立式铣床18级背轮机构主轴箱设计【说明书+CAD】.rar

1机械制造装备设计课程设计320mm 立式铣床主传动系统设计院 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目录摘要 ...........................................................................................................................................................................5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 车床主参数和基本参数 ...........................................................................................................................2320mm 的主参数（规格尺寸）和基本参数如下： ................................................................................22.3 主电机功率—— 动力参数的确定 .........................................................................................................2第 3 章 运动设计 ...................................................................................................................................................33.1 主电机功率—— 动力参数的确定 ..........................................................................................................33.2 确定变速组的个数和传动副数 ..............................................................................................................43.2.1 确定传动顺序方案 .....................................................................................................................43.3.绘制转速图 .............................................................................................................................................53.3.1 确定各转速点的速度 .................................................................................................................53.3.2 分配传动比 .................................................................................................................................63.4 齿轮齿数确定 ..........................................................................................................................................73.4.1 齿轮齿数确定的原则和要求 .....................................................................................................73.4.2 查表法确定齿轮齿数 .................................................................................................................83.4.3 验算主轴转速相对误差 .............................................................................................................82-2 主轴转速的相对误差 ....................................................................................................................83.5.主轴计算转速确定 .................................................................................................................................93.5.1 传动轴的计算转速 .....................................................................................................................93.5.2 齿轮的计算转速 ........................................................................................................................93.5.3 绘制传动系统图 .........................................................................................................................9第四章 主要传动件的设计计算 ...........................................................................................................................104.1 V 带的设计 ............................................................................................................................................104.2 齿轮的设计 ............................................................................................................................................124.3．传动轴的设计 .....................................................................................................................................144.3.1 传动轴直径 d 的估算 ...............................................................................................................144.3.2 轴材料、热处理方式及精度 ................................................................................................154.3.3 主轴结构设计 ...........................................................................................................................154.3.4 轴承的选择 ...............................................................................................................................15第 5 章 摩擦离合器(多片式)的计算 ..................................................................................................................16第六章 主轴组件设计 ...........................................................................................................................................186.1 主轴的基本尺寸确定 ...........................................................................................................................186.1.1 外径尺寸 D...............................................................................................................................186.1.2 主轴孔径 d...............................................................................................................................186.1.3 主轴悬伸量 a...........................................................................................................................196.1.4 支撑跨距 L...............................................................................................................................206.2 主轴刚度验算 .......................................................................................................................................226.2.1 主轴前支撑转角的验算 ..........................................................................................................236.2.2 主轴前端位移的验算 ..............................................................................................................25第 7 章 箱体的结构设计 .......................................................................................................................................267.1 箱体材料 .............................................................................................................................................267.2 箱体结构 ................................................................................................................................................27第 8 章 润滑与密封 ...............................................................................................................................................281、润滑设计 .................................................................................................................................................282、润滑油的选择 .........................................................................................................................................28第 9 章 主轴箱结构设计及说明 ...........................................................................................................................299.1 结构设计的内容、技术要求和方案 ...................................................................................................299.2 展开图及其布置 ...................................................................................................................................293结束语 .....................................................................................................................................................................31参考文献 .................................................................................................................................................................3245摘要普通立式铣床主传动系统设计，主要包括三方面的设计，即：根据设计题目所给定的机床用途、规格、主轴极限转速、转速数列公比或级数，确定其他有关运动参数，选定主轴各级转速值；通过分析比较，选择传动方案；拟定结构式或结构网，拟定转速图；确定齿轮齿数及带轮直径；绘制传动系统图。其次，根据机床类型和电动机功率，确定主轴及各传动件的计算转速，初定传动轴直径、齿轮模数，确定传动带型号及根数，摩擦片尺寸及数目；装配草图完成后要验算传动件（传动轴、主轴、齿轮、滚动轴承）的刚度、强度或寿命。最后，完成运动设计和动力设计后，要将主传动方案“结构化” ，设计主轴变速箱装配图及零件图，侧重进行传动轴组件、主轴组件、变速机构、箱体、润滑与密封、传动轴及滑移齿轮零件的设计。【关键词】立式铣床、主轴箱、变速系统、主轴组件。0第 1 章 机床用途、性能及结构简单说明机床的主技术参数和基本技术参数是运动传动和结构设计的依据，直接影响到机床是否满足所需要的基本功能要求，机床性能设计就是其参数的拟定。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，如铣床的最大加工直径，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。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。第 2 章 设计部分的基本技术特性和结构分析2.1 车床主参数和基本参数320mm 的主参数（规格尺寸）和基本参数如下： 主电动机功率 P 7.5kw 变速级数 Z 18最大转速 1000m/min maxn最小转速 30m/mini公比 1.26转速级速 Z 18 2.2 确定传动公比 根据【1】 公式（3-2）因为已知 ， 78P 3.01minaxRznR∴ Z= +1lgnR∴ = = =1.257)1(Zn3.根据【1】 表 3-5 标准公比 。这里我们取标准公比系列 =1.266.7P因为 =1.41=1.06 ，根据【1】 表 3-6 标准数列。首先找到最小极限转速 25，67P再每跳过 5 个数（1.26～1.06 ）取一个转速，即可得到公比为 1.26 的数列：625，35.5，50，71，100，140，200，280，400，560，800，1120.2.3 主电机功率——动力参数的确定合理的确定电机功率 P，使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。现在以常见的中碳钢为工件材料，取 45 号钢，正火处理，车削外圆，表面粗糙度 =3.2mm。采用车刀具，可转位外圆车刀，刀杆尺寸：16mm 25mm。刀具aR 几何参数： =15 ， =6 ， =75 ， =15 ， =0 ， =-0o0ororoo0110 ，b =0.3mm，r =1mm。o1re2现以确定粗车是的切削用量为设计：① 确定背吃刀量 和进给量 f，根据【2】 表 8-50， 取 4mm，f 取 0.6pa4Ppa。rm② 确定切削速度，参【2】 表 8-57，取 V =1.7 。48Pcsm③ 机床功率的计算，主切削力的计算 根据【2】 - 表 8-59 和表 8-60，主切削力的计算公4950式及有关参数：F =9.81 ZFcn60CFcZaFcfcZvFcK=9.81 270 4 0.92 0.9515.75.0615.0=3242（N）切削功率的计算 = =3242 1.7 =5.5（kW）cPFcv310310依照一般情况，取机床变速效率 =0.8.= =6.86(kW)Z8.05根据【3】 表 12-1 Y 系列（IP44）电动机的技术数据,Y 系列167P（IP44）电动机为一般用途全封闭自扇冷式笼型异步电动机，具有防尘埃、铁屑或其他杂物侵入电动机内部的特点，B 级绝缘，工业环境温度不超过+40℃，相对湿度不超过 95%，海拔高度不超过 1000m，额定电压 380V，频率50Hz。适用于无特殊要求的机械上，如机床，泵，风机，搅拌机，运输机，农业机械等。根据以上要求，我们选取 Y132M-4 型三相异步电动机，额定功率 7.5kW,满载转速 1440 ，额定转矩 2.2，质量 81kg。minr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。3根据题设条件电机功率为 7.5KW可选取电机为：Y132M-4 额定功率为 7.5KW，满载转速为 1450r/min.3.2 确定变速组的个数和传动副数主轴转速为 18 级的变速系统可用三个变速组，为两个三联滑移齿轮变速组和一个双联滑移齿轮变速组。3.2.1 确定传动顺序方案变速组的传动顺序是指各变速组在传动链中由先到后的排列顺序。不同的传动顺序方案有：18 = 3×3×2，18 = 3×2×3，18 = 2×3×3根据传动副“前多后少”的原则，应优先选择方案 18 =3×3×2。3.2.2 确定扩大顺序方案 变速组的扩大顺序是指各变速组的级比指数由小到大的排列顺序。根据传动线“前紧后松”的原则，应使变速组的扩大顺序与传动顺序一样，故选用 18 = 31×33×29 的方案。1. 检验最后扩大组的变速范围根据结构式 18 = 31×33×29 最后扩大组的变速范围为r2 =Φ X2 (P2-1)=1.269 (2-1)= 8≤8，允许因此，结构式方案确定为 18 = 31×33×29 。2. 绘制结构网根据变速组的变速规律，可得到表 2-1表 2-1 各变速组的级比、级比指数和变速范围变速组 传动副数 Pi 级比指数 Xi 级比 Φ Xi 变速范围 r i基本组 P0 =3 X0 =1 Φ X0 =1.26 r 0 =1.262第一扩大组 P1 =3 X1 =3 Φ X1 =1.263 r 1 =1.266第二扩大组 P2 =2 X2 =9 Φ X2 =1.269 r 2 =1.269根据表 2-1，可知在结构网中，基本组相邻的两条传动线拉开一格；第一扩大组相邻的两条传动线拉开三格；第二扩大组相邻的两条传动线拉开九格。另外，再根据传动线的三个特点：①传动线的高差表明传动比的数值。4②一个主动转速点引出的传动线数目表示该变速组中不同传动比的传动副数。③两条传动轴格线间相互平行的传动线表示同一传动副的传动比。3.3.绘制转速图3.3.1 确定各转速点的速度根据铣床 ，ｚ＝18，ψ＝1.26＝ ，则相应转速数列由min30/ir406.130 查起，按相隔 4 级取值，即：30,37.5,47.5,60,75,95,118,150,190,236,300,375,475,600,750,950,1180,1500 画转速图的格线该传动系统具有定比传动和三个变速组，画传动轴和转速格线，标定各轴号、主轴各转速点及电动机转速点的转速值。