机床主轴箱设计说明书

机床主轴箱设计说明书一、机床的型号及用途1、规格选用型号 CA6140、规格 Φ320×10002、用途CA6140型卧式车床万能性大，适用于加工各种轴类、套筒类、轮盘类零件上的回转表面。

可车削外圆柱面、车削端面、切槽和切断、钻中心孔、钻孔、镗孔、铰孔、车削各种螺纹、车削外圆锥面、车削特型面、滚花和盘绕弹簧等。

加工围广、结构复杂、自动化程度不高，所以一般用于单件、小批生产。

二、 机床的主参数和其他主要技术要求1、主参数和基本参数1) 主参数机床主参数系列通常是等比数列。

普通车床和升降台铣床的主参数均采用公比为1.41的数列，该系列符合国际ISO 标准中的优先系列。

普通车床的主参数D 的系列是：250、320、400、500、630、800、1000、1250mm 。

2) 基本参数除主参数外，机床的基本是指与被加工工件主要尺寸有关的及与工、夹、量具标准有关的一些参数，这些主参数列入机床的参数标准，作为设计时依据。

3）普通车床的基本参数普通车床的基本参数应符合《普通车床参数国家标准》见参考文献【一】中表2的规定，有下列几项数；刀架上最大工件回转直径1D （mm ）由于刀架组件刚性一般较弱，为了提高生产效率，国外车床刀架溜板厚度有所增加，在不增加中心高时，1D 值减少的趋势。

我国作为参数标准的1D 值，基本上取12D D >/,这样给设计留一定的余地，设计时，在刀架刚度允许的条件下能保证使用要求，可以取较大的1D 值。

所以查参考文献【一】（表2）得1D =160mm 。

主轴通孔直径d ﹙mm ﹚普通车床主轴通孔径主要用于棒料加工。

在机床结构允许的条件下，通孔直径尽量取大些。

参数标准规定了通孔直径d的最小值。

所以由参考文献【一】（表二）d=36mm。

主轴头号普通车床采用短锥法兰式主轴头，这种形式的主轴头精度高，装卸方便。

主轴端部及其结构合面得型式和基本尺寸要符合《法兰式车床主轴端部尺寸部标注》的规定。

根据机床主参数值大小采用不同号数的主轴头（4～15号），号值数等于法兰直径的1/25.4而取其整数值。

所以由参考文献【一】（表2）可知主轴头号取4.5装刀基面至主轴中心距离h(mm)为了使用户，提高刀具的标准化程度，根据机械工业部工具研究所的刀具杆标准，规定了h=22mm。

最大工件长度L （mm）最大工件长度L是指尾座在床身处于最后位置，尾座顶尖套退入尾座孔时容纳的工件长度。

为了有利组织生产，采用分段等差的长度数列。

所以由参考文献【一】（表2）得L=1000mm。

2、主传动的设计1）主轴极限的确定由课程设计任务书中给出的条件可知：Z=40 r/minminZ=1800 r/minmax2）公比的确定主轴极限转速的确定后，根据机床的使用性能和结构要求，选择主轴转速数列的公比值，因为中型通用机床，常用的公比为1.26或是1.41，再根据极限转速，按参考文献【一】中表2—1选出标准转速数列公比 =1.41。

3）主轴转速级数的确定按任务书要求Z=12按标准转速数列为40、56、80、115、160、225、315、445、625、880、1250、1800r/min4）主传动电动机功率的确定电动机的额定功率为：N =4kW额三、主传动系统的拟定1、传动比第一变速组（Ⅰ—Ⅱ），有三对齿轮组成，其传动比如下： 1a u = 1/ϕ=0.712a u =1/2ϕ=0.53a u =1/3ϕ=0.36第二变速组（Ⅱ—Ⅲ），有两对齿轮组成，其传动比如下： 1b u =12b u =1/3ϕ=0.36第二变速组（Ⅲ—Ⅳ），有两对齿轮组成，其传动比如下： 1c u =3ϕ=2.802c u =1/3ϕ=0.362、变速的基本规律a) 基本组的变速围0r : 03121r /a a u u ϕ==b) 第二扩大组的变速围1r ： 12131/b b r u u ϕ==第二扩大组的变速围2r ：22161/c c r u u ϕ==3、转速图的拟定结构式或结构网的选择：由于几个变速组组成的变速系统，如果把不同传动副数的变速组在传动顺序上的排列加以改变，可以得到若干不同的方案。

①确定变速组的数目和各变速组中传动副的数目该机床的变速围较大，必须经过较长的传动链减速才能把电动机的转速降到主轴所需的转速，通常采用p=2或3，因此，12322=⨯⨯，共需三个变速组。

②确定不同传动副数的各变速组的排列顺序。

根据“前多后少”的原则，选择12322=⨯⨯的方案。

③确定变速组的扩大顺序。

根据“前密后疏”原则，选择36112322=⨯⨯的结构式。

④验算变速组的变速围。

最后扩大组的变速围r =6ϕ=61.41=8， 在允许的变速围。

（最后扩大组的变速围限制在n r 8~10）4、分配各变速组的最小传动比主传动系统需要4根轴，再加上电动机轴。

① 决定轴Ⅲ—Ⅳ的最小降速传动比主轴上的齿轮希望更大些，能起到飞轮的作用，所以最后一个变速组的最小降速比为min u =1/3ϕ=0.36。

② 其余变速组的最小传动比根据“前缓后急”的原则，轴Ⅱ—Ⅲ间最小变速取min u =1/3ϕ=0.36,轴I-II 间最小变速组取min u =1/3ϕ=0.36。

③ 画出各变速组的传动比连线基本组的级比指数01x =，第一扩大组的级比指数13x =，第二扩大组级比指数36x =。

5、确定齿轮齿数机床转速图确定后，则各变速组的传动比也确定了，即可进一步确定各变速组中传动副的齿轮数，皮带轮的直径等。

齿轮数可通过用计算法、图解法或从表查法确定，必须注意以下几点：1） 齿轮的齿数和z S 不能太大，以免齿轮尺寸过大而引起机床结构增大。

一般推荐齿数和z S 100120≤~，常选在100之。

2） 同一变速组中的各对齿轮，其中心距必须保证相等。

3） 最小齿轮的齿数应保证不产生根切现象。

对于标准齿轮，其最小齿数min 17z ≥（变位齿轮除外）。

受结构限制的最小齿数的各齿轮（尤其是最小齿轮），必须能可靠地装到轴上或进行套装。

4） 齿轮齿根圆到键槽的壁厚2a m ≥。

（m 为模数）一般5a mm >，以保证足够强度，防止破裂和热处理变形过大。

5） 放有操纵机构滑块的滑移齿轮的最小齿轮的确定，不宜过小，要保证与小齿轮侧面有较好的接触。

6） 确定齿轮齿数时，要考虑选用标准模数大小。

同一变速组尽可能选用同一模数。

7） 两轮间中心距应取得适当不应过小，否则将导致两轴轴承间孔壁过薄或镗穿，以及其他结构之间距离过近或相碰。

6、同一变速组模数的齿轮齿数的确定为了便于设计和制造，主传动系统中所采用的齿轮模数的种类尽可能少一些。

在同一变速组一般都采用相同的模数，这是因为各齿轮副的速度变化不大，受力情况差别不大当各对齿轮模数相同时，且不采用变位齿轮的齿数和也必然相等。

采用查表法确定齿轮齿数：参考文献【一】表2-2中横行z s 表示一对齿轮的齿数和，纵列u 表示一对齿轮的传动比，表中间的数值表示一对齿轮副的小齿轮齿数。

当1u >时，表示升速传动，所以小齿轮为从动轮。

当1u <时，表示降速传动，所以小齿轮为主动轮，这是要用传动比u 的倒数查表。

查出小齿轮的齿数后，将齿数和z s 减去小齿轮的齿数。

表中空白格，表示没有合适的齿数。

确定第一变速组（Ⅰ—Ⅱ）的三对齿轮齿数已知： 1a u = 1/ϕ=0.71； 2a u =1/2ϕ=0.5； 3a u =1/3ϕ=0.36 解：1）首先在1a u 、2a u 、3a u 中找到出现最小齿数的传动比3a u =0.36。

2）为了避免根切现象和结构设计的需要，取 min z =22。

3）从参考文献【一】表2-2中找出与3a u =0.36的倒数2.777比较接近的2.82这一行找到min 22z =时，查到最小齿数和min 84z s =。

4）找到可能采用的齿数和z s 各种数值。

这些数值必须同时满足个传动比要求的齿轮数，从min 84z s =向右查表，同时存在满足两个传动比要求的齿数和共有：z s =84、87、88、91……5）确定合理的齿数和84z s =，并根据它决定各齿轮的齿数。

由1'a u =1.41的这一行中找出135z =，则11'843549z z s z =-=-=；由2'a u =2.00的这一行中找出228z =，则22'842856z z s z =-=-=；由3'a u =2.82的这一行中找出322z =，则33'842262z z s z =-=-=；所以第一组变速组的三对齿轮齿数分别是35/49、28/56、22/62。

确定第二组变速组（Ⅱ—Ⅲ）两对齿轮的齿数已知： 1b u =1， 2b u =1/3ϕ=0.36。

解：1）首先在1b u 、2b u 中找到出现最小齿数的传动比2b u =0.36。

2）为了避免根切现象和结构设计的需要，取min z =25。

3）从参考文献【一】表2-2中找出1b u =0.36的倒数2.777比较接近的2.82这一行找到min 25z =时，查到最小齿数和min 95z s =。

4）找到可能采用的齿数和z s 各种数值。

这些数值必须同时满足个传动比要求的齿轮数，从min 95z s =向右查表，同时存在满足三个传动比要求的齿数和共有：95z s =、96、99、100、102……5）确定合理的齿数和z s ，并根据它决定各齿轮的齿数。

96z s =由1' 1.00b u =的这一行中找出 148z =，则11'964848z z s z =-=-=；由2' 2.82b u =的这一行中找出225z =，则22'962571z z s z =-=-=；所以第二变速组齿轮的齿轮数分别是48/48、25/71。

第三变速组（Ⅲ—Ⅳ）齿轮的齿数已知：1c u =1/3ϕ=0.36，2c u =3ϕ=2.80。

解 ：1）首先在1c u 、2c u 中找到出现最小齿数的传动比1c u =0.36。

2）为了避免根切现象和结构设计的需要，取min z =27。

3）从参考文献【一】表2-2中找出1c u =0.36的倒数2.777比较接近的2.82这一行找到min 27z =时，查到最小齿数和min 98z s =。

4）找到可能采用的齿数和z s 各种数值。

这些数值必须同时满足个传动比要求的齿轮数，从min 98z s =向右查表，同时存在满足两个传动比要求的齿数和共有：z s =98、102、103、104、106……5）确定合理的齿数和z s ，并根据它决定各齿轮的齿数。

z s =103由 1' 2.82c u =的这一行中找出127z =，则11'1032776z z s z =-=-=；由于这两组的传动比是互为倒数关系所以第三组变速组的齿轮的齿数分别是27/76、76/27。