车床主轴箱设计说明书

中北大学课程设计说明书 1 1、题目要求及参数确定 1.1设计要求 1）机床的类型、用途及主要参数 车床，工作时间：三班制，电动机功率：N=7.5KW，主轴最高、最低转速如下：

max1250nrpm，min100nrpm

变速级数：z=12。 2）工件材料：45号钢 刀具材料：YT15 3）设计部件名称：主轴箱

1.2运动参数确定 回转主运动的机床，主运动的参数是主轴转速。 最低转速和最高转速：min100nrpm、max1250nrpm，机床的分级变速机构共12级 由

得：=1.26

查《金属切削机床》表7-1得：各轴转速： 100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250。

1.3主电机的选择 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。 一般车床 无特殊要求，多采用Y系列封闭式三相异步电动机，已知电动机的功率是7.5KW, 根据《车床设计手册》附录表选取Y132M-4型Y系列笼式三相异步电动机，额定功率7.5kw，满载转速1440r/min，最大额定转距2.2。 2.运动设计

5.121001250minmaxnnRn

1121znR中北大学课程设计说明书

2 2.1 传动组的传动副数的确定 传动组和传动副数可能的方案有： 12=4*3 12=3*4 12=3*2*2 12=2*3*2 12=2*2*3 在上列各方案中，前两个有时可以省掉一根轴。缺点是有一个传动组内有四个传动副。如果用一个四联滑移齿轮，则会增加轴向尺寸；如果用两个双联滑移齿轮，则操纵机构必须互锁以防止两个滑移齿轮同时啮合。所以一般少用。后三个方案中可根据下述原则比较：从电动机到主轴，一般为降速传动。接近电动机处的零件，转速较高，从而转矩较小，尺寸也就较小。如使传动副较多 的传动组放在接近电动机处，则可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件就可以少些，就省材料了。这就是“前多后少”的原则。从这个角度考虑，以取12=3*2*2的方案为好。 2.2 结构网和结构式各种方案的选择 在12=3*2*2中，又因基本组和扩大组排列顺序的不同而有不同的方案。可能的六种方案，其结构网和结构式见图1。在这些方案中，可根据下列原则选择最佳方案。

图1结构网 中北大学课程设计说明书

3 （1）传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围 主传动链任一传动副的极限传动比应满足：41mini，2xmai 传动组的最大变速范围一般为：minUmaxmaxUR≤8～16。 在检查传动组的变速范围时，只需检查最后一个扩大组。因为其它传动组的变速范围都比它小max1RRnnpxn。在图１中，方案a,b,c,e是可行的。方案d,f是不可行的。（2）基本组和扩大组的排列顺序 在可靠的四种结构网方案a,b,c,e中，还要进行比较以选择最佳方案。原则是选择中间传动轴变速范围最小的方案。因为如果各方案同号传动轴的最高转速相同，则变速范围小的，最低转速较高，转矩较小，传动件的尺寸也就可以小些。方案a的中间传动轴变速范围最小，帮方案a最佳。即如果没有别的要求，则应尽量使扩大顺序与传动顺序一致。

2.3 拟定转速图 本机床所选定的结构式共有三个传动组，变速机构共需4轴。加上电动机轴共5个轴。故转速图共需5个竖线，主轴共12级转速，电动机轴转速与主轴最高转速不相近，共需13条横线。现拟定转速图如：

电动机1440r/min（r/min）10012516020031540050063080010001250250 图2 转速图的拟定

在五根轴中，除去电动机轴，其余四轴按传动顺序依次设为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。Ⅰ与Ⅱ、Ⅱ与Ⅲ、Ⅲ与Ⅳ轴之间的传动组分别设为a、b、c。现由Ⅳ（主轴）开始，先来确定Ⅲ轴的转速。 传动组c 的变速范围为 ，又因为传动比 ， 。 所以结合结构式，轴Ⅲ的转速最低可以为：200、250、315、400、500、630r/min。最高可以]10,2[426.1max66R

4

1

mini2xmai中北大学课程设计说明书 4 为：400、500、630、800、1000、1250r/min。为了使中间轴转速不至于过高，降速时传动件尺寸又不至于过大；升速时，传动过程较为平稳，可取

4.01i4c1，59.11i2c2 轴Ⅲ的转速确定为250、315、400、500、630、800r/min。 同理对于轴Ⅱ、Ⅰ，为了避免升速，又不使传动比太小，可取

5.01i3b1，11i0b2；

63.01i2a1，79.01ia2，1ia3

这样就确定了轴Ⅱ的转速为500、630、800r/min，轴Ⅰ的转速为800r/min。电动机与轴Ⅰ之间为带传动，传动比1/1.8在1/φ2~1/φ3之间。最后在2图上补足各线，即可以得到如图3的转速图。

电动机1440r/min（r/min）10012516020031540050063080010001250250 图3 12级传动系统转速图

2.4 齿轮齿数的确定 因传动比i采用标准公比的整数次方，齿数和Sz以及小齿轮齿数可以从表8-1中查得。 （1）在传动组a中，ia3=1,a22=1/1.26,ia1=1/1.59。则，查戴署《金属切削机床》表8-1为1，1.26，1.59的三行。有数字的即为可能方案。取Sz为72，则从表中查出小齿轮齿数36、32、28。即ia3=36/36，ia2=32/40，ia1=28/44。 中北大学课程设计说明书 5 （2）在传动组b中，ib2=1，ib1=1/2则查表8-1I 为1，2的两行。有数字的即为可能方案。取Sz为84，则从表中查出小齿轮齿数为42、28。即ib2=42/42，ib1=28/56。 （3）在传动组c中，ic2=1.59/1，ic1=1/2.52则查表8-1 为2，4这,两行。取Sz为91，则从表中查出小齿轮齿数为35、26。即ic2=56/35，ic1=65/26。 2.5 传动系统图的确定

2.6 计算转速的确定 （1）主轴 根据《金属切削机床》表8-2，中型车床主轴的计算转速是第一个三分之一转速范围内的最高一级转速，即为n4=200r/min。 （2）各传动轴 轴Ⅲ可以从主轴为200r/min按65/26的传动副找上去，似应为500r/min。但由于轴Ⅲ最低转速250r/min经传动组c可使主轴得到125r/min和400r/min两种转速。但400r/min要传递全部功率，所以轴Ⅲ的计算转速应为250r/min。轴Ⅱ的计算转速可按传动副b推上去，得500r/min。 （3）各齿轮 传动组c中，26/65只需计算Z=26的齿轮，计算转速为500r/min；56/35只需计算Z=35，nj=400r/min。传动组b应计算Z=28，nj=500r/min。传动组a应计算Z=28，nj=800r/min。

中北大学课程设计说明书 6 3 传动零件的初步计算

3.1 传动轴直径的初定 （1）根据传动轴传递功率的大小,用简化的扭转刚度公式计算：

d≥4j][91nN(dNN) 式中 d-传动轴受扭部分直径(mm) N-该轴传递的功率(kw) -电动机的功率(kw) -电动机到该传动轴的传动效率 nj -被估算的传动轴的计算转速(r/min) [φ]-该传动轴每米长度允许扭转角(deg/m)一般传动轴取[φ]=0.5～1，此处取1

则轴d≥4j91nN，代入数据计算后取整：d1=30，d2=35，d3=40。 （2）主轴轴颈的确定 查《机床设计手册》表2-3，根据主轴驱动功率可确定车床主轴前轴颈的直径范围为75-110mm，取100mm；后轴颈可按mmD801008.0)85.0~7.0(D12。空心主轴内径直径取mm40805.0d。

3.2齿轮模数的初步计算 初步计算齿轮模数时,按简化的接触疲劳强度公式进行.一般同一变速组中的齿轮取同一模数,选择负荷最重的小齿轮进行计算。则 mmnzNmjimdj3221116300

式中 jm -按接触疲劳强度估算的齿轮模数（mm）; dN -驱动电动机功率（mm）; jN -被估算齿轮的计算转速(r/min)； u -大齿轮与小齿轮齿数之比, u＞1,外啮合为+,内啮合为-;

dN中北大学课程设计说明书 7 1Z -齿轮齿数; m-齿宽系数, mBm=6～10,B为齿宽,m为模数，本设计中m取8； [σ]-许用接触应力(aMP),查表3-9，取45钢，高频淬火，σ=1370。 代入数据计算得 则a传动组取ma=2； 则b传动组取mb=2； 则c传动组取mc=2.5。 3.3 齿轮参数的计算 标准齿轮：**20h1c0.25度，， 从《机械原理》表10-2查得以下公式 齿顶圆 mhzdaa)2+(=*1 齿根圆 **1(22)fadzhcm 分度圆 mzd= 齿顶高 mhhaa*= 齿根高 mchhaf)+(=** 齿轮的具体值见表

齿轮 齿数z 模数m 分度圆d 齿顶圆ad 齿根圆fd 齿顶高ah 齿根高fh

1 35 2.5 87.5 90 84.375 2.5 3.125 2 27 2.5 67.5 70 64.375 2.5 3.125 3 31 2.5 77.5 80 74.375 2.5 3.125 4 35 2.5 87.5 90 84.375 2.5 3.125 5 43 2.5 107.5 110 104.375 2.5 3.125