铣床主轴变速课程设计说明

目  录 1. 概述和机床参数确定………………………………………………………………2 1.1机床运动参数的确定…………………………………………………………………2 1.2机床动力参数的确定…………………………………………………………………2 1.3机床布局………………………………………………………………………………2 2. 主传动系统运动 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ……………………………………………………………………3 2.1确定变速组传动副数目………………………………………………………………3 2.2确定变速组的扩大顺序………………………………………………………………4 2.3绘制转速图……………………………………………………………………………4 2.4确定齿轮齿数…………………………………………………………………………4 2.5确定带轮直径…………………………………………………………………………5 2.6绘制传动系统图………………………………………………………………………5 3．估算传动件参数 确定其结构尺寸………………………………………………………5 3.1确定计算转速…………………………………………………………………………5 3.2确定轴的最小直径………………………………………………………………6 3.3估算传动齿轮模数……………………………………………………………………6 3.4普通V带的选择和计算………………………………………………………………7 4．结构设计…………………………………………………………………………………8 4.1带轮设计………………………………………………………………………………8 4.2齿轮块设计……………………………………………………………………………8 4.3传动轴轴承的选择………………………………………………………………………8 4.4主轴组件………………………………………………………………………………8 4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计………………………………………………9 4.6主轴箱体设计…………………………………………………………………………9 4.7主轴换向与制动结构设计……………………………………………………………9 5.齿轮强度校核………………………………………………………………………………9 5.校核a传动组齿轮  ………………………………………………………………………………………9 5.2校核b传动组齿轮  …………………………………………………………………10 5.3校核c传动组齿轮……………………………………………………………………11 6. 传动轴的刚度验算  …… ……………………………………………………………………………12 7.花键键侧压溃应力验算 ………… ……………………………………………………………………16 8.主轴组件验算 ……………………………………………………………………………………………16 9 滚动轴承的验算 ………………………………………………………………………………………18 10．总结    …………………………………………………………………………………………………19 11．参考文献  …… ………………………………………………………………………………………19 1.3机床布局 确定结构 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 1）主轴传动系统采用V带，齿轮传动。2）传动型采用集中传动。3）制动采用式摩擦离合器和带式制动器。4）变速系统采用多联划移齿轮变速。5）润滑系统采用飞溅油润滑。 2）布局 采用卧式车床常规的布局形式。机床主要由主轴箱，皮鞍，刀架，尾架，进给箱，溜扳箱，车身等6个部件组成。 主轴的空间位子布局图 图1 图2 传动系统的结构网 2.3绘制转速图 2.4确定齿轮齿数 利用查 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 法由《金属切削机床》（大连理工 戴曙主编）表8—1，求出各传动组齿轮齿数 表2 各传动组齿轮齿数 变速组 第一变速组 第二变速组 第三变速组 齿数和 72 84 90 齿轮 Z1 Z2 Z5 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10 Z11 Z12 齿数 36 36 24 48 42 42 22 62 60 30 18 72                           2.5确定带轮直径 确定计算功率  K-工作情况系数      工作时间为二班制 查表得K=1.2 N-主动带轮传动的功率 计算功率为Nj=1.2x3=3.6kw 根据计算功率和小带轮的转速选用的V带型号为A ， 查表2—6得小带轮直径推荐植为90mm  ，大带轮直径      圆整为200mm 2.6绘制传动系统图 图4传动系统图 3 估算传动件参数 确定其结构尺寸 3.1确定计算转速    轴Ⅰ：710      轴Ⅱ：355      轴Ⅲ：125    主轴：90 传动组a：       传动组b：       传动组c：       3.2确定轴的最小直径 表3估算传动轴直径 计算公式 轴号 计算转速 电机至该轴传动效率 输入功率 估计轴的最小直径 cm I 710 0.96 2.88 21 II 355 0.922 2.766 25 III 125 0.85 2.55 32             3.3估算传动齿轮模数 Ⅰ-Ⅱ轴： 按齿轮弯曲疲劳计算： = （ 为大齿轮的计算转速，根据转速图确定） 按齿面点蚀计算： 取A=60 由中心距A及齿数计算模数： 圆整为 模数因取 和 中较大值。故第一变数组齿轮模数因取m=2.0 Ⅱ-Ⅲ轴： 按齿轮弯曲疲劳计算： = 按齿面点蚀计算： 取A=74 由中心距A及齿数计算模数： 同理 第二转动组齿轮模数取m=2.0 Ⅲ-Ⅳ轴： 按齿轮弯曲疲劳计算： = 按齿面点蚀计算： 取A=113 故第三传动组取m=2.5 3.4普通V带的选择和计算 设计功率    （kw）      V带选择的型号为A型 两带轮的中心距 范围内选择。中心距过小时，胶带短因而增加胶带的单位时间弯曲次数降低胶带寿命；反之，中心距过大，在带速较高时易引起震动。 ①计算胶带速度 ②初定中心距 初定为400mm ③计算带的基准长度： 按上式计算所得的值查表选取计算长查《金属切削机床设计指导》表23取 ④实际中心距      393.5mm 中心距的变化范围374.75< <431 ⑤核算定小带轮包角 求得 合格. ⑥带的根数  Z=Pca/Pr      Pca=3.6kw        Pr=1.13kw  取4根V带。 4．结构设计 4.1带轮设计 根据V带计算，选用4根A型V带。由于I轴安装了摩擦离合器，为了改善它们的工作条件，保证加工精度，采用了卸荷带轮结构。 4.2齿轮块设计 机床的变速系统采用了滑移齿轮变速机构。根据各传动组的工作特点，基本组的齿轮采用了销钉联结装配式结构。第二扩大组，由于传递的转矩较大，则采用了整体式齿轮。所有滑移出论与传动轴间均采用了花键联结。 从工艺的角度考虑，其他固定齿轮也采用花键联结。由于主轴直径较大，为了降低加工成本而采用了单键联结。 4.3传动轴轴承的选择 轴Ⅰ：30207型圆锥滚子轴承 轴Ⅱ：30207型圆锥滚子轴承和NN3009型双列圆柱滚子轴承 轴Ⅲ：30208型圆锥滚子轴承 4.4主轴组件 本车床为普通精度级的轻型机床，为了简化结构，主轴采用了轴向后端定位的两支承主轴主件。前轴承采用了NN3020K型双列圆柱滚子轴承，后支承采用了NN3016K型双列圆柱滚子轴承，中支承N219E型圆柱滚子轴承。为了保证主轴的回转精度，主轴前后轴承均用压块式防松螺母调整轴承的间隙。主轴前端采用了圆锥定心结构型式。 前轴承为C级精度，后轴承为D级精度。 4.5操纵机构 、滑系统设计 、封装置设计 为了适应不同的加工状态，主轴的转速经常需要调整。根据各滑依齿轮变速传动组的特点，分别采用了集中变速操纵机构和单独操纵机构。 主轴箱采用飞溅式润滑。油面高度为65mm左右，甩油轮浸油深度为10mm左右。润滑油型号为：HJ30。 I轴轴颈较小，线速度较低，为了保证密封效果，采用了皮碗式接触密封。而主轴直径大，线速度较高，则采用了非接触式 密封。卸荷皮带轮的润滑采用毛毡式密封，以防止外界杂物进入。 4.6主轴箱体设计 箱体外形采取了各面间直角连接方式，使箱体线条简单，明快。 并采用了箱体底面和两个导向块为定位安装面，并用螺钉和压板固定。安装简单，定位可靠。 4.7制动结构设计 本机床属于卧式车床，适用于机械加工车间和维修车间。制动器采用了带式制动器，并根据制动器设计原则，将其放置在靠近主轴的较高转速的III轴上。为了保证离合器与制动器的联锁运动，采用一个操纵手柄控制。 5. 齿轮强度校核：计算公式 八 齿轮的尺寸计算 齿轮 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10 Z11 Z12 Z13 Z14 齿数 36 24 30 36 42 48 42 22 42 62 60 18 30 72 分度圆d 144 96 120 144 168 192 168 88 168 248 240 72 120 288                               尺宽的计算    齿宽计算公式 （ 齿宽系数，d1为小齿轮直径） =0.2-1.4 两支乘相对小齿轮作对称布置最大 两支乘相对小齿轮作不对称布置 取中等 小齿轮作悬臂布置 最小 Ⅰ轴Zmin=24  =0.5  Bj1=0.5×96=48  圆整取48 Ⅱ轴Zmin=22  =0.5  Bj2=0.5×88=44  圆整取44 Ⅳ轴Zmin=30  =0.5  Bj4=0.5×120=60 Ⅲ轴Zmin=18  =0.5  Bj3=0.5×72=36.0  圆整取36 在设计上，相啮合齿轮的一对齿轮，小齿轮比大齿轮宽5-10mm B1=72  B4=72  B2=48  B6=40  B3=60  B5=53 B8=44  B10=37  B9=B7=84 B12=36  B14=29  B13=60  B11=53 5.1校核a传动组齿轮 校核齿数为24的即可，确定各项参数 1)   P=2.88KW,  n=710r/min, Ft=2T/d=2x40400/48=1683N 2) 取齿宽系数   模数m=2.0 则b=1x2.0x24=48mm 3）计算圆周速度： 4）齿轮精度为7级、，v=1.78m/s由《机械设计》图10-8查得动载系数KV=1.05 由《机械设计》表10-4查得 5)确定动载系数: 6)查表 10-5  7)计算弯曲疲劳许用应力 由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 。 图10-18查得 ,S = 1.3 ， 故合适。 5.2校核b传动组齿轮 校核齿数为22的即可，确定各项参数 1） P=2.766KW,  n=355r/min, Ft=2T/d=2x80700/44=3668N 2)取齿宽系数   模数m=2.0 则b=1x2.0x22=44mm 3)计算圆周速度： 4）齿轮精度为7级、v，由《机械设计》图10-8查得动载系数 由《机械设计》表10-4查得 5）确定动载系数: 6）查表 10-5  7）计算弯曲疲劳许用应力 由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 。 图10-18查得 ,S = 1.3 ， 故合适。 5.3校核c传动组齿轮 校核齿数为18的即可，确定各项参数 1) P=2.55KW,n=125r/min, Ft=2T/d=2x229200/45=10186N 2)取齿宽系数   模数m=2.5 则b=1x2.5x18=45mm 3)计算圆周速度： 4)齿轮精度为7级和v，由《机械设计》图10-8查得动载系数 由《机械设计》查得 5）确定动载系数: 6）查表 10-5  7）计算弯曲疲劳许用应力 由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 。 图10-18查得 ,S = 1.3 ， 故合适。 6传动轴的刚度验算 对于一般传动轴要进行刚度的验算，轴的刚度验算包括滚动轴承处的倾角验算和齿轮的齿向交角的验算。如果是花键还要进行键侧压溃应力计算。 以Ⅱ轴为例，验算轴的弯曲刚度、花键的挤压应力 图5 轴Ⅱ受力分析图 图5中F1为齿轮Z4（齿数为42）上所受的切向力Ft1，径向力Fr1的合力。F2为齿轮Z9（齿数28）上所受的切向力Ft2，径向力Fr2的合力。 各传动力空间角度如图6所示，根据表11的公式计算齿轮的受力。 图6  轴Ⅱ空间受力分析 表4  齿轮的受力计算 传递功率P kw 转 速 n r/min 传动 转矩 T N·mm 齿轮压力角 α° 齿面摩擦角 γ ° 齿轮22 齿轮62 切向力 Ft1 N 合力 F1 N F1 在 X 轴投影Fz1 N F1 在 Z 轴投影Fz1 N 分度圆直径d1 mm 切向力 Ft2 N 合力 F2 N F1 在 X 轴投影Fz2 N F1 在 Z 轴投影Fz2 N 分度圆直径d2 mm 2.766 355 80700 20 6 3668 3903 323 3076 44 1441 1533 160 1525 112                                 从表8计算结果看出，Ⅱ轴在X、Z两个平面上均受到两个方向相反力的作用。根据图7所示的轴向位置，分别计算出各平面挠度、倾角，然后进行合成。根据《机械制造工艺、金属切削机床设计指导》（李洪主编）书中的表2.4-14,表2.4-15计算结果如下: a=100 b=230 c=130 f=200 l=330 E=2.1×105MPa n=l-x=150 图7轴Ⅱ挠度、倾角分析图                  （1）xoy平面内挠度 （2）zoy平面内挠度 （3）挠度合成 查表得其许用应力为0.0003×330=0.099，即0.0048〈0.099，则挠度合格。 （4）左支承倾角计算和分析 a. xoy平面力作用下的倾角 b. zoy平面力作用下的倾角 c. 倾角合成 查表得其许用倾角值为0.0006，则左支承倾角合格。 （5）右支承倾角计算和分析 a. xoy平面力作用下的倾角 b. zoy平面力作用下的倾角 c. 倾角合成 查表得其许用倾角值为0.0006，则右支承倾角合格。 7花键键侧压溃应力验算 花键键侧工作表面的挤压应力为： 经过验算合格。 8主轴组件验算 前轴承轴径 ，后轴承轴径 ，求主轴最大输出转矩： 根据主电动机功利为1.5，则床身上最大回转直径D=320mm刀架上最大回转直径 主轴通孔直径d ,最大工件长度1000mm。床身上最大加工直径为最大回转直径的60%也就是192mm故半径为0.096mm。 切削力（沿y轴） 背向力（沿x轴）  故总的作用力 此力作用于顶尖间的工件上，主轴和尾架各承受一半，故主轴端受力为F/2=926.85 主轴孔径初选为40    根据结构选悬伸长度a=120mm 在计算时，先假定初值l/a=3    l=3 前后支承的支反力 轴承的刚度：iz=52,  La=9,  Fr=C/10=9.42KN 初步计算时，可假定主轴的当量外径 为前后轴承的轴径的平均值。 故惯性矩为：I= 前轴承为轴承代号为3182116 后轴承为轴承代号为46211和型号为8212 最佳跨距