2023年直径400普通车床主传动系统.doc

辽宁科技大学本科生毕业设计 第41页 主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一些列的变速机构使主轴得到所需要的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出局部动力将运动传给进给箱。主轴箱中主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，因此合理的设计是非常必要的。机床的设计过程包括方案拟定、参数拟定、运动设计、零件计算和结构设计等。根据需要的转速范围通过设计转速图和传动系统完成机床的多级传动，设计变速组的齿轮传动所需的齿数、模数来实现妒忌传动，在设计过程中通过对齿轮模数、主轴、传动轴、轴承和花键键侧挤压应力的校核实现机床的稳定传动。通过对传动系统的设计完善摇杆和拨叉对系统的控制盒安装位置的设计。 关键词 齿轮；皮带轮；花键；平键；离合器；拨叉；摇杆 Abstract Spindle box: also known as the headstock, it is the main task of the main motor transmits rotary motion through a number of columns of the speed change mechanism so that the spindle to be needed and two to the different speed, at the same time the spindle box. The power will be transferred to the feeding box movement.Main spindle box of lathe spindle is a key part of.The spindle on the bearing running stationarity directly affect the quality of workpieces, so the reasonable design is very necessary.Machine design process including programming, parameter design, development, moving parts calculation and structure design.According to the needs of the speed range through the design of rotational speed chart and drive system complete machine multilevel transmission, transmission gear transmission design group required number of teeth, modulus to envy drive, in the design process based on the modulus gear, shaft, drive shaft, bearing and spline keys side extrusion stress check the machine stability transmission.Based on the design of transmission system of perfect rocker and a shifting fork on the system control box mounting position design. Key word:gear; pulley; spline; flat key; clutch; fork; Rocker 1 概述 1 1.1 机床设计目的 1 1.2机床设计程序 1 1.3 机床设计的要求 2 2 机床的总体设计 4 2.1 机床的工艺特性 4 2.2 确定极限转速 5 2.3 主电机功率 6 3 传动方案的设计 7 3.1 传动方案的设计 7 3.1.1 选择传动形式 7 3.1.2 变速形式 7 3.1.3 确定公比 7 3.2 求出主轴转速级数Z： 7 3.3 确定结构式和结构网： 7 3.4 齿轮齿数确实定 7 4 传动件参数确实定 11 4.1 I轴的转速 11 4.2 中间传动轴的转速 11 4.3 主轴转速确实定 12 4.4 其他传动件计算转速确实定 12 5 传动件的设计 14 5.1 V型带传动设计 14 5.2 传动轴最小直径的初定 16 5.3 齿轮尺寸设计 17 5.3.1 齿轮模数的初步计算 17 5.3.2 齿轮模数校核 18 6 密封、润滑及箱体设计 27 6.1 润滑与密封 27 6.1.1 润滑 27 6.1.2 密封 27 6.2 箱体结构设计 27 6.2.1 箱体材料 27 6.2.2 结构设计 27 7 轴的校核 29 7.1 弯曲刚度验算 29 7.2 滚动轴承验算 35 7.3 花键键侧挤压应力计算 36 7.4 摇杆转角计算 37 总 结 40 致 谢 41 参考文献 42 1 概述 1.1 机床设计目的 〔1〕通过毕业设计了解与设计题目相关的技术开展情况，学习先进技术，学会综合归纳文献资料的方法，树立正确的设计思想。 〔2〕掌握机床设计的过程和方法，包括方案选择、参数拟定、运动设计、零件计算和结构设计等，培养结构分析和设计能力。 〔3〕综合应用和稳固扩大已学过的根本理论知识，提高联系实际，综合分析与解决问题的能力。 〔4〕通过计算、绘图、应用设计资料、标准和标准、编写技术文件〔说明书〕，训练和提高设计的根本技能。 〔5〕培养独立、创新、严谨和求实的精神与作风。 1.2 机床设计程序 (1)绘制图纸工作量 机床总联系尺寸图、机床传动系统图、主要部件装配图、主要零件工作图。 〔2〕编写设计计算说明书 图1.1 机床设计的程序 1.3 机床设计的要求 〔1〕调查研究、收集资料、酝酿方案 此项工作主要是通过实习来完成，实习即是设计的准备又是设计的开始，要做到深入细致。 1〕了解同类机床的制造、使用情况，包括主要部件的装配过程，分析机床运动和实现运动，整机装配和精度检验方法，熟悉精度检验标准，了解用户对该机床的意见，掌握箱体、主轴、齿轮等主要零件的工艺过程和工艺装备，了解现场的生产条件和新技术的应用。 2〕 同类型机床的图纸、查阅文献、了解国内、国外有关先进技术资料和机床的开展趋势，准备机床设计必要的工具书。 〔2〕总体设计 1〕总体布局设计 总体布局设计要满足部件的运动要求，操纵、维修方便，有良好的静、动态特性，造型美观等，绘制机床总联系尺寸图。 2〕参数拟定 根据机床类型、规格、典型工艺的切削用量，结合实际情况，以及同类型机床分析比拟厚、后，确定主轴的极限转速、公比、转速级数和电动机的功率、转速。 〔3〕运动技术 根据机床的用途、有关参数，通过多方案分析比拟后拟定机床的传动方案，确定齿数，选择皮带型号和带轮直径，初算齿轮模数、传动轴直径和选择主轴轴颈。计算主轴转速误差，绘制传动系统草图。 〔4〕绘制草图和传动件计算 1〕绘制装配草图 在初算有关零件尺寸的根底上，绘制装配草图。要全面考虑离合器、制动器、操纵机构、润滑与密封等各种机构、装置的结构形式及安装位置，认真检查是否发生传动件之间相互干预现象。 2〕主要零件设计 根据装配草图确定的尺寸，进行主要零件的计算，包括：普通V带计算，确定离合器的有关尺寸参数，进行齿轮模数和州的刚度检验和轴承寿命、花键键侧挤压应力验算。 〔5〕结构设计 1〕绘制装配图 主要零件经验算后满足要求，对装配草图进行修改、打底，检验无误可加深完成装配图绘制，并对所有零件进行编号等。 2〕根据装配图传动件的位置绘制正是传动系统图，整机传动系统图中的进给局部可借鉴相应机床的传动系统，并会分析该局部的运动。 〔6〕绘制零件工作图和编写设计计算说明书。 2 机床的总体设计 2.1 机床的工艺特性 ①工艺范围 精车、半精车外圆、车螺纹、车端面 ②刀具材料 硬质合金、高速钢 ③加工材料 钢合金结构钢、灰口铸铁、铝及铝合金 ④尺寸范围 查设计指导表2.2-1 Φ400普通车床 床身上最大回转直径D=400mm 刀架上最大回转直径D1=200mm 主轴通孔直径d=50mm 主轴锥孔莫氏Ne =6 装刀基面至主轴中心距离h=28mm 最大工件长度L=750-1000mm 主轴转速32-1600r/min 级数12 主电动机功率PE7.5-13KW 查设计指导表2.2-3 车削常用极限速度Vmax=150-250m/min ⑤切削用量 查设计指导表2.2-5 ap=4mm f=0.4mm/r v=100m/min 2.2 确定极限转速 确定主轴极限转速nmax、nmin并求出转速调整范围Rn。 ①确定主轴最高、最低转速 按照典型工序的切削速度和刀具直径，计算主轴的最高、最低转速。计算公式如下： 式中：nmax、nmin——分别为主轴的最高、最低转速〔转/分〕； vmax、vmin——分别为最高、最低切削速度〔米/分〕； dmax、dmin——分别为最大、最小计算直径〔毫米〕。 应当指出，通常用机床的dmax和dmin并不是指机床上可能加工的最大和最小直径，而是指常用的经济加工的最大和最小直径。对于通用机床，一般取： 式中：K ——系数，根据现有同类机床使用情况的调查确定〔卧式车床K=0.5〕； D——可能加工的最大直径〔本次设计中D=400mm〕； Rd——计算直径范围(Rd=0.20~0.25)。 ②计算nmax 根据分析，用硬质合金车刀对小直径钢材精车外圆时，主轴转速为最高。 查金属切削机床设计P36 vmax=150m/min K=0.5 Rd=0.2 ③计算nmin 用高速钢车刀，对铸铁材料的盘形零件粗车端面。参考切削用量手册，vmin=15m/min 2.3 主电机功率 本次设计采用估算法来确定机床电机功率。功率估算法用的计算公式： ⑴ 主切削力 ⑵切削功率： ⑶估算主电机功率： 取主电机的功率为N=7.5KW 查机械设计课程设计表27-1 所取Y系列电动机技术数据如下： 表2.1 电动机技术参数 电动机型号 额定功率/KW 满载转速/〔r/min〕 堵截转矩 /额定转矩 最大转矩 /额定转矩 Y132M-4 7.5 1440 2.2 2.2 3 传动方案的设计 3.1 传动方案的设计 3.1.1 选择传动形式 选择带传动：优点是传动平稳，效率较好，可以有效减少震动引起的误差 3.