机床主轴箱课程设计报告书
CA6140主轴箱课程设计
CA6140主轴箱课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握CA6140主轴箱的结构、原理和维护方法，培养学生具备一定的机械加工技能和实际操作能力。
具体目标如下：1.知识目标：–了解CA6140主轴箱的基本结构及其各部分的功能。
–掌握主轴箱的传动原理和工作过程。
–熟悉主轴箱的维护保养方法和安全操作规程。
2.技能目标：–能够正确识别并描述CA6140主轴箱的各个部件。
–能够绘制主轴箱的简化传动系统图。
–具备对主轴箱进行日常维护和故障排查的能力。
3.情感态度价值观目标：–培养学生对机械加工行业的兴趣和热情，提高他们对职业技能的尊重。
–强化安全意识，培养学生遵守操作规程的良好习惯。
–培养学生团队合作精神，提高他们在实际工作中的沟通协调能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.CA6140主轴箱的结构与功能：介绍主轴箱的各个部件及其在机床中的作用。
2.主轴箱的传动原理：讲解主轴箱的传动系统，包括齿轮、蜗轮、传动带等传动元件的工作原理。
3.主轴箱的操作与维护：教授安全操作规程，日常维护保养方法及故障排查技巧。
4.实践操作：安排学生在实验室进行CA6140主轴箱的拆装和调试，提高实际操作能力。
三、教学方法为提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合：1.讲授法：用于讲解主轴箱的结构、原理和操作维护方法。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解理论知识。
3.实验法：安排实践操作环节，让学生亲自动手，提高实际操作能力。
4.小组讨论法：鼓励学生分组讨论，培养团队合作精神和沟通协调能力。
四、教学资源为实现教学目标，我们将充分利用以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的理论知识。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识储备。
3.多媒体资料：利用课件、视频等多媒体资料，生动形象地展示主轴箱的结构和原理。
4.实验设备：保证实验室设备的充足和完好，为学生提供实际操作的机会。
铣床主轴箱设计说明书.1资料.doc
铣床主轴箱设计说明书.1资料.doc目录1.概述 (1)1.1机床课程设计的目的 (1)1.2机床的规格系列和用处 (1)1.3 操作性能要求 (1)2.参数的拟定 (1)2.1 公比选择 (1)2.2 求出转速系列 (1)2.3 主电机选择 (2)3.传动设计 (2)3.1 主传动方案拟定 (2)3.2 传动结构式､结构网的选择 (2)3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目 (2)3.2.2 传动式的拟定 (3)3.2.3 结构式､结构网的拟定 (3)3.2.4 转速图的拟定 (4)4. 传动件的估算 (4)4.1 V型带传动 (4)4.1.1 确定计算功率 (4)4.1.2 选择三角胶带的型号 (5)4.1.3 确定带轮直径 (5)4.1.4 计算V带速度V (5)4.1.5 初定中心距A (5)4.1.6 计算V带的长度 (5)4.1.7 计算实际中心距A (6)4.1.8 确定定小带轮的包角a (6)4.1.9 确定V型带的根数Z (6)4.1.10 计算单根V带的初拉力的最小值(F0)min (6)4.1.11 作用在支撑轴上的径向力 (7)4.2 传动轴的估算 (7)传动轴直径的估算 (7)4.2.2齿轮模数的计算 (8)4.2.3 齿宽的确定 (10)4.2.4 确定各轴的间距 (11)4.2.5 带轮结构设计 (11)5. 动力设计 (11)5.1主轴刚度验算 (11)5.2 齿轮校验 (13)6.主轴空间位置图 (15)7.主轴箱位置展开图 (16)8.结构设计及说明 (17)9.总结 (22)10.参考文献 (23)1.概述1.1机床课程设计的目的机床课程设计,是在金属切削机床课程之后进行的实践性教学环节｡其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计,使学生在拟定传动和变速的结构的结构方案过程中,得到设计构思,方案分析,结构工艺性,机械制图,零件计算,编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练,树立正确的设计思想,掌握基本的设计方法,并培养学生具有初步的结构分析,结构设计和计算能力｡1.2机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｡本次设计的是普通铣床主轴变速箱｡1.3 操作性能要求1)具有皮带轮卸荷装置2)主轴的变速由变速手柄和滑移齿轮完成2.参数的拟定2.1 公比选择已知最低转速n min =12.5rpm,最高转速n max =2120rpm,变速级数Z=12,转速调整范围:max min 2120169.612.5n n R n ===,1-=z n R ϕ 2.2求出转速系列根据最低转速n min =12.5rpm,最高转速n max =2120rpm,公比φ=1.58,按《机床课程设计指导书》(陈易新编)表5选出标准转速数列:2000 1250 800 500 315 200125 80 50 31.5 20 12.52.3 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｡已知电动机的功率是4 KW,根据《机床设计手册》选Y132S-4,额定功率4 kw ,满载转速1440 min r ,最大额定转距2.3｡3.传动设计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､机构以及组成､安排不同特点的传动型式､变速类型｡传动方案和型式与结构的复杂程度密切相关,和工作性能也有关系｡因此,确定传动方案和型式,要从结构､工艺､性能及经济等多方面统一考虑｡传动方案有多种,传动型式更是众多,比如:传动型式上有集中传动,分离传动;扩大变速范围可用增加传动组数,也可用背轮结构､分支传动等型式;变速箱上既可用多速电机,也可用交换齿轮､滑移齿轮､公用齿轮等｡显然,可能的方案有很多,优化的方案也因条件而异｡此次设计中,我们采用集中传动型式的主轴变速箱｡3.2 传动结构式､结构网的选择结构式､结构网对于分析和选择简单的串联式的传动不失为有用的方法,但对于分析复杂的传动并想由此导出实际的方案,就并非十分有效｡3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目级数为Z 的传动系统由若干个顺序的传动组组成,各传动组分别有1Z ､2Z ､……传动副｡即 321Z Z Z Z =本设计中传动级数为Z=12｡传动副中由于结构的限制以2或3为合适,本课程设 选择方案: 12=3×2×2;12=2×3×2;12=2×2×33.2.2 传动式的拟定12级转速传动系统的传动组,选择传动组安排方式时,考虑到机床主轴变速箱的具体结构､装置和性能以及一个“前多后少”的原则｡故离电动机近的传动组的传动副个数最好高于后面的传动组的传动副数｡主轴对加工精度､表面粗糙度的影响很大,因此主轴上齿轮少些为好｡最后一个传动组的传动副常选用2｡综上所述,传动式为12=3×2×2｡3.2.3 结构式､结构网的拟定对于12=3×2×2传动式,有6种结构式和对应的结构网｡分别为:13612322=⨯⨯ 21612322=⨯⨯ 26112322=⨯⨯16312322=⨯⨯ 41212322=⨯⨯ 42112322=⨯⨯根据(1)传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围(2)基本组扩大组的排列顺序,初选13612322=⨯⨯的方案｡图1､63122312⨯⨯=结构网3.2.4转速图的拟定上述所选定的结构式共有三个传动组,变速机构共需4轴,加上电动机共5轴,故转速图需5条竖线,如下图所示｡主轴共12速,电动机轴与主轴最高转速相近,故需12条横线｡中间各轴的转速可以从电动机轴往后推,也可以从主轴开始往前推｡通常以往前推比较方便,即先决定轴3的转速｡图2转速图4. 传动件的估算4.1 V 型带传动4.1.1 确定计算功率j Nca A P K P (KW)P ——主动带轮传动的功率P =4KWK A ——工作情况系数工作时间为 二班制 K A =1.1故P ca =1.1×4=4.4kw4.1.2 选择三角胶带的型号小带轮的转速:n 1=1440 r/min 选用A 型带4.1.3 确定带轮直径12,D D小轮直径D 1应满足条件: 1min D D ≥(mm)D min =75mm 查《机械设计》图8-11取1D =125mm 大轮直径D 2= D 1 2n 为大轮的转速2n =1250rpm ∴ D 2=×125=144mm,查表8-8圆整为150mm ｡4.1.4 计算V 带速度V V== =9.42m/s4.1.5 初定中心距A 0两带轮中心距应在0.7(D 1+D 2)<A 0<2(D 1+D 2)mm 则0.7×275< A 0<2×275,即192.5<A 0<550mm初定A 0=250mm4.1.6 计算V 带的长度0L22100120()2()24D D L A D D A π-=+++=2×250 + ×(125+150)+ = 932.38(mm)根据L 0由《机械设计》表8-2确定为1000mm,带长修正系数K L =0.894.1.7 计算实际中心距AA=A 0+=250+=284(mm)为了张紧和装拆胶带的需要,中心距的最小调整范围为:A min =A-0.015L=280-0.015×1000=265mm A max =A+0.03L=280+0.03×1000=310mm4.1.8 确定定小带轮的包角aa ≈180o -(D 2-D 1)×57.3o /A=180o -(150-125)×57.3o /284=174.96o4.1.9 确定V 型带的根数Z0100()jca a L N P Z N C P P K K ==+∆a K (包角系数)查《机械设计》表8-5a K =0.99L K (长度系数)查表8-2 L K =0.89 0P (单根V 带基本额定功率)由表8-4a 小带轮节圆直径1250P =1.91kw 0P ∆ 由表8-4b 传动比 i=1.15 P ∆=0.08ca P (计算功率)ca A P K P = A K (工作情况系数)A K =1.1 可得P ca =1.1×5.5=6.05kw,代入计算得 Z=4根｡4.1.10 计算单根V 带的初拉力的最小值(F 0)min (F 0)min =500+qv 2,其中由《机械设计》表8-3得A 型带的单位长度质量q=0.10kg/m,所以代入计算得(F 0)min =153.6N4.1.11 作用在支撑轴上的径向力为QQ=2Z (F 0)min =2×4×153.6×=1227.6N4.2 传动轴的估算传动轴除应满足强度要求外,还应满足刚度的要求,强度要求保证轴在反复载荷和扭载荷作用下不发生疲劳破坏｡机床主传动系统精度要求较高,不允许有较大变形｡因此疲劳强度一般不失是主要矛盾,除了载荷很大的情况外,可以不必验算轴的强度｡刚度要求保证轴在载荷下不至发生过大的变形｡因此,必须保证传动轴有足够的刚度｡ 传动轴直径的估算1）.确定各变速齿轮传动副的齿数Ⅰ轴:111.58a i = 212a i = 313a i =取72Z S =,则从《金属切削机床》表8-1中查出小齿轮齿数分别为28,24,1812844a i =22448a i =31854a i =Ⅱ轴: 111b i =213b i =取80z S =从《金属切削机床》表8-1小齿轮齿数为40,2014040b i =22060b i =Ⅲ轴:12:1c i =21:4c i = 取 S z =90从《金属切削机床》表8-1查得小齿轮齿数为30,1816030c i =21872c i =1η为(V 带传动效率)=0.96 2η (滚子轴承)=0.98 3η (9级精度的齿轮)=0.964η为(十字滑块联轴器)=0.98Ⅰ轴:1250I n =Ⅱ轴:221235.50.960.980.96 4.87P P ηηη==⨯⨯⨯=ⅡKW 800II n =Ⅲ轴: 3232123 5.50.960.980.96 4.58P P ηηη==⨯⨯⨯=ⅢKW200n =ⅢⅣ轴:23 4.580.980.96 4.31P P ηη==⨯⨯=ⅣⅢKW 31.5IV n =445.1795510 3.95101250T =⨯⨯=⨯ⅠN·mm 444.8795510 5.8110800T =⨯⨯=⨯ⅡN·mm 454.5895510 2.1910200T =⨯⨯=⨯ⅢN·mm464.3195510 1.311031.5T =⨯⨯=⨯ⅣN·mm传动轴为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ轴, 一般传动轴ψ取0.5︒1.6423.76I d ===mm 取d=25 轴承302051.6426.02d ===Ⅱmm 取d=30 轴承302061.6436.25d ===Ⅲmm 取d=40 轴承302081.6456.7d ===Ⅳmm 取d=60 轴承30212轴承30205 30206 30208 30212T=15.25 T=17.25 T=19.75 T=23.75 C=12 C=14 C=16 C=19 D=52 D=62 D=80 D=110 d=25 d=30 d=40 d=60 B=15 B=16 B=18 B=22 4.2.2齿轮模数的计算 (1)I-Ⅱ齿轮弯曲疲劳的计算1.29m ≥==mm齿面点蚀的计算:37054.3A ≥==取A=55,由中心距A 及齿数计算出模数1222551.524824j A m Z Z ⨯===++所以取 2.5j m =(2)Ⅱ-Ⅲ齿轮弯曲疲劳的计算1.58m ≥=71.65A ≥=取A=751222751.346020j A m Z Z ⨯===++取m=2.5(3)Ⅲ-Ⅳ齿轮弯曲疲劳的计算321.9N =KW3.4j m ≥=177.01A ≥=取A=180 12221803.41872j A m Z Z ⨯===++ 取m=3.5(4)标准齿轮: 20α=︒,1a h *=,0.25c *=表14.2.3 齿宽的确定公式mB ψ=m (610mψ=,m 为模数)第一套啮合齿轮:(610) 2.51525I B =⨯=mm 第二套啮合齿轮:(610) 2.51525II B =⨯=mm 第三套啮合齿轮:(610) 3.52135III B =⨯=mm反转啮合齿轮:(610) 3.52135IV B =⨯=mm 118B =218B =325B =420B =520B = 625B=720B =818B =925B =1020B =1120B =1218B =1320B =1418B =4.2.4 确定各轴的间距a=2)(21Z Z m + a I-II =2.5(2844)2⨯+=90mma II-III =2.5(4040)2⨯+=100mma III-IV =3.5(6030)157.52⨯+=mm4.2.5 带轮结构设计当300d d ≤mm 时,采用腹板式,D 是轴承外径,采用圆锥滚子轴承由《机械设计》表8-10确定参数11.0d b =,2.75a h =,min 8.7f h =,e =15, f =9, 34ψ=︒带轮宽度:B=(1)2(41)152963z e f -+=-⨯+⨯= 分度圆直径:(1.82)36~40dd d == (d 为轴直径)21502 2.75155.5a d a d d h =+=+⨯=mmL=B=635. 动力设计5.1主轴刚度验算5.1.1 选定前端悬伸量C ,参考《机械装备设计》P121,根据主轴端部的结构,前支承轴承配置和密封装置的型式和尺寸,这里选定C=120mm.5.1.2 主轴支承跨距L 的确定根据《金属切削机床》表10-6前轴颈应为60~90mm ｡初步选取1d =90mm.后轴颈2d =(0.7~0.9)1d ,取2d =80mm.根据设计方案,选前轴承为30218型,后轴承为30216型｡根据结构,定悬伸长度a=120mm ｡ 5.1.3求轴承刚度主轴最大输出转矩(未考虑机械效率)T= 5.595509550420212.5P N m N m n =⨯•=• 切削力:4202350170.12C F N N ==背向力:0.50.53501717509N p c F F ==⨯=故总此作用力:F=22223510717509=39231N C p F F +=+ 此力主轴颈和后轴颈个承受一般,故主轴端受力为F/2=19616N ｡ 在估算时,先假设初值,l=3⨯120=360mm ｡前后支承的支反力A R 和B R :360120196162615523601201961665392360A B F l a R N N l F a R N Nl ++==⨯≈==⨯≈根据式(10-6)可求出前､后轴承的刚度:3081/A K N m μ= ;2388/B K N m μ=5.1.4 求最佳跨距3081 1.292388A B K K == 初步计算时,可假定主轴的当量外径e d 为前､后轴承颈的平均值,mm mm d e 852/)8090(=+=｡故惯性矩为:44841183360.05(0.850.048)234.5102.110234.5100.1716770.1210A I m EI K a η-=⨯-=⨯⨯⨯⨯===⨯⨯ 查线图8.1/0≈a l ｡计算出的a l /0与原假定不符｡经过反复验算得a l /0仍接近1.8｡可以看出,这是一个迭代过程,a l /0很快收敛于正确值｡最佳跨距0120 1.8216l mm ≥⨯=｡ 5.2 齿轮校验齿轮校核:应选模数相同,齿数最小的齿轮 验算齿轮3,齿轮9,齿轮13 5.2.1齿根弯曲强度的计算: 齿轮3的齿数z=24,模数m=20t Fa SaF F Sa KFY Y Y bmσσ==Sa Y (应力校正系数)=1.58 Fa Y (齿形系数)=2.65K (载荷系数)=Av KK K K αβA K (使用系数)=1.25v K (动载系数)=1.4K α(齿间载荷分配系数)=1.0K β(齿向载荷分布系数)=1.1 K=1.93 b=25 m=2.541122 2.1610617.1470t T F d ⨯⨯∴===1.93617.142.16 1.58=65.04[]25 2.5F F σσ⨯⨯⨯=≤⨯ 合金调质(250HBS)齿轮9的齿数z=20,模数m=2.5 齿根弯曲强度计算0t Fa SaF F Sa KFY Y Y bmσσ==Fa Y =2.72SaY =1.57 K 1.93= 25b = m 2=.542222 3.1710126850t T F d ⨯⨯===N1.9312682.72 1.57167.2[]25 2.5F F σσ⨯⨯⨯==≤⨯齿轮13的齿数z=18,模数m=3.50t Sa FaF F Sa KFY YY bmσσ==Fa Y =2.91SaY =1.53 1.93K = 20b = 3.54332211.93103787.3N18 3.5t T F d ⨯⨯===⨯1.933787.32.91 1.53465[]20 3.5F F σσ⨯⨯⨯==≤⨯小齿轮选用2024r i C N (渗碳后淬火)Bσ(强度极限)=1200S σ(屈服极限)=1100 5.2.2轴的校核45#钢 调质 毛土坯直径200≤ 硬度217255抗拉强度极限640Bσ= []2545tτ=屈服强度极限355s σ= 弯曲疲劳极限1275σ-= 剪切疲劳极限1155τ-=许用弯曲应力1[]60σ-= 按扭转强度校验439551041.6[]0.2T t Pn dττ⨯==< n=12.5 P=2.35KW d=60mm故轴符合,轴选用45#钢调质处理｡6.主轴空间位置图7.主轴箱位置展开图8.结构设计及说明8.1 结构设计的内容､技术要求和方案设计主轴变速箱的结构包括传动件(传动轴､轴承､带轮､齿轮､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结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｡课程设计由于时间的限制,一般只画展开图｡主轴变速箱是机床的重要部件｡设计时除考虑一般机械传动的有关要求外,着重考虑以下几个方面的问题｡精度方面的要求,刚度和抗震性的要求,传动效率要求,主轴前轴承处温度和温升的控制,结构工艺性,操作方便､安全､可靠原则,遵循标准化和通用化的原则｡主轴变速箱结构设计时整个机床设计的重点,由于结构复杂,设计中不可避免要经过反复思考和多次修改｡在正式画图前应该先画草图｡目的是:2）布置传动件及选择结构方案｡3）检验传动设计的结果中有无干涉､碰撞或其他不合理的情况,以便及时改正｡4）确定传动轴的支承跨距､齿轮在轴上的位置以及各轴的相对位置,以确定各轴的受力点和受力方向,为轴和轴承的验算提供必要的数据｡8.2 展开图及其布置展开图就是按照传动轴传递运动的先后顺序,假想将各轴沿其轴线剖开并将这些剖切面平整展开在同一个平面上｡I轴上装的摩擦离合器和变速齿轮｡有两种布置方案,一是将两级变速齿轮和离合器做成一体｡齿轮的直径受到离合器内径的约束,齿根圆的直径必须大于离合器的外径,负责齿轮无法加工｡这样轴的间距加大｡另一种布置方案是离合器的左右部分分别装在同轴线的轴上,左边部分接通,得到一级反向转动,右边接通得到三级反向转动｡这种齿轮尺寸小但轴向尺寸大｡我们采用第一种方案,通过空心轴中的拉杆来操纵离合器的结构｡总布置时需要考虑制动器的位置｡制动器可以布置在背轮轴上也可以放在其他轴上｡制动器不要放在转速太低轴上,以免制动扭矩太大,是制动尺寸增大｡齿轮在轴上布置很重要,关系到变速箱的轴向尺寸,减少轴向尺寸有利于提高刚度和减小体积｡8.3 I轴(输入轴)的设计将运动带入变速箱的带轮一般都安装在轴端,轴变形较大,结构上应注意加强轴的刚度或使轴部受带的拉力(采用卸荷装置)｡I轴上装有摩擦离合器,由于组成离合器的零件很多,装配很不方便,一般都是在箱外组装好I轴在整体装入箱内｡我们采用的卸荷装置一般是把轴承装载法兰盘上,通过法兰盘将带轮的拉力传递到箱壁上｡离合器及其压紧装置中有三点值得注意:5）摩擦片的轴向定位:由两个带花键孔的圆盘实现｡其中一个圆盘装在花键上,另一个装在花键轴上的一个环形沟槽里,并转过一个花键齿,和轴上的花键对正,然后用螺钉把错开的两个圆盘连接在一起｡这样就限制了轴向和周向德两个自由度,起了定位作用｡6）摩擦片的压紧由加力环的轴向移动实现,在轴系上形成了弹性力的封闭系统,不增加轴承轴向复合｡7）结构设计时应使加力环推动摆杆和钢球的运动是不可逆的,即操纵力撤消后,有自锁作用｡I轴上装有摩擦离合器,两端的齿轮是空套在轴上,当离合器接通时才和轴一起转动｡但脱开的另一端齿轮,与轴回转方向是相反的,二者的相对转速很高(约为两倍左右)｡结构设计时应考虑这点｡齿轮与轴之间的轴承可以用滚动轴承也可以用滑动轴承｡滑动轴承在一些性能和维修上不如滚动轴承,但它的径向尺寸小｡空套齿轮需要有轴向定位,轴承需要润滑｡8.4 齿轮块设计齿轮是变速箱中的重要元件｡齿轮同时啮合的齿数是周期性变化的｡也就是说,作用在一个齿轮上的载荷是变化的｡同时由于齿轮制造及安装误差等,不可避免要产生动载荷而引起振动和噪音,常成为变速箱的主要噪声源,并影响主轴回转均匀性｡在齿轮块设计时,应充分考虑这些问题｡齿轮块的结构形式很多,取决于下列有关因素:8）是固定齿轮还是滑移齿轮;2)移动滑移齿轮的方法;3)齿轮精度和加工方法;变速箱中齿轮用于传递动力和运动｡它的精度选择主要取决于圆周速度｡采用同一精度时,圆周速度越高,振动和噪声越大,根据实际结果得知,圆周速度会增加一倍,噪声约增大6dB｡工作平稳性和接触误差对振动和噪声的影响比运动误差要大,所以这两项精度应选高一级｡为了控制噪声,机床上主传动齿轮都要选用较高的精度｡大都是用7—6—6,圆周速度很低的,才选8—7—7｡如果噪声要求很严,或一些关键齿轮,就应选6—5—5｡当精度从7—6—6提高到6—5—5时,制造费用将显著提高｡不同精度等级的齿轮,要采用不同的加工方法,对结构要求也有所不同｡8级精度齿轮,一般滚齿或插齿就可以达到｡7级精度齿轮,用较高精度滚齿机或插齿机可以达到｡但淬火后,由于变形,精度将下降｡因此,需要淬火的7级齿轮一般滚(插)后要剃齿,使精度高于7,或者淬火后在衍齿｡6级精度的齿轮,用精密滚齿机可以达到｡淬火齿轮,必须磨齿才能达到6级｡机床主轴变速箱中齿轮齿部一般都需要淬火｡8.5 传动轴的设计机床传动轴,广泛采用滚动轴承作支撑｡轴上要安装齿轮､离合器和制动器等｡传动轴应保证这些传动件或机构能正常工作｡首先传动轴应有足够的强度､刚度｡如挠度和倾角过大,将使齿轮啮合不良,轴承工作条件恶化,使振动､噪声､空载功率､磨损和发热增大;两轴中心距误差和轴芯线间的平行度等装配及加工误差也会引起上述问题｡传动轴可以是光轴也可以是花键轴｡成批生产中,有专门加工花键的铣床和磨床,工艺上并无困难｡所以装滑移齿轮的轴都采用花键轴,不装滑移齿轮的轴也常采用花键轴｡花键轴承载能力高,加工和装配也比带单键的光轴方便｡轴的部分长度上的花键,在终端有一段不是全高,不能和花键空配合｡这是加工时的过D为65~85mm｡滤部分｡一般尺寸花键的滚刀直径刀机床传动轴常采用的滚动轴承有球轴承和滚锥轴承｡在温升､空载功率和噪声等方面,球轴承都比滚锥轴承优越｡而且滚锥轴承对轴的刚度､支撑孔的加工精度要求都比较高｡因此球轴承用的更多｡但是滚锥轴承内外圈可以分开,装配方便,间隙容易调整｡所以有时在没有轴向力时,也常采用这种轴承｡选择轴承的型号和尺寸,首先取决于承载能力,但也要考虑其他结构条件｡同一轴心线的箱体支撑直径安排要充分考虑镗孔工艺｡成批生产中,广泛采用定径镗刀和可调镗刀头｡在箱外调整好镗刀尺寸,可以提高生产率和加工精度｡还常采用同一镗刀杆安装多刀同时加工几个同心孔的工艺｡下面分析几种镗孔方式:对于支撑跨距长的箱体孔,要从两边同时进行加工;支撑跨距比较短的,可以从一边(丛大孔方面进刀)伸进镗杆,同时加工各孔;对中间孔径比两端大的箱体,镗中间孔必须在箱内调刀,设计时应尽可能避免｡既要满足承载能力的要求,又要符合孔加工工艺,可以用轻､中或重系列轴承来达到支撑孔直径的安排要求｡两孔间的最小壁厚,不得小于5~10mm,以免加工时孔变形｡花键轴两端装轴承的轴颈尺寸至少有一个应小于花键的内径｡一般传动轴上轴承选用G级精度｡传动轴必须在箱体内保持准确位置,才能保证装在轴上各传动件的位置正确性,不论轴是否转动,是否受轴向力,都必须有轴向定位｡对受轴向力的轴,其轴向定位就更重要｡回转的轴向定位(包括轴承在轴上定位和在箱体孔中定位)在选择定位方式时应注意: 9）轴的长度｡长轴要考虑热伸长的问题,宜由一端定位｡10）轴承的间隙是否需要调整｡11）整个轴的轴向位置是否需要调整｡12）在有轴向载荷的情况下不宜采用弹簧卡圈｡13）加工和装配的工艺性等｡8.6 主轴组件设计主轴组件结构复杂,技术要求高｡安装工件(车床)或者刀具(铣床､钻床等)的主轴参予切削成形运动,因此它的精度和性能直接影响加工质量(加工精度和表面粗糙度),设计时主要围绕着保证精度､刚度和抗振性,减少温升和热变形等几个方面考虑｡8.6.1 各部分尺寸的选择主轴形状与各部分尺寸不仅和强度､刚度有关,而且涉及多方面的因素｡14） 内孔直径铣床床主轴由于要夹紧刀柄,安装自动卡紧机构及通过卸顶尖的顶杆,必须是空心轴｡为了扩大使用范围,加大可加工棒料直径,车床主轴内孔直径有增大的趋势｡15） 轴颈直径前支撑的直径是主轴上一主要的尺寸,设计时,一般先估算或拟定一个尺寸,结构确定后再进行核算｡16） 前锥孔直径前锥孔用来装顶尖或其他工具锥柄,要求能自锁,目前采用莫氏锥孔｡17） 支撑跨距及悬伸长度为了提高刚度,应尽量缩短主轴的外伸长度a ｡选择适当的支撑跨距L ,一般推荐取:a L =3~5,跨距L 小时,轴承变形对轴端变形的影响大｡所以,轴承刚度小时,a L 应选大值,轴刚度差时,则取小值｡跨距L 的大小,很大程度上受其他结构的限制,常常不能满足以上要求｡安排结构时力求接近上述要求｡8.6.2 主轴轴承1)轴承类型选择主轴前轴承有两种常用的类型:双列短圆柱滚子轴承｡承载能力大,可同时承受径向力和轴向力,结构比较简单,但允许的极限转速低一些｡与双列短圆柱滚子轴承配套使用承受轴向力的轴承有三种:600角双向推力向心球轴承｡是一种新型轴承,在近年生产的机床上广泛采用｡具有承载能力大,允许极限转速高的特点｡外径比同规格的双列圆柱滚子轴承小一些｡在使用中,这种轴承不承受径向力｡推力球轴承｡承受轴向力的能力最高,但允许的极限转速低,容易发热｡向心推力球轴承｡允许的极限转速高,但承载能力低,主要用于高速轻载的机床｡2)轴承的配置大多数机床主轴采用两个支撑,结构简单,制造方便,但为了提高主轴刚度也有用三个支撑的了｡三支撑结构要求箱体上三支撑孔具有良好的同心度,否则温升和空载功率增大,效果不一定好｡三孔同心在工艺上难度较大,可以用两个支撑的主要支撑,第三个为辅助支撑｡辅助支撑轴承(中间支撑或后支撑)保持比较大的游隙(约0.03~0.07mm),只有在载荷比较大､轴产生弯曲变形时,辅助支撑轴承才起作用｡8.6.3 主轴与齿轮的连接齿轮与主轴的连接可以用花键或者平键;轴做成圆柱体,或者锥面(锥度一般取1:15左右)｡锥面配合对中性好,但加工较难｡平键一般用一个或者两个(相隔180度布置),两国特键不但平衡较好,而且平键高度较低,避免因齿轮键槽太深导致小齿轮轮毂厚度不够的问题｡8.6.4 润滑与密封主轴转速高,必须保证充分润滑,一般常用单独的油管将油引到轴承处｡主轴是两端外伸的轴,防止漏油更为重要而困难｡防漏的措施有两种:1)堵——加密封装置防止油外流｡主轴转速高,多采用非接触式的密封装置,形式很多,一种轴与轴承盖之间留0.1~0.3mm的间隙(间隙越小,密封效果越好,但工艺困难)｡还有一种是在轴承盖的孔内开一个或几个并列的沟槽(圆弧形或v形),效果比上一种好些｡在轴上增开了沟槽(矩形或锯齿形),效果又比前两种好｡在有大量切屑､灰尘和冷却液的环境中工作时,可采用曲路密封,曲路可做成轴向或径向｡径向式的轴承盖要做成剖分式,较为复杂｡2)疏导——在适当的地方做出回油路,使油能顺利地流回到油箱｡9.总结通过此次设计,我觉得能做类似的课程设计是十分有意义,而且是十分必要的｡它把过去所学的知识来一个全面性的总结,过去的三年时间里我们大多数接触的是专业基础课｡我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台｡在做本次设计的过程中,我感触最深的当数查阅大量的设计手册了｡为了让自己的设计更加完善,更加符合工程标准,一次次翻阅机械设计手册是十分必要的,同时也是必不可少的｡我们是在作设计一切都要有据可依,有理可寻,不切实际的构想永远只能是构想,永远无法升级为设计｡作为一名机械专业学生掌握一门或几门制图软件同样是必不可少的,这次也是检验我们用CAD制图软件的考察,以后我们还要好好掌握proe､UG等设计加工软件｡我在课程设计中不仅弥补了过去CAD 软件的空白处还大大提高了绘图的速度｡边学边用这样才会提高效率,这是我作本次课程设计的第二大收获｡但是由于水平有限,难免会有错误,还望老师批评指正｡争取毕业设计做得更好｡10.参考文献[1] 戴曙主编.金属切削机床.机械工业出版社. 北京.1993.5[2] 陈易新主编. 金属切削机床课程设计手册.[3] 曹玉榜易锡麟.机床主轴箱设计指导. 机械工业出版社. 北京.1987.5.[4] 濮良贵纪名刚主编.机械设计.高等教育出版社.北京.2001[5] 黄鹤汀主编. 金属切削机床设计. 北京. 机械工业出版社,2005[6] 冯开平左宗义主编.画法几何与机械制图.华南理工出版社.2001.9[7] 唐金松主编.简明机械设计手册.上海科技技术出版社.上海.1992.06[8] 卢秉恒主编.机械制造技术基础.机械工业出版社.北京.2001[9] 孙恒陈作模主编.机械原理.高等教育出版社.北京.2001[10]曹金榜主编机床主轴/变速箱设计指导,北京.机械工业出版社.。
课程设计---车床主轴箱设计
目录1、绪论 (2)1.1金属切削机床在国民经济中的地位 (2)1.2本课题研究目的 (2)2、主轴箱的设计 (3)2.1 原始数据与技术条件 (3)2.2 机床主传动系统运动设计 (3)2.2.1确定极限转速 (3)2.2.2确定公比 (3)2.2.3 确定各主轴转速 (3)2.2.4 主运动链转速图的拟定 (4)2.2.5齿轮齿数的确定 (6)2.2.6核算主轴转速误差 (6)2.3传动零件的初步计算 (7)2.3.1计算各传动件的计算转速 (7)2.3.2传动轴直径的初定 (7)2.3.3主轴轴颈直径的确定 (8)2.3.4齿轮模数的初步确定 (8)2.3.5选定轴承 (9)2.3.6 三角带传动的计算和选定 (9)2.3.7直齿圆柱齿轮的强度计算 (11)2.3.8.主轴刚度验算 (12)3、总结 (14)4、致谢 (15)5、参考文献 (15)1、绪论1.1金属切削机床在国民经济中的地位金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，又称为“工作母机”或“工具机”。
在现代机械制造工业中，金属切学机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量，约占机器总制造工作量的40% 60%。
机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。
机床的“母机”属性决定了它在国民经济中的重要地位。
机床工业为各种类型的机械制造厂提供先进的制造技术和优质高效的机床设备，促进机械制造工业的生产能力和工艺水平的提高。
机械制造工业肩负着为国民经济各部门提供现代化技术装备的任务，为适应现代化建设的需要，必须大力发展机械制造工业。
机械制造工业是国民经济各部门赖以发展的基础。
机床工业则是机械制造工业的基础。
一个国家机床工业的技术水平，在很大程度上标志着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。
显然，金属切削机床在国民经济现代化建设中起着重大的作用。
1.2本课题研究目的课程设计是在学生学完相应课程及先行课程之后进行的实习性教学环节，是大学生的必修环节，不仅是巩固学生大学所学知识的重要环节，而且也是在检验大学生综合应用知识的能力、自学能力、独立操作能力和培养创新能力，是大学生参加工作前的一次实践性锻炼。
车床主轴箱课程设计机床主轴箱有全套CAD图纸
目录１、参数的表述２、体育设计３、传动件的估算和校核计算４、展开图的设计５、摘要一.参数制定1、确定公比φ。
已知Z = 12级(采用集中传输)nmax =1800 nmin=40Rn =φz-1所以算出来φ≈1.41。
2.确定电机功率n。
根据ф 320和ф 400车床的设计参数，采用插补方法:已知最大旋转直径为ф 360。
切割深度ap(t)为3.75毫米，进给速度f (s)为0.375毫米/转，切割速度V为95米/分钟。
计算:主(垂直)切削力:FZ = 1900ap0.75n=1900 X 3.75 X0.3750.75牛顿≈3414.4北纬切割功率:N切割= FZV/61200千瓦= 5.3千瓦主电机的估计功率:N= N cut/η total= N切割/0.8千瓦=5.3/0.8千瓦=6.6千瓦因为N的取值必须根据Y系列中国产电机的额定功率来选择，所以选择7.5 KW。
第二，体育运动的设计1.列出结构式12=2[3] 3[1] 2[6]因为:如果换向摩擦离合器安装在I轴上，为了减小轴向尺寸，第一个传动组的传动副数不宜多，2个为好。
在机床设计中，由于所需的R较大，最终展开组选择2比较合适。
由于I 轴装有摩擦离合器，结构上要求齿轮的根圆大于离合器的直径。
2.画出结构网络。
3.绘制速度图。
1)主电机的选择电动机功率n: 7.5kw电机速度nd:因为nmax =1800r/min，按N=7.5 KW，因为电机转速nd应接近或适宜于主轴的最大转速，以免采用过大的增速或过小的减速传动。
因此，电机初步确定为Y132m-4，电机转速为1440r/min。
2)恒速传动在变速传动系统中，采用定比传动，主要考虑传动、结构和性能的要求，以满足不同用户的要求。
为了减缓中间两个齿轮组的速度，减小齿轮箱的径向尺寸，在ⅰ-ⅱ轴之间增加了一对减速传动齿轮。
3)分配减速比。
① 12步减速:40 56 80 12 112 160 224 315 450630900 1250 1800(转/分钟)②确定ⅳ档和ⅴ档之间的最小减速传动比:由于齿轮的极限传动比限定为imax=1/4，为了提高主轴的稳定性，最后一个换挡的减速比为1/4。
车床主轴箱课程设计12级转速
目录一、................................................... 机床总体设计21、机床布局------------------------------------------------------------ 22、绘制转速图------------------------------------------------------------ 43、防止各种碰撞和干涉--------------------------------------------------- 54、确定带轮直径---------------------------------------------------------- 55、验算主轴转速误差----------------------------------------------------- 56、绘制传动系统图-------------------------------------------------------- 6二、估算传动件参数................... 确定其结构尺寸71、确定传动见件计算转速-------------------------------------------------- 72、确定主轴支承轴颈尺寸-------------------------------------------------- 73、估算传动轴直径-------------------------------------------------------- 74、估算传动齿轮模数----------------------------------------------------- 85、普通V带的选择和计算------------------------------------------------- 8三、....................................................... 机构设计101、带轮设计------------------------------------------------------------- 102、齿轮块设计----------------------------------------------------------- 103、轴承的选择----------------------------------------------------------- 104、主轴主件------------------------------------------------------------- 105、操纵机构------------------------------------------------------------- 106、滑系统设计----------------------------------------------------------- 107、封装置设计----------------------------------------------------------- 10&主轴箱体设计---------------------------------------------------------- 119、主轴换向与制动结构设计---------------------------------------------- 11四、.................................................... 传动件验算111、齿轮的验算----------------------------------------------------------- 112、传动轴的验算--------------------------------------------------------- 13五、...................................................... 设计感想15六、...................................................... 参考文献16一、机床总体设计轻型车床是根据机械加工业发展需要而设计的一种适应性强，工艺范围广，结构简单，制造成本低的万能型车床。
CA6140车床主轴箱的设计-任务书及开题报告
毕业设计（论文）任务书学院（系）：机械工程学院专业：机械工程及自动化学生姓名：学号：0501500241设计(论文)题目：CA6140车床主轴箱的设计起迄日期: 年 3 月 2 日~ 6 月 5 日设计(论文)地点:指导教师:专业负责人:发任务书日期: 年 1 月 18 日任务书填写要求1．毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经学生所在专业的负责人审查、学院（系）领导签字后生效。
此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生；2．任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴；3．任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及学院（系）主管领导审批后方可重新填写；4．任务书内有关“学院（系）”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。
学生的“学号”要写全号；5．任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标GB 7714—2005《文后参考文献著录规则》的要求书写，不能有随意性；6．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—2005《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。
如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。
毕业设计（论文）任务书科技学院毕业设计（论文）开题报告定设计方案，撰写开题报告；2、2015年2月27日～2015年4月13日，方案设计、整体机构的设计；设计计算和校核；3、2015年4月16日～2015年5月18日，结构设计，绘制装配图及零件图；4、2015年5月21日～2015年5月27日，撰写论文、提交图纸、设计说明书、进行审核、修改；5、2015年5月28日～2015年6月1日，评阅教师评阅并给出评语和成绩；6、2015年6月4日～2015年6月8日，上交毕业设计（论文）。
主轴箱设计_课程设计说明书1 精品
1.概述 (1)1.1机床课程设计的目的 (1)1.2车床的规格系列和用处 (1)1.3 操作性能要求 (1)2.参数的拟定 (1)2.1 公比选择 (1)2.2 主电机选择 (1)3.传动设计 (1)3.1 主传动方案拟定 (2)3.2 传动结构式、结构网的选择 (2)3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目 (2)3.2.2 传动式的拟定 (3)3.2.3 结构式的拟定 (3)4. 传动件的估算 (5)4.1 三角带传动的计算 (5)4.2 传动轴的估算 (7)4.2.1 传动轴直径的估算 (7)4.3 齿轮齿数的确定和模数的计算 (8)4.3.1 齿轮齿数的确定 (8)4.3.2 齿轮模数的计算 (10)4.4 带轮结构设计 (12)5. 动力设计 (12)5.1主轴刚度验算 (12)5.1.1 选定前端悬伸量 (12)5.1.2 主轴支承跨距L的确定 (13)5.1.3求轴承刚度 (13)5.1.4 求最佳跨距 (13)5.2 齿轮校验 (14)5.3轴承的校验 (17)6.主轴空间位置图 (17)7.主轴箱位置展开图 (18)8.结构设计及说明 (19)8.1 结构设计的内容、技术要求和方案 (19)8.2 展开图及其布置 (19)8.3 I轴（输入轴）的设计 (20)8.4 齿轮块设计 (20)8.4.1其他问题 (21)8.5 传动轴的设计 (21)8.6 主轴组件设计 (23)8.6.1 各部分尺寸的选择 (23)8.6.2 主轴轴承 (23)8.6.4 润滑与密封 (25)8.6.5 其他问题 (25)9.总结 (26)10.参考文献 (26)一.概述1.1机床课程设计的目的机床课程设计，是在金属切削机床课程之后进行的实践性教学环节。
其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计，使学生在拟定传动和变速的结构的结构方案过程中，得到设计构思，方案分析，结构工艺性，机械制图，零件计算，编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。
CK6150主轴箱课程设计
CK6150主轴箱课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解CK6150主轴箱的基本结构及其功能，掌握主轴箱各部件的名称及其作用。
2. 学习并掌握主轴箱的拆装、调试及维护方法，了解其故障诊断及排除技巧。
3. 掌握主轴箱的相关技术参数，理解其与机床性能之间的关系。
技能目标：1. 能够正确使用工具进行CK6150主轴箱的拆装和组装，提高动手操作能力。
2. 学会使用相关检测仪器对主轴箱进行性能测试，培养实际应用能力。
3. 能够分析主轴箱故障原因，并提出合理的解决方案，提高问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机床维修与维护工作的兴趣，激发学习热情。
2. 增强学生的团队合作意识，培养在实践操作中相互协作、共同解决问题的精神。
3. 培养学生严谨、细心的学习态度，树立正确的安全意识和职业道德。
本课程旨在帮助学生掌握CK6150主轴箱的相关知识和技能，培养学生在机床维修与维护领域的实际操作能力。
针对中职学生特点，课程注重实践性、实用性和操作性，使学生能够学以致用，提高综合职业素养。
通过本课程的学习，为学生未来从事机床维修与维护工作奠定基础。
二、教学内容1. CK6150主轴箱结构认知：介绍主轴箱的整体结构，分析各部件（如主轴、轴承、齿轮等）的名称、位置及作用，结合教材第二章内容进行讲解。
2. 主轴箱拆装与组装：讲解主轴箱拆装和组装的工具、方法及注意事项，按照教材第三章操作步骤进行实践操作。
3. 主轴箱调试与维护：学习主轴箱的调试方法，了解维护保养知识，结合教材第四章内容进行实际操作演示。
4. 主轴箱故障诊断与排除：分析主轴箱常见故障类型及原因，学习故障诊断和排除方法，参照教材第五章实例进行讲解。
5. 主轴箱性能测试：了解主轴箱性能测试的方法和仪器，学习测试数据的分析和处理，结合教材第六章内容进行实践操作。
教学内容安排和进度：第一周：CK6150主轴箱结构认知；第二周：主轴箱拆装与组装；第三周：主轴箱调试与维护；第四周：主轴箱故障诊断与排除；第五周：主轴箱性能测试。
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毕业设计（论文）题目 CA6140机床主轴箱设计
教学点省国防科技学校
专业机电一体化
年级 2 0 0 8级
学号 085010472
姓名任龙善
指导教师何立华
时间 2010年6月25日
目录1.概述5
1.1机床主轴箱课程设计的目的5
1.2设计任务和主要技术要求5
1.3操作性能要求5
2.参数的拟定6
2.1确定极限转速6
2.2主电机选择6
3.传动设计7
3.1主传动方案拟定7
3.2传动结构式、结构网的选择7
3.2.1确定传动组与各传动组中传动副的数目7
3.2.2传动式的拟定8
3.2.3结构式的拟定8
4.传动件的估算9
4.1三角带传动的计算9
4.2传动轴的估算12
4.2.1主轴的计算转速12
4.2.2各传动轴的计算转速12
4.2.3各轴直径的估算12
4.3齿轮齿数的确定和模数的计算14
4.3.1齿轮齿数的确定14
4.3.2齿轮模数的计算15
4.3.4齿宽确定19
4.3.5齿轮结构设计20
4.4带轮结构设计20
4.5传动轴间的中心距21
4.6轴承的选择21
4.7片式摩擦离合器的选择和计算22
4.7.1摩擦片的径向尺寸22
4.7.2按扭矩选择摩擦片结合面的数目22
4.7.3离合器的轴向拉紧力2223
4.7.4反转摩擦片数23
5.动力设计23
5.1传动轴的验算23
5.1.1Ⅰ轴的强度计算24
5.1.2作用在齿轮上的力的计算25
5.1.3主轴抗震性的验算27
5.2齿轮校验29
5.3轴承的校验30
6.结构设计与说明31
6.1结构设计的容、技术要求和方案31
6.2展开图与其布置32
6.3I轴（输入轴）的设计32 6.4齿轮块设计33
6.4.1其他问题34
6.5传动轴的设计35
6.6主轴组件设计36
6.6.1各部分尺寸的选择36 6.6.2主轴轴承37
6.6.3主轴与齿轮的连接39 6.6.4润滑与密封39
6.6.5其他问题39
7.总结40
8.明细表49
4. 传动件的估算
4. 传动件的估算
4.1 三角带传动的计算
三角带传动中，轴间距A可以加大。
由于是摩擦传递，带与轮槽间会有打滑，宜可缓和冲击与隔离振动，使传动平稳。
带轮结构简单，但尺寸大，机床中常用作电机输出轴的定比传动。
(1)选择三角带的型号。