車床主軸箱設(shè)計(jì)實(shí)例

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1、目錄 一、設(shè)計(jì)目的 1 二、設(shè)計(jì)步驟 1 1.運(yùn)動設(shè)計(jì) 1 1.1 已知條件 1 1.2 結(jié)構(gòu)分析式 1 1.3 繪制轉(zhuǎn)速圖 1 1.4 繪制傳動系統(tǒng)圖 3 2.動力設(shè)計(jì) 3 2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 3 2.2 帶傳動設(shè)計(jì) 4 2.3 各傳動組齒輪模數(shù)的確定和校核 5 3. 齒輪強(qiáng)度校核 6 3.1校核a傳動組齒輪 6 3.2校核b傳動組齒輪 7 3.3校核c傳動組齒輪 7 4. 主軸撓度的校核 8 4.1 確定各軸最小直徑 8 4.2 軸的校核 9 5. 主軸最佳跨距的確定 9 5.1 選擇軸頸直徑,軸承型號和最佳跨距 9 5.2 求軸承剛度 9 6

2、. 各傳動軸支承處軸承的選擇 10 7. 主軸剛度的校核 10 7.1 主軸圖 10 7.2 計(jì)算跨距 10 三、總結(jié) 11 四、參考文獻(xiàn) 11 3 / 12文檔可自由編輯打印 一、設(shè)計(jì)目的 通過機(jī)床主運(yùn)動機(jī)械變速傳動系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中,得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練,樹立正確的設(shè)計(jì)思想,掌握基本的設(shè)計(jì)方法,并具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。 二、設(shè)計(jì)步驟 1.運(yùn)動設(shè)計(jì) 1.1已知條件

3、[1]確定轉(zhuǎn)速范圍:主軸最小轉(zhuǎn)速。 [2]確定公比: [3]轉(zhuǎn)速級數(shù): 1.2結(jié)構(gòu)分析式 ⑴ ⑵ [3] 從電動機(jī)到主軸主要為降速傳動,若使傳動副較多的傳動組放在較接近電動機(jī)處可使小尺寸零件多些,大尺寸零件少些,節(jié)省材料,也就是滿足傳動副前多后少的原則,因此取方案。在降速傳動中,防止齒輪直徑過大而使徑向尺寸常限制最小傳動比 ;在升速時為防止產(chǎn)生過大的噪音和振動常限制最大傳動比。在主傳動鏈任一傳動組的最大變速范圍。在設(shè)計(jì)時必須保證中間傳動軸的變速范圍小。 檢查傳動組的變速范圍時,只檢查最后一個擴(kuò)大組: 其中,, 所以 ,合適。 1.3 繪制轉(zhuǎn)速圖 ⑴選擇電動機(jī)

4、一般車床若無特殊要求,多采用Y系列封閉式三相異步電動機(jī),根據(jù)原則條件選擇Y-132M-4型Y系列籠式三相異步電動機(jī)。 ⑵分配總降速傳動比 總降速傳動比 又電動機(jī)轉(zhuǎn)速不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn),因而增加一定比傳動副。 (3)確定傳動軸軸數(shù) 傳動軸軸數(shù) = 變速組數(shù) + 定比傳動副數(shù) + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。 ⑷確定各級轉(zhuǎn)速并繪制轉(zhuǎn)速圖 由   z = 12確定各級轉(zhuǎn)速: 1400、1000、710、500、355、250、180、125、90、63、45、31.5r/min。 在五根軸中,除去電動機(jī)軸,其余四軸按傳動順序依次設(shè)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ

5、。Ⅰ與Ⅱ、Ⅱ與Ⅲ、Ⅲ與Ⅳ軸之間的傳動組分別設(shè)為a、b、c?,F(xiàn)由Ⅳ(主軸)開始,確定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速: ① 先來確定Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速 傳動組c 的變速范圍為,結(jié)合結(jié)構(gòu)式,Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速只有一種可能: 125、180、250、355、500、710r/min。 ② 確定軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速 傳動組b的級比指數(shù)為3,希望中間軸轉(zhuǎn)速較小,因而為了避免升速,又不致傳動比太小,可取 , 軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速確定為:355、500、710r/min。 ③確定軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速 對于軸Ⅰ,其級比指數(shù)為1,可取 ,, 確定軸Ⅰ轉(zhuǎn)速為710r/min。 由此也可確定加在電動機(jī)與主軸之間的定

6、傳動比。下面畫出轉(zhuǎn)速圖(電動機(jī)轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近)。 (5)確定各變速組傳動副齒數(shù) ①傳動組a: 查表8-1, ,, 時:……57、60、63、66、69、72、75、78…… 時:……58、60、63、65、67、68、70、72、73、77… 時:……58、60、62、64、66、68、70、72、74、76…… 可取72,于是可得軸Ⅰ齒輪齒數(shù)分別為:24、30、36。 于是,, 可得軸Ⅱ上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為:48、42、36。 ②傳動組b: 查表8-1,, 時:……69、72、73、76、77、80、81、84、87…… 時:……70、72、74、

7、76、78、80、82、84、86…… 可取 84,于是可得軸Ⅱ上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為:22、42。 于是 ,,得軸Ⅲ上兩齒輪的齒數(shù)分別為:62、42。 ③傳動組c: 查表8-1,, 時:……84、85、89、90、94、95…… 時: ……72、75、78、81、84、87、89、90…… 可取 90。 為降速傳動,取軸Ⅲ齒輪齒數(shù)為18; 為升速傳動,取軸Ⅳ齒輪齒數(shù)為30。 于是得, 得軸Ⅲ兩聯(lián)動齒輪的齒數(shù)分別為18,60; 得軸Ⅳ兩齒輪齒數(shù)分別為72,30。 1.4 繪制傳動系統(tǒng)圖 根據(jù)軸數(shù),齒輪副,電動機(jī)等已知條件可有如下系統(tǒng)圖: 2.動力設(shè)計(jì) 2.1

8、 確定各軸轉(zhuǎn)速 ⑴確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速:主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 ⑵各傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速: 軸Ⅲ可從主軸90r/min按72/18的傳動副找上去,軸Ⅲ的計(jì)算轉(zhuǎn)速 125r/min;軸Ⅱ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min;軸Ⅰ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為710r/min。 (3)各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 傳動組c中,18/72只需計(jì)算z = 18 的齒輪,計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min;60/30只需計(jì)算z = 30的齒輪,計(jì)算轉(zhuǎn)速為250r/min;傳動組b計(jì)算z = 22的齒輪,計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min;傳動組a應(yīng)計(jì)算z = 24的齒輪,計(jì)算轉(zhuǎn)速為710r/min。 (4)核算主軸轉(zhuǎn)速誤差

9、 所以合適。 2.2 帶傳動設(shè)計(jì) 電動機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min,傳遞功率P=7.5KW,傳動比i=2.03,兩班制,一天運(yùn)轉(zhuǎn)16.1小時,工作年數(shù)10年。 ⑴確定計(jì)算功率 取1.1,則 ⑵選取V帶型 根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計(jì)算功率,選B型帶。 ⑶確定帶輪直徑和驗(yàn)算帶速 查表小帶輪基準(zhǔn)直徑, 驗(yàn)算帶速成 其中 -小帶輪轉(zhuǎn)速,r/min; -小帶輪直徑,mm; ,合適。 (4)確定帶傳動的中心距和帶的基準(zhǔn)長度 設(shè)中

10、心距為,則 0.55()a2() 于是 208.45a758,初取中心距為400mm。 帶長 查表取相近的基準(zhǔn)長度,。 帶傳動實(shí)際中心距 (5)驗(yàn)算小帶輪的包角 一般小帶輪的包角不應(yīng)小于。 ,合適。 (6)確定帶的根數(shù) 其中: -時傳遞功率的增量; -按小輪包角,查得的包角系數(shù); -長度系數(shù); 為避免V型帶工作時各根帶受力嚴(yán)重不均勻

11、,限制根數(shù)不大于10。 (7)計(jì)算帶的張緊力 其中: -帶的傳動功率,KW; v-帶速,m/s; q-每米帶的質(zhì)量,kg/m;取q=0.17kg/m。 v = 1440r/min = 9.42m/s。 (8)計(jì)算作用在軸上的壓軸力 2.3 各傳動組齒輪模數(shù)的確定和校核 ⑴模數(shù)的確定: ①a傳動組:分別計(jì)算各齒輪模數(shù) 先計(jì)算24齒齒輪的模數(shù): 其中: -公比

12、; = 2; -電動機(jī)功率; = 7.5KW; -齒寬綜合系數(shù); -齒輪傳動許允應(yīng)力; -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速。 , 取= 600MPa,安全系數(shù)S = 1。 由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)選取 ,取S=1,。 取m = 4mm。 按齒數(shù)30的計(jì)算,,可取m = 4mm; 按齒數(shù)36的計(jì)算,, 可取m = 4mm。 于是傳動組a的齒輪模數(shù)取m =

13、 4mm,b = 32mm。 軸Ⅰ上齒輪的直徑: 。 軸Ⅱ上三聯(lián)齒輪的直徑分別為: ②b傳動組: 確定軸Ⅱ上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)。 按22齒數(shù)的齒輪計(jì)算: 可得m = 4.8mm; 取m = 5mm。 按42齒數(shù)的齒輪計(jì)算: 可得m = 3.55mm; 于是軸Ⅱ兩聯(lián)齒輪的模數(shù)統(tǒng)一取為m = 5mm。 于是軸Ⅱ兩聯(lián)齒輪的直徑分別為: 軸Ⅲ上與軸Ⅱ兩聯(lián)齒輪嚙合的兩齒輪直徑分別為: ③c傳動組:

14、 取m = 5mm。 軸Ⅲ上兩聯(lián)動齒輪的直徑分別為: 軸四上兩齒輪的直徑分別為: 3. 齒輪強(qiáng)度校核:計(jì)算公式 3.1校核a傳動組齒輪 校核齒數(shù)為24的即可,確定各項(xiàng)參數(shù) ⑴ P=8.25KW,n=710r/min, ⑵確定動載系數(shù): 齒輪精度為7級,由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得使用系數(shù) ⑶ ⑷確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù) 非對稱 ,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得 ⑸確定齒間載荷分配系數(shù): 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得 ⑹確定動載系數(shù): ⑺查表 10-5 ⑻計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖

15、查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 圖10-18查得 ,S = 1.3 , 故合適。 3.2 校核b傳動組齒輪 校核齒數(shù)為22的即可,確定各項(xiàng)參數(shù) ⑴ P=8.25KW,n=355r/min, ⑵確定動載系數(shù): 齒輪精度為7級,由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得使用系數(shù) ⑶ ⑷確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù) 非對稱 ,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得 ⑸確定齒間載荷分配系數(shù): 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得 ⑹確定動載系數(shù): ⑺查表 10-5 ⑻計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。

16、 圖10-18查得 ,S = 1.3 , 故合適。 3.3校核c傳動組齒輪 校核齒數(shù)為18的即可,確定各項(xiàng)參數(shù) ⑴ P=8.25KW,n=355r/min, ⑵確定動載系數(shù): 齒輪精度為7級,由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得使用系數(shù) ⑶ ⑷確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù) 非對稱 ,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得 ⑸確定齒間載荷分配系數(shù): 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得 ⑹確定動載系數(shù): ⑺查表 10-5 ⑻計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 圖10-18查得 ,S = 1.3 ,

17、 故合適。 4. 主軸撓度的校核 4.1 確定各軸最小直徑 [1]Ⅰ軸的直徑: [2]Ⅱ軸的直徑: [3]Ⅲ軸的直徑: [4]主軸的直徑: 4.2軸的校核 Ⅰ軸的校核:通過受力分析,在一軸的三對嚙合齒輪副中,中間的兩對齒輪對Ⅰ軸中點(diǎn)處的撓度影響最大,所以,選擇中間齒輪嚙合來進(jìn)行校核。 ,所以合格。 Ⅱ軸、Ⅲ軸的校核同上。 5. 主軸最佳跨距的確定 400mm車床,P=7.5KW。 5.1 選擇軸頸直徑,軸承型號和最佳跨距 前軸頸應(yīng)為75-100mm,初選=100mm,后軸頸取,前軸承為NN3020K,后軸承為NN3016K,根

18、據(jù)結(jié)構(gòu),定懸伸長度。 5.2 求軸承剛度 考慮機(jī)械效率 主軸最大輸出轉(zhuǎn)距 T=F*r 床身上最大加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的60,取50%,即200,故半徑為0.1。 切削力 背向力 故總的作用力 此力作用于頂在頂尖間的工件上主軸尾架各承受一半, 故主軸軸端受力為 先假設(shè) 前后支撐分別為 根據(jù) (i:滾動體列數(shù);z:單列滾動體數(shù)) 。 6. 各傳動軸支承處軸承的選擇 主軸 前支承:NN3020K;中支承:N219E;后支承:NN3016K

19、 Ⅰ軸 前支承:30207;后支承:30207 Ⅱ軸 前支承:30207;中支承:NN3009;后支承:30207 Ⅲ軸 前支承:30208;后支承:30208 7. 主軸剛度的校核 7.1 主軸圖 7.2 計(jì)算跨距 前支承為雙列圓柱滾子軸承,后支承為雙列圓柱滾子軸承 當(dāng)量外徑 主軸剛度:由于 故根據(jù)式(10-8) 對于機(jī)床的剛度要求,取阻尼比 當(dāng)v=50m/min,s=0.1mm/r時,, 取 計(jì)算 可以看出,該機(jī)床主軸是合格的。 三、總結(jié) 本次課程設(shè)計(jì)任務(wù)完成了,雖

20、然設(shè)計(jì)的過程比較繁瑣,而且剛開始還有些不知所措,但是在同學(xué)們的共同努力下,再加上老師的悉心指導(dǎo),我終于順利地完成了這次設(shè)計(jì)任務(wù)。本次設(shè)計(jì)鞏固和深化了課堂理論教學(xué)的內(nèi)容,鍛煉和培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)過的知識和理論的能力,使我獨(dú)立分析、解決問題的能力得到了強(qiáng)化。 四、參考文獻(xiàn) [1]《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》編寫組 主編.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1980年8月 [2]濮良貴、紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)(第七版).北京:高等教育出版社,2001年6月 [3]毛謙德、李振清主編.《袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊》第二版.機(jī)械工業(yè)出版社,2002年5月 [4]《減速器實(shí)用技術(shù)手冊》編輯委員會編.減速器實(shí)用技術(shù)手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1992年 [5]戴曙主編.金屬切削機(jī)床.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005年1月 [6] [7]華東紡織工學(xué)院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、天津大學(xué)主編.機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊.上海:上??茖W(xué)技術(shù)出版社,1979年6月

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