车床主轴箱设计说明书

2.1.3 绘制结构网
2
3 南昌航空大学科技学院学士学位论文
图 2.1 结构网
2.1.4 传动组的变速范围的极限值
齿轮传动最小传动比 Umin ≥ 1/4,最大传动比 Umax ≤ 2 ,决定了一个传动组的最大 变速范围 rmax=umax/umin ≤ 8 。 因此，要按照下表，淘汰传动组变速范围超过极限值的所有传动方案。 极限传动比及指数 X,X,值为：
表 2.1
公比 极限传动比指数 X 值：Umin=
,
1.41 4 2 6
1
x
x,
=1/4
X 值：Umax= =2 , x+x｀ (X+ X )值：rmin= =8
2.1.5 最大扩大组的选择
正常连续的顺序扩大组的传动的传动结构式为： Z=Z1[1] •Z2[Z1] •Z3[Z1 •Z2] 最后扩大组的变速范围 按照 r 8 原则，导出系统的最大级数 Z 和变速范围 Rn 为：
2.2
转速图的拟定
运动参数确定以后，主轴各级转速就已知，切削耗能确定了电机功率。在此基础上，选择电 机型号，确定各中间传动轴的转速，这样就拟定主运动的转速图，使主运动逐步具体化。
2.2.1 主电机的选定
1）电机功率 N： 中型机床上，一般都采用三相交流异步电动机作为动力源。 根据机床切削能力的要求确定电机功率： N=5.5KW 2） 电机转速 n d ： 选用时，要使电机转速 n d 与主轴最高转速 n max 和 I 轴转速相近或相宜，以免采用 过大的升速或过小的降速传动。
n d =1440r/min
3）分配降速比: 该车床主轴传动系统共设有四个传动组其中有一个是带传动。根据降速比分配应 “前慢后快”的原则以及摩擦离合器的工作速度要求，确定各传动组最小传动比。 u 总= n min / n E =28/1440=1/51.4 分配总降速传动比时，要考虑是否增加定比传动副，以使转速数列符合标准和有 利于减小齿数和减小径向与轴向尺寸，必须按“前慢后快”的原则给串联的各变速 器分配最小传动比。 a 决定轴Ⅲ-Ⅳ的最小降速传动比主轴上的齿轮希望大一些，能起到飞轮的作用， 所以最后一个变速组的最小降速传动比取极限 1/4，公比ψ=1.41，1.414=4，因此从 Ⅳ轴的最下点向上 4 格，找到Ⅲ上对应的点，连接对应的两点即为Ⅲ-Ⅳ轴的最小传 动比。 b 决定其余变速组的最小传动比根据“前慢后快”的原则，轴Ⅱ-Ⅲ间变速组取 umin=1/ψ3，即从Ⅲ轴向上 3 格，同理，轴Ⅰ-Ⅱ间取 u=1/ψ3，连接各线。
表 2.2
Z3
2
3
3
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1.41
Z=12
Rn=44
Z=9
Rn=15.6
最后扩大组的传动副数目 Z3=2 时的转速范围远比 Z3=3 时大 因此，在机床设计中，因要求的 R 较大，最后扩大组应取 2 更为合适。
同时，最后传动组与最后扩大组往往是一致的。安装在主轴与主轴前一传动轴的具有极限或 接近传动比的齿轮副承受最大扭距， 在结构上可获得较为满意的处理， 这也就是最后传动组的传 动副经常为 2 的另一原因。
2.1.2 传动系统扩大顺序的安排
12=2×3×2 的传动副组合，其传动组的扩大顺序又可以有 6 种形式：
1) 4)
12=21 × 32 × 26 12=26×31×23
2) 5)
12=21 × 34 × 22 3) 12=22×34×21 6)
12=23 × 31 × 26 12=26×32×21
r min
电机功 率 N（kw）
转 公比 速 级 数Z 级数 Z 反=Z 正/2；

反转
)
400
1400
5.5
1.41
12
n 反 max≈1.1n 正 max
1.2 参数的拟定 1.2.1 确定极限转速
nmax = Rn ， nmin Rn =
z 1wenku.baidu.com
又∵ =1.41∴ 得 Rn =43.79.
取
1.1 概述 车床的规格系列和用处 普通机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。 因此， 对这些基本知识和资 料作些简要介绍。本次设计的是普通型车床 C6140 主轴变速箱。主要用于加工回转体。 车床的主参数（规格尺寸）和基本参数（GB1582-79，JB/Z143-79）
正转最高转 工件最大 回转直径 D max (mm) 速 nmax(
级数为 Z 的传动系统由若干个顺序的传递组组成，各传动组分别有 Z1、Z2、Z3、…个传动副. 即： Z=Z1Z2Z3…
传动副数由于结构的限制以 2 或 3 为适合，即变速级数 Z 应为 2 和 3 的因子： a b 即： Z=2 3 实现 12 级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副的组合: 1) 12=3×4 2) 12=4×3 3) 12=3×2×2 4) 12=2×3×2 5) 12=2×2×3 按照传动副“前多后少”的原则选择 Z=3×2×2 这一方案，但主轴换向采用双向片式摩擦离 合器结构，致使Ⅰ轴的轴向尺寸过大，所以此方案不宜采用，而应先择 12=2×3×2。 方案 4）是比较合理的 12=2×3×2
Rn =45；
n min = n max / Rn = 1400 / 45r / min = 31.1r / min ，去标准转速列 n min = 31.5r / min .
1.2.2
主电机选择
合理的确定电机功率 N，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。
1
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已知电动机的功率是 5.5KW， 根据 《车床设计手册》 附录表 2 选 Y132S-4， 额定功率 5.5 kw ， 满载转速 1440 r
min
，最大额定转距 2.2。
2.运动设计 2.1 传动结构式、结构网的选择确定 2.1.1 传动组及各传动组中传动副的数目
主要参数： （1）加工工件最大回转直径：400mm； D (mm) （2）正转最高转速：1400r/min; 电机功率:5.5KW; （3）公比:1.4;转速级数：12； （4）级数 Z 反=Z 正/2；n 反 max≈1.1n 正 max。
目录 1.车床参数的拟定- --------------------------------------------------2 1.1 概述--------------------------------------------------------------2 1.2 参数的拟定--------------------------------------------------------2 2.运动设计- ----------------------------------------------------------3 2.1 传动结构式、结构网的选择确定---------------------------------------3 2.1.1 传动组及各传动组中传动副的数目----------------------------------3 2.1.2 传动系统扩大顺序的安排 -----------------------------------------3 2.1.3 绘制结构网------------------------------------------------------4 2.1.4 传动组的变速范围的极限值----------------------------------------4 2.1.5 最大扩大组的选择------------------------------------------------5 2.2 转速图的拟定------------------------------------------------------5 2.2.1 主电机的选定----------------------------------------------------5 2.3 齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制----------------------------------5 2.3.1 齿轮 齿数的确定的要求--------------------------------------------5 2.3.2 变速传动组中齿轮齿数的确定--------------------------------------6 3.强度计算和结构草图设计-- ---------------------------------------9 3.1 确定计算转速------------------------------------------------------9 3.1.1 主轴的计算转速--------------------------------------------------9 3.1.2 中间传动件的计算转速--------------------------------------------9 3.1.3 齿轮的计算转速-------------------------------------------------10 3.2 传动轴的估算和验算-----------------------------------------------10 3.2.1 传动轴直径的估算-----------------------------------------------10 3.2.2 主轴的设计与计算-----------------------------------------------11 3.2.3 主轴材料与热处理-----------------------------------------------12 3.3 齿轮模数的估算和计算---------------------------------------------14 3.3.1 齿轮模数的估算-------------------------------------------------14 3.3.2 齿轮模数的验算-------------------------------------------------17 3.4 轴承的选择与校核-------------------------------------------------19 3.4.1 一般传动轴上的轴承选择-----------------------------------------19 3.4.2 主轴轴承的类型-------------------------------------------------20 3.4.3 轴承间隙调整---------------------------------------------------20 3.4.4 轴承的校核-----------------------------------------------------21
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3.5 摩擦离合器的选择与验算-------------------------------------------22 3.5.1 按扭矩选择-----------------------------------------------------22 3.5.2 外摩擦片的内径 d- ----------------------------------------------22 总结---------------------------------------------------------------- 23 参考文献- -----------------------------------------------------------24 致谢---------------------------------------------------------------- 25 1.车床参数的拟定
根据级比指数分配要“前密后疏”的原则，应选用 Z= 2 1 × 3 2 × 2 6 这一方案，然而对于我们所设计的结构 将会出现两个问题： 第一变速组采用降速传动时，由于摩擦离合器径向结构尺寸限制，使得Ⅰ轴上的齿轮直径不能太小，Ⅱ轴上 的齿轮则会成倍增大。这样，不仅使Ⅰ-Ⅱ轴间中心距加大，而且Ⅰ-Ⅱ轴间的中心距也会辊大，从而使整个传动 系统结构尺寸增大。这种传动不宜采用。 如果第一变速组采用升速传动， 则Ⅰ轴至主轴间的降速传动只能同后两个变速组承担。 为了避免出现降速比 小于允许的杉限值，常常需要增加一个定比降速传动组，使系统结构复杂。这种传动也不是理想的。 如果采用 Z= 2 3 × 31 × 2 6 这一方案则可解决上述存在的问题。