主轴箱课程设计说明书

课程设计说明书目录一、机床设计的题目 (2)二、机床的主参数与要求 (3)三、主传动系统的拟定 (5)四、齿轮传动设计 (9)五、带传动设计 (12)六、轴的设计 (14)七、轴承的选择 (15)八、箱体的结构设计 (16)九、润滑与密封 (17)一、机床设计的题目1、设计题目：设计一台加工直径最大范围是φ320mm的普通车床的主传动系统。

主要技术参数1、转速范围： N＝40——1800r/pm2、转速级数： Z＝123、电动机功率： P＝4KW被加工零件的材料：钢、铸铁刀具材料：高速钢、硬质合金2、车床用途：CA6132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、车削内外圆锥面、车削特型面、滚花和盘绕弹簧等。

加工范围广、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）普通车床的基本参数a.刀架上最大工件回转直径1D （m m ）由于刀架组件刚性一般较弱，为了提高生产效率，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，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 =160m m 。

b.主轴通孔直径d ﹙m m ﹚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2）d=36mm 。

c.主轴头号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4.5d.装刀基面至主轴中心距离h(m m )为了使用户，提高刀具的标准化程度，根据机械工业部成都工具研究所的刀具杆标准，规定了h=22m m 。

e.最大工件长度L （m m ）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内时容纳的工件长度。

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=900m m 。

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：minZ=40 r/minm ax Z =1800 r/min2） 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，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ϕ=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、450、625、890、1250、1800r/min4）主传动电动机功率的确定 电动机的额定功率为：额N =N /κ主 （取k=1.0） 所以， 额N =4kW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 = 12a u =1/ϕ=0.713a u =1/2ϕ=0.5第二变速组（Ⅱ—Ⅲ），有两对齿轮组成，其传动比如下：1b u =1 2b 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 =2ϕ=1.99 2c u =0.252、转速图的拟定①确定变速组的数目和各变速组中传动副的数目 该机床的变速范围较大，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验算变速组的变速范围。

最后扩大组的变速范围r=6ϕ=61.41=8，在允许的变速范围内。

（最后扩大组的变速范围限制在n r 8~10）⑤机床转速图（见下图） ：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m in u =0.25。

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m in u =1/3ϕ=0.36,轴I-II 间最小变速组取m in u =1/2ϕ=0.5。

② 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、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。

在同一变速组内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。

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采用查表法确定齿轮齿数：据参考文献【一】表2-2确定齿轮齿数如下：轴Ⅰ—Ⅱ轴 Ⅱ--Ⅲ轴 Ⅲ--Ⅳ轴 各 齿 轮 齿 数 Z1=36 Z2=24 Z3=30 Z4=34 Z5=18Z6=60 Z7=18Z1`=36 Z2`=48 Z3`=42Z4`=34 Z5`=62Z6`=30 Z7`=726 、绘制传动系统图：四、齿轮传动设计1.各速组齿轮的结构尺寸：第一变速组齿轮结构尺寸的计算： 已知：电动机功率4P k w=电机，V 带效率为0.96v η=带,轴承(对)效率为0.98η=轴承传递功率I 40.960.98 3.76v P p k wηη=⨯⨯=⨯⨯=带轴承电机，主动轮转速n1=625r/min ，最大传动比2，载荷平稳，单向回转，单班制工作，工作期限10年，每年按300天计，原动机为电动机。

解：①材料、热处理方法。

可选一般齿轮材料如下：小齿轮选用45号钢，调制处理，1450H BSH B=；大齿轮选用45号钢，正火处理，2410H BSH B=，硬质差40H B S ,在规定的30～50范围内。

②选择精度等级。

减速器为一般齿轮传动，估计圆周速度不大于6m s /，根据参考文献【二】中的表8-4，初选7 级精度。

③ 按齿面接触疲劳强度设计齿轮，齿轮承载能力应由齿面接触疲劳强度决定。

I u 113d d u σH K T (±)≥76.572[]ψa) 载荷系数K ：查参考文献【二】中表8-5，取K=1.2. b) 转矩1T ：I T =3I 955010P n ⨯⨯/=3955010 3.76⨯⨯/885=44.0610⨯（N m m∙）c) 接触疲劳许用应力H σ[]: limHH H sσσN=Z ⨯[]由参考文献【二】的图8-12查得： lim 1H σ=950aM P ，lim 2H σ=850a M P 。

接触疲劳寿命系数N Z :由公式N=60h n j L ⨯⨯⨯得 9160885103008 1.2710N =⨯⨯⨯⨯=⨯ 9182 1.27106.35102NN i⨯===⨯查参考文献【二】的图8-11，得9110110N Z N N N=(>,=)2 1.05N Z =按一般可靠性要求，查参考文献【二】的表8-8，取H S =1.1,则 1lim 119508631.1N H Ha HM P Z S σσ1⨯===()⨯[]2lim 21.058508111.1N H H a HM P Z Sσσ2⨯===()⨯[]d) 计算小齿轮分度圆直径1d ：查参考文献【二】中的表8-10，取Ψd=0.4I u 11d d u σ3H K T (±)≥76.572[]ψ=107.56mm取d1=108mm.e) 计算圆周速度v ： 11 3.1488555 2.55601000601000n d v m s π⨯⨯⨯⨯==⨯⨯=(/)因5v m s </，故所取的7级精度合适。

③ 确定主要参数，计算主要几何尺寸1) 齿数：124Z =，248Z =2) 模数m : m=d/z=3 mm ()3) 分度圆直径：d1=mxz=3x36=108 d2=mxz=3x36=1084）中心距a : a=(d1+d2)/2=108mm 5)齿根圆直径： 1a h 2f d m c **1=(Z --)2=3x(36-2-0.25x2)=100.5mmdf2=m(Z2-2h-2c)=3x(36-2-0.5)=100.5mm7）齿宽b ：b=0.3xd1=31.6 ()mm 经处理后取b2=30，取b1也为30mm.④ 按齿根弯曲疲劳强度校核。

由参考文献【二】的式（8-5）得出F σ，若F F σσ≤[]则校核合格。

（a ） 齿形系数F Y ：查参考文献【二】的表8-6得： 1 2.60F Y =，2 2.27F Y =（b ） 应力修正系数S Y :查参考文献【二】的表8-7得： 1 1.60S Y =，2 1.75S Y = （c ） 许用弯曲应力F σ[]： 由参考文献【二】的图8-8查得Flim1=990(M Pa)σ，Flim2=930(M Pa)σ由参考文献【二】的表8-8查得 1.4F S =由参考文献【二】的图8-9查得121N N Y Y ==, 由参考文献【二】的式8-5可得： N 1Flim 1F FY 1990707()S 1.4M P a σσ1⨯⨯[]=== N 2Flim 2F FY 1930664()S 1.4M P a σσ2⨯⨯[]===故III 111F 221522 1.2 3.05102.60 1.60418(a )M Pa 30327F F S K T Y Y M P bm Z σσ1⨯⨯⨯=⨯=⨯⨯=<[]=707()⨯⨯齿根弯曲疲劳强度校核合格。

2、各组齿轮结构尺寸列表由于余下的齿轮计算方法都一样，不再重复叙述了，经计算列出各齿轮结构尺寸，如下表所示：齿轮 Z1=36 Z1`=36 Z2=30 Z2`=42 Z3=24 Z3`=48 Z4=34 Z4`=34 Z5=18 Z5`=50 Z6=30 Z6`=60 Z7=18Z7`=72 模数 3 3 3 3 3 3 3 分度圆直径108 90 72 102 54 90 54 108126 144 102 150 180 216 中心距 108 108 108 102 102 135 135 齿 宽30 30 30 30 30 35 35 30303030303535五、带传动设计已知：电动机功率4P kW =，转速11440/m in n r =，传动比i=2.3，每天工作16小时。