,按标准转速数列为:150,190,236,300,375,475,600,750,950,1180,1500,19006第 3 章 运动设计3.1 主电机功率——动力参数的确定合理地确定电机功率 N,使机床既能充分发挥其性能,满足生产需要,又不致使电机经常轻载而降低功率因素。根据题设条件电机功率为 4KW可选取电机为:Y112M-4 额定功率为 4KW,满载转速为 1440r/min.3.2 确定结构式已知 Z= x3b2aa、b 为正整数,即 Z 应可以分解为 2 和 3 的因子,以便用 2、3 联滑移齿轮实现变速。按照 Z=12 分解为:Z=2 1×32×24。对于 12=2×3×2 传动式,有 6 种结构式和对应的结构网。分别为:, , ,由于本次设计的机床 I 轴装有摩擦离合器,在结构上要求有一齿轮的齿根圆大于离合器的直径。初选 的方案。1263从电动机到主轴主要为降速变速,若使变速副较多的变速组放在较接近电动机处可使小尺寸零件多些,大尺寸零件少些,节省材料,也就是满足变速副前多后少的原则,因此取 12=2×3×2 方案为好。设计车床主变速传动系时,为避免从动齿轮尺寸过大而增加箱体的径向尺寸,在降速变速中,一般限制限制最小变速比 ;为避免扩大传动误差,减少震动噪41minu声,在升速时一般限制最大转速比 。斜齿圆柱齿轮传动较平稳,可取2ax。因此在主变速链任一变速组的最大变速范围5.2maxu。在设计时必须保证中间变速轴的变速范围)10~8(5.)2~(minaxuR最小。综合上述可得:主传动部件的运动参数 =150 Z=12 =1.26max190min73.3 确定结构网由上选择的结构式 12=23×31×26 画其结构图如下:传动组的变速范围的极限值齿轮传动最小传动比 Umin 1/4,最大传动比 Umax ,决定了一个传动组的最大变2速范围 rmax=umax/umin 。8因此,要按照下表,淘汰传动组变速范围超过极限值的所有传动方案。极限传动比及指数 X,X,值为:表 2.1公比 极限传动比指数 1.26X 值:Umin= =1/4x14X'值:Umax= x, =22(X+ X')值:rmin= x+x` =8 63.4 绘制转速图和传动系统图(1)选择电动机:采用 Y 系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。(2)绘制转速图:8(3)画主传动系统图。根据系统转速图及已知的技术参数,画主传动系统图如图 2-3:1-2 轴最小中心距:A 1_2min>1/2(Zmaxm+2m+D)轴最小齿数和:S zmin>(Zmax+2+D/m)3.5 确定各变速组此论传动副齿数(1)Sz 100-120,中型机床 Sz=70-100(2)直齿圆柱齿轮 Zmin 18-20,m 49图 2-3 主传动系统图(7)齿轮齿数的确定。变速组内取模数相等,据设计要求 Zmin≥18~20,齿数和Sz≤100~120,由表 4.1,根据各变速组公比,可得各传动比和齿轮齿数,各齿轮齿数如表 2-2。表 2-2 齿轮齿数基本组 第一扩大组 第二扩大组传动比1.26:1 1:1.58 1:1 1:1.26 1:1.58 1:2 2:1代号 Z1Z 'Z 2Z 'Z3Z 'Z4Z ’ Z5 Z5’ Z6Z 'Z7 Z7’齿数 30 24 21 33 40 40 35 45 31 49 33 66 66 33103.6 核算主轴转速误差实际传动比所造成的主轴转速误差,一般不应超过±10( -1)%,即〈10( -1)%=2.6%n标 准 转 速标 准 转 速实 际 转 速 各级转速误差n 1900 1500 1180 950 750 600 475 375 300 236n` 1902 1501 1182.1 951.8 751.5 603.2 475.8 374.3 303.5 235.72误差 2.2% 2.1% 2.2% 2.1% 2.1% 2.3% 1.31% 2.2% 2.2% 2.1%n 190 150n` 191 150.1误差 2.2% 2.1%转速误差小于 2.6%,因此不需要修改齿数。
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