车床主传动系统35.5-1600-7.5

普通车床主轴箱设计

普通车床主轴箱设计

机械与电气工程学院 机械设计制造及其自动化专业 05机械4班 夏遵超 指导老师 魏常武

1、绪论

机床技术参数有主参数和基本参数，他们是运动传动和结构设计的依据，影响到机床是否满足所需要的基本功能要求，参数拟定就是机床性能设计。主参数是直接反映机床的加工能力、决定和影响其他基本参数的依据，如车床的最大加工直径，一般在设计题目中给定，基本参数是一些加工件尺寸、机床结构、运动和动力特性有关的参数，可归纳为尺寸参数、运动参数和动力参数。

通用车床工艺范围广，所加工的工件形状、尺寸和材料各不相同，有粗加工又有精加工；用硬质合金刀具又用高速钢刀具。因此，必须对所设计的机床工艺范围和使用情况做全面的调研和统计，依据某些典型工艺和加工对象，兼顾其他的可能工艺加工的要求，拟定机床技术参数，拟定参数时，要考虑机床发展趋势和同国内外同类机床的对比，使拟定的参数最大限度地适应各种不同的工艺要求和达到机床加工能力下经济合理。

机床主传动系因机床的类型、性能、规格和尺寸等因素的不同，应满足的要求也不一样。设计机床主传动系时最基本的原则就是以最经济、合理的方式满足既定的要求。在设计时应结合具体机床进行具体分析，一般应满足的基本要求有：满足机床使用性能要求。首先应满足机床的运动特性，如机床主轴油足够的转速范围和转速级数；满足机床传递动力的要求。主电动机和传动机构能提供足够的功率和转矩，具有较高的传动效率；满足机床工作性能要求。主传动中所有零部件有足够的刚度、精度和抗震性，热变形特性稳定；满足产品的经济性要求。传动链尽可能简短，零件数目要少，以便节约材料，降低成本。

本论文从资料查阅—总体设计－模块设计—撰写论文历时三个月，具体流程如下所示：

? 资料查阅、熟悉课题

? 绘制装配草图 ? 各零部件的尺寸确定 ? 校核各零件的强度 ? 绘制装配图和部分零件图 ? 撰写论文、科技翻译

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2．设计计算

2.1普通车床的规格

2.1.1车床的规格系列和用处

普通机床的规格和类型有系列型号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。本次设计的是普通型车床主轴变速箱。主要用于加工回转体。

表1.1 车床的主参数（规格尺寸）和基本参数表 工件最大回转直最高转速 最低转速 电机功公比转速级数? 径 率 Z nmax( rmin) nmin( rmin) Dmax(mm) P（kW） 320 2.1.2 操作性能要求

1120 25 7.5 1.41 12 1）具有皮带轮卸荷装置

2）手动操纵双向片式摩擦离合器实现主轴的正反转及停止运动要求 3）主轴的变速由变速手柄完成

3.主动参数参数的拟定

3.1 确定传动公比?

nmax1120??44.8 ，Rn??z?? nmin25根据【1】P78公式（3-2）因为已知 Rn?lgRn+1 lg?∴ Z=

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∴?=(Z?1)Rn=1144.8=1.4129

根据【1】P77表3-5 标准公比?。这里我们取标准公比系列?=1.41.

因为?=1.41=1.066，根据【1】P77表3-6标准数列。首先找到最小极限转速25，再每跳过5个数（1.26～1.066）取一个转速，即可得到公比为1.41的数列：25，35.5，50，71，100，140，200，280，400，560，800，1120.

3.2 主电动机的选择

合理的确定电机功率P，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。

现在以常见的中碳钢为工件材料，取45号钢，正火处理，车削外圆，表面粗糙度Ra=3.2mm。采用车刀具，可转位外圆车刀，刀杆尺寸：16mm?25mm。刀具几何参数：?0=15o，?0=6o，?r=75o，?r?=15o，?=0o，?01=-10o，br1=0.3mm，re=1mm。

现以确定粗车是的切削用量为设计：

ap取4mm，P444表8-50，① 确定背吃刀量ap和进给量f，根据【2】f取0.6mmr。

② 确定切削速度，参【2】P448表8-57，取Vc=1.7ms。 ③ 机床功率的计算，

主切削力的计算 根据【2】P449-P450表8-59和表8-60，主切削力的计算公式及有关参数：

FZ=9.81?60nFc?CFc?aZFc?fZFc?vZFc ?KFc

=9.81?60?0.15?270?4?0.60.75?1.7?0.15?0.92?0.95 =3242（N）

切削功率的计算

Pc=Fc?vc?10?3=3242?1.7?10?3=5.5（kW）

依照一般情况，取机床变速效率?=0.8.

PZ=

5.5=6.86(kW) 0.8第 7 页 共 67 页

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根据【3】P167表12-1 Y系列（IP44）电动机的技术数据,Y系列（IP44）电动机为一般用途全封闭自扇冷式笼型异步电动机，具有防尘埃、铁屑或其他杂物侵入电动机内部的特点，B级绝缘，工业环境温度不超过+40℃，相对湿度不超过95%，海拔高度不超过1000m，额定电压380V，频率50Hz。适用于无特殊要求的机械上，如机床，泵，风机，搅拌机，运输机，农业机械等。 根据以上要求，我们选取Y132M-4型三相异步电动机，额定功率7.5kW,满载转速1440rmin，额定转矩2.2，质量81kg。 至此，可得到上表1.1中的车床参数。

4.变速结构的设计

4.1 主变速方案拟定

拟定变速方案，包括变速型式的选择以及开停、换向、制动、操纵等整个变速系统的确定。变速型式则指变速和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的变速型式、变速类型。

变速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，确定变速方案和型式，要从结构、工艺、性能及经济等多方面统一考虑。

变速方案有多种，变速型式更是众多，比如：变速型式上有集中变速，分离变速；扩大变速范围可用增加变速组数，也可采用背轮结构、分支变速等型式；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，我们采用集中变速型式的主轴变速箱。

4.2 变速结构式、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变速不失为有用的方法，但对于分析复杂的变速并想由此导出实际的方案，就并非十分有效。 4.2.1 确定变速组及各变速组中变速副的数目

数为Z的变速系统由若干个顺序的变速组组成，各变速组分别有Z?、

Z???个变速副。即Z?Z1Z2Z3??

变速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

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