車床主軸箱設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

編號濰坊學(xué)院畢業(yè)設(shè)計技術(shù)報告車床主軸箱設(shè)計學(xué)號:專業(yè)：班級：年月濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計摘要CA6140作為主要的車削加工車床，被廣泛的應(yīng)用于機械加工行業(yè)。隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及對國外先機技術(shù)的學(xué)習(xí)和引進,我國的車床行業(yè)在世界上起到了舉足輕重的作用。.主軸箱直接影響著車床的工作效率，由此可知主軸箱的重要程度。本設(shè)計是主要針對CA6140車床.性和效率性等相關(guān)因素，對車床主軸箱進行合理構(gòu)思構(gòu)想,最終完成對車床主軸箱的設(shè)計。設(shè)計的內(nèi)容主要有參數(shù)的確定,,傳動件的估算和校核，各部件結(jié)構(gòu)設(shè)計和主軸組件的校核幾個部分部分來進行設(shè)計的。以齒輪、帶輪、皮帶輪、軸承、等的參數(shù)設(shè)計為重點，并利用制圖軟件進行了零件的設(shè)計和處理。濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計AbstractCA6140asthemainturninglathe，CA6140iswidelyusedinmechanicalprocessingindustry.Withthedevelopmentofeconomyaswellastothelearningandintroducingforeignadvantagetechnology,latheindustryinChinahasplayedapivotalroleintheworld.Spindleboxistheimportantpartofthelatheanditcontrolledthepowertransmissionofthewholelathe.Spindleboxdirectlyaffectstheworkefficiencyofmachinetool，thustheimportanceofthespindleboxisgoeswithoutsayingThisdesignismainlyforCA6140lathespindleboxdesign,andlathespindleboxisamorecomplicateddrivingpart.Accordingtothecurrentactualsituation，consideringthefactorsrelatedtoeconomyandefficiency,toreasonabledesignideaoflathespindlebox，finallycompletedthedesignoflathespindlebox.Themajordesigncontentincludingthedeterminationoftheparameters,formulatetransmissionandvariablestructureschemeandsystemdiagram,transmissiondesign,theestimateandcheckoftransmissionparts,thedesignofthecomponentsstructureandthecheckthespindlecomponent.Focusontheparameterdesignofgear，beltpulley,bearingandso，andusethegraphicssoftwarefordesigningandprocessingoftheparts。Keywords：CA6140lathe；spindlebox;transmission;parts濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計目錄摘要............................................................................................................................................Abstract.........................................................................................................................................第一章緒論............................................................................................................................01.1車床的發(fā)展及主軸箱的作用.......................................................................................01.1。1車床的發(fā)展歷史..............................................................................................01。1。2主軸箱的作用...............................................................................................11.2主傳動系統(tǒng)的設(shè)計要求...............................................................................................2第二章傳動設(shè)計......................................................................................................................32。1主傳動方案設(shè)計........................................................................................................32。2選擇傳動結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)........................................................................................32。2。1確定傳動組及傳動副的數(shù)目.......................................................................32。2.2傳動式的擬定..................................................................................................32.2.3結(jié)構(gòu)式的擬定.....................................................................................................32.3轉(zhuǎn)速圖的擬定...............................................................................................................42。4傳動軸的設(shè)計............................................................................................................42.5主軸箱的箱體...............................................................................................................5第三章動力設(shè)計......................................................................................................................63。1確定各軸轉(zhuǎn)速及檢查................................................................................................63.2帶傳動設(shè)計...................................................................................................................73.3齒輪模數(shù)的確定以及模數(shù)的校核...............................................................................93。4齒輪強度校核..........................................................................................................113.5主軸撓度的計算和校核.............................................................................................14第四章離合器的選擇及其計算............................................................................................16第五章傳動件驗算................................................................................................................185.1軸的強度校核.............................................................................................................185。2驗算花鍵鍵擠壓應(yīng)力..............................................................................................185。3滾動軸承校核..........................................................................................................195.4齒輪的強度計算.........................................................................................................205。5計算跨距..................................................................................................................21第六章結(jié)論..........................................................................................................................23參考文獻..................................................................................................................................24致謝........................................................................................................................................25濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計1.1車床的發(fā)展及主軸箱的作用1.1。1車床的發(fā)展歷史約占機器總制造工作總量的一半以上，是加工機器零件的主要設(shè)備。車床具有悠久的歷史，出于生產(chǎn)需要，人類很早就制造出了原始的車床.最結(jié)構(gòu)如圖1。1所示。濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計床制造業(yè)大國的道路邁進。圖濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計1.2主傳動系統(tǒng)的設(shè)計要求主軸箱中的主軸要有足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級數(shù),能夠滿足車床的運動；主的強度和剛度;主軸箱的主傳動結(jié)構(gòu)要有足夠高的精度、剛度、抗振性，較小的潤滑密封也要良好；主傳動的結(jié)構(gòu)要簡單緊湊，制造方便，工藝性好，成本低。2濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計2.1主傳動方案設(shè)計機械傳動裝置用于傳遞運動,它的設(shè)計是否合理，對整個機械的工作性能、環(huán)節(jié).合理的傳動方案不但要滿足工作機的功能要求，還要滿足工作安全可靠、傳動效率高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、方便維護等要求。調(diào)試，成本低。2.2選擇傳動結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)構(gòu)網(wǎng)是比較好的方法，但這個方法不適合用于分析復(fù)雜的傳動,得不出實際解決方案。2.2。1確定傳動組及傳動副的數(shù)目傳動鏈的確定,要考慮經(jīng)濟合理的原則。利用轉(zhuǎn)速圖，對各個方案進行比較來確定傳動系統(tǒng)。因為結(jié)構(gòu)的限制，得出傳動副以2或3最為合適,一共有以下三種方案：3223223。2.2。2傳動式的擬定因為主軸對加工精度、表面粗糙度的影響很大，所以要選擇齒輪少的主軸。綜上所述，傳動式為232.2.2.3結(jié)構(gòu)式的擬定傳動式的結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)分別為：，，，，，。初選12232的方案。1263濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計圖圖22。4傳動軸的設(shè)計濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計磨床，工藝并不困難.所以齒輪上的軸都用花鍵軸.花鍵軸承載力高、加工也比單鍵光軸方便?；ㄦI軸的長度，終端不高，這是過濾過程的一部分.一般大小的花鍵滾刀刀具直徑D為65~85毫米。機床的驅(qū)動軸滾動軸承通常用于有一個球軸承和滾子圓錐軸承.,球軸承要比滾動軸承好許多。.但滾錐軸承內(nèi)外圈分離，方便裝配，易于調(diào)整間隙。所以有時候沒有軸向力，也經(jīng)常使用這種類型的軸承.選擇軸承的類型和大小，首先取決于承載力，但也要考慮其他結(jié)構(gòu)性條件。2。5主軸箱的箱體箱體毛坯的常用種類有:鑄件、焊件、鍛件、沖壓件.毛坯的確定要考慮零件的材料、結(jié)構(gòu)形狀、外形大?。粰C械性能的要求；生產(chǎn)類型要求；經(jīng)濟要求等。車床的類型不同，所以箱體的安裝方式也不一樣。車床主軸箱是固定式變速箱,它使用螺釘固定的，用箱體底面和底面的突起兩個垂直平面來定位.5濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計3。1確定各軸轉(zhuǎn)速及檢查軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計取決于軸上零件，軸承的布置;軸上零件的定位和軸的強度.（1）主軸的計算轉(zhuǎn)速為:z1nnIV—1）min3（2）各齒輪的計算轉(zhuǎn)速傳動組C中的齒輪應(yīng)計算齒數(shù)為22的,計算得出的轉(zhuǎn)速是200r/min；73/37計算z=37125r/minB中的齒輪計算齒數(shù)為22的，計算得出的轉(zhuǎn)速為200r/min；計算傳動組A中齒數(shù)為22的齒輪，計算得出的轉(zhuǎn)速為500r/min.）核算主軸轉(zhuǎn)速誤差轉(zhuǎn)速誤差：nn'101%nn'（3-2)其中主軸標準轉(zhuǎn)速:'nn1000200/40030/4851/4073/37786/minrn800r/min標(nn)(786800)100%100%1.73%5%實標n標表%nnnnnn1234565％％％nnnnnn7896濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計nnnnnn濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計1（1）確定計算功率取K1.1，則PKP1.11112.1KWAcaA（選取V帶型由《機械設(shè)計》查得，選擇B型帶。［2]（確定帶輪直徑由以上已得小帶輪基準直徑d200mm，d200i2002400mm12dn11校核帶速:v—3)其中n-小帶輪轉(zhuǎn)速，r/min;1d—小帶輪直徑，mm;13.14v10.47m/s,合適。(4）帶傳動的中心距以及基準長度設(shè)中心距為a，則00.55(dd)a2(dd)1212330a1200,初取中心距為700mm于是帶長(dd)2L2a(dd)（3-4）2124a001203.142(400200)242(200700)2827.285查《機械設(shè)計》得基準長度L，L2800mm［2]ddLL帶傳動實際中心距aa686.35750d20(5）校核小帶輪包角是否符合要求（6）確定帶的根數(shù)pZ（3—5）ca(pp)kkL00其中：p—i1時傳遞功率的增量；0k-包角系數(shù)；k—長度系數(shù)；L8濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計12.1Z30.30)0.961.05（7）計算帶的張緊力F0p2.5kcaF500()qv）20vZk其中：p-—帶的傳動功率，KW；caV--帶速,m/s；Q--每米帶的質(zhì)量，取/qmvr/m/s12.12.5F()328.7N210.4730（8）計算作用在軸上的壓軸力163.24F2sin23328.7sinN122Q03。3齒輪模數(shù)的確定以及模數(shù)的校核系數(shù)、齒寬、分度圓直徑、齒根圓直徑、結(jié)構(gòu)尺寸、中心距等.齒輪材料及熱處理方式的選擇，應(yīng)考慮齒輪的工作條件、傳動尺寸的要求、制造設(shè)備條件等.齒輪傳動的計算準則和方法,應(yīng)該根據(jù)齒輪工作條件和齒面硬齒根彎曲疲勞強度；對于硬齒面齒輪傳動，應(yīng)該按齒根彎曲疲勞強度計算模數(shù),驗算齒面接觸疲勞強度.模數(shù)的確定:A傳動組：分別計算各齒輪模數(shù)計算22齒齒輪的模數(shù):(Nm（3-7）d3]1z2n2mj其中:——公比；2.545；N-—電動機功率；NKW;dd9濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計—-齒寬系數(shù)；m[]——齒輪傳動許允應(yīng)力；n-計算齒輪計算轉(zhuǎn)速。jK]（3—8）NS取600MPa,安全系數(shù)1。Slim由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)選取KN0.91[]540KKSH540。NS1N(2.545118222.545540500m34.9mm，122取m=5mm。按齒數(shù)30的計算,m4.75mm，可取m=5mm；2按齒數(shù)26的計算，mmm，可取m=5mm。3傳動組a的齒輪模數(shù)取m=5mm，b=40mm.軸Ⅰ上齒輪的直徑：d522110；d530150；d526130mm.a1a2a3軸Ⅱ上三聯(lián)齒輪的直徑分別為：d'556280；d'548240；d'552260mm。1a2a3B傳動組：確定軸Ⅱ上齒輪的模數(shù)。m—9）d3]z22nmj按22齒數(shù)的齒輪計算：3.1n200r/minj可得取m=4.72mmm=5mm濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計按40齒數(shù)的齒輪計算：可得m=。97mm；按35齒數(shù)的齒輪計算：可得m=。15mm;所以軸Ⅱ齒輪的模數(shù)為m=5mm。于是軸Ⅱ齒輪的直徑分別為：d522110；d540200mm；d535175mm.1b2b3軸Ⅲ上與軸Ⅱ的兩齒輪直徑分別為：569345；d551255mmd;mm556280；d'''1b2b3C傳動組:取m=5mm。軸Ⅲ上兩聯(lián)動齒輪的直徑分別為：d522110；d573365mm1c2軸Ⅳ上兩齒輪的直徑分別為：d588440;d537185mm''1c23.4齒輪強度校核2YY計算公式:（3—10）1F1、校核a傳動組齒輪）P,n500r/T9.55P/n9.5512.1/2.3N665）確定動載系數(shù)：ms/v《機械設(shè)計》中查得系數(shù)K1.05［2］v（3）bm8540mmm(4)確定齒向載荷分配系數(shù)：取齒寬系數(shù)1d非對稱K1.120.1810.2310b223Hdd1.120.6)0.2310401.783濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（5)確定齒間載荷分配系數(shù)：FdtHAv（7）由《機械設(shè)計》查得[2]540MP，F(xiàn)EaN]374，F(xiàn)a]FYY87.6，F(xiàn)aSa418233.4689.3故合適。bm圖濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計2、校核b傳動組齒輪（1）P12.1n200r/minTP/n12.1/N665（2）確定動載系數(shù)：v1.15m/s從《機械設(shè)計》中查得系數(shù)K1.0［2]v（3)bm8540mmm（4）確定齒向載荷分配系數(shù)：取齒寬系數(shù)1d非對稱K1.120.1810.2310b223Hdd1.120.6)0.2310401.423b/h/(52.9,查《機械設(shè)計》得KFT25.78105（5）確定齒間載荷分配系數(shù)：FNdt由《機械設(shè)計》查得[2］KK1.1FH（6）確定動載系數(shù)：KKKKK1.01.01.11.271.397FHAv（7)由《機械設(shè)計》查得[2]Y2.72FaF1.57Sa(8)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力540MP，F(xiàn)EaK0.9,S1.3，N[]374，3742.721.57Fa[]87.5,FYYFaSa1.39710509405KF73.487.5故合適。tbm3、校核c傳動組齒輪校核齒數(shù)為22b用相同的方法驗算，c組齒輪同樣符合本次設(shè)計要濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計求。3.5主軸撓度的計算和校核徑還要考慮鍵槽對軸強度的影響。當該軸段截面上有一個鍵槽時，d增大5％；有兩個鍵槽時，d增大10%。然后將軸徑圓整為標準值.機軸及聯(lián)軸器的直徑尺寸,外伸端軸徑和電動機軸直徑應(yīng)相差不大。1、確定各軸最小直徑［1］Ⅰ軸的直徑：n500r/min1111110.96d9149135mm4n5000.980.990.99r200/min[2]Ⅱ軸的直徑:n221114110.922d91491mmn2000.980.99nr/min3[3］Ⅲ軸的直徑：3211110.89d91491457mmn630.990.980.98r50.8/min[4]主軸的直徑：n44311110.85d9149160mm4n50.82、軸的強度驗算M0.5T22R[R]（）—12）Wbb花鍵軸抗彎斷面系數(shù):Wzb(Dd)(dD)232Dd432D其中d——花鍵軸內(nèi)徑；D——花鍵軸外徑;濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計b—-花鍵軸鍵寬；z——花鍵軸的鍵數(shù)。N（3-13）njT——在危險斷面上的最大扭矩；N——該軸傳遞的最大功率;n-—該軸的計算轉(zhuǎn)速；jM——主動被動輪最大彎矩。3、校核花鍵鍵的壓應(yīng)力花鍵鍵擠壓應(yīng)力為：T（3-14）(Dd22式中:T—-花鍵傳遞的最大扭矩；max、d——花鍵的外徑和內(nèi)徑;z——花鍵的齒數(shù)；濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計摩擦式離合器主要包括四個部分。主動部分:飛輪、離合器蓋、壓盤。從動分離叉、分離套筒、分離軸承、分離杠桿等。主、從動部分的接合元件采用摩擦副的離合器。摩擦式離合器是靠摩擦片來傳遞動力的離合器.變速器第一軸的前端由軸承支承在飛輪中心孔內(nèi)，后端由軸承支承在變速器殼上.離合器片毅借滑動花鍵與變速器第一軸相聯(lián)。壓板彈簧將踏下離合器踏板,使離合器壓板克服彈簧的張力向后移動，離合器片便與壓板、飛輪分離，離合器便處于分離狀態(tài),發(fā)動機的扭矩就不能傳到變速器了。當需要器片逐漸壓在飛輪上,直至離合器片完全停止滑磨狀態(tài)，離合器便全部接合.摩可知，摩擦式離合器所能傳遞最大扭矩的數(shù)值,取決于摩擦面的壓緊力、摩擦系數(shù)、摩擦表面的徑向尺寸和摩擦面數(shù)量。1濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計1、確定摩擦片的徑向尺寸：結(jié)構(gòu)性能。外摩擦片的內(nèi)徑為:Dd(2~6)26632mm1D32Dmm10.622、確定摩擦離合面的數(shù)目：ZTK）[P]fSrKKKfVmZ其中T為離合器的扭矩：11PdnT955104955100.81.6810N?mm5500jK——安全系數(shù)，此處取為1。3；［P——摩擦片許用比壓，取為1。2MPa；f—-摩擦系數(shù);S-—內(nèi)外片環(huán)行接觸面積，S(DD)1426.98（4-2)222124K——速度修正系數(shù)；VK—-結(jié)合次數(shù)修正系數(shù)；mK——結(jié)合面數(shù)修正系數(shù)；Z3、摩擦離合器的軸向壓力Q:QS[P]2226.1(N)（4—3）4,內(nèi)外片分離是的最小間隙為0。2—0.4mm。扭矩可按空載功率損耗來確定。濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計5.1軸的強度校核定了力的作用點以后，可以對軸進行受力計算。校核后，如果強度不夠，應(yīng)該增用值相差不大,那么初步設(shè)計的軸的結(jié)構(gòu)正確。如果安全系數(shù)很大，就要考慮聯(lián)軸器對軸直徑、壽命、鍵連接強度的要求.各軸的應(yīng)力公式計算:M0.5T22R[R][MPa]（5-1)Wbb式中：[R]——許用應(yīng)力；bW——抗彎斷面系數(shù)；T——在危險斷面上的最大扭矩；NT955104—2）njN——該軸傳遞的最大功率;n——該軸的計算轉(zhuǎn)速；j抗彎斷面系數(shù)計算公式為：zb(Dd)(dD)232Dd4W—3）32D式中：d——花鍵軸內(nèi)徑；D——花鍵軸外徑；z—-花鍵軸的鍵數(shù)；對于軸Ⅰ、Ⅱ,[R]MPa]；b對于軸Ⅲ，[R]MPa];b可計算出：軸Ⅰ，RMPa][R]；bb軸Ⅱ，RMPa][R];bb軸Ⅲ，RMPa][R]。b符合設(shè)計要求b5。2驗算花鍵鍵擠壓應(yīng)力花鍵鍵擠壓應(yīng)力為：濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計T]22式中:Tmax5。3滾動軸承校核對滾動軸承的壽命進行校核:L500()T]）hs濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計f—-速度系數(shù)，fa;3najf——工作情況系數(shù);hε--壽命系數(shù)，對于球軸承：ε=3；對于滾子軸承:ε=10/3;K—-壽命系數(shù)KKKK；ssmnTKm——功率利用系數(shù)；K——轉(zhuǎn)速變化系數(shù)；nK——工作期限系數(shù);TK——齒輪輪換工作系數(shù);P——當量動載荷[N符合設(shè)計要求.5.4齒輪的強度計算一般主要是高速傳動齒輪接觸疲勞強度的校核和低速傳動齒輪的彎曲疲勞強度的校核。齒輪為22的齒輪模數(shù)m:iiKKKKNm16338—6）dcbs3]zn22im1ii式中：N——傳遞的額定功率［KW]；n——計算轉(zhuǎn)速；i——齒寬系數(shù)，此處值為6；mz——為齒輪齒數(shù);1i——大的齒輪與小的齒輪齒數(shù)之比；K-—壽命系數(shù):KKKKK；ssTnNmq60nTK—-工作期限系數(shù)：1c0；KTTT-—T9000h；n--齒輪的最低轉(zhuǎn)速；1c——基準循環(huán)次數(shù)；0m——疲勞曲線指數(shù)；K—-轉(zhuǎn)速變化系數(shù);nK——功率