C6140普通车床主轴箱传动设计.docx

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1、题目：C6140普通车床主轴箱传动设计系别：航空工程系目录1 .车床参数的拟定21.1 概述212参数的拟定22.运动设计32.1传动结构式、结构网的选择确定32.1.1传动组及各传动组中传动副的数目32.12传动系统扩大顺序的安排32.1.3绘制结构网42.1.4传动组的变速范围的极限值42.1.5最大扩大组的选择52.2转速图的拟定52.2.1主电机的选定52.3齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制52.3.1齿轮齿数的确定的要求52.3.2变速传动组中齿轮齿数的确定63.强度计算和结构草图设计93.1确定计算转速93.1.1主轴的计算转速93.1.2中间传动件的计算转速93.1.3齿轮的计算

2、转速103.2传动轴的估算和验算103.2.1传动轴直径的估算103.2.2主轴的设计与计算113.2.3主轴材料与热处理123.3齿轮模数的估算和计算143.3.1齿轮模数的估算143.3.2齿轮模数的验算173.4轴承的选择与校核193.4.1一般传动轴上的轴承选择193.4.2主轴轴承的类型203.4.3轴承间隙调整203.4.4轴承的校核213.5摩擦离合器的选择与验算223.5.1按扭矩选择223.5.2外摩擦片的内径d22总结23参考文献24致谢251.车床参数的拟定11概述车床的规格系列和用处普通机床的规格和类型有系列型谱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

3、要介绍。本次设计的是普通型车床C6140主轴变速箱。主要用于加工回转体。车床的主参数(规格尺寸)和基本参数(GBI582-79,JB/Z143-79)工件最大回转直径Dmax(mm)正转最高转速nmax(Zin)电机功率N(kw)公比(P转速级数Z反转40014005.51.4112级数Z反二Z正/2；n反max1.In正max1.2参数的拟定1.2.1确定极限转速“maxQD2Imin又夕二1.41J得R”=43.79.取此二45；zmin=Mmax/?,=140045rrrrin=31.Ir/rrrin,去标准转速列nin=31.5rmin.1.2.2主电机选择合理的确定电机功率N,使机床

4、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。已知电动机的功率是5.5K肌根据车床设计手册附录表2选Y132S-4,额定功率5.5女卬，满载转速1440/in,最大额定转距2.2。2.运动设计2.1 传动结构式、结构网的选择确定2.1.1 传动组及各传动组中传动副的数目级数为Z的传动系统由若干个顺序的传递组组成，各传动组分别有Z1、Z2、Z3、个传动副.即Z=ZiZ2Z3,传动副数由于结构的限制以2或3为适合，即变速级数Z应为2和3的因子：即Z=2a3b实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副的组合：1)12=342)12=4X33)12=3224)12=

5、2325)12=223按照传动副“前多后少”的原则选择Z=3X2X2这一方案，但主轴换向采用双向片式摩擦离合器结构，致使I轴的轴向尺寸过大，所以此方案不宜采用，而应先择12=232o方案4)是比较合理的12=2322.1.2传动系统扩大顺序的安排12=2X3X2的传动副组合，其传动组的扩大顺序又可以有6种形式:3)123,25)12=223,1214)12=2631236)12=263221根据级比指数分配要“前密后疏”的原则，应选用Z=213226这一方案，然而对于我们所设计的结构将会出现两个问题：第一变速组采用降速传动时，由于摩擦离合器径向结构尺寸限制，使得I轴上的齿轮直径不能太小，II轴

6、上的齿轮则会成倍增大。这样，不仅使ITI轴间中心距加大，而且I-H轴间的中心距也会辑大，从而使整个传动系统结构尺寸增大。这种传动不宜采用。如果第一变速组采用升速传动，则I轴至主轴间的降速传动只能同后两个变速组承担。为了避免出现降速比小于允许的杉限值，常常需要增加一个定比降速传动组，使系统结构复杂。这种传动也不是理想的。如果采用Z=233126这一方案则可解决上述存在的问题。2.1. 3绘制结构网图2.1结构网2.1.4传动组的变速范围的极限值齿轮传动最小传动比Umin14,最大传动比U1naX2,决定了一个传动组的最大变速范围rmax=umaxuin8。因此，要按照下表，淘汰传动组变速范围超过

7、极限值的所有传动方案。极限传动比及指数X,X值为：2.1.5最大扩大组的选择正常连续的顺序扩大组的传动的传动结构式为:Z=Z11Z2Z1Z3Z1Z2最后扩大组的变速范围按照r8原则，导出系统的最大级数Z和变速范围Rn为:表2.2Z3231.41Z=12R=44Z=9Rn=15.6最后扩大组的传动副数目Z3=2时的转速范围远比Z3=3时大因此，在机床设计中，因要求的R较大，最后扩大组应取2更为合适。同时，最后传动组与最后扩大组往往是一致的。安装在主轴与主轴前一传动轴的具有极限或接近传动比的齿轮副承受最大扭距，在结构上可获得较为满意的处理，这也就是最后传动组的传动副经常为2的另一原因。2.2转速图

8、的拟定运动参数确定以后，主轴各级转速就已知，切削耗能确定了电机功率。在此基础上，选择电机型号，确定各中间传动轴的转速，这样就拟定主运动的转速图，使主运动逐步具体化。2.2.1主电机的选定1）电机功率N：中型机床上，一般都采用三相交流异步电动机作为动力源。根据机床切削能力的要求确定电机功率：N=5.5KW2）电机转速选用时，要使电机转速即与主轴最高转速招3和I轴转速相近或相宜，以免采用过大的升速或过小的降速传动。nd=1440rmin3）分配降速比：该车床主轴传动系统共设有四个传动组其中有一个是带传动。根据降速比分配应“前慢后快”的原则以及摩擦离合器的工作速度要求，确定各传动组最小传动比。u&=

9、nmia/nE=28/1440=1/51.4分配总降速传动比时，要考虑是否增加定比传动副，以使转速数列符合标准和有利于减小齿数和减小径向与轴向尺寸，必须按“前慢后快”的原则给串联的各变速器分配最小传动比。a决定轴m-IV的最小降速传动比主轴上的齿轮希望大一些，能起到飞轮的作用，所以最后一个变速组的最小降速传动比取极限1/4,公比巾=1.41,1.4=4,因此从IV轴的最下点向上4格，找到HI上对应的点，连接对应的两点即为m-IV轴的最小传动比。b决定其余变速组的最小传动比根据“前慢后快”的原则，轴TH间变速组取umin=13,即从In轴向上3格，同理,轴I-间取u=113,连接各线。c根据个变

10、速组的传动比连线按基本组的级比指数xo=3,第一扩大组的级比指数x.=1,第二扩大组的级比指数X3=6,画出传动系统图如2.2所示1440图2.2转速图2.3齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制2.3.1齿轮齿数的确定的要求可用计算法或查表确定齿轮齿数，后者更为简便，根据要求的传动比U和初步定出的传动副齿数和SZ，查表即可求出小齿轮齿数。选择时应考虑：1 .传动组小齿轮应保证不产生根切。对于标准齿轮，其最小齿数ZminZJ=172 .齿轮的齿数和SZ不能太大，以免齿轮尺寸过大而引起机床结构增大，一般推荐齿数和SZW1(X)-120,常选用在100之内。3 .同一变速组中的各对齿轮，其中心距必须保证

11、相等。4 .保证强度和防止热处理变形过大，齿轮齿根圆到键槽的壁厚图2.3齿轮的壁厚5 .保证主轴的转速误差在规定的范围之内。2. 3.2变速传动组中齿轮齿数的确定1）确定齿轮齿数1 .用计算法确定第一个变速组中各齿轮的齿数Zj+Zj=SzZjZj=Uj其中Zj主动齿轮的齿数Zj,被动齿轮的齿数Uj对齿轮的传动比SZ对齿轮的齿数和为了保证不产生根切以及保证最小齿轮装到轴上或套筒上具有足够的强度，最小齿轮必然是在降速比最大的传动副上出现。把Z1的齿数取大些：取Z=Z1i=20贝IJ齿数和Sz=Zi+Z2=2O+58=78同样根据公式Z3=Z4=392 .用查表法确定第二变速组的齿数a首先在U1、U

12、2、U3中找出最小齿数的传动比U1b为了避免根切和结构需要，取Zmin=24c查表找到u=11.413的倒数2.82的行找到Zmi=24查表最小齿数和为92d找出可能的齿数和SZ的各种数值，这些数值必须同时满足各传动比要求的齿轮齿数能同时满足三个传动比要求的齿数和有Sz=929699102e确定合理的齿数和Sz=102依次可以查得Z5=27Z7=34Z9=42Z6=75Zs=68Z1o=6O同理可得其它的齿轮如下表所示:表2.3变速组第一变速组第二变速组第三变速组齿数和78102114齿轮Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9Z1OZ11Z12Z13Z14齿数205839392478346842

13、60239176382)验算主轴转速误差由于确定的齿轮齿数所得的实际转速与传动设计的理论转速难以完全相符，需要验算主轴各级转速，最大误差不得超过10(*-1)%。主轴各级实际转速值用下式计算n实=E(1-)XUaXUbXUCXUd其中滑移系数=0.2UaUbUcUd分别为各级的传动比12/45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Jn=I实际标准I10(-1)%实际n实产1440X0.625X0.980.350.350.25=27.8Nn=I(27.8-28)/28I=0.7%同样其他的实际转速及转速误差如下：表2.4主轴转速n1n2n3n4n5n6n7n8n9n1ni1n12标准转速284056801121602243154506309001250实际转速27.839.855.779.6111.2159.3223.6314.5445.6628.4897.81244.9转速误差0.70.50.50.50.70.40.10.20.90.30.20.4转速误差满足要求。3)齿轮的布置为了使变速箱结构紧凑以及考虑主轴适当的支承距离和散热条件，其齿轮的布置如下图2.4所示。4)绘制主传动系统图按照主传动转速图以及齿轮齿数绘制主传动系统图如下2.5所示图2.4齿轮结构的布置K)RVV一X3.1 确定计算转速3.1.1 主轴的计算转速m#32K_n_Itr-18-