机械系统设计课程设车床主轴箱设计

η总——总效率

对于主运动为回转运动的机床 η总=0.7-0.85 主运动为直线运动的机床 η总=0.6-0.7

车、镗、磨等工序的切削功率 Pc=FZ·V/60000 (kw) 钻、扩等工序的切削功率 Pc=T·n/9550 (kw) FZ——切削力的切向分力（N）(查切削用量手册) V——切削速度（m/min） T——主轴最大扭矩（N·m） n——主轴计算转速（r/min）

或据下列公式及数据估算电机功率P（数据较陈旧） FZ=f·t·s （公斤力）

f——单位切削面积上的切削力

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硬质合金刀具加工中碳钢 f= 200（公斤力/mm） 硬质合金刀具加工铸铁 f= 180（公斤力/mm2） t——切削深度（mm） s——进给量（mm）

车、镗、磨 Pc= FZ·V/6120 （kw）

对于间断工作的机床，允许电机短时超载，则电机额定功率可按下式计算：Pr=P/K (kw)

式中，Pr——额定功率 P——算得的功率

K——超载系数 连续工作的电机 K=1.0

间断工作的电机 K=1.1-1.25

五、结构式及转速图的拟定

据所给定的公比及算得的极限转速，计算转速级数，为简化结构，确保在三周内完

成设计任务，对于公比Ф=2和Ф=1.78者，转速级数限制在8级以内（Z≤8）；Ф=1.58和Ф=1.41者，转速级数限制在12级以内（Z≤12）。 结构式拟定后据式?j??xj(pj?1)?8 ，绘制转速图。

确定各传动组内传动副的传动比值。按下式确定齿轮齿数。

Zi?ij1?ij?SZ Z/i?Sz 1?ijZi、Zi'——第i对齿轮副的主、从齿轮齿数; Ij——第j对齿轮副的传动比 Sz——主从动轮齿数和

确定齿轮齿数。或查教材第150页表4.1定齿轮齿数。三联齿轮滑块校验滑移时齿顶是否相碰 Z3-Z2>4

校验各级转速的转速误差

n'?n??10(??1)% n n'——主轴实际转速（r/min）

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n——主轴标准转速（r/min） ?——公比 绘制传动系统图。

六、草图设计

要求绘制展开图、截面图各一张，以表达所设计主轴变速箱的基本结构。两图应并

行绘制。其中展开图以将各轴展开到同一平面的展开形势绘制，所表达的是各轴及轴上所有零件的实际形状，及轴向位置及尺寸。截面图则反映各轴的空间关系及经向尺寸。 设计展开图时，应考虑主轴的悬伸量、合理跨距；各传动轴上齿轮宽度、滑移齿轮必须保证一对齿轮彻底脱开、另一对齿轮才能进入啮合、 并留有1-2mm间隙，不相邻轴上的齿轮在滑动中不干涉等需要，轴承布置，皮带轮的位置等因素综合确定轴向尺寸。

据各轴的轴间距及传动件径向尺寸，合理的布置展开图的位置。 在截面图上须注意，主轴必须在两导轨中央，主轴距导轨面高度应等于主参数之半。带轮一般在主轴箱后上方，要便于防护。布置各传动轴位置时应注意检查不相邻轴之间齿轮或轴是否干涉。

运动件与相壁之间距离不小于15mm。

结构草图确定后，对有关轴及齿轮进行校验计算。

七、结构图设计

箱壁各安装轴承处可适当设凸缘，加筋条。主轴箱应留有在床身上安装定位的基准面。

主传动系统应设有刹车制动装置，安放位置最好在接近执行件，转速较高且变速范围较小的传动轴上。

在向进给系统输出的部位有加工左右螺纹的换向装置，一般采用介轮换向，而且介轮放在反向传动中。

主轴轴承可采用滚动轴承，亦可采用滑动轴承，配置形式可以是两支撑，亦可以是三支撑。常见的主轴滚动轴承配置形式及工作性能见表。

为提高角接触球轴承的刚度，角接触球轴承的组配形式以背对背使用为好。主轴轴承精度选择：

主轴轴承精度

机床精度等级 普通精度级 精密级 高精度级

前轴承 P5或P4（SP） P4（SP）或P2(UP) P2(UP) 5

后轴承 P5或P4（SP） P4（SP） P2(UP) 序号 常见的主轴滚动轴承配置形式及工作性能表 轴承配置 前支承 后支承 前支刚度 振摆 温升 承承载能力 径向 轴向 径向 轴径轴径轴径轴总前向 向 向 向 向 向 向 的 支承 3182100 2268000 3182100 - 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 3182100 8000 3182100 - 1.0 1.0 0.9 3.0 1.0 1.0 1.15 1.2 3182100 - 46000 - 1.0 0.6 0.8 0.7 1.0 1.0 0.6 0.5 7000 7000 - - 0.8 1.0 0.7 1.0 1.0 1.0 0.8 .75 (30000) 2697000 - 7000 - 1.5 1.0 1.13 1.0 1.0 1.4 1.4 0.6 46000 46000 - - 0.7 0.7 .45 1.0 1.0 1.0 0.7 0.5 46000 46000 - - 0.7 1.0 .35 2.0 1.0 1.0 0.7 0.5 46000 8000 0000 8000 0.7 1.0 .35 1.5 1.0 1.0 1.0 0.7 84000 8000 84000 8000 0.6 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 极限转速 热变形前端位移 1.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1.0 .65 3.0 1.0 0.6 0.8 0.8 0.8 1.2 0.8 1.2 0.8 .75 0.8 0.5 0.9 主轴轴承必须能进行预紧和间隙调整。

因机床工作属于轻载，故各轴的轴承通常可按轻系列和特轻系列选择。

各轴承及固定的传动件，必须有可靠的轴向定位环节，其方式可采用轴肩、套筒、螺母、螺钉、弹簧卡圈、楔形键块等等。参照有关图册设计。

标注尺寸、配合；加黑;编制件号；编制明细表。标注装配技术条件。

八、零件工作图设计

由指导教师指定零件，一般设计一个轴一个齿轮。图幅A3. 九、撰写设计计算说明书

要求：说明简要，计算合理、准确，表达清晰，文字简练通顺。

内容：1、设计任务；2、主要规格参数；3、工作性能及范围；4、各有关参数的计算与确定；5、方案论证（可结合结构式及转速图进行）；6、转速图、传动系统图，转速误差计算；7、各轴及齿轮的计算转速;8、有关校验计算；9、轴承选择使用及有关结构说明。

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十、工作进程安排

方案设计：包括参数确定、转速图拟定、传动系统图拟定。 2天 结构草图设计： 3天 校验计算： 1天 结构设计：包括完善草图，注尺寸、公差配合，加黑，

编制件号，明细及技术要求等。 4天 零件工作图设计： 1天 编写说明书： 2天 机动： 1天 答辩： 1天

十一、课程设计选题

C6125型、C6128型、C6132型、C6136型、C6140型普通车床

在每种型号车床中限定公比Ф=1.41、1.58、1.78和Ф=2的各一种。 为保证顺利地完成设计任务，转速级数均限制在12级以内。

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