C6140普通车床主轴变速箱设计

最大加工直径为Ф400mm普通车床主轴变

速箱设计 院(系) 部： 机械工程系

学生姓名：

指导教师： 刘吉兆（教授） 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级：

完成时间： 2007年1月

目录

1.车床参数的拟定- ------------------------------------------------------2 1.1车床主参数和基本参数------------------------------------------------2 1.1.1拟定参数的步骤和方法----------------------------------------------2 2.运动设计- ------------------------------------------------------------4 2.1传动结构式、结构网的选择确定-----------------------------------------4 2.1.1传动组及各传动组中传动副的数目------------------------------------4 2.1.2传动系统扩大顺序的安排 -------------------------------------------4 2.1.3绘制结构网--------------------------------------------------------4 2.1.4传动组的变速范围的极限值------------------------------------------5 2.1.5最大扩大组的选择--------------------------------------------------5 2.2转速图的拟定--------------------------------------------------------6 2.2.1主电机的选定------------------------------------------------------6 2.3齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制------------------------------------7 2.3.1齿轮齿数的确定的要求----------------------------------------------7 2.3.2变速传动组中齿轮齿数的确定----------------------------------------8 3.强度计算和结构草图设计-- --------------------------------------------11 3.1确定计算转速-------------------------------------------------------11 3.1.1主轴的计算转速---------------------------------------------------11 3.1.2中间传动件的计算转速---------------------------------------------11 3.1.3齿轮的计算转速---------------------------------------------------12 3.2传动轴的估算和验算-------------------------------------------------12 3.2.1传动轴直径的估算-------------------------------------------------12 3.2.2主轴的设计与计算-------------------------------------------------13 3.2.3主轴材料与热处理-------------------------------------------------16 3.3齿轮模数的估算和计算-----------------------------------------------16 3.3.1齿轮模数的估算---------------------------------------------------16 3.3.2齿轮模数的验算---------------------------------------------------19 3.4轴承的选择与校核---------------------------------------------------21 3.4.1一般传动轴上的轴承选择-------------------------------------------21 3.4.2主轴轴承的类型---------------------------------------------------22 3.4.3轴承间隙调整-----------------------------------------------------22 3.4.4轴承的校核-------------------------------------------------------23 3.5摩擦离合器的选择与验算---------------------------------------------23 3.5.1按扭矩选择-------------------------------------------------------24 3.5摩擦离合器的选择与验算---------------------------------------------24 3.5.1按扭矩选择-------------------------------------------------------24 3.5.2外摩擦片的内径d- ------------------------------------------------25 3.5.3选择摩擦片尺寸(自行设计)-----------------------------------------25 3.5.4计算摩擦面的对数Z------------------------------------------------25 3.5.5摩擦片片数 ------------------------------------------------------25 参考文献- -------------------------------------------------------------26

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1.车床参数的拟定

1.1车床主参数和基本参数

1.1.1拟定参数的步骤和方法

1）极限切削速度Vmax、Vmin

根据典型的和可能的工艺选取极限切削速度要考虑： 允许的切速极限参考值如下：

表 1.1 加 工 条 件 硬质合金刀具粗加工铸铁工件 硬质合金刀具半精或精加工碳钢工件 螺纹加工和铰孔 2）主轴的极限转速

Vmax(m/min) 150～300 Vmin(m/min) 30～50 3～8 根据给出条件，取Vmax=150 m/min 螺纹加工和铰孔时取 Vmin=4 m/min

计算车床主轴极限转速时的加工直径，按经验分别取K=0.5,Rn=0.25。则主轴极

限转速应为：

nmax?1000vmaz1000vmaz1000?180???1146r/min?dmin?DkRn3.1415?400?0.5?0.25

取标准数列数值，即nmax =1250r/min

在nmin中考虑车螺纹和铰孔时，其加工的最大直径应根据实际加工情况选取50mm左右。

nmin=

1000vmin1000?4??31.8r/min

?dmax3.14?40取标准数列数值，即nmin=28r/min

nmax nminnmax1250转速范围Rn===44.64r/min

nmin28转速范围Rn=

取??1.41 Z=1?lgRnlg44.64?1?=12 lg?lg1.41 2

考虑到设计的结构复杂程度要适中，故采用常规的扩大传动。并选级数Z=12，各级转速数列可直接从标准的数列表中查出，按标准转速数列为：

28，40，56，80，112，160，224，315，450，630，900，1250 3）主轴转速级数Z和公比? 已知

nmaxRn=

nminRn=?Z-1

且Z=2ax3b

a、b为正整数，即Z应可以分解为2和3的因子，以便用2、3联滑移齿轮实现变速。

取Z=12级 则Z=22?3

Rn??Z?1?nmax 1.4112?1?Rn?43.8 nminnmax=1250 nmin=28 Rn=

nmax=44.64 nmin综合上述可得：主传动部件的运动参数

nmax?1250 nmin=28 Z=12 ?=1.41

4）主电机功率——动力参数的确定

合理地确定电机功率N，使机床既能充分发挥其性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。

中型普通车床典型重切削条件下的用量 刀具材料：YT15工件材料45号钢，切削方式：车削外圆 查表可知：切深ap=3.5mm 进给量f(s)=0.35mm/r 切削速度V=90m/min 功率估算法用的计算公式 a 主切削力：

Fz=1900apf0.75=1900?3.5?0.350.75=3026N

b 切削功率：

N切=

FZV3026?90KW=KW=4.45KW

6120061200c 估算主电机功率：

N=

N切4.45==5.5KW ?总0.8可选取电机为：Y132S-4额定功率为5.5KW，满载转速为1440r/min.

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