C6136机床主轴传动箱课程设计

C6136型机床主轴箱课程设计说明书系别：专业：班级：姓名：学号：指导老师：目录一、设计目的 (2)二、机床主要技术要求 (2)三、确定结构方案 (2)四、运动设计 (2)4.1确定极限转速 (2)4.2拟订结构式 (3)4.3绘制转速图 (3)4.4 确定齿轮齿数 (4)4.5 验算主轴转速误差： (5)4.6 绘制传动系统图 (5)五、动力设计 (6)5.1 V带的传动计算 (6)5.2各传动轴的估算 (7)5.3齿轮模数确定和结构设计： (8)5.4摩擦离合器的选择与计算： (9)5.5结构设计 (10)六、齿轮强度校核 (12)6.1、各齿轮的计算转速 (12)6.2、齿轮校核 (12)七、主轴刚度校核 (14)八、主轴最佳跨度确定 (15)8.1计算最佳跨度 (15)8.2校核主轴挠度 (15)8.2主轴图：（略）见附图2 (15)九、各传动轴支持处轴承选用 (15)十、键的选择和校核 (16)1）、轴IV的传递最大转矩 (16)十一、润滑与密封 (16)十二、总结 (16)十三、参考文献 (17)十四、附 (17)一、设计目的通过机床主运动机械变速传动系统得结构设计，在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。

可使我们学会理论联系实际的工作方法，培养独立工作的能力；学会基本的设计的方法；熟悉手册、标准、资料的运用；加强机械制图、零件计算、编写技术文件的能力，学会设计说明书的编写。

为接下去的毕业设计、毕业论文积累经验。

二、机床主要技术要求[1]车床类型为C6136型卧式车床。

[2]床身上最大工件回转直径：360mm [3]刀架上的最大回转直径：190mm [4] 主轴通孔直径：40mm [5]主轴前锥孔：莫式5号[6]最大加工工件长度：900mm[7]主电动机功率为5.5kw 改4 [8]确定公比：ϕ=1.26 [9]转数级数：Z=18三、确定结构方案[1] 主轴传动系统采用V 带、齿轮传动； [2]传动形式采用集中式传动；[3]主轴换向制动采用双向片式摩擦离合器和带式制动器； [4]变速系统采用多联滑移齿轮变速。

四、运动设计4.1确定极限转速根据工况，确定主轴最高转速有采用YT15硬质合金刀车削碳钢工件获得，主轴最低转速有采用W16Cr4V 高速钢刀车削铸铁件获得。

max n =minmax 1000d v π=min 1592402001000r =⨯⨯π1minmax-==z n R n n ϕmin 3.31max min r R n n n ==∴根据标准数列数值表，选择机床的最高转速为1600r/min ，最低转速为31.5r/min 电动机选用Y132S-4型电动机额定功率为5.5KW ，额定转速为1440r/min 。

4.2拟订结构式1）确定变速组传动副数目：传动副中由于结构的限制以2或3为合适，即变速级数Z 应为2和3的因子，为实现18级主轴转速变化的传动系统可以以下多种传动副组合：错误！未找到引用源。

18=3ⅹ3ⅹ2 错误！未找到引用源。

18=3ⅹ2ⅹ3 错误！未找到引用源。

18=2ⅹ3ⅹ3等18级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴箱的具体结构、装置性能，应满足前多后少的原则，主轴上的传动副数主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，因此主轴上的齿轮少些为好。

综上所述，传动式为18=3ⅹ3ⅹ2 2）确定变速组扩大顺序：18=3ⅹ3ⅹ2的传动副组合，在降速传动中，为防止齿轮直径过大而径向尺寸，常限制最小传动比在升速时为防止产生过大的噪声和震动常限制最大转速比2i max ≤。

在主传动链任一传动组的最大变速范围10~8)/(R min max max ≤=i i 。

根据前密后疏的原则，初选结构式如下：93123318⨯⨯=在设计时必须保证中间传动轴的变速范围最小，根据中间传动轴变速范围小的原则选择结构网。

从而确定结构网如下：检查传动组的变速范围时，只需检查最后一个扩大组，第二扩大组的变速范围是:()1322R -=P x ϕ，其中2P 6X 62.122===，，ϕ所以()10~8862.1R 1-293≤==⨯，符合要求4.3绘制转速图选择电动机一般车床若无特殊要求，多采用Y 系列封闭式三相异步电动机，根据条件电动机选用Y132S-4型笼式三相异步电动机，其满载转速1440 r/min 。

分配总降速传动比总降速传动比 不符合转速数列标准，因而需增加一定传动副 71.45114405.31min ===dn n i确定传动轴轴数传动轴轴数=变速组数+定比传动副数+1=3+1+1=5 确定各级转速并绘制转速图由min /5.31r n m im = 26.1=ϕ z = 18确定各级转速：1600、1250、1000、800、630、500、400、315、250、200、160、125、100、80、63、50、40、31.5r/min 。

93123318⨯⨯=4.4 确定齿轮齿数在保证输出的转速准确的前提下，应尽量减少齿轮齿数，是齿轮结构尺寸紧凑。

齿轮齿数的确定原则：实际转速'n 与标准转速n 的相对转速误差n σ为：()%1011''⨯-±<-=-=ϕδnn n n n n 齿轮副的齿数和120~100z ≤S ；满足结构安装要求，相邻轴承孔德壁厚不小于3mm 。

④当变速组内各齿轮副的齿数和不相等时，齿数和的差不能大于3。

利用查表法求出各传动组齿轮齿数如下表： 变速组 第一变速组 第二变速组第三变速组 齿数和72 90 95齿轮1z 2z 3z 4z 5z 6z 7z 8z 9z 10z 11z 12z 13z 14z 15z 16z齿数363632402844454530601872633219764.5 验算主轴转速误差：主轴各级实际转速值用下式计算：()321211u u u d d n n E ε-⨯= 式子中u1、u2、u3分别为第一、第二、第三变速组齿轮传动比，ε取0.05。

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：其中n'为主轴标准转速。

转速误差表主轴转速n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 标准转速31.5 40 50 63 80 100 125 160 200 实际转速31.8 40 50 63.6 80 100 127.3 160 200 转速误差%0.95 0 0 0.95 0 0 1.84 0 0 主轴转速n10 n11 n12 n13 n14 n15 n16 n17 n18 标准转速250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 实际转速250.6 315 393.8 501.1 630 787.5 1002.3 1260 1575 转速误差%0.24 0 1.55 0.2 0 1.6 0.23 0.8 1.56转速误差满足要求。

4.6 绘制传动系统图()%110n'n'-n n -Φ≤=∆s m n /3.11100060144015014.3100060D V 11=⨯⨯⨯=⨯=π49.298.096.0)40.019.2(05.6K K )P P (P L a 00ca =⨯⨯+=∆+=Z ︒>︒=︒⨯--︒=1201.1705.57a D D 180121αmm 7002180020006002L L a a 00=-+=-+=865mm16004)150270()270150(214.360024)()(22L 22122100=⨯-+++⨯=-+++=a D D D D a π五、动力设计5.1 V 带的传动计算电动机转速n=1440r/min,传递功率P=5.5kw,传动比i=1.8，两班制，一天运转16.1小时，工作年数10年。

1）、选择V 带型号KW KW P K a 05.65.51.1P ca =⨯==，（P —电动机额定功率，a K —工作情况系数） 查《机械设计》，得应选择B 型带确定带轮的计算直径1D ，2D为了避免弯曲应力过大，小带轮的基准直径不能过小，即min 1D D ≥， 查《机械设计》表8-6和表8-8得：小带轮基准直径1D =150mm,大带轮基准直径mm i 2701508.1D D 12=⨯=⨯=，由表8-8取2D =270mm 2）、确定V 带速度按公式 ,5m/min<V<25m/min,故合适3）、初步确定中心距根据经验公式）（）（21021D D 2a D D 7.0+<<+，即294mm<0a <840mm初步确定中心距0a =600 4）、V 带的计算基准长度0L由《机械设计》表8-2选带的基准长度L=2000mm 。

5）、确定实际中心距a6）、验算小带轮包角α,主动轮上的包角合适。

7）、确定V 带条数传动比：8.1=i 查《机械设计》表8-4a 和表8-4b 得：kw 40.0P 0=∆,kw 19.2P 0= 查表8-5得：98.0K a =，查表8-2得：98.0K L =则：Nqv K z a ca 17595.918.0198.05.2395.905.650015.2P 500F 220=⨯+⎪⎭⎫⎝⎛-⨯⨯=+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=υ 所以取Z=3根 8）、计算预紧力查《机械设计》表8-3得：q=0.18kg/m9）、计算压轴力N Z 7.104621.170sin175322sinF 2F 10p =︒⨯⨯⨯==α 5.2各传动轴的估算传动轴除应满足强度要求外，还应满足刚度的要求，强度要求保证轴在反复载荷和扭载荷作用下不发生疲劳破坏。

机床主传动系统精度要求较高，不允许有较大变形。

因此疲劳强度一般不失是主要矛盾，除了载荷很大的情况外，可以不必验算轴的强度。

刚度要求保证轴在载荷下不至发生过大的变形。

因此，必须保证传动轴有足够的刚度。

1）、主轴计算转速主轴计算转速是第一个三分之一转速范围内的最高一级转速，即：min /10026.15.31n n 131813min r Z =⨯==--ϕ2）、其余各轴的计算转速n Ⅲ=125r/min, n Ⅱ=500r/min, n Ⅰ=800r/min3）、各轴最小直径的确定： 实心轴 ：mm nP3A d ≥ 空心轴：()431A d β-≥n P其中： P ——电动机额定功率 0A ——系数，可查表得到 n ——该传动轴的计算转速6.0~5.0=βⅠ轴：96.01=η,K=1.06,A=120mm 63.2080096.05.5110d 3=⨯≥mm 取： 22 Ⅱ轴：93.098.099.096.02=⨯⨯=η，mm 89.2350093.05.5110d 3=⨯≥mm 取：25 Ⅲ轴：90.098.099.093.03=⨯⨯=ηmm 08.3412590.05.5100d 3=⨯≥mm取：36Ⅳ轴：875.098.099.090.04=⨯⨯=η()mm 16.370.5-1001875.05.5100d 43=⨯⨯≥mm取：405.3齿轮模数确定和结构设计：参考《金属切削机床课程设计指导书》中齿轮模数的初步计算公式初定齿轮的模数：m = 32Zn Nj 3式中 N —— 该齿轮传递的功率（KW ）； Z —— 所算齿轮的齿数；j n —— 该齿轮的计算转速（r/min ）。