2064 CA6140主軸箱結(jié)構設計

2064 CA6140主軸箱結(jié)構設計,ca6140,主軸,結(jié)構設計 金屬切削機床課程設計 CA6140 型車床- 1 -一、設計目的通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)得結(jié)構設計，在擬定傳動和變速的結(jié)構方案過程中，得到設計構思、方案分析、結(jié)構工藝性、機械制圖、零件計算、編寫技術文件和查閱技術資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設計思想，掌握基本的設計方法，并具有初步的結(jié)構分析、結(jié)構設計和計算能力。二、設計步驟1.運動設計1.1 已知條件1確定轉(zhuǎn)速范圍：主軸最小轉(zhuǎn)速 。min/5.31minr2確定公比： 41.3轉(zhuǎn)速級數(shù)： 2z1.2 結(jié)構分析式 3 231321231從電動機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41min震動常限制最大轉(zhuǎn)速比 。在主傳動鏈任一傳動組的最大變速范圍2axi。在設計時必須保證中間傳動軸的變速范圍最小， 108minaxaR根據(jù)中間傳動軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構網(wǎng)。從而確定結(jié)構網(wǎng)如下： 金屬切削機床課程設計 CA6140 型車床- 2 -檢查傳動組的變速范圍時，只檢查最后一個擴大組： 122PXR其中 4.， ， 622所以 ，合適。1086.1.R1.3 繪制轉(zhuǎn)速圖選擇電動機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，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。分配總降速傳動比總降速傳動比 02.14/5.3/mind又電動機轉(zhuǎn)速 i140rd不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標準，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。 金屬切削機床課程設計 CA6140 型車床- 3 -確定各級轉(zhuǎn)速并繪制轉(zhuǎn)速圖由 min/5.31rnmiz = 12 確定各級轉(zhuǎn)速：4.1400、1000、710、500、355、250、180、125、90、63、45、31.5r/min。在五根軸中，除去電動機軸，其余四軸按傳動順序依次設為、。與、與、與軸之間的傳動組分別設為a、b、c。現(xiàn)由（主軸）開始，確定、軸的轉(zhuǎn)速： 先來確定軸的轉(zhuǎn)速傳動組 c 的變速范圍為 10,841.max66R，結(jié)合結(jié)構式，軸的轉(zhuǎn)速只有一和可能：125、180、250、355、500、710r/min。 確定軸的轉(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8.2/1/31i， /2ib軸的轉(zhuǎn)速確定為：355、500、710r/min。確定軸的轉(zhuǎn)速對于軸，其級比指數(shù)為 1,可取， ，2/1/1ia41./ia/3ia確定軸轉(zhuǎn)速為 710r/min。由此也可確定加在電動機與主軸之間的定傳動比 71/40/i。下面畫出轉(zhuǎn)速圖（電動機轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近） 。傳 動 系 統(tǒng) 的 轉(zhuǎn) 速 圖電 動 機 5確定各變速組傳動副齒數(shù)傳動組 a:查表 8-1, ， ，2/1/1ia41./ia/3ia時： 57、60、63、66、69、72、75、78/21i zS時：4.2ia 金屬切削機床課程設計 CA6140 型車床- 4 -58、60、63、65、67、68、70、72、73、77zS時： 58、60、62、64、66、68、70、72、74、761/3iazS可取 72,于是可得軸齒輪齒數(shù)分別為：24、30、36。z于是 ， ，48/21ai 42/302ai 36/ai可得軸上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為：48、42、36。傳動組 b:查表 8-1, ，8.2/1/31ib1/2ib時：./31i69、72、73、76、77、80、81、84、87zS時： 70、72、74、76、78、80、82、84、86/2ibzS可取 84，于是可得軸上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：22、42。z于是 ， ，得軸上兩齒輪的齒數(shù)分別為：62、42。62/1i 42/ib傳動組 c:查表 8-1, ,/1ic2ci時： 84、85、89、90、94、954/1i zS時： 72、75、78、81、84、87、89、902cz可取 90.z為降速傳動，取軸齒輪齒數(shù)為 18；4/1ic為升速傳動，取軸齒輪齒數(shù)為 30。2c于是得 ,7/81i 30/62ci得軸兩聯(lián)動齒輪的齒數(shù)分別為 18，60；得軸兩齒輪齒數(shù)分別為 72，30。 金屬切削機床課程設計 CA6140 型車床- 5 -1.4 繪制傳動系統(tǒng)圖根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動機等已知條件可有如下系統(tǒng)圖：2.動力設計2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 確定主軸計算轉(zhuǎn)速：主軸的計算轉(zhuǎn)速為 min/90r41.35n321zmi IV圖表 1各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速： 軸可從主軸 90r/min 按 72/18 的傳動副找上去，軸的計算轉(zhuǎn)速125r/min；軸的計算轉(zhuǎn)速為 355r/min；軸的計算轉(zhuǎn)速為 710r/min。3各齒輪的計算轉(zhuǎn)速傳動組 c 中，18/72 只需計算 z = 18 的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為355r/min；60/30 只需計算 z = 30 的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為 250r/min；傳動組 b 計算 z = 22 的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為 355r/min；傳動組 a 應計算 z = 24 的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為 710r/min。4核算主軸轉(zhuǎn)速誤差min/5.14730/642/3/625/140 rn 實 金屬切削機床課程設計 CA6140 型車床- 6 -min/140rn標 %52.10)145.7(%)( 標 標實所以合適。2.2 帶傳動設計電動機轉(zhuǎn)速 n=1440r/min,傳遞功率 P=7.5KW,傳動比 i=2.03，兩班制，一天運轉(zhuǎn) 16.1 小時，工作年數(shù) 10 年。確定計算功率 取 1.1，則AK25KW.871.PKAca選取 V 帶型根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計算功率，選 B 型帶。確定帶輪直徑和驗算帶速查表小帶輪基準直徑 md125, id403.2152驗算帶速成 61nv其中 -小帶輪轉(zhuǎn)速，r/min；1-小帶輪直徑，mm；d，合適。25,/4.9106254.3smv4確定帶傳動的中心距和帶的基準長度設中心距為 ,則0a055（ ） a 2（ ）21d21d于是 208.45 a 758,初取中心距為 400mm。0a帶長 0212104)()(2dL 金屬切削機床課程設計 CA6140 型車床- 7 -m14054)25()21(4.302 查表取相近的基準長度 ， 。dL帶傳動實際中心距 a5.3972005驗算小帶輪的包角一般小帶輪的包角不應小于 。1。合適。 1204.63.571802ad6確定帶的根數(shù)LcakpZ)(0其中： - 時傳遞功率的增量；1i-按小輪包角 ，查得的包角系數(shù)；k-長度系數(shù)；L為避免 V 型帶工作時各根帶受力嚴重不均勻，限制根數(shù)不大于 10。490.5)46.019.2(8Z7計算帶的張緊力 F20).(5qvkvZpFca其中： -帶的傳動功率,KW；cav-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。NF 7.19342.70)95.2(4.9850 8計算作用在軸上的壓軸力 金屬切削機床課程設計 CA6140 型車床- 8 -NZFQ 153024.6sin7.19342sin210 2.3 各傳動組齒輪模數(shù)的確定和校核模數(shù)的確定：a 傳動組：分別計算各齒輪模數(shù)先計算 24 齒齒輪的模數(shù)： 321)1(68jmdnzN其中: -公比 ； = 2；-電動機功率； = 7.5KW；dNd-齒寬系數(shù)；m-齒輪傳動許允應力;-計算齒輪計算轉(zhuǎn)速。jn， 取 = 600MPa,安全系數(shù) S = 1。SKNlimlim由應力循環(huán)次數(shù)選取 9.0，取 S=1，MPa5416.90.NK。SKHN090.1limm72.315428.7)(631 取 m = 4mm。按齒數(shù) 30 的計算， ，可取 m = 4mm；1.2按齒數(shù) 36 的計算， , 可取 m = 4mm。39于是傳動組 a 的齒輪模數(shù)取 m = 4mm，b = 32mm。軸上齒輪的直徑：。mddd aaa 9624120341436321 ； 金屬切削機床課程設計 CA6140 型車床- 9 -軸上三聯(lián)齒輪的直徑分別為：mdmdmd aaa 19248168421436321 ；b 傳動組：確定軸上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)。32)1(168jmdnzN按 22 齒數(shù)的齒輪計算：i/5.2rnj，可得 m = 4.8mm；取 m = 5mm。按 42 齒數(shù)的齒輪計算：可得 m = 3.55mm；于是軸兩聯(lián)齒輪的模數(shù)統(tǒng)一取為 m = 5mm。于是軸兩聯(lián)齒輪的直徑分別為：ddbb 21045102521 ；軸上與軸兩聯(lián)齒輪嚙合的兩齒輪直徑分別為：mmbb3621；c 傳動組：取 m = 5mm。軸上兩聯(lián)動齒輪的直徑分別為：ddcc 3065901852；軸四上兩齒輪的直徑分別為：。； mmcc 13672213. 齒輪強度校核：計算公式 bYKTSaFF123.1 校核 a 傳動組齒輪校核齒數(shù)為 24 的即可，確定各項參數(shù) P=8.25KW,n=710r/min, 金屬切削機床課程設計 CA6140 型車床- 10 -mNnPT 566 10.7/25.810.9/105.9確定動載系數(shù)： sdv /739齒輪精度為 7 級，由機械設計查得使用系數(shù) 5.vK mbm3248確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù) 1d非對稱 231.0.60.HdKb42.3.)(8.2.,查機械設計得4)/(3/hb 71FK確定齒間載荷分配系數(shù): NdTt 2906.25由機械設計查得mNbFKtA /1056.73290.1.HF確定動載系數(shù): 6.127.05.1HFvAK查表 10-5 65.2FaY58.1Sa計算彎曲疲勞許用應力由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 。 aFEMp540圖 10-18 查得 ,S = 1.39.0NKaFMp374.1590， .89.62SaFY故合適。3.430.1bmKt 金屬切削機床課程設計 CA6140 型車床- 11 -3.2 校核 b 傳動組齒輪校核齒數(shù)為 22 的即可，確定各項參數(shù) P=8.25KW,n=355r/min, mNnPT 566 102.35/.8105.9/105.9確定動載系數(shù)： sdv /4.齒輪精度為 7 級，由機械設計查得使用系數(shù) 01vK mbm4058確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù) d非對稱 231.2.60.1HdKb42.)(8.0. ,查機械設計得9)5/(4/hb 7FK確定齒間載荷分配系數(shù): NdTFt 401.25mNbFKtA /1040.1由機械設計查得 .1HF確定動載系數(shù): 397.12.0.1HFvAK查表 10-5 72.FaY57.1Sa計算彎曲疲勞許用應力由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 。 aFEMp540 金屬切削機床課程設計 CA6140 型車床- 12 -圖 10-18 查得 ,S = 1.39.0NKaFMp374.1590， 5.87.2SaFY故合適。.2.4039.1bmKt3.3 校核 c 傳動組齒輪校核齒數(shù)為 18 的即可，確定各項參數(shù) P=8.25KW,n=355r/min, mNnPT 566 102.35/.8105.9/105.9確定動載系數(shù)： sdv /679齒輪精度為 7 級，由機械設計查得使用系數(shù) 9.vK mbm4058確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù) 1d非對稱 231.2.60.HdKb42.)(8.0.,查機械設計得)45/(/hb 71FK確定齒間載荷分配系數(shù): NdTt 4930.25mNbFKtA /1023409.1由機械設計查得 .1HF 金屬切削機床課程設計 CA6140 型車床- 13 -確定動載系數(shù): 2573.1.9.01HFvAK查表 10-5 91.2FaY53.1Sa計算彎曲疲勞許用應力由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 。 aFEMp540圖 10-18 查得 ,S = 1.39.0NKaFMp374.1590， 8.2SaFY故合適。49.305407.1bmKt4. 主軸撓度的校核4.1 確定各軸最小直徑1軸的直徑： min/710,96.1rnnd2.5.791442軸的直徑： min/35,92.0.908.12 rnmnd345.795.144 3軸的直徑： in/125,89.0.0323 rnnd41589.795.144 4主軸的直徑： min/5.31,8.09.0. 434 rn 金屬切削機床課程設計 CA6140 型車床- 14 -mnd615.3807915.44 4.2 軸的校核軸的校核：通過受力分析，在一軸的三對嚙合齒輪副中，中間的兩對齒輪對軸中點處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來進行校核 NdTF mnPt 2017)96/(8.2/ 8.96/.5105.936 ,28,30106:59mbxaEPtt已 知 y2.4.mlIbxFYB3 34349 4221098. 106851062655 。所 以 合 格,yYB軸、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為 75-100mm,初選 =100mm,后軸頸1d12)9.07(dd取 ,前軸承為 NN3020K,后軸承為 NN3016K,根據(jù)結(jié)構,定懸伸長度md702a515.2 求軸承剛度考慮機械效率 金屬切削機床課程設計 CA6140 型車床- 15 -主軸最大輸出轉(zhuǎn)距 NPT679085.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m0.1 .m切削力 FC6701.背向力 NP3805.故總的作用力 FCP2次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 379/先假設 mlal25,3/前后支撐 分別為BARNlaFlB12605739239根據(jù) 9.1.08.10cos)(.izldKarrv 30,2,7,.,8.265039ABaBaAvv zizlmlFNNKB 17cos18.012639. 8939.0.1. 658.01075.18932. 94.05./7/3 4aKEI mdAeA。ll 23,/0與 原 假 設 相 符查 線 圖 金屬切削機床課程設計 CA6140 型車床- 16 -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軸 前支承：30207;后支承：30207軸 前支承：30207;中支承：NN3009;后支承：30207軸 前支承：30208;后支承：302087. 主軸剛度的校核7.1 主軸圖:7.2 計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 ml 687.05.312743當量外徑 mde 56.801435684 444 主軸剛度：由于 .086.5.0/ eid故根據(jù)式（10-8） mNalkAies /3.14907584.13103 9224244 金屬切削機床課程設計 CA6140 型車床- 17 -對于機床的剛度要求，取阻尼比 035.當 v=50m/min,s=0.1mm/r 時, ,8.6,/462mNkcb取 Db87.%602.0maxli KB 36.4.cos35.1.2874計算 A mNlaKmmDLABABA /5.7681.24.075286.3.8414.06. 1.,.3.022ax 加 上 懸 伸 量 共 長mNAs /3.52/0.275.6.6. 可以看出，該機床主軸是合格的.三、總結(jié)金屬切削機床的課程設計任務完成了，雖然設計的過程比較繁瑣，而且剛開始還有些不知所措，但是在同學們的共同努力下，再加上老師的悉心指導，我終于順利地完成了這次設計任務。本次設計鞏固和深化了課堂理論教學的內(nèi)容，鍛煉和培養(yǎng)了我綜合運用所學過的知識和理論的能力，是我獨立分析、解決問題的能力得到了強化. 金屬切削機床課程設計 CA6140 型車床- 18 -四、參考文獻1工程學院機械制造教研室 主編.金屬切削機床指導書.2濮良貴 紀名剛主編.機械設計(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.袖珍機械設計師手冊第二版.機械工業(yè)出版社,2002 年 5 月4 減速器實用技術手冊編輯委員會編.減速器實用技術手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1992 年5戴曙 主編.金屬切削機床.北京:機械工業(yè)出版社,2005 年 1 月6機床設計手冊編寫組 主編.機床設計手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1980 年 8 月7華東紡織工學院 哈爾濱工業(yè)大學 天津大學主編.機床設計圖冊.上海:上?？茖W技術出版社,1979 年 6 月（以上看不見的 鼠標右鍵題注就可以了！）