0123-CA6140機(jī)床主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

0123-CA6140機(jī)床主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),ca6140,機(jī)床,主軸,傳動(dòng)系統(tǒng),設(shè)計(jì) 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) - 1 - 目錄 目錄 .- 1 - 一、設(shè)計(jì)目的 .- 2 - 二、設(shè)計(jì)步驟 .- 2 - 1.運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) .- 2 - 1.1 已知條件 - 2 - 1.2 結(jié)構(gòu)分析式 - 2 - 1.3 繪制轉(zhuǎn)速圖 .- 3 - 1.4 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 .- 6 - 2.動(dòng)力設(shè)計(jì) .- 6 - 2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 .- 6 - 2.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) .- 7 - 2.3 各傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的確定和校核 .- 9 - 3. 齒輪強(qiáng)度校核 - 10 - 3.1 校核 a 傳動(dòng)組齒輪 - 11 - 3.2 校核 b 傳動(dòng)組齒輪 - 12 - 3.3 校核 c 傳動(dòng)組齒輪 - 13 - 4. 主軸撓度的校核 - 14 - 4.1 確定各軸最小直徑 .- 14 - 4.2 軸的校核 - 15 - 5. 主軸最佳跨距的確定 - 15 - 5.1 選擇軸頸直徑,軸承型號(hào)和最佳跨距 - 15 - 5.2 求軸承剛度 .- 15 - 6. 各傳動(dòng)軸支承處軸承的選擇 - 17 - 7. 主軸剛度的校核 - 17 - 7.1 主軸圖 - 17 - 7.2 計(jì)算跨距 - 17 - 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) - 2 - 三、總結(jié) .- 19 - 四、參考文獻(xiàn) .- 20 - 附錄：主軸箱展開圖 A0，主軸組件圖 A1 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) - 3 - 一、設(shè)計(jì)目的 通過機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在擬定傳動(dòng)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(dòng)設(shè)計(jì) 1.1 已知條件 1確定轉(zhuǎn)速范圍：主軸最小轉(zhuǎn)速 。min/5.31minr 2確定公比： 41. 3轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)： 2z 1.2 結(jié)構(gòu)分析式 3 231321231 從電動(dòng)機(jī)到主軸主要為降速傳動(dòng)，若使傳動(dòng)副較多的傳動(dòng)組放在較接近電 動(dòng)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(dòng)副 前多后少的原則，因此取 方案。在降速傳動(dòng)中，防止齒輪直徑過大 而使徑向尺寸常限制最小傳動(dòng)比 ；在升速時(shí)為防止產(chǎn)生過大的噪音和41min 震動(dòng)常限制最大轉(zhuǎn)速比 。在主傳動(dòng)鏈任一傳動(dòng)組的最大變速范圍2axi 。在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證中間傳動(dòng)軸的變速范圍最小， 108minaxaR 根據(jù)中間傳動(dòng)軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下： 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) - 4 - 檢查傳動(dòng)組的變速范圍時(shí)，只檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組： 122PXR 其中 4. ， ， 622 所以 ，合適。1086.1.R 1.3 繪制轉(zhuǎn)速圖 選擇電動(dòng)機(jī) 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(dòng)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(dòng)機(jī)。 分配總降速傳動(dòng)比 總降速傳動(dòng)比 02.14/5.3/mind 又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 i140rd 不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)，因而增加一定比傳動(dòng)副。 3確定傳動(dòng)軸軸數(shù) 傳動(dòng)軸軸數(shù) = 變速組數(shù) + 定比傳動(dòng)副數(shù) + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) - 5 - 確定各級(jí)轉(zhuǎn)速并繪制轉(zhuǎn)速圖 由 min/5.31rnmi z = 12 確定各級(jí)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(dòng)機(jī)軸，其余四軸按傳動(dòng)順序依次設(shè)為 、。與、與、與軸之間的傳動(dòng)組分別設(shè)為 a、b、c?，F(xiàn)由（主軸）開始，確定、軸的轉(zhuǎn)速： 先來確定軸的轉(zhuǎn)速 傳動(dòng)組 c 的變速范圍為 10,841.max66R ，結(jié)合結(jié)構(gòu)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(dòng)組 b 的級(jí)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(dòng)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(duì)于軸，其級(jí)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(dòng)機(jī)與主軸之間的定傳動(dòng)比 71/40/i 。下面畫出轉(zhuǎn)速圖（電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近） 。傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 轉(zhuǎn) 速 圖電 動(dòng) 機(jī) 5確定各變速組傳動(dòng)副齒數(shù) 傳動(dòng)組 a: 查表 8-1, ， ，2/1/1ia41./ia/3ia 時(shí)： 57、60、63、66、69、72、75、78/21i zS 時(shí)：4.2ia 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) - 6 - 58、60、63、65、67、68、70、72、73、77zS 時(shí)： 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(dòng)組 b: 查表 8-1, ，8.2/1/31ib1/2ib 時(shí)：./31i 69、72、73、76、77、80、81、84、87zS 時(shí)： 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(dòng)組 c: 查表 8-1, ,/1ic2ci 時(shí)： 84、85、89、90、94、954/1i zS 時(shí)： 72、75、78、81、84、87、89、902cz 可取 90.z 為降速傳動(dòng)，取軸齒輪齒數(shù)為 18；4/1ic 為升速傳動(dòng)，取軸齒輪齒數(shù)為 30。2c 于是得 ,7/81i 30/62ci 得軸兩聯(lián)動(dòng)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(jī)床課程設(shè)計(jì) - 7 - 1.4 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動(dòng)機(jī)等已知條件可有如下系統(tǒng)圖： 2.動(dòng)力設(shè)計(jì) 2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 min/90r41.35n321zmi IV 圖表 1 各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： 軸可從主軸 90r/min 按 72/18 的傳動(dòng)副找上去，軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 125r/min；軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 355r/min；軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 710r/min。 3各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 傳動(dòng)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(dòng)組 b 計(jì) 算 z = 22 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為 355r/min；傳動(dòng)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 min/5.14730/642/3/625/140 rn 實(shí) 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) - 8 - min/140rn標(biāo) %52.10)145.7(%)( 標(biāo) 標(biāo)實(shí) 所以合適。 2.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1440r/min,傳遞功率 P=7.5KW,傳動(dòng)比 i=2.03，兩班制， 一天運(yùn)轉(zhuǎn) 16.1 小時(shí)，工作年數(shù) 10 年。 確定計(jì)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(jì)算功率，選 B 型帶。 確定帶輪直徑和驗(yàn)算帶速 查表小帶輪基準(zhǔn)直徑 md125 , id403.2152 驗(yàn)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,/4.9106254.3smv 4確定帶傳動(dòng)的中心距和帶的基準(zhǔn)長度 設(shè)中心距為 ,則0a 055（ ） a 2（ ）21d21d 于是 208.45 a 758,初取中心距為 400mm。0a 帶長 0 212104)()(2dL 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) - 9 - m14054)25()21(4.302 查表取相近的基準(zhǔn)長度 ， 。dL 帶傳動(dòng)實(shí)際中心距 a5.397200 5驗(yàn)算小帶輪的包角 一般小帶輪的包角不應(yīng)小于 。1 。合適。 1204.63.571802ad 6確定帶的根數(shù) LcakpZ)(0 其中： - 時(shí)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(shí)各根帶受力嚴(yán)重不均勻，限制根數(shù)不大于 10。 490.5)46.019.2(8Z 7計(jì)算帶的張緊力 F 20).(5qvkvZpFca 其中： -帶的傳動(dòng)功率,KW；ca 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。 NF 7.19342.70)95.2(4.9850 8計(jì)算作用在軸上的壓軸力 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) - 10 - NZFQ 153024.6sin7.19342sin210 2.3 各傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的確定和校核 模數(shù)的確定： a 傳動(dòng)組：分別計(jì)算各齒輪模數(shù) 先計(jì)算 24 齒齒輪的模數(shù)： 321)1(68jmdnzN 其中: -公比 ； = 2； -電動(dòng)機(jī)功率； = 7.5KW；dNd -齒寬系數(shù)；m -齒輪傳動(dòng)許允應(yīng)力; -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速。jn ， 取 = 600MPa,安全系數(shù) S = 1。SKNlimlim 由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)選取 9.0 ，取 S=1，MPa5416.90.NK 。SKHN090.1lim m72.315428.7)(631 取 m = 4mm。 按齒數(shù) 30 的計(jì)算， ，可取 m = 4mm；1.2 按齒數(shù) 36 的計(jì)算， , 可取 m = 4mm。39 于是傳動(dòng)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(jī)床課程設(shè)計(jì) - 11 - 軸上三聯(lián)齒輪的直徑分別為： mdmdmd aaa 19248168421436321 ； b 傳動(dòng)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(jì)算： i/5.2rnj， 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(dòng)組： 取 m = 5mm。 軸上兩聯(lián)動(dòng)齒輪的直徑分別為： ddcc 3065901852； 軸四上兩齒輪的直徑分別為： 。； mmcc 1367221 3. 齒輪強(qiáng)度校核：計(jì)算公式 bYKTSaFF12 3.1 校核 a 傳動(dòng)組齒輪 校核齒數(shù)為 24 的即可，確定各項(xiàng)參數(shù) P=8.25KW,n=710r/min, 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) - 12 - mNnPT 566 10.7/25.810.9/105.9 確定動(dòng)載系數(shù)： sdv /739 齒輪精度為 7 級(jí)，由機(jī)械設(shè)計(jì)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(duì)稱 231.0.60.HdKb 42.3.)(8.2. ,查機(jī)械設(shè)計(jì)得4)/(3/hb 71FK 確定齒間載荷分配系數(shù): NdTt 2906.2 5 由機(jī)械設(shè)計(jì)查得mNbFKtA /1056.73290.1.HF 確定動(dòng)載系數(shù): 6.127.05.1HFvAK 查表 10-5 65.2FaY58.1Sa 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 。 aFEMp540 圖 10-18 查得 ,S = 1.39.0NK aFMp374.1590 ， .89.62SaFY 故合適。3430.1bmKt 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) - 13 - 3.2 校核 b 傳動(dòng)組齒輪 校核齒數(shù)為 22 的即可，確定各項(xiàng)參數(shù) P=8.25KW,n=355r/min, mNnPT 566 102.35/.8105.9/105.9 確定動(dòng)載系數(shù)： sdv /4. 齒輪精度為 7 級(jí)，由機(jī)械設(shè)計(jì)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(duì)稱 231.2.60.1HdKb 42)(8.0. ,查機(jī)械設(shè)計(jì)得9)5/(4/hb 7FK 確定齒間載荷分配系數(shù): NdTFt 401.25mNbFKtA /1040.1 由機(jī)械設(shè)計(jì)查得 .1HF 確定動(dòng)載系數(shù): 397.12.0.1HFvAK 查表 10-5 72.FaY57.1Sa 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 。 aFEMp540 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) - 14 - 圖 10-18 查得 ,S = 1.39.0NKaFMp374.1590 ， 5.87.2SaFY 故合適。.2.4039.1bmKt 3.3 校核 c 傳動(dòng)組齒輪 校核齒數(shù)為 18 的即可，確定各項(xiàng)參數(shù) P=8.25KW,n=355r/min, mNnPT 566 102.35/.8105.9/105.9 確定動(dòng)載系數(shù)： sdv /679 齒輪精度為 7 級(jí)，由機(jī)械設(shè)計(jì)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(duì)稱 231.2.60.HdKb42)(8.0. ,查機(jī)械設(shè)計(jì)得)45/(/hb 71FK 確定齒間載荷分配系數(shù): NdTt 4930.25mNbFKtA /1023409.1 由機(jī)械設(shè)計(jì)查得 .1HF 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) - 15 - 確定動(dòng)載系數(shù): 2573.1.9.01HFvAK 查表 10-5 91.2FaY53.1Sa 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 。 aFEMp540 圖 10-18 查得 ,S = 1.39.0NK aFMp374.1590 ， 8.2SaFY 故合適。49.305407.1bmKt 4. 主軸撓度的校核 4.1 確定各軸最小直徑 1軸的直徑： min/710,96.1rnnd2.5.79144 2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(jī)床課程設(shè)計(jì) - 16 - 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(duì)嚙合齒輪副中，中間的兩對(duì)齒 輪對(duì)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 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(hào)和最佳跨距 前軸頸應(yīng)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(gòu),定懸伸長度md702a51 5.2 求軸承剛度 考慮機(jī)械效率 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) - 17 - 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m 0.1 .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(shè) mlal25,3/ 前后支撐 分別為BARNlaFlB12605739239 根據(jù) 9.1.08.10cos)(.izldKarrv 30,2,7,.,8.265039ABaBaAvv zizlmlFN NKB 17cos18.012639. 89390. .1. 658.01075.18932. 94.05./7/3 4aKEI mdAeA 。ll 23,/0與 原 假 設(shè) 相 符查 線 圖 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) - 18 - 6. 各傳動(dòng)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：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 ml 687.05.312743 當(dāng)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(jī)床課程設(shè)計(jì) - 19 - 對(duì)于機(jī)床的剛度要求，取阻尼比 035. 當(dāng) v=50m/min,s=0.1mm/r 時(shí), ,8.6,/462mNkcb 取 Db87.%6020maxli KB 36.4.cos35.1.2874 計(jì)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(jī)床主軸是合格的. 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) - 20 - 三、總結(jié) 金屬切削機(jī)床的課程設(shè)計(jì)任務(wù)完成了，雖然設(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(shí)和理論的能力，是我獨(dú)立分析、解 決問題的能力得到了強(qiáng)化. 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) - 21 - 四、參考文獻(xiàn) 1工程學(xué)院機(jī)械制造教研室 主編.金屬切削機(jī)床指導(dǎo)書. 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(cè)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(cè)編輯委員會(huì)編.減速器實(shí)用技術(shù)手冊(cè).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機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 編寫組 主編.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1980 年 8 月 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(cè).上海: 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1979 年 6 月