主轴箱的设计

绪论

设计的过程是通过分析、创造和综合而达到满足特定功能目标的一种活动。在此过程中需不断的对设计方案进行评价，根据评价的结果进行修改，在设计的过程中不断地发现问题和解决问题。金属切削机床是机械制造业的基础装备，随着社会不断发展和科学不断进步对机床设计技术要求越来越高，计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助工程（CAE）应用。使得机床的设计理论和方法由人工绘图向计算机绘图，由定性设计向定量设计、由表态和线性分析向动态和非线性分析，由可行性设计向最佳设计过渡。

金属切削机床的基本功能是提供切削加工所必需运动和动力。机床的基本工作原理是通过刀具与工件之间相对运动，由刀具切除工件加工表面多余的金属材料，形成工件加工表面的几何形状、尺寸，并达到其精度要求。C616型车床是一个十分典型的普通车床，广泛的应用在生产中。

主轴箱的设计不紧要满足机床总体布局变速箱的形状和尺寸的限制、达到十二级转速，还要便于装配、调整、润滑和维修.

根据指导教师的推荐，重点选用吴圣庄编著的《金属切削机床》以及辅助类书刊包括《材料力学》《机械制造装备设计》《机械制图》《机械设计》等图书。

其中，戴曙的《金属切削机床设计》无疑是系统化介绍和设计车床的资料。它从机床设计的步骤，机床的标准化，机床的总体布局到主要的参数的确定，（包括尺寸参数、动力参数）。在主要的传动设计中，参考齿轮齿数和带轮直径的确定，是主轴箱的尺寸，轴的轴径，以及传动精度等一系列布局。在结构式，结构网确定之后，要对传动件的结构、材料、构造等进行计算和设计及齿轮的模数确定等。

传动件包括齿轮、传动轴、离合器、制动装置等。其中齿轮的构造中选用双联齿轮，对齿轮的拼装，齿轮太窄或太宽时的处理，齿轮在轴上的定位问题都有比较全面的论述。

传动轴在反复弯曲载荷和扭曲载荷下不发生疲劳破坏。刚度方面，轴在弯曲和扭曲载荷下不致产生过大的变形。高速旋转的轴还应计算其临界转速，以免发生共振，传动轴首先要估算直径，然后再进行刚度验算。提高刚度时可以采用加大轴的直径缩短轴的长度，使轴上的主动和被动传动件尽可能的靠近，使传动件靠近轴。在文献资料当中《机床设计图册》中有关C616的主轴箱轴向展开图以及剖面图，外观图等，以及各种轴的空间布置，都要参考《图册》中提供的东西，是一本比较使用的资料。

传动件如齿轮和轴的校核都是参照《材料力学》《机械设计》等内容和公式来展开的。同时要参考《金属工艺学》在尺寸的标注以及公差配合等内容时，要查阅《尺寸及公差配合》和《机械制造基础》中的尺寸链计算。同时，还有机床的总体布局和装配，油路等因素的考虑要查阅《机械设计手册》（化学工艺出版社编）。在制图的过程中，标题拦的尺寸，图纸大小以及一些零件的画法要参考《机械制图》和《简明手册》等工具书。

文献资料是一个设计者必备的工具，选择全面的实用的工具是设计者必备的素质。面对茫茫书海，我们要在指导老师的引导下挑选合适自己的设计题目的参考资料，并且要多方面收集现代设计中一些先进信息加入到自己的题目中。其实，整个设计的过程就是将大学四年学习的知识融会贯通的过程，很多当时不会用的感觉泛泛的东西通过设计将变的更具体，可行，学会应用资料，为我所用，能将那些规格化的孤立的零件经过计算，设计成一台可以实现运转的机械，就是我们设计的根本意图所在了。

我们设计还是比较初级的模型，在实践中，只有经过不断的改进，才能达到高的生产效率，然而，基础的知识和原理是设计的源头，工具书的编者为我们提供了如此系统的、直观的资料，是难得的财富，要爱护藏书，让知识美化世界，让文明净化人类。

就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作、学习打下良好的基础。

由于能力所限，设计中难免有许多不妥之处，恳请老师多多指教。

1．主参数的确定

1.1 主传动系公比的确定

由机械设计工艺师手册查得C616车床技术参数为:

n

max

=1400r/min n min =31.5r/min Z=12

由公式： ϕ

1

-z =n

n min

max 求得公比φ=1.41

1.2 各级转速

n 1=31.5r/min n 7=250r/min n 2=45r/min n 8=355r/min

n 3

=63r/min n 9

=500r/min

n 4=90r/min n 10=710r/min

n 5

=125r/min n

11

=1000r/min n 6

=180r/min 12

n

=1400r/min

2．主传动系设计

2.1 结构式

因为一轴上装有双向磨擦片式离合器，轴向尺寸较长，为便于结构紧凑，第一变速组采用双联齿轮不按前多后少的原则用三个传动副采用两个传动副。

根据以上的原则：可选择几种传动结构

12=2×3×2 12=2×2×3 12=3×2×2

按扩大顺序原则

63122312⨯⨯= 61222312⨯⨯= 36122312⨯⨯= 16222312⨯⨯=

根据主传动系遵守先慢后快，且空间大的原则最终确定结构式为：13612322=⨯⨯

2.2转速图如下：

1440 r/min 电ⅠⅡ

r/min

ⅢⅣ

31.5

45

63

90

125

180

250

355

500

710

1000

1400

36:36

24

:4

8

30:

42

42:42

22

:6

2

60

:3

1

8

:

7

2

传动系转速图

3主传动系统图

3.1 齿轮齿数的确定

从机械制造装备设计书中查表3-9的基本组的传动比为：

Ua1=1 Sz=……,68，70，72，74，76，……, Ua2=1.41 Sz=……,68，70，72，73，75 ,……,