C620普通车床的主轴变速箱设计

C620普通车床的主轴变速箱设计

摘要

机床设计和制造的发展速度是很快的。由原先的只为满足加工成形而要求刀具与工件间的某些相对运动关系和零件的一定强度和刚度，发展至今日的高度科学技术成果综合应用的现代机床的设计，也包括计算机辅助设计（CAD）的应用。但目前机床主轴变速箱的设计还是以经验或类比为基础的传统（经验）设计方法。因此，探索科学理论的应用，科学地分析的处理经验，数据和资料，既能提高机床设计和制造水平，也将促进设计方法的现代。

机床设计是学生在学完基础课，技术基础课及有关专业课的基础上，结合机床传动部件（主轴变速箱）设计进行的综合训练。我们毕业设计题目是Φ320普通车床的主轴变速箱设计及主轴箱电气控制线路设计。

在本设计中首先进行参数拟定，运动设计，动力计算和结构草图设计，轴和轴承的验算，主轴变速箱装配设计，设计计算说明书等内容。

设计主轴变速箱的结构包括传动件（传动轴，轴承，带轮，离合器和制动器等），主轴组件，操纵机构，润滑密封系统和箱体及其联接件的结构设计与布置，用一张展开图和若干张横截面图表示。课程设计限于时间，一般只画展开图及一或两个截面图。

关键词：普通车床；变速箱

Abstract

Machine design and manufacturing growth rate is fast. Instead of only to meet the processing requirements of forming tool and the workpiece with some relative movement between the parts and a certain intensity and just , to the development of today's highly scientific and technical achievements and integrated application of modern machine design, also including computer-aided design (CAD) applications. However, the machine tool spindle gearbox design is analogous to the experience or the basis of the traditional (experience) design method. Therefore, to explore the application of scientific theory, scientific analysis of the treatment experience, data and information, can improve the design and manufacture of machine tools, but also will promote modern methods of design.

Machine design is the completion of students in basic subjects, the technical basis of the Specialty Group and on the basis of Drive with machine parts for the design of integrated training. We graduated a des ign is Φ320 ordinary lathe spindle axis gearbox design and boxes of electrical control circuit design.

In the first design parameters for the formulation, design movement, dynamic calculation of the draft structure and design, shaft and bearing checking, Spindle assembly gearbox design, brochures, and other design elements.

Spindle gearbox design the structure of pieces, including transmission (transmission shaft, bearings, pulley, clutch and brake, etc.), spindle components, manipulated bodies, lubrication system and the box sealed and connected pieces of the structure design and layout, start with a map and a number of cross-section map. Curriculum design time to the general plan and started painting one or two

cross-section map.

Keywords : lathe；georbox

目录

1 绪论................................................... 错误！未定义书签。

1.1课题研究背景及选题的意义............................ 错误！未定义书签。

1.1.1课题的背景.................................... 错误！未定义书签。

1.1.2研究的意义.................................... 错误！未定义书签。

1.1.3课题的目的.................................... 错误！未定义书签。

1.2完成的内容.......................................... 错误！未定义书签。

2 机床主要参数的确定....................................... 错误！未定义书签。

2.1 动力参数的确定...................................... 错误！未定义书签。

2.2运动参数的确定...................................... 错误！未定义书签。

2.2.1 主轴最低和最高转速的确定...................... 错误！未定义书签。

2.2.2 主轴转速数列的确定............................ 错误！未定义书签。

3 主传动系统的设计.......................................... 错误！未定义书签。

3.1 主传动方案拟定...................................... 错误！未定义书签。

3.2 传动结构拟定式的选择................................ 错误！未定义书签。

3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目............ 错误！未定义书签。

3.2.2 分配总降速比.................................. 错误！未定义书签。

3.3 皮带轮直径和齿轮齿数的确定及转速图拟定.............. 错误！未定义书签。

3.3.1确定皮带轮动直径.............................. 错误！未定义书签。

3.3.2 确定齿轮齿数.................................. 错误！未定义书签。

3.3.3 转速图拟定：.................................. 错误！未定义书签。

3.3.4 主轴转速系列的验算............................ 错误！未定义书签。

3.3.5 传动系统图的拟定.............................. 错误！未定义书签。

3.4 确定各传动轴和齿轮的计算转速........................ 错误！未定义书签。

4 传动件的估算和验算........................................ 错误！未定义书签。

4.1齿轮模数的计算...................................... 错误！未定义书签。

4.1.1 各传动轴功率的计算............................ 错误！未定义书签。

4.1.2齿轮模数的计算................................ 错误！未定义书签。

4.1.3 计算各轴之间的中心距.......................... 错误！未定义书签。

4.2 三角带传动的计算.................................... 错误！未定义书签。

4.2.1计算皮带尺寸.................................. 错误！未定义书签。

4.3 传动轴的估算和齿轮尺寸的计算........................ 错误！未定义书签。

4.3.1确定各轴的直径................................ 错误！未定义书签。

4.3.2 计算各齿轮的尺寸.............................. 错误！未定义书签。

5 主轴部件的验算............................................ 错误！未定义书签。

5.1验算主轴轴端的位移y a................................ 错误！未定义书签。

5.2 前轴承的转角及寿命的验算............................ 错误！未定义书签。

5.2.1 验算前轴承处的转角θβ........................ 错误！未定义书签。

5.2.2 验算前支系寿命................................ 错误！未定义书签。6主传动系统的结构设计...................................... 错误！未定义书签。

6.1 皮带轮及齿轮块设计.................................. 错误！未定义书签。

6.2 轴承的选择.......................................... 错误！未定义书签。

6.2.1各轴承的选择.................................. 错误！未定义书签。

6.2.2 主轴设计...................................... 错误！未定义书签。

6.3箱体设计............................................ 错误！未定义书签。

6.4操纵机构的设计...................................... 错误！未定义书签。

6.5密封结构及油滑...................................... 错误！未定义书签。总结..................................................... 错误！未定义书签。致谢..................................................... 错误！未定义书签。参考文献.................................................... 错误！未定义书签。

1 绪论

1.1课题研究背景及选题的意义

1.1.1课题的背景

金属切削机床是制造机器的机器，称为“工作母机”，习惯上称为机床。金属切削机床是用切削方法将金属毛胚加工成机器零件的机器。

机械的水平随着机床的精密程度，机床的属性决定了它在国民经济中的重要地位，机床的技术水平直接影响机械制造工业产品的质量和劳动生产效率，机床直接标志着一个国家的工业生产的能力和科学技术水平。由原先的只为满足加工成形而要求刀具与工件间的某些相对运动关系和零件的一定强度和刚度，发展至今日的高度科学技术成果综合应用的现代机床的设计，也包括计算机辅助设计（CAD）的应用。但目前机床主轴变速箱的设计还是以经验或类比为基础的传统（经验）设计方法。因此，探索科学理论的应用，科学地分析的处理经验，数据和资料，既能提高机床设计和制造水平，也将促进设计方法的现代化。

同时，在设计中处处实际出发，分析和处理问题是至关重要的。从大处讲，联系实际是指在进行机床工艺可能性的分析。参数拟定和方案确定中，既要了解当今的先进生产水平和可能趋势。更应了解我国实际生产水平，使设计的机床，机器在四化建设中发挥最佳的小盖。从小处讲，指对设计的机床零部件的制造，装配和维修要进行认真的，切实的考虑和分析，综合思考的设计方法。

1.1.2研究的意义

随着科学技术和社会生产的不断发展，对机电产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。它对提高生产率，保证产品质量，改善劳动强度和降低生产成本，都是非常重的。

机床工业发展到今天，技术已成熟，自动化、高精度、高效率、多样化已成为当今时代机床发展的特征。多样化的发展已经是机床的特点，技术的发展速度的更新和产品的加速使机床必须多品种，现代的机床主要面对多品种中小批生产，因此现代机床不仅要保障加工精度和高度自动化，还必须有一定的钢度和柔性，使之能方便的适应加工。

1.1.3课题的目的

机床设计是学生在学完基础课，技术基础课及专业课的基础上，结合机床主

传动（主轴变速箱）设计计算进行集合训练。

1.掌握机床主传动部件设计过程和方法，包括参数拟定，传动设计，零件计算，结构设计等，培养结构分析和设计的能力。

2.综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力。

3.训练和提高设计的基本技能。如计算，制图，应用设计资料，标准和规范，编写技术文件等。

1.2完成的内容

机床设计是学生在学完基础课，技术基础课及有关专业课的基础上，结合机床传动部件（主轴变速箱）设计进行的综合训练。

1.参数拟定

根据机床类型，规格和其他特点，了解典型工艺的切削用量，结合世界条件和情况，并与同类机床对比分析后确定：极限转速max n 和min n ，公比 （或级数 Z ），主传动电机功率N 。

2.动设计

根据拟定的参数，通过结构网和转速图的分析，确定转动结构方案和转动系统图，计算各转动副的传动比及齿轮的齿数，并验算主轴的转速误差。

3.动力计算和结构草图设计

估算齿输模数m 和轴径d ，选择和计算反向离合器，制动器。

将各传动件及其它零件在展开图和剖面图上做初步的安排，布置和设计。

4.轴和轴承的验算

在结构草图的基础上，对一根传动轴的刚度（学时充裕时，也可以对该轴的强度进行验算）和该轴系的轴承的寿命进行验算。

5.主轴变速箱装配设计

主轴变速箱装配图是以结构草图为“底稿”，进行设计和会制的。图上各零件要表达清楚，并标注尺寸和配合。

6.设计计算说明书

应包括参数，运动设计的分析和拟定，轴和轴承的验算等，此外，还应对重要结构的选择和分析做必要的说明。

2.机床主要参数的确定

机床（机器）设计的初始，首先需要确定有关参数，他们是传动设计和机构设计的依据，影响到产品是否能满足所需要的功能要求。因此，参数拟定是机床设计中的重要环节。

2.1 动力参数的确定

根据估算法来确定主电机功率

已知给出C620普通车床由推存数据

主轴转速n=40转/分，n=1800转/分。

主轴转速级数Z=12

功率估算法的计算公式[1]。

1.确定电动机的功率和转速

刀具材料：YT15 工件材料：45号钢

切削方式：车削外圆 切削深度：3.5mm

进给量：0.35 切削深度：90

（1） 主切削力 F z =1900a P f 0.75N （2-1）

=1900?3.5?0.350.75

=3026.06N

（2） 切削功率 N 切=

kW F Z 61200? （2-2） =

612009006.3026?=4.45kW

（3） 估算重电机功率 N=

w N K N =8.0切总切η （2-3） =w K =56.58

.045.4 （2-3）式中：

N 值为5.56kW 按我国生产的电机在Y 系列的额定功率选取如下；

同步转速1500r/min

额定功率5.5kW

满载转速1440r/min

2.2运动参数的确定

2.2.1 主轴最低和最高转速的确定

计算车床主轴极限转速是加工直径，按经验分别取（0.1～0.2）D 和（0.45～0.5）D [1][2]。

主轴极限转速应为：

n max =D

π?)2.0~1.0(1000max r/min=1800r/min n min =

()D π?5.0~45.01000min r/min=40r/min

2.2.2 主轴转速数列的确定

1.确定转速范围R n 定公比?确定主轴转速数例.

转速范围 R=32

1440max min =n n =45 （2-4） Φ=41.11121==--R R Z （2-5）

考虑到设计的结构复杂程度要适中，故采用常规的扩大转动，并选级数Z=12。,今以? =1.41和代入R=? z-1式，得R=12,因此取? =1.41更为适合。标准数列表给出以? =1.06的从1～10000的数值，因? =1.41=1.066，从表中找到n max =1800，得：1800,1250,900,630,450,315,224,160,112,80,56,40,共12

级转速。

3 主传动系统的设计

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，换向，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，机构以及其组成，安排不同特点的传动形式，变速类型。

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

传动方案有多种，传动型式更是式样众多，比如：传动型式上有集中传动的主轴变速箱，分离传动的主轴箱与变速箱；扩大变速范围可以用增加传动组数，也可用背轮结构，分支传动等型式；变速型式上既可用多速电机，也可用交换齿轮，滑移齿轮，公用齿轮等[2][3][4][5][6]。

3.2 传动结构拟定式的选择

3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目

传动副数分别及2，3，2的三个传动组方案12级转速传动高统传动组安排有2? 3? 2或3? 2? 2或2? 2? 3。从电动机到主轴一般为降速传动，转速较高，转矩小，尺寸也小，将使小尺寸零件多些，大尺寸零件小些，节省材料这是前多后小的段则。

主轴对加工精度，表面粗糙度的影响大，因此主轴上的齿轮小为好，最后一 各传动组传动副也选用从以上角度考虑，最后选用3? 2? 2

其本组和扩大组的确定。

椐据前松后紧之后原则确定有了以上基础小确定结构式。

1.主轴转速级数Z 和公比?

已知： n R n n =min

max （3-1） 1-=z n R ?