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题目 81 普通 铣床 主轴 部件 设计 90 rmin 公比 12 十二
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120115《机械制造装备设计》任务书4 普通铣床的主轴箱部件设计4.1 铣床工作台宽度为 320 mm 的普通铣床的主轴箱部件设计1 原始数据题 目主轴技术数据1 2 3 4 5主电动机功率(kW) 4 4 4 4 4主电动机转速(r/min)1450 1450 1450 1450 1450Z 12 12 12 12 12nnim(r/min) 63 50 80 90 112n3(r/min) 1.41 1.41 1.41 1.41 1.412 工艺要求(1)要求主轴正反转。(2)加工工件的材料为钢铁。(3)采用硬质合金刀具。(4)机床精度等级为普通级。4.2 设计内容1.运动设计根据给定的转速主传动的结构网、转速图、传动系统图、计算齿轮齿数。2.动力计算选择电动机型号,对主要零件(如带轮、齿轮、主轴、传动轴、轴承等)进行计算(初算和验算) 。3.绘制图纸(1)机床主传动系统图(画在说明书上) 。(2)主轴箱部件展开图及主剖面图。(3)主轴零件图4.编写设计说明书 1 份5、设计数控 XY 工作台1、 交稿时间【1-16】前交稿2、 结构没有参考图纸3、 铣床为卧式铣床4、 参数做第四组数据具体如下图:1机械制造装备设计课程设计铣床工作台宽度为 320 mm 的普通铣床的主轴箱部件设计院 系:机械工程学院专 业:机械设计制造及其自动化专业班 级:学 号:姓 名:指导老师: 日 期: 2目录第 1 章 机床用途、性能及结构简单说明...............................................................................1第 2 章 设计部分的基本技术特性和结构分析.......................................................................22.1 机床主参数和基本参数 ...............................................................................................22.2 确定传动公比 ..........................................................................................................22.3 拟定参数的步骤和方法 ...............................................................................................22.3.1 极限切削速度 Vmax、Vmin ...........................................................................22.3.2 主轴的极限转速 ...............................................................................................3第 3 章 运动设计.....................................................................................................................43.1 主电机功率—— 动力参数的确定 ..............................................................................43.2 确定结构式 ...................................................................................................................43.3 确定结构网 ..................................................................................................................53.4 绘制转速图和传动系统图 ..........................................................................................53.5 确定各变速组此论传动副齿数 ..................................................................................63.6 核算主轴转速误差 ......................................................................................................7第 4 章 设计部分的动力计算...................................................................................................84.1 带传动设计 ..................................................................................................................84.1.1 计算设计功率 Pd ..............................................................................................84.1.2 选择带型 ............................................................................................................94.1.3 确定带轮的基准直径并验证带速 ....................................................................94.1.4 确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角 ..........................................104.1.5 确定带的根数 z...............................................................................................114.1.6 确定带轮的结构和尺寸 ..................................................................................114.1.7 确定带的张紧装置 ..........................................................................................114.1.8 计算压轴力 ......................................................................................................114.2 计算转速的计算 ........................................................................................................134.3 齿轮模数计算及验算 ................................................................................................144.4 传动轴最小轴径的初定 ............................................................................................1934.5 主轴合理跨距的计算 ................................................................................................204.6 轴承的选择 ................................................................................................................214.7 键的规格 ....................................................................................................................214.8 变速操纵机构的选择 .................................................................................................214.9 主轴合理跨距的计算 .................................................................................................214.10 轴承寿命校核 ..........................................................................................................23第 5 章 主轴箱结构设计及说明.............................................................................................245.1 结构设计的内容、技术要求和方案 ........................................................................245.2 展开图及其布置 ........................................................................................................24结束语.......................................................................................................................................25参考文献...................................................................................................................................261第 1 章 机床用途、性能及结构简单说明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,如机床的最大加工直径,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。通用机床工艺范围广,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。2第 2 章 设计部分的基本技术特性和结构分析2.1 机床主参数和基本参数机床的主参数(规格尺寸)和基本参数如下:原始数据:题 目主轴技术数据4主电动机功率(kW ) 4主电动机转速(r/min) 1450Z 12nnim(r/min) 90n3(r/min) 1.412.2 确定传动公比 根据【1】 公式(3-2)因为已知 78P,42.3914.1902minax R, =1.41zn根据【1】 表 3-5 标准公比 。这里我们取标准公比系列 =1.417因为 =1.41=1.066,根据【1】 表 3-6 标准数列。首先找到最小极限转速 90,再每7P跳过 5 个数取一个转速,即可得到公比为 1.41 的数列:90,125,180,400,355,500,710,1000,1400,2000,2800,40002.3 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 2.1加 工 条 件 Vmax(m/min) Vmin(m/min)3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机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,取 41.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:90,125,180,400,355,500,710,1000,1400,2000,2800,40004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 1450r/min.3.2 确定结构式可以按照 Z=12 进行分配已知 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。确定变速组传动副数目实现 12 级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合:a)12=3 b)12=4 3 4c)12=3 d)12=22212=2 3在上述的方案中 1 和 2 有时可以省掉一根轴。缺点是有一个传动组内有四个传动副。如果用一个四联滑移齿轮的话则会增加轴向尺寸;如果用两个滑移双联齿轮,则操纵机构必须互梭以防止两个滑移齿轮同时啮合。所以一般少用。3,4,5 方案可根据下面原则比较:从电动机到主轴,一般为降速传动。接近电动机处的零件,转速较高从而转矩较小,尺寸也较小。如使传动副较多的传动组放在接近电动机处,则可使小尺寸的零件多些,大尺寸的零件就可少些,就省材料了。这就是“前多后少”的原则。从这个角度考虑,以取 12=3 的方案为好。2在 12=2 中,又因基本组和扩大组排列顺序的不同而有不同的方案。可能的六种方案,其结构网和结构式见下面的图。在这些方案中可根据下列原则选择最佳方案。1)传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围 在降速传动时,为防止被动齿轮的直径过大而使径向尺寸太大,常限制最小传动比 1/4。在升速时,为防止产生过大的震动和噪声,常限制最大传动比。因此主传动链任一传动组的最大变速范围一般为。5方案 a b c d 是可行的。方案 d f 是不可行的。同时,最后传动组与最后扩大组往往是一致的,安装在主轴与主轴前一传动轴的具有极限或接近极限传动比的齿轮副承受最大扭矩,在结构设计上可以获得较为满意的处理。这也就是最后传动组的传动副经常为 2 的另一原因。设计机床主变速传动系时,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,减少震动噪声,在升速时一般限制最大41minu转速比 。斜齿圆柱齿轮传动较平稳,可取 。因此在主变速链任一变2ax 5.2maxu速组的最大变速范围 。在设计时必须保证中)10~8(.)~2(minaxauR间变速轴的变速范围最小。综合上述可得:主传动部件的运动参数 , =90,Z=12 , =1.4140maxnmin3.3 确定结构网根据“前多后少” , “先降后升” , 前密后疏,结构紧凑的原则易知第二扩大组的变速范围 r=φ (P3-1)x=1.414=3.95〈8 满足要求图 3.1 结构网图 63123.4 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。6(2)绘制转速图:图 3.2 转速图(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3.3:1-2 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 100-124,中型机床 Sz=70-100(2)直齿圆柱齿轮 Zmin 18-24,m 47图 3.3 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≥18~24,齿数和Sz≤100~124,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(8)3.1。表 3.1 齿轮齿数基本组 第一扩大组 第二扩大组传动比 1:1 1:2 1:1.41 2:1 1:1.41 2:1 1:2代号 Z1Z 'Z 2Z 'Z3Z 'Z4Z ’ Z5 Z5’ Z6Z 'Z7 Z7’齿数 30 30 20 40 25 35 56 28 35 49 60 30 18 723.6 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)%=4.1%n标 准 转 速标 准 转 速实 际 转 速 120115《机械制造装备设计》任务书4 普通铣床的主轴箱部件设计4.1 铣床工作台宽度为 320 mm 的普通铣床的主轴箱部件设计1 原始数据题 目主轴技术数据1 2 3 4 5主电动机功率(kW) 4 4 4 4 4主电动机转速(r/min)1450 1450 1450 1450 1450Z 12 12 12 12 12nnim(r/min) 63 50 80 90 112n3(r/min) 1.41 1.41 1.41 1.41 1.412 工艺要求(1)要求主轴正反转。(2)加工工件的材料为钢铁。(3)采用硬质合金刀具。(4)机床精度等级为普通级。4.2 设计内容1.运动设计根据给定的转速主传动的结构网、转速图、传动系统图、计算齿轮齿数。2.动力计算选择电动机型号,对主要零件(如带轮、齿轮、主轴、传动轴、轴承等)进行计算(初算和验算) 。3.绘制图纸(1)机床主传动系统图(画在说明书上) 。(2)主轴箱部件展开图及主剖面图。(3)主轴零件图4.编写设计说明书 1 份5、设计数控 XY 工作台1、 交稿时间【1-16】前交稿2、 结构没有参考图纸3、 铣床为卧式铣床4、 参数做第四组数据具体如下图:
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