车床主轴箱设计1汇总

沈阳工程学院

课程设计

设计题目：机床主轴变速箱设计

系别机械学院班级装备本121 学生姓名赵婷婷学号 2012525102 指导教师白斌尹晓伟职称

起止日期：2015年 12月7日起——至2015年12 月11日止

沈阳工程学院

机床主轴变速箱设计课程设计成绩评定表系（部）：机械学院班级：装备本121 学生姓名：赵婷婷

专业设计题目：机床主轴变速箱设计

设计任务书—第3组

一、题目：机床主轴变速箱设计二、主要技术参数：

1、卧式车床，最大回转直径为320mm 。

反转：max max n 1.1n 2/Z 正反正反

；≈=Z

三、设计内容：

1、运动设计：根据给定的转速范围及公比，拟定传动方案，确定结构形式，画转速图，

画传动系统图（研究分析齿轮排列方案），计算带轮直径和齿轮齿数。

2、动力计算：根据电动机功率，确定各传动件的计算转速，对主要零件（如带、齿轮、

主轴、传动轴、轴承等）进行计算（初算和验算）。

3、结构设计：进行传动轴系，变速机构，主轴组件，操纵机构，换向和制动装置，箱体，

润滑和密封的布置和结构设计。

4、编写设计计算说明书

四、应完成的任务

本学期第15周课程设计，以设计说明书数据为依据，绘制： 2、展开图一张（A0）——计算机CAD 绘图，主轴零件图1张。

五、要求

1、设计计算说明书字体端正，层次分明，格式排版准确。

2、图纸图面清洁，标注准确，符合国家标准；

六、设计说明书主要内容及装订顺序 1、封皮

2、设计任务书；

3、成绩评审意见表

4、中文摘要和关键词

5、目录（标题及页次）；

6、机床用途和性能（简要）；

7、运动设计和拟定（简要方案比较分析；画传动系统图要规范）； 8、主要零件的估算或计算和验算（主轴组件刚度计算）； 9、重要结构的选择分析； 10、设计小结；

11、参考文献（列序号、作者、书名、出版社及年月）；至少6篇

1.机床用途和性能 1

2.参数的拟定 1

2.1主运动参数的确定 1

2.2主电机功率的确定 1

3.传动设计 2

3.1主传动方案拟定 2

3.2传动结构式、结构网的选择 2

3.2.1确定传动组及各传动组中传动副的数目 2

3.2.2传动式的拟定 2

3.2.3结构式的拟定 3

3.2.4验算变速组变速范围 3

4.主要传动件的设计计算估算 4

4.1三角带传动的计算 4

4.2.1各个传动轴计算转速 5

4.2.2传动轴的设计 6

4.2.3 传动轴及主轴直径的估算7

4.3齿轮齿数的确定和模数的计算8

4.3.1齿轮齿数的确定8

4.3.2各齿轮的计算转速9

4.3.3齿轮模数的计算9

4.3.4齿宽确定12

5. 车床传动系统图的确定13

6.片式摩擦离合器的选择和计算14

7.核算主轴转速误差15

8.主轴轴承的选择15

8.1轴承类型选择15

8.2轴承的配置16

8.3轴承的精度和配合16

9.齿轮校验16

10. 主轴的设计弯曲刚度验算20

11.滚动轴承的验算27

12.润滑与密封27

13.其他问题28

14、心得体会29

15、参考文献30

1.机床用途和性能

机床（英文名称：machine tool ）是指制造机器的机器，亦称工作母机或工具机，习惯上简称机床。一般分为金属切削机床、锻压机床和木工机床等。现代机械制造中加工机械零件的方法很多：除切削加工外，还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等，但凡属精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需在机床上用切削的方法进行最终加工。机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。

车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。

2.参数的拟定

2.1主运动参数的确定

因为主轴变速范围max

min

n n R n =

，1-=z n R ? 则 44

.445

.311400m in m ax ===n n R n

主轴正转级数得z=12.04，取整的z=12 根据任务书要求得主轴反转级数Z 12

Z =

==622

正反 2.2主电机功率的确定

合理的确定电机功率P ，使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，

又不致使电机经常轻载而降低功率因素。根据已知参数选择电动机Y100L1-4 额定功率2.2kw 满载转速1430r/min

3.传动设计 3.1主传动方案拟定

拟定传动方案，包括传动型式的选择以及开停、制动、操纵等整个传动系统的确定。传动型式则指传动和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的传动型式、变速类型。

传动方案和型式与结构的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。因此，确定传动方案和型式，要从结构、工艺、性能及经济等多方面统一考虑。

传动方案有多种，传动型式更是众多，比如：传动型式上有集中传动，分离传动；扩大变速范围可用增加传动组数，也可用背轮结构、分支传动等型式；变速箱上既可用多速电机，也可用交换齿轮、滑移齿轮、公用齿轮等。

显然，可能的方案有很多，优化的方案也因条件而异。此次设计中，我们采用集中传动型式的主轴变速箱。

3.2传动结构式、结构网的选择

结构式、结构网对于分析和选择简单的串联式的传动不失为有用的方法，但对于分析复杂的传动并想由此导出实际的方案，就并非十分有效。

3.2.1确定传动组及各传动组中传动副的数目

级数为Z 的传动系统由若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有1Z 、

2Z 、……个传动副。即 321Z Z Z Z =

传动副中由于结构的限制以2或3为合适，即变速级数Z 应为2和3的因子：b a Z 3?2= ，可以有三种方案： 12=3×2×2；12=2×3×2；12=2×2×3；

3.2.2传动式的拟定

传动副前多后少的原则。按此原则，32212,23212,22312

??=??=??=

因为设计要求，需要在第一根轴上加入摩擦片离合器，来实行正反转。轴的尺寸较长，为使结构紧凑，第一变速组采用了双联齿轮，而不是按照前多后少的原则采用三个传动副。因此选择23212??=

3.2.3结构式的拟定

变速组的降速要前慢后快，中间轴的转速不宜超过电动机的转速。

4212631624162161323212,23212,2321223212,2321223212??=??=??=??=??=??=，第一根轴成为第一扩大组，也不符合原则，但是，却使结构大为简化，减少变速组和传动件数目。因此，确定结构式61323212

??=。

3.2.4验算变速组变速范围

主轴的变速范围应等于主传动变速系中各变速组变速范围的乘积，即

N R R R R R ...210=检查变速组的变速范围是否超过极限值时，只需

检查最后一个扩大组。因为其他的变速组的变速范围都比最后扩大组的小，只要最后扩大组的变速范围不超过极限值，其他变速组更不会超出极限值。因此，只需检查最后扩大组的变速范围，如下 10~8841

.1)

12(6)

1(2

22≤===--P X R ?

符合要求，确定方案。

3.3车床正反转转速图

图一

4.主要传动件的设计计算估算 4.1三角带传动的计算

三角带传动中，轴间距A 可以加大。由于是摩擦传递，带与轮槽间会有打滑，宜可缓和冲击及隔离振动，使传动平稳。带轮结构简单，但尺寸大，机床中常用作电机输出轴的定比传动。 (1)选择三角带的型号

根据公式

kw KP P 662.22.21.11.1=??==

(正反转时，K 需再乘1.1）

式中P---电动机额定功率，K --工作情况系数

查《机械设计》图8-1因此选择A 型带，尺寸参数为b=13mm ，p b =11mm ，h=8，

?=40?。

(2)确定带轮的计算直径1D ，2D 小带轮直径应满足

m in D d ≥d 尽量选用较大的值，以减小V 带的弯曲应力，从

而提高V 带的使用寿命。则d 取140mm ，2.2001401000

1430

21=?==d n n D mm D 取整得201mm

(3)确定三角带速度

按公式 s

m dn v /48.1060000

1430

14060000

=??=

ππ

(4)初定中心距

中心距过小，V 带短，因而增加V 带的单位时间弯曲次数，降低V 带的寿命；反之中心距过大，在带速较高时易引起振动。因此，取系数为 1.7，则带入公式A=(0.6~2)(D+d)=1.7(140+201)=579.7mm (5)三角带的计算基准长度0L

65.16964)()(222

0=-+++=A

d D D d A L π

将得到的值圆整到标准计算长度L=1833mm

(6)验算三角带的挠曲次数