18级6136机床主轴箱设计
C6136型机床主轴箱课程设计说明书
系别：机械系
专业：机械设计制造及其自动化
班级：机自081
姓名：方志微
学号：08
指导老师：季晓明
目录
一、设计目的 (1)
二、机床主要技术要求 (1)
三、确定结构方案 (1)
四、运动设计 (2)
4.1确定极限转速 (2)
4.2拟订结构式 (2)
4.3绘制转速图 (3)
4.4确定齿轮齿数 (4)
4.5验算主轴转速误差： (4)
4.6绘制传动系统图 (5)
五、动力设计 (5)
5.1V带的传动计算 (5)
5.2各传动轴的估算 (6)
5.3齿轮模数确定和结构设计： (7)
5.4摩擦离合器的选择与计算： (8)
5.5结构设计 (9)
六、齿轮强度校核 (10)
6.1、各齿轮的计算转速 (10)
6.2、齿轮校核 (10)
七、主轴刚度校核 (11)
八、主轴最佳跨度确定 (12)
8.1计算最佳跨度 (12)
8.2校核主轴挠度 (12)
8.2主轴图：（略）见附图2 (12)
九、各传动轴支持处轴承选用 (12)
十、键的选择和校核 (12)
1）、轴IV的传递最大转矩 (12)
十一、润滑与密封 (13)
十二、总结 (13)
十三、参考文献 (13)
十四、附 (14)
一、设计目的
通过机床主运动机械变速传动系统得结构设计，在拟定传动和变速的结构方案过程中，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，并具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。可使我们学会理论联系实际的工作方法，培养独立工作的能力；学会基本的设计的方法；熟悉手册、标准、资料的运用；加强机械制图、零件计算、编写技术文件的能力，学会设计说明书的编写。为接下去的毕业设计、毕业论文积累经验。
二、机床主要技术要求
[1]车床类型为C6136型卧式车床。
[2]床身上最大工件回转直径：360mm
[3]刀架上的最大回转直径：190mm
[4]主轴通孔直径：40mm
[5]主轴前锥孔：莫式5号
[6]最大加工工件长度：900mm
[7]主电动机功率为5.5kw改4
[8]确定公比： =1.26
[9]转数级数：Z=18
三、确定结构方案
[1] 主轴传动系统采用V带、齿轮传动；
[2]传动形式采用集中式传动；
[3]主轴换向制动采用双向片式摩擦离合器和带式制动器；
[4]变速系统采用多联滑移齿轮变速。
四、运动设计
4.1确定极限转速
根据工况，确定主轴最高转速有采用YT15硬质合金刀车削碳钢工件获得，主轴最低转速有采用W16Cr4V 高速钢刀车削铸铁件获得。 max n =
min
max 1000d v π=min 1592402001000r =??π
1min
max
-==z n R n n ?
min 3.31max min r R n n n ==∴
根据标准数列数值表，选择机床的最高转速为1600r/min ，最低转速为31.5r/min 电动机选用Y132S-4型电动机额定功率为5.5KW ，额定转速为1440r/min 。
4.2拟订结构式
1）确定变速组传动副数目：
传动副中因为结构的限制以2或3为合适，即变速级数Z 应为2和3的因子，为实现18级主轴转速变化的传动系统可以以下多种传动副组合：
错误！未找到引用源。18=3ⅹ3ⅹ2错误！未找到引用源。18=3ⅹ2ⅹ3错误！未找到引用源。18=2ⅹ3ⅹ3等
18级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴箱的具体结构、装置性能，应满足前多后少的原则，主轴上的传动副数主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，因此主轴上的齿轮少些为好。 综上所述，传动式为18=3ⅹ3ⅹ2 2）确定变速组扩大顺序：
18=3ⅹ3ⅹ2的传动副组合，在降速传动中，为防止齿轮直径过大而径向尺寸，常限制最小传动比在升速时为防止产生过大的噪声和震动常限制最大转速比2i max ≤。在主传动链任一传动组的最大变速范围10~8)/(R min max max ≤=i i 。根据前密后疏的原则，初选结构式如下：
93123318??=
在设计时必须保证中间传动轴的变速范围最小，根据中间传动轴变速范围小的原则选择结构网。从而确定结构网如下：
检查传动组的变速范围时，只需检查最后一个扩大组，第二扩大组的变速范围是:()13
22R -=P x ?，其中2P 6X 62.122===，，?
所以()10~8862.1R 1-293
≤==?，符合要求
4.3绘制转速图
选择电动机
一般车床若无特殊要求，多采用Y 系列封闭式三相异步电动机，根据条件电动机选用Y132S-4型笼式三相异步电动机，其满载转速1440r/min 。 分配总降速传动比
总降速传动比不符合转速数列标准，因而需增加一定传
动副 确定传动轴轴数
传动轴轴数=变速组数+定比传动副数+1=3+1+1=5 确定各级转速并绘制转速图
由min /5.31r n m im =26.1=? z=18确定各级转速：
1600、1250、1000、800、630、500、400、315、250、200、160、125、100、80、63、50、40、31.5r/min 。
71.451
14405.31min =
==d n n i
93123318??=
4.4确定齿轮齿数
在保证输出的转速准确的前提下，应尽量减少齿轮齿数，是齿轮结构尺寸紧凑。齿轮齿数的确定原则：
实际转速'
n 与标准转速n 的相对转速误差n σ为：()%1011'
'?-±<-=-=?δn
n n n n n 齿轮副的齿数和120~100z ≤S ；
满足结构安装要求，相邻轴承孔德壁厚不小于3mm 。
④当变速组内各齿轮副的齿数和不相等时，齿数和的差不能大于3。 利用查表法求出各传动组齿轮齿数如下表： 变速组 第一变速组 第二变速组
第三变速组 齿数和
72 90 95
齿轮
1z 2z 3z 4z 5z 6z 7z 8z 9z 10z 11z 12z 13z 14z 15z 16z
齿数
36
36
32
40
28
44
45
45
30
60
18
72
63
32
19
76
4.5验算主轴转速误差：
主轴各级实际转速值用下式计算：()3212
1
1u u u d d n n E ε-?
= 式子中u1、u2、u3分别为第一、第二、第三变速组齿轮传动比，ε取0.05。
s
m n /3.111000
601440
15014.3100060D V 1
1=???=
?=
π?>?=??--?=1201.1705.57a
D D 1801
21αmm 70021800
20006002L L a a 00=-+=-+=转速误差用主轴实际转速与标准转速相对误差的绝对值表示： 其中n'为主轴标准转速。 转速误差表
主轴转速
n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 标准转速
31.5 40 50 63 80 100 125 160 200 实际转速
31.8 40 50 63.6 80 100 127.3 160 200 转速误差%
0.95 0 0 0.95 0 0 1.84 0 0 主轴转速
n10 n11 n12 n13 n14 n15 n16 n17 n18 标准转速
250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 实际转速
250.6 315 393.8 501.1 630 787.5 1002.3 1260 1575 转速误差%
0.24 0 1.55 0.2 0 1.6 0.23 0.8 1.56
转速误差满足要求。 4.6绘制传动系统图
五、动力设计
5.1V 带的传动计算
电动机转速n=1440r/min,传递功率P=5.5kw,传动比i=1.8，两班制，一天运转16.1小时，工作年数10年。 1）、选择V 带型号
KW KW P K a 05.65.51.1P ca =?==，（P —电动机额定功率，a K —工作情况系数） 查《机械设计》，得应选择B 型带
确定带轮的计算直径1D ，2D
为了避免弯曲应力过大，小带轮的基准直径不能过小，即min 1D D ≥， 查《机械设计》表8-6和表8-8得：小带轮基准直径1D =150mm,
大带轮基准直径mm i 2701508.1D D 12=?=?=，由表8-8取2D =270mm 2）、确定V 带速度
按公式,
5m/min 3）、初步确定中心距 根据经验公式）（）（21021D D 2a D D 7.0+<<+，即294mm<0a <840mm 初步确定中心距0a =600 4）、V 带的计算基准长度0L 由《机械设计》表8-2选带的基准长度L=2000mm 。 5）、确定实际中心距a 6）、验算小带轮包角α ,主动轮上的包角合适。 7）、确定V 带条数 49.298 .096.0)40.019.2(05 .6K K )P P (P L a 00ca =??+=?+=Z 传动比：8.1=i 查《机械设计》表8-4a 和表8-4b 得： kw 40.0P 0=?,kw 19.2P 0= 查表8-5得：98.0K a =，查表8-2得：98.0K L = 则： 所以取Z=3根 8）、计算预紧力 查《机械设计》表8-3得：q=0.18kg/m 9）、计算压轴力 N Z 7.10462 1.170sin 175322 sin F 2F 1 0p =? ???==α 5.2各传动轴的估算 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。 1）、主轴计算转速 主轴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： min /10026 .15.31n n 13 1813 min r Z =?==--? 2）、其余各轴的计算转速 n Ⅲ=125r/min,n Ⅱ=500r/min,n Ⅰ=800r/min 3）、各轴最小直径的确定： 实心轴：mm n P 3 A d ≥空心轴：() 4 3 1A d β -≥n P 其中：P ——电动机额定功率 0A ——系数，可查表得到 n ——该传动轴的计算转速 6.0~5.0=β Ⅰ轴：96.01=η,K=1.06,A=120 mm 63.20800 96 .05.5110 d 3 =?≥mm 取：22 Ⅱ轴：93.098.099.096.02=??=η， mm 89.23500 93 .05.5110 d 3 =?≥mm 取：25 Ⅲ轴：90.098.099.093.03=??=η mm 08.34125 90 .05.5100 d 3 =?≥mm 取：36 Ⅳ轴：875.098.099.090.04=??=η () mm 16.370.5 -1001875 .05.5100 d 4 3 =??≥mm 取：40 5.3齿轮模数确定和结构设计： 参考《金属切削机床课程设计指导书》中齿轮模数的初步计算公式初定齿轮的模数： m=32 Z n N j 3 式中N ——该齿轮传递的功率（KW ）； Z ——所算齿轮的齿数； j n ——该齿轮的计算转速（r/min ）。 同一变速组中的齿轮取同一模数，故取（Z n j ）最小的齿轮进行计算，然后取标准模数值作为该变速组齿轮的模数。 第一变速组中： kw 28.5kw 96.05.5N N 1=?==η电，齿轮齿数为36的Z n j ?值最小，其计算转速为 500r/min 。 计算得：m=2.13mm ，取标准模数m=2.5mm 。 第二变速组中： kw 07.5kw 99.098.099.082.5N N 12=???==η,齿轮齿数为45的Z n j ?值最小，其计 算转速为125r/min 。 计算得：m=3.09mm ，取标准模数m=3.5mm ； 第三变速组中： kw 92.4kw 99.098.070.5N N 23=??==η，齿轮齿数为19的Z n j ?值最小，其计算转速为125r/min 计算得：m=3.96mm,取标准模数m=4mm ； △标准齿轮：25.0,1h 20==?=**c a ，α 齿轮具体参数见下表： 齿轮 齿数Z 模数m 分度圆d 齿顶圆a d 齿根圆 f d 齿宽b 1 36 2.5 90 95.5 83.75 25 2 36 2.5 90 95.5 83.75 20 3 32 2.5 80 85.5 73.75 25 4 40 2.5 100 105.5 93.75 20 5 28 2.5 70 75.5 63.75 25 6 44 2.5 110 115.5 103.75 20 7 45 3.5 157.5 164.5 148.75 35 8 45 3.5 157.5 164.5 148.75 30 9 30 3.5 105 112 96.25 35 10 60 3.5 210 217 201.25 30 11 18 3.5 63 70 54.25 35 12 72 3.5 252 259 243.25 30 13 63 4 252 260 242 35 14 32 4 128 136 118 40 15 19 4 76 84 66 40 16 76 4 304 312 294 35 5.4摩擦离合器的选择与计算： 1）、确定摩擦片的径向尺寸： 摩擦片的外径尺寸受到外形轮廓的限制，内径又由安装它的轴径d 来决定，而内外径的尺寸决定着内外摩擦片的环形接触面积的大小，直接影响离合器的结构与性能。表示这一特性系数?是外片内径D1与内片外径D2之比，即?2 1 D D = 一般外摩擦片的内径可取：D1=d+(2～6)=30+4=34mm; 机床上采用的摩擦片?值可在0.57～0.77范围内，此处取?=0.6，则内摩擦片外径D2? 1 D = 6 .034 = =57mm 。 按扭矩确定摩擦离合面的数目Z ： m V Z K K f P K T Z K ??=)D -(D ][10123 1323 c π 其中T 为离合器的扭矩KT T c ==9550 K n P j d =95503.1*8005.5=84.9N ·mm ； K ——安全系数，此处取为1.3； [P]——摩擦片许用比压，取为1.2MPa ； f ——摩擦系数，查得f=0.06； KV ——速度修正系数，根据平均圆周速度查表取为1.35； m K ——结合次数修正系数，查表为1； 将以上数据代入公式计算得Z K Z =9.38圆整为整偶数12，离合器内外摩擦片总数i=Z+1=13。 2）、计算摩擦离合器的轴向压力Q ： Q=S[P]KV=1256*1.2*1.3=1959.36（N ） 摩擦片厚度b=1，1.5，1.75，2毫米，一般随摩擦面中径增大而加大。内外片分离时的最小间隙为（0.2～0.4）mm 。 3）、反转时摩擦片数的确定： 普通车床主轴反转时一般不切削，故反向离合器所传递的扭矩可按空载功率损耗确定。普通车床主轴高速空转功率Pk 一般为额定功率Pd 的20～40%，取Pk=0.4Pd ，计算反转静扭矩为Pk=2.2KW ，代入公式计算出Z ≥5.7，圆整为整偶数6，离合器内外摩擦片总数为7。 5.5结构设计 1）、带轮结构设计： ⑴、带轮的材料 常用的V 带轮材料为HT150或HT200，转速较高时可以采用铸钢或钢板冲压焊接而成，小功略时采用铸铝或塑料，本机床选用材料为HT200。 ⑵、带轮结构形式 根据V 带计算，选用3根A 型V 带。因为Ⅰ轴安装摩擦离合器及传动齿轮，为了改善它们的工作条件，保证加工精度，采用卸荷式带轮结构。 V 带轮由轮缘、轮辐和轮毂组成，根据轮辐结构的不同可以分为实心式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐式。V 带轮的结构形式与基准直径有关，当带轮基准直径d d d 5.2≤（d 为安装带轮的轴的直径，mm ）时。可以采用实心式，当mm d d 300≤可以采用腹板式， mm d D mm d d 100,30011≥-≤同时时可以采用孔板式，当mm d d 300>时，可以采用轮 辐式。 带轮宽度：mm f e z B 789215)15(2)1(=?+?-=+-=。 分度圆直径：mm d d 224=。 D=90mm 是深沟球轴承6210轴承外径，其他尺寸见带轮零件图。 ⑶、V 带轮的论槽 V 带轮的轮槽与所选的V 带型号向对应，见【4】表8-10 mm 槽型 d b min a h min f h e min f d d 与d d 相对应得? o 32=? o 34=? o 36=? o 38=? A 11.0 2.75 8.7 3.015± 9 — 118≤ — 118> V 带绕在带轮上以后发生弯曲变形，使V 带工作面夹角发生变化。为了使V 带的工作面与大论的轮槽工作面紧密贴合，将V 带轮轮槽的工作面得夹角做成小于o 40。 V 带安装到轮槽中以后，一般不应该超出带轮外圆，也不应该与轮槽底部接触。为此规定了轮槽基准直径到带轮外圆和底部的最小高度min min f a h h 和。 轮槽工作表面的粗糙度为2.36.1R R 或。 ⑷、V 带轮的技术要求 铸造、焊接或烧结的带轮在轮缘、腹板、轮辐及轮毂上不允许有傻眼、裂缝、缩孔及气泡；铸造带轮在不提高内部应力的前提下，允许对轮缘、凸台、腹板及轮毂的表面缺陷进行修补； 转速高于极限转速的带轮要做静平衡，反之做动平衡。其他条件参见921.13575 -T GB 中的规定。 2）、主轴换向与制动机构设计： 本机床是适用于机械加工车间和维修车间的普通车床。主轴换向比较频繁，才用双向片式摩擦离合器。这种离合器由内摩擦片、外摩擦片、止推片、压块和空套齿轮组成。离合器左右两部门结构是相同的。左离合器传动主轴正转，用于切削加工。需要传递的转矩较大，片数较多。右离合器用来传动主轴反转，主要用于退回，片数较少。这种离合器的工作原理是，内摩擦片的花键孔装在轴Ⅰ的花键上，随轴旋转。外摩擦片的孔为圆孔，直径略大于花键外径。外圆上有4个凸起，嵌在空套齿轮的缺口之中。内外摩擦片相间安装。用杆通过销向左 推动压块时，将内片与外片相互压紧。轴Ⅰ的转矩便通过摩擦片间的摩擦力矩传递给齿轮，使主轴正传。同理，当压块向右时，使主轴反转。压块处于中间位置时，左、右离合器都脱开，轴Ⅱ以后的各轴停转。 制动器安装在轴Ⅲ，在离合器脱开时制动主轴，以缩短辅助时间。此次设计采用带式制动器。该制动器制动盘是一个钢制圆盘，与轴用花键联接，周边围着制动带。制动带是一条刚带，内侧有一层酚醛石棉以增加摩擦。制动带的一端与杠杆连接。另一端与箱体连接。为了操纵方便并保证离合器与制动器的联锁运动，采用一个操纵手柄控制。当离合器脱开时，齿条处于中间位置，将制动带拉紧。齿条轴凸起的左、右边都是凹槽。左、右离合器中任一个结合时，杠杆都按顺时针方向摆动，使制动带放松。 3）、齿轮块设计： 机床的变速系统采用了滑移齿轮变速机构。根据各传动轴的工作特点，基本组、第一扩大组以及第二扩大组的滑移齿轮均采用了整体式滑移齿轮。所有滑移齿轮与传动轴间均采用花键联接。 从工艺角度考虑，其他固定齿轮（主轴上的齿轮除外）也采用花键联接。因为主轴直径较大，为了降低加工成本而采用了单键联接。 轴采用的花键分别为：轴：6×26×30×6 Ⅰ～Ⅲ轴间传动齿轮精度为877—8b，Ⅲ～Ⅳ轴间齿轮精度为766—7b。 轴承的选择： 为了方便安装，Ⅰ轴上传动件的外径均小于箱体左侧支承孔直径，均采用深沟球轴承。为了便于装配和轴承间隙调整，Ⅱ、Ⅲ轴均采用圆锥滚子轴承。滚动轴承均采用E级精度。4）、主轴组件： 本车床为普通精度级的轻型机床，为了简化结构、主轴采用了轴向后端定位的两支承主轴组件。前支承采用双列圆柱滚子轴承，后支承采用角接触球轴承和单向推力球轴承。为了保证主轴的回转精度，主轴前后轴承均采用压块式防松螺母调整轴承的间隙。主轴前端采用短圆锥定心结构型式。 前轴承为C级精度，后轴承为D级精度 5）、润滑系统设计： 主轴箱内采用飞溅式润滑，油面高度为65mm左右，甩油环浸油深度为10mm左右。润滑油型号为：IIJ30。 卸荷皮带轮轴承采用脂润滑方式。润滑脂型号为：钙质润滑脂。 6）、密封装置设计： Ⅰ轴轴颈较小，线速度较低，为了保证密封效果，采用皮碗式接触密封。而主轴直径大、线速度较高，则采用了非接触式密封。卸荷皮带轮的润滑采用毛毡式密封，以防止外界杂物进入。 六、齿轮强度校核 6.1、各齿轮的计算转速 各变速组内一般只计算组内最小齿轮，也是最薄弱的齿轮，故也只需确定最小齿轮的计算转速。 1）、第一变速组中，32/40只需计算z=28的齿轮，计算转速为800r/min； 2）、第二变速组计算z=18的齿轮，计算转速为400r/min； 3）、第三变速组应计算z=19的齿轮，计算转速为125r/min。 6.2、齿轮校核 校核a传动组齿轮，只需校核齿数28的强度。 故合适 ,8.8923.195.2701800 87.18.8959 .162.2374 ][3743 .1540 9.0][<=??==?==?= bm KF Y Y Mpa t sa Fa F F σσ78 .127.14.105.11K F F =???==βK K K K a v A 4.1,/1007.257018001F ,180070103.622F Fa Ha t 4 t ==<=?==??==K K mm N b K N d T A 取4.1,/1002.825444401F ,444054 102.122F Fa Ha t 5t ==<=?==??==K K mm N b K N d T A 取故合适 ,842.513 54444088.184 53.191.2374][3743 .1540 9.0][<=??= =?==?=bm KF Y Y Mpa t sa Fa F F σσ()()D d D d D b D D MPa W T M mm 32z 32d W mm d -132d W mm 32 d W W ][][][5.032 4 3 4 033 3b b 2 2b +-+=??? ? ??????? ??= =≤+=） （：花键轴的抗弯断面系数）（空心轴：）（实心轴：面系数轴的危险断面的抗弯断—素中和载荷循环特性等因许用应力，考虑应力集—πππσσσmm N n ??=??=??=466103.6800/28.51055.9/P 1055.9T 由《机械设计》查得：mm d v 70701d b 05.1K =?=?==?， 27.1K ,42.1K ==ββF H 动载系数： 查表10-5得：59.1Y ,62.2Y s F ==a a 齿轮弯曲疲劳强度极限Mpa E 540F =σ 取安全系数s=1.3 校核b 传动组齿轮： 只需校核齿数18的强度 mm N n ??=??=??=566102.1400/07.51055.9/P 1055.9T 由《机械设计》查得：mm d v 54541b 05.1K d =?=?==?， 28.1K ,44.1K ==ββF H 查表10-5得53.1Y ,91 .2Y s F ==a a 齿轮弯曲疲劳强度极限Mpa E 540F =σ 取安全系数s=1.3 校核c 传动组齿轮： 只需校核齿数19的强度 m 107.4100/92 .41055.9/P 1055.9T 566m N n ??=??=??= 由《机械设计》查得：mm d v 72721b 06.1K d =?=?== ?， 3.1K ,42.1K ==ββF H 查表10-5得53.1Y ,91 .2Y s F ==a a 齿轮弯曲疲劳强度极限Mpa E 540F =σ 取安全系数s=1.3 七、主轴刚度校核 因为机床主轴箱中各轴的应力都比较小，验算时，通常采用复合应力公式进行计算。 轴材料选用45钢，调质处理，由表查得：轴许用应力][60][MPa R b =， Ⅰ轴的校核：m 103.6T 4 1m N ??= mm N 1036.1801707L F M 5??=?=?= ()()() ()20910101691101105590103103K 9 212 4442444=?+??-??=+-??=--A i e s a l a d d A 根据公式：()符合要求 ],[511044.8 57 .01036.1W 57.0M 2 2 52 2b b σσ<=+?= += Ⅱ轴、Ⅲ轴的校核如上，经校核符合要求。 八、主轴最佳跨度确定 8.1计算最佳跨度 前支撑为圆锥孔双列圆柱滚子轴承和推力球轴承，后支撑为圆锥孔双列圆柱滚子轴承。 L=780 8.2校核主轴挠度 5.061.09055d >==e i d 对于机床刚度要求，取阻尼比035.0=ζ 当v=50m/min,s=0.1mm/r 时，?=?=8.68,/N 4 6.2K cb βμm m mm D 91.6%5069102.002.0b max lim =??==取 mm 308,2073.0max 加上悬伸量共长==D L 8.2主轴图：（略）见附图2 九、各传动轴支持处轴承选用 Ⅰ轴：30205-圆锥滚子轴承30000型25、6205-深沟球轴承60000型25 Ⅱ轴：30205-圆锥滚子轴承30000型25 Ⅲ轴：30207-圆锥滚子轴承30000型35 Ⅳ轴：前端：NN3017K-圆锥孔双列圆柱滚子轴承85 51117-推力球轴承51000型85 后端：NN3011K-圆锥孔双列圆柱滚子轴承55 十、键的选择和校核 1）、轴IV 的传递最大转矩 m 107.580/98.099.092.41055.9/P 1055.9T 566m N n ??=????=??= 由挤压强度条件：4[] p p T d h l σσ=≤ 式中：T ——转矩；d ——轴径；h ——键的高度；l ——键的工作长度 查表取许用挤压应力为2 []60/p Nm m σ=，采用B 型键 轴径键处d=63mm 查表得b=18mmh=10mm 取键长L=45mm 满足要求],[/N 5.4945 1063107.54425 p p mm dhl T σσ<=????==。 十一、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。 十二、总结 机床产品设计是设计人员根据市场，社会和人们对机床的需要所进行的构思，计算，试验，选择方案，确定尺寸，绘制图纸以及编制技术文件等一系列创造性活动的总称，是机床产品实现的必要前提，是产品开发过程中至关重要的环节。机床产品设计的好坏，直接影响其成本，质量，研制周期及市场的竞争能力。本文的设计主要是从车床主轴箱的角度入手，使设计产品在给定的数值要求下达到最合理的经济和性能。 本次的课程设计是在反复的修改中完成的，巩固和深化了课堂理论教学的内容，锻炼和培养了我综合运用所学过的知识和理论的能力，是我独立分析、解决问题的能力得到了强化.在设计当中，我也遇到了一些问题，比如在有些设计部分并没有完全严格计算，参考的一些普遍车床的数据在保证安全可靠的基础上做到了尽量满足工艺要求。在此过程中不断地发现问题和解决问题，使我加深了对大学所学课程理解、综合应用并得到进一步的巩固，设计过程培养了我认真细心的态度，这对以后的学习和工作都有积极的意义，也会是我大学积累的一笔非常宝贵的财富。 十三、参考文献 【1】陈立德主编机械制造装备设计课程设计高等教育出版社2007.11 【2】李庆余、孟广耀主编机械制造装备设计机械工业出版社2008.7 【3】濮良贵、名纪刚主编机械设计第八版高等教育出版社2007.8 【4】殷玉枫主编机械设计课程设计手册高等教育出版社2006.6 【5】张彤、樊红丽主编机械制图北京理工大学出版社2006.7 【6】何萍主编金属切削机床概论北京理工大学出版社2008.2 【7】范思冲主编.画法几何及机械制图机械工业出版社,2005.7 十四、附 1）、机床主轴箱展开图2）、主轴零件图 3）、反向齿轮零件图 中北大学 课程设计任务书 15/16 学年第一学期 学院：机械工程与自动化学院 专业：机械设计制造及其自动化 学生姓名：王前学号：1202014233 课程设计题目：《金属切削机床》课程设计 （车床主轴箱设计） 起迄日期：12 月21 日～12 月27 日课程设计地点：机械工程与自动化学院 指导教师：马维金讲师 系主任：王彪 下达任务书日期: 2012年12月21日 课程设计任务书 课程设计任务书 目录 1.机床总体设计 (5) 2. 主传动系统运动设计 (5) 2.1拟定结构式 (5) 2.2结构网或结构式各种方案的选择 (6) 2.2.1 传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围 (6) 2.2.2 基本组和扩大组的排列顺序 (6) 2.3绘制转速图 (7) 2.5确定带轮直径 (8) 2.6验算主轴转速误差 (8) 2.7 绘制传动系统图 (8) 3．估算传动件参数确定其结构尺寸 (10) 3.1确定传动见件计算转速 (10) 3.2确定主轴支承轴颈尺寸 (10) 3.3估算传动轴直径 (10) 3.4估算传动齿轮模数 (10) 3.5普通V带的选择和计算 (11) 4．结构设计 (12) 4.1带轮设计 (12) 4.2齿轮块设计 (12) 4.3轴承的选择 (13) 4.4主轴主件 (13) 4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计 (13) 4.6主轴箱体设计 (13) 4.7主轴换向与制动结构设计 (13) 5.传动件验算 (14) 5.1齿轮的验算 (14) 5.2传动轴的验算 (16) 5.3花键键侧压溃应力验算 (19) 目录 一、机床总体设计---------------------------------------------------------------------2 1、机床布局--------------------------------------------------------------------------------------------2 2、绘制转速图-----------------------------------------------------------------------------------------4 3、防止各种碰撞和干涉-----------------------------------------------------------------------------5 4、确定带轮直径--------------------------------------------------------------------------------------5 5、验算主轴转速误差--------------------------------------------------------------------------------5 6、绘制传动系统图-----------------------------------------------------------------------------------6 二、估算传动件参数确定其结构尺寸-------------------------------------------7 1、确定传动见件计算转速--------------------------------------------------------------------------7 2、确定主轴支承轴颈尺寸--------------------------------------------------------------------------7 3、估算传动轴直径-----------------------------------------------------------------------------------7 4、估算传动齿轮模数--------------------------------------------------------------------------------8 5、普通V带的选择和计算-------------------------------------------------------------------------8 三、机构设计--------------------------------------------------------------------------10 1、带轮设计-------------------------------------------------------------------------------------------10 2、齿轮块设计----------------------------------------------------------------------------------------10 3、轴承的选择----------------------------------------------------------------------------------------10 4、主轴主件-------------------------------------------------------------------------------------------10 5、操纵机构-------------------------------------------------------------------------------------------10 6、滑系统设计----------------------------------------------------------------------------------------10 7、封装置设计----------------------------------------------------------------------------------------10 8、主轴箱体设计-------------------------------------------------------------------------------------11 9、主轴换向与制动结构设计----------------------------------------------------------------------11 四、传动件验算-----------------------------------------------------------------------11 1、齿轮的验算----------------------------------------------------------------------------------------11 2、传动轴的验算-------------------------------------------------------------------------------------13 五、设计感想--------------------------------------------------------------------------15 六、参考文献--------------------------------------------------------------------------16 数控机床主轴箱设计 毕业设计（论文）任务书 摘要 主轴箱为数控机床的主要传动系统，它包括电动机、传动系统和主轴部件，它与普通车床的主轴箱比较，相对来说比较简单只有两极或三级齿轮变速系统，它主要是用以扩大电动机无级调速的范围，以满足一定恒功率、和转速的问题。 本设计采用北京数控设备厂的BESK-8型交流主轴电动机，最高转速是4500r/min。通过给定的技术参数来初步设定部分轴、齿轮等单元的结构尺寸，对传动系统进行理论力学分析，精确计算选定尺寸及材料，由电机转速传动至进给系统的参数反馈，校核所选定主轴和转动轴尺寸的合理性完成整体结构设计，最后对齿轮进行了验算以及V型带的、离合器的选择与计算。 通过本次设计，使数控机床结构更加紧凑，性能更加优越，生产加工更加精密，有利于改善数控机床的性能，使得产品的加工更加高效。 关键词：数控机床；主轴箱；交流调速电动机；BESK-8 Abstract For the spindle box of NC machine tool main transmission system which comprises a motor, the transmission system and the spindle, it with ordinary lathe spindle box is relatively simple, only two or three stage gear transmission system, it is mainly used to expand the range of stepless speed regulation of motor, to meet a certain constant power, and speed problems. This design uses the Beijing CNC equipment factory of type BESK-8 AC spindle motor, maximum speed is 4500r / min. Through the given technical parameter to set an initial portion of the shaft, gear unit size, the transmission system of theoretical mechanics analysis, accurate calculation of the selected size and material, the motor speed drive to the feed system parameters feedback, check the selected spindle and rotary shaft size is reasonable to complete the overall structure design, assembly drawing and parts graph. 目录 一．设计目的 (2) 二、设计步骤 (2) 1.运动设计 (2) 1.1已知条件 (2) 1.2结构分析式 (2) 1.3 绘制转速图 (4) 1.4 绘制传动系统图 (6) 2.动力设计 (6) 2.1 确定各轴转速 (6) 2.2 带传动设计 (7) 2.3 各传动组齿轮模数的确定和校核 (9) 3. 齿轮强度校核 (11) 3.1校核a传动组齿轮 (12) 3.2 校核b传动组齿轮 (13) 3.3校核c传动组齿轮 (14) 4. 主轴挠度的校核 (15) 4.1 确定各轴最小直径 (15) 4.2轴的校核 (16) 5. 主轴最佳跨距的确定 (16) 5.1 选择轴颈直径,轴承型号和最佳跨距 (17) 5.2 求轴承刚度 (17) 6. 各传动轴支承处轴承的选择 (18) 7. 主轴刚度的校核 (19) 7.1 主轴图: (19) 7.2 计算跨距 (19) 三、总结 (20) 四、参考文献 (20) 一．设计目的 通过机床主运动机械变速传动系统得结构设计，在拟定传动和变速的结构方案过程中，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，并具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。 二、设计步骤 1.运动设计 1.1已知条件 [1]确定转速范围：主轴最小转速nnim（r/min）=90r/min、nmax （r/min）=2000r/min 主电动机转速（r/min)=1440、P（kw）=4kw [2]最大加工直径φ=250mm [3]确定公比：41 ? .1 = [4]转速级数：10 z = 1.2结构分析式 因为我们的级数是10级，为了实现10级，本次设计中，我打算按12级的主轴箱来计算，让里面其中两组数据一样，最终达到10级 机床主轴箱设计说明书 一、机床的型号及用途 1、规格 选用型号 CA6140、规格 Φ320×1000 2、用途 CA6140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、车削外圆锥面、车削特型面、滚花和盘绕弹簧等。加工围广、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) 基本参数 除主参数外，机床的基本是指与被加工工件主要尺寸有关的及与工、夹、量具标准有关的一些参数，这些主参数列入机床的参数标准，作为设计时依据。 3）普通车床的基本参数 普通车床的基本参数应符合《普通车床参数国家标准》见参考文献 【一】中表2的规定，有下列几项数； 刀架上最大工件回转直径1D （mm ） 由于刀架组件刚性一般较弱，为了提高生产效率，国外车床刀架溜板厚度有所增加，在不增加中心高时，1D 值减少的趋势。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，设计时，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 =160mm 。 主轴通孔直径d ﹙mm ﹚ 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】（表二）d=36mm。 主轴头号 普通车床采用短锥法兰式主轴头，这种形式的主轴头精度高，装卸方便。 主轴端部及其结构合面得型式和基本尺寸要符合《法兰式车床主轴端部尺寸部标注》的规定。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4.5 装刀基面至主轴中心距离h(mm) 为了使用户，提高刀具的标准化程度，根据机械工业部工具研究所的刀 具杆标准，规定了h=22mm。 最大工件长度L （mm） 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=1000mm。 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： Z=40 r/min min Z=1800 r/min max 2）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，因为中型通用机床，常用的公比为1.26或是1.41，再根据极限转速，按参考文献【一】中表2—1选出标准转速数列公比 =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、445、625、880、1250、1800r/min 4）主传动电动机功率的确定 电动机的额定功率为： N =4kW 额 目录 全套图纸加174320523 各专业都有 1.概述和机床参数确定 (1) 1.1机床运动参数的确定 (1) 1.2机床动力参数的确定 (1) 1.3机床布局 (1) 2.主传动系统运动设计 (2) 2.1确定变速组传动副数目 (2) 2.2确定变速组的扩大顺序 (2) 2.3绘制转速图 (3) 2.4确定齿轮齿数 (3) 2.5确定带轮直径 (3) 2.6验算主轴转速误差 (4) 2.7绘制传动系统图 (4) 3．估算传动件参数确定其结构尺寸 (5) 3.1确定传动转速 (5) 3.2确定主轴支承轴颈尺寸 (6) 3.3估算传动轴直径 (6) 3.4估算传动齿轮模数 (6) 3.5普通V带的选择和计算 (7) 4．结构设计 (8) 4.1带轮设计 (8) 4.2齿轮块设计 (8) 4.3轴承的选择 (9) 4.4主轴组件 (9) 4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计 (9) 4.6主轴箱体设计 (9) 4.7主轴换向与制动结构设计 (9) 5.传动件验算 (10) 5.1齿轮的验算 (10) 5.2传动轴的刚度验算 (12) 5.3花键键侧压溃应力验算 (16) 5.4滚动轴承的验算 (16) 5.5主轴组件验算 (17) 6. 主轴位置及传动示意图 (20) 7.总结 (20) 8.参考文献 (21) 1.概述 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。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。它被广泛地应用在各种机械加工车间，维修车间。它能完成多种加工工序；车削内圆柱面，圆锥面，成形回转面，环形槽，端面及内外螺纹，它可以用来钻孔，扩孔，铰孔等加工。 1.1 机床运动参数的确定 （1）确定公比φ及Rn 已知最低转速n min =45rpm，最高转速n max =1980rpm，变速级数Z=12，则公比： φ= （n max /n min ）1/（Z－1） =（1980rpm/45rpm）1/（12－1）≈1.41 转速 调整范围： Rn=n max /n min =44 （2）求出转速系列 根据最低转速45r/min，最高转速max n=1980r/min，公比φ=1.41，按《金属切屑机床》（戴曙编）表7-1选出标准转速数列： 2000 1400 1000 710 500 355 250 180 125 90 63 45 1.2机床动力参数的确定 已知电动机功率为N=4kw，根据《金属切削机床简明手册》（范云涨、陈兆年编）表11-32选择主电动机为Y112M-4，其主要技术数据见下表1： 表1 Y90L-4技术参数 C6136型机床主轴箱课程设计说明书系别：交通和机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级：机械10-4班 姓名：富连宇 学号：1008470434 吗 指导老师：赵民 目录 一、设计目的 (1) 二、机床主要技术要求 (1) 三、确定结构方案 (1) 四、运动设计 (1) 4.1确定极限转速 (1) 4.2拟订结构式 (1) 4.3绘制转速图 (2) 4.4 确定齿轮齿数 (2) 4.5 验算主轴转速误差： (3) 4.6 绘制传动系统图 (3) 五、动力设计 (3) 5.1 V带的传动计算 (3) 5.2各传动轴的估算 (4) 5.3齿轮模数确定和结构设计： (5) 5.4摩擦离合器的选择和计算： (6) 5.5结构设计 (7) 六、齿轮强度校核 (8) 6.1、各齿轮的计算转速 (8) 6.2、齿轮校核 (9) 七、主轴刚度校核 (9) 八、主轴最佳跨度确定 (10) 8.1计算最佳跨度 (10) 8.2校核主轴挠度 (10) 8.2主轴图：（略）见附图2 (10) 九、各传动轴支持处轴承选用 (10) 十、键的选择和校核 (10) 1）、轴IV的传递最大转矩 (10) 十一、润滑和密封 (11) 十二、总结 (11) 十三、参考文献 (11) 十四、附 (12) 一、设计目的 通过机床主运动机械变速传动系统得结构设计，在拟定传动和变速的结构方案过程中，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，并具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。可使我们学会理论联系实际的工作方法，培养独立工作的能力；学会基本的设计的方法；熟悉手册、标准、资料的运用；加强机械制图、零件计算、编写技术文件的能力，学会设计说明书的编写。为接下去的毕业设计、毕业论文积累经验。 二、机床主要技术要求 [1]车床类型为C6136型车床主轴变速箱（采用机械传动结构）。 [2]加工工件最大直径：360mm [3]加工工件最大长度：1500mm [4] 主轴通孔直径：40-50mm [5]主轴前锥孔：莫式5号 [6]主轴采用三相异步电机 [7]主电动机功率为n电额：4kw [8]转速nmin：33.5r/min mmax：1700 r/min n额：1000r/min [9]主轴变速系统实现正传12级变速，反转6级变速（采用摩擦离合器） 三、确定结构方案 [1] 主轴传动系统采用V带、齿轮传动； [2]传动形式采用集中式传动； [3]主轴换向制动采用双向片式摩擦离合器和带式制动器； [4]变速系统采用多联滑移齿轮变速。 四、传动方案 4.1确定极限转速 转速n min：33.5r/min n max：1700 r/min n额：1000r/min 4.2拟订结构式 1）确定变速组传动副数目： 传动副中由于结构的限制以2或3为合适，即变速级数Z应为2和3的因子，为实现12级主轴转速变化的传动系统可以以下多种传动副组合： ①12=3x2x2 ②12=2x2x3 ③12=2ⅹ3ⅹ2等 18级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴箱的具体结构、装置性能，主轴上的传动副数主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，因此主轴上的齿轮少些为好。按照1 符合变速级数、级比规律 2 传动件前多后少3 结构网前密后疏4 第二扩大组变速范围r=8满足变速范围要求 中北大学 信息商务学院 课程设计说明书 学生姓名：学号： 系：机械自动化系 专业：机械设计制造及其自动化 题目：机床课程设计 ——车床主轴箱设计 指导教师：马维金职称: 教授 黄晓斌职称: 副教授 2013年12月28日 目录 一、传动设计 1.1电机的选择 1.2运动参数 1.3拟定结构式 1.3.1 确定变速组传动副数目 1.3.2确定变速组扩大顺序 1.4拟定转速图验算传动组变速范围 1.5确定齿轮齿数 1.6确定带轮直径 1.6.1确定计算功率Pca 1 .6.2选择V带类型 1.6.3确定带轮直径基准并验算带速V 1.7验算主轴转速误差 1.8绘制传动系统图 二、估算主要传动件，确定其结构尺寸 2.1确定传动件计算转速 2.1.1主轴计算转速 2.1.2各传动轴计算转速 2.1.3各齿轮计算转速 2.2初估轴直径 2.2.1确定主轴支承轴颈直径 2.2.2初估传动轴直径 2.3估算传动齿轮模数 2.4片式摩擦离合器的选择及计算 d 2.4.1决定外摩擦片的内径 2.4.2选择摩擦片尺寸 2.4.3计算摩擦面对数Z 2.4.4计算摩擦片片数 2.4.5计算轴向压力Q 2.5V带的选择及计算 a 2.5.1初定中心距 L 2.5.2确定V带计算长度L及内周长 N 2.5.3验算V带的挠曲次数 2.5.4确定中心距a 2.5.5验算小带轮包角 α 1 2.5.6计算单根V带的额定功率 P r 2.5.7计算V带的根数 三、结构设计 3.1带轮的设计 3.2主轴换向机构的设计 3.3制动机构的设计 3.4齿轮块的设计 3.5轴承的选择 3.6主轴组件的设计 3.6.1各部分尺寸的选择 3.6.1.1主轴通孔直径 3.6.1.2轴颈直径 3.6.1.3前锥孔尺寸 3.6.1.4头部尺寸的选择 3.6.1.5支承跨距及悬伸长度 3.6.2主轴轴承的选择 3.7润滑系统的设计 3.8密封装置的设计 四、传动件的验算 4.1传动轴的验算 4.2键的验算 4.2.1花键的验算 4.2.2平键的验算 4.3齿轮模数的验算 4.4轴承寿命的验算 五、设计小结 六、参考文献 课程设计 课程名称：金属切削机床 学院：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化姓名：学号： 年级：任课教师： 2011年 1月15 日 贵州大学机械工程学院 目录 目录 (2) 一、绪论 (4) 二、设计计算 (5) 1机床课程设计的目的 (5) 2机床主参数和基本参数 (5) 3操作性能要求 (5) 三、主动参数的拟定 (6) 1确定传动公比 (6) 2主电动机的选择 (6) 四、变速结构的设计 (6) 1主变速方案拟定 (6) 2变速结构式、结构网的选择 (7) 1. 确定变速组及各变速组中变速副的数目 (7) 2. 变速式的拟定 (7) 3. 结构式的拟定 (7) 4. 结构网的拟定 (8) 5. 结构式的拟定 (8) 6. 结构式的拟定 (9) 7. 确定各变速组变速副齿数 (10) 8. 绘制变速系统图 (11) 五、结构设计 (12) 1.结构设计的内容、技术要求和方案 (12) 2.展开图及其布置 (12) 3.I轴（输入轴）的设计 (12) 4.传动轴的设计 (13) 5.主轴组件设计 (14) 1. 内孔直径d (14) 2. 轴径直径 (15) 3. 前锥孔直径 (15) 4. 主轴悬伸量a和跨距 (15) 5. 主轴轴承 (15) 6. 主轴和齿轮的联接 (16) 7. 润滑和密封 (16) 8. 其它问题 (16) 六、传动件的设计 (17) 1带轮的设计 (17) 2传动轴直径的估算 (20) 1 确定各轴计算转速 (20) 2传动轴直径的估算 (21) 3各变速组齿轮模数的确定 (22) 4片式摩擦离合器的选择和计算 (25) 七、本文工作总结 (27) 参考文献 (28) 致谢 (29) 第一章概述 1.1设计目的 (2) 1.2主轴箱的概述 (2) 第2章主传动的设计 (2) 2.1驱动源的选择 (2) 2.2转速图的拟定 (2) 2.3传动轴的估算 (4) 2.4齿轮模数的估算 (3) 2.5V带的选择 (4) 第3章主轴箱展开图的设计 (7) 3.1各零件结构尺寸的设计 (7) 3.1.1 设计内容和步骤 (7) 3.1.2有关零件结构和尺寸的设计 (7) 3.1.3各轴结构的设计 (9) 3.1.4主轴组件的刚度和刚度损失的计算 (10) 3.1.5轴承的校核 (13) 3.2装配图的设计的概述 (13) 总结 (19) 参考文献 (20) 第一章概述 1-1设计目的 数控机床的课程设计，是在数控机床设计课程之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过数控机床伺服进给系统的结构设计，使我们在拟定进给传动及变速等的结构方案过程中得到设计构思、方案分析、结构工艺性、CAD制图、设计计算、编写技术文件、查阅技术资料等方面的综合训练，建立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养我们初步的结构设计和计算能力。 1-2 主轴箱的概述 主轴箱为数控机床的主要传动系统它包括电动机、传动系统和主轴部件它与普通车床的主轴箱比较，相对来说比较简单只有两极或三级齿轮变速系统，它主要是用以扩大电动机无级调速的范围，以满足一定恒功率、和转速的问题。 第二章2主传动设计 2-1驱动源的选择 机床上常用的无级变速机构是直流或交流调速电动机，直流电动机从额定转速nd向上至最高转速nmax是调节磁场电流的方法来调速的，属于恒功率，从额定转速nd向下至最低转速nmin时调节电枢电压的方法来调速的属于恒转矩；交流调速电动机是靠调节供电频率的方法调速。由于交流调速电动机的体积小，转动惯量小，动态响应快，没有电刷，能达到的最高转速比同功率的直流调速电动机高，磨损和故障也少，所以在中小功率领域，交流调速电动机占有较大的优势，鉴于此，本设计选用交流调速电动机。 根据主轴要求的最高转速4000r/min，最大切削功率5kw，选择北京数控设备厂的BESK-8型交流主轴电动机，最高转速是4500r/min。 2-2 转速图的拟定 根据交流主轴电动机的最高转速和基本转速可以求得交流主轴电动机的恒功率转速范围Rdp=nmax/nd=3 而主轴要求的恒功率转速范围Rnp=3，远大于交流主轴电动机所能提供的恒功率 毕业设计（论文） 设计（论文）题目： JCK6136 数控车床设计 －主轴箱和床身部件 学院名称：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 姓名： 指导教师： 定稿日期： JCK6136数控车床主轴箱和床身部件设计 任务书 1．设计（论文）拟解决的主要问题 ?通过调研和分析小组共同确定机床的传动方案、总体布置形式；完成给定机械部分的详细结构设计，设计的各部分间能有机结合，相互协调；小组共同整个机床的装配图和机械部分的大部分图样。 ?加强综合训练，全面提高工程应用能力和开发创新能力，培养相互协作配合的团队精神。 ?重点解决主轴箱部件设计有关的技术问题。 2．设计（论文）的主要内容和基本要求 ?技术参数：床身最大回转直径：360mm，拖板最大回转直径：≥190mm，最大加工长度：1000mm，主轴转速：36～1800r/min（高低挡无级变速），主轴锥孔MT6；径纵向进给最大速度：4m/min，横向进给最大速度：4m/min。主电机功率5.5Kw。 ?设计任务： 机床总装配图、部件装配图、主要自制件零件图，总图量不小于3 张A0。 开题报告、文献综述、外文翻译、设计计算书各一份。 ?设计要求： 图样全部用计算机绘制，符合最新制图标准；投影正确，表达完整，布局合理。 注重工作性能和结构、装配工艺性；外观造型，力求简洁、明快；功能满足，实用可靠。 理论分析完整清楚；设计推导简要；计算正确可靠。避免冗长，杜绝抄袭。 摘要 数控技术水平的高低和数控设备拥有的多少已成为衡量个国家工业现代化的重要标志。数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造．中发挥着巨大的作用，很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度提高生产效率。但是，发展数控技术的最大障碍就是添置设备的初期投资大，这使许多中小型企业难以承受。如果淘汰大量的普通机床，而去购买昂贵的数控机床，势必造成巨大的浪费。因此，普通机床的数控化改造大有可为。 通过对JCK6136普通车床的数控改造，使其加工精度明显提高，定位准确可靠，操作方便，性能价格比高。这种方法对中小企业设备的数控改造有一定的借鉴与推广作用。本次改造主要针划车床的主轴系统、刀架系统、进给系统、反馈环节、电器控制柜及数控系统进行了改造，改造方法简单、改造操作步骤便于实施。 关键词：车床；数控；改造；进给系统；主轴；传动系统。 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 目录 第一章引言 第二章机床的规格和用途 第三章机床主要参数的确定 第四章传动放案和传动系统图的拟定 第五章主要设计零件的计算和验算 第六章结论 第七章参考资料编目 第一章引言 普通车床是车床中应用最广泛的一种，约占车床类总数的65%，因其主轴以水平方式放置故称为卧式车床。 CA6140型普通车床的主要组成部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。 主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中等主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。 进给箱：又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。 丝杠与光杠：用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，使溜板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的，在进行工件的其他表面车削时，只用光杠，不用丝杠。同学们要结合溜板箱的内容区分光杠与丝杠的区别。 溜板箱：是车床进给运动的操纵箱，内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构，通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动，通过丝杠带动刀架作纵向直线运动，以便车削螺纹。 第二章机床的规格和用途 CA6140机床可进行各种车削工作，并可加工公制、英制、模数和径节螺纹。 主轴三支撑均采用滚动轴承；进给系统用双轴滑移共用齿轮机构；纵向与横向进给由十字手柄操纵，并附有快速电机。该机床刚性好、功率大、操作方便。 第三章主要技术参数 工件最大回转直径： 在床面上………………………………………………………-----……………400毫米在床鞍上…………………………………………………………-----…………210毫米工件最大长度（四种规格）……………………………----…750、1000、1500、2000毫米主轴孔径…………………………………………………-----……………………… 48毫米主轴前端孔锥度…………………………………………-----…………………… 400毫米主轴转速范围： 正传（24级）…………………………………………----…………… 10～1400转/分反传（12级）……………………………………---…-……………… 14～1580转/分加工螺纹范围： 摘要 随着数控技术的发展和普及，加工中心的作用越发突显它的重要性。为进一 步提高数控机床的加工效率，数控机床正向着工件在一台机床一次装夹即可完成多道工序或全部工序加工的方向发展，因此出现了各种类型的加工中心机床，如车削中心、镗铣加工中心、钻削中心等等。这类多工序加工的数控机床在加工过程中要使用多种刀具，因此必须有自动换刀装置，也就是所说的刀库，以便选用不同刀具，完成不同工序的加工工艺。自动换刀装置应当具备换刀时间短、刀具重复定位精度高、足够的刀具储备量、占地面积小、安全可靠等特性。 本论文是开发设计出一种体积小、结构紧凑、价格较低、生产周期短的小型 立式加工中心刀库本文。首先介绍了国内外加工中心研究现状及发展趋势，阐明了本课题研究的目的、意义。然后进一步介绍本小型加工中心刀库总体结构和各部件方案的选择，并在此基础上进行了小型加工中心刀库的机械结构的设计计算， 主要包括刀盘部件设计（含刀盘，夹块，刀爪），刀库转动定位机构设计（含转臂， 槽轮，滚子，锁止盘），刀库总体机构设计（含轴承套，轴，箱盖，箱体）刀库移 动部分设计。 关键词：数控系统加工中心刀库机械手 ABSTRACT Along with the numerical control technology development and the popularization, the processing center function reveals its importance even more suddenly.For further enhances the numerical control engine laths the processing efficiency, the numerical control engine laths is clamping to the work piece in an engine laths attire then completes the multi-channel working procedure or the complete working procedure processing direction develops, therefore appeared each kind of type processing center engine laths, like the turning center, the boring mill processing center, drills truncates center and so on.This kind of working procedure processing numerical control engine laths must use many kinds of cutting tools in the processing process, therefore must have trades the knife installment automatically, also is the knife storehouse which said, in order to select the different cutting tool, completes the different working procedure the processing craft.Trades the knife equipment to have automatically to have trades the knife time short, the cutting tool repetition pointing accuracy high, the enough cutting tool margin, the area small, safe reliable and so on the characteristics. The present paper is the development designs one kind of volume slightly, the C A6140普通车床主轴变速箱设计及主轴箱 设计说明书 目录 1 绪论 (1) 1.1 课题研究背景及选题意义 (1) 1.1.1课题的背景 (1) 1.1.2课题的目的 (5) 1.2 完成的内容 (5) 2 参数拟定 (6) 2.1 主电机动力参数的确定 (6) 2.2 运动设计 (7) 2.2.1确定主轴极限转速 (7) 2.2.2确定转速范围n R定公比 确定主轴转速数例: (8) 3 传动设计 (8) 3.1 传动方案拟定 (8) 3.1.1传动组和传动副数的确定 (9) 3.2 传动结构式的选择 (10) 3.2.1基本组和扩大组的确定 (10) 3.2.2分配总降速比 (11) 3.3 带轮直径和齿轮齿数的确定及转速图拟定 (12) 3.3.1确定皮带轮动直径 (12) 3.3.2确定齿轮齿数 (13) 3.3.3画出转速图如下[1]： (15) 3.3.4验算转速误差 (15) 3.4 齿轮的计算转速的确定及传动系统的拟定的计算转速 (17) 3.4.1确定各轴和齿轮 (17) 3.4.2由转速图拟定传动系统图 (18) 4 传动件的估算和验算 (19) 4.1齿轮模数的估算和设计 (19) 4.1.1 计算各轴传动的功率 (19) 4.1.2 计算传动轴齿轮模数 (20) 4.1.3 计算各轴之间的中心距 (22) 4.2 三角带传动的计算 (22) 4.2.1计算皮带尺寸[6] (22) 4.3 传动轴的估算和齿轮尺寸的计算 (24) 4.3.1确定各轴的直径 (24) 4.3.2 计算各齿轮的尺寸[6] (25) 5 各部件结构设计 (27) 5.1 皮带轮及齿轮块设计 (27) 5.1.1 皮带及皮带轮的设计 (27) 5.1.2 齿轮及齿轮块设计 (28) 5.2 轴承的选择及箱体设计 (28) 5.2.1各轴承的选择 (28) 5.2.2 主轴及箱体设计 (28) 5.3 密封结构及润滑 (29) 6 主轴组件的验算 (30) 6.1验算主轴轴端的位移a y (30) 6.2 前轴承的转角及寿命的验算 (32) 6.2.1 验算前轴承处的转角Q (32) 6.2.2 验算前支系寿命 (33) 6.3 箱体设计 (34) 总结 (34) 致谢 (36) XX大学 课程设计(论文) 最大加工直径为250mm的普通车床的主轴箱部件设计 所在学院 专业 班级 姓名 学号 指导老师 年月日 摘要 本设计着重研究机床主传动系统的设计步骤和设计方法，根据已确定的运动参数以变速箱展开图的总中心距最小为目标，拟定变速系统的变速方案，以获得最优方案以及较高的设计效率。在机床主传动系统中，为减少齿轮数目，简化结构，缩短轴向尺寸，用齿轮齿数的设计方法是试算，凑算法，计算麻烦且不易找出合理的设计方案。本文通过对主传动系统中三联滑移齿轮传动特点的分析与研究，绘制零件工作图与主轴箱展开图及剖视图。 关键词:传动系统设计,传动副，结构网，结构式， 目录 摘要 (2) 目录 (3) 第1章绪论 (5) 1.1 课程设计的目的 (5) 1.2课程设计的内容 (5) 1.2.1 理论分析与设计计算 (5) 1.2.2 图样技术设计 (5) 1.2.3编制技术文件 (5) 1.3 课程设计题目、主要技术参数和技术要求 (5) 第2章车床参数的拟定 (7) 2.1车床主参数和基本参数 (7) 2.2车床的变速范围R和级数Z (7) 2.3确定级数主要其他参数 (7) 2.3.1 拟定主轴的各级转速 (7) 2.3.2 主电机功率——动力参数的确定 (7) 2.3.3确定结构式 (7) 2.3.4确定结构网 (8) 2.3.5绘制转速图和传动系统图 (8) 2.4 确定各变速组此论传动副齿数 (9) 2.5 核算主轴转速误差 (11) 第3章传动件的计算 (11) 3.1 带传动设计 (11) 3.2选择带型 (12) 3.3确定带轮的基准直径并验证带速 (13) 3.4确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角 (13) 3.5确定带的根数z (14) 3.6确定带轮的结构和尺寸 (14) 数控车床主轴箱的优化设计和开发，以尽量减少热变形 森精机--Nagoya--日本 数字技术实验室--Sacramento--美国 关键词：热误差，设计方法，精度，主轴箱 本文是以调查的方法来减少和弥补精度数控车床中较大的热位移误差。为此，在这里我们提出了一个高效的设计和优化方法——主轴箱结构设计方法，来尽量减少主轴中心位置的热位移。和现有的那些经验方法相比较，这种方法可以更好的节省开发时间和成本。为了确定最佳的主轴箱结构，我们提出了Taguchi方法和有限元分析方法，这两种方法主要是用来验证和评估主轴中心过渡的主轴箱优化结果。 一：介绍 精度数控车床的精度越高，在加工精度要求方面的需求也越高。而热变形对于加工效果有非常显著的影响。关于这一个问题已经进行了的许多的研究。然而，并没有在实践中取得很多良好的效果。 热变形的主要研究归纳如下，Moriwaki和Shamoto建议使用温度传感器的热位移估计补偿方法，Brecher和Hirsche在延长这项工作的基础上控制部数据，刺激等等，这些主要是用于非金属材料（如碳纤维增强塑料），以抑 页脚. 制热位移。应用轴承的有限元方法（FEM）来分析预紧问题和铸件的形状优化问题，可以尽量减少热位移，Jedrzejewski通过进行补偿，再加上热执行器控制的应变是基于热失真反馈，清水等的原理。开发了一种新的算法，这种算法可以估计装修总机热变形的变形模式，并从涡流型位移传感器处获得所需要的数据。 一些机床制造商通过使用从传感器或部的NC控制器获得温度信息的方法，来估计热位移并进行补偿。对于数控车床来说，热位移通常是受机器的结构，环境的温度，热源的状态（伺服电机或加工热），气流和冷却剂的使用情况等的影响，虽然说理论上是可以进行准确的补偿，但是估计位移要涉及以上这些复杂的相互作用、参数和需要大量的组合实验。比如说，沿每个轴的线性热变形补偿问题，它的变形是伴随着精度显着下降，扭曲或翘曲的。 一种新数控车床的开发涉及到修改现有机器的结构和运行实验，而且，这通常要耗费大量的时间，而且费用也比较昂贵。所以在这里，提出一种新的方法——设计一个主轴箱，数控车床自身随机引起的热变形温度偏差。通过Taguchi方法，CAE分析等，确定数控车床主轴结构和热变形评估，以此证明上面说的方法是一个非常有效率的方法。 二:主轴结构和热位移测量 图1显示了数控车床主轴的部结构、零件以及环境变量的参数。热位移的目标是设计一个主轴箱，让热集中页脚.车床主轴箱设计说明书
车床主轴箱课程设计12级转速
数控机床主轴箱设计
普通车床的主轴箱部件设计最大加工直径250mm最高1440最低90公比1.41
机床主轴箱设计说明书
《金属切削机床》课程设计--C616型车床主轴箱设计(全套图纸)
#C6136机床主轴箱设计说明书14896
车床主轴箱设计---参考.
普通车床主轴箱课程设计
数控机床主轴箱设计
JCK6136数控车床主轴箱和床身部件设计
CA6140机床主轴箱的设计
机械机床毕业设计170数控车削中心主轴箱及自驱动刀架的设计
最新CA6140普通车床主轴变速箱设计及主轴箱设计说明书汇总
最大加工直径为250mm普通车床主轴箱部件设计
数控车床主轴箱的优化设计和开发