车床主轴箱设计说明书

中北大学

课程设计任务书

15/16 学年第一学期

学院：机械工程与自动化学院

专业：机械设计制造及其自动化

学生姓名：王前学号：1202014233

课程设计题目：《金属切削机床》课程设计

（车床主轴箱设计）

起迄日期：12 月21 日～12 月27 日课程设计地点：机械工程与自动化学院

指导教师：马维金讲师

系主任：王彪

下达任务书日期: 2012年12月21日

课程设计任务书

课程设计任务书

目录

1.机床总体设计 (5)

2. 主传动系统运动设计 (5)

2.1拟定结构式 (5)

2.2结构网或结构式各种方案的选择 (6)

2.2.1 传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围 (6)

2.2.2 基本组和扩大组的排列顺序 (6)

2.3绘制转速图 (7)

2.5确定带轮直径 (8)

2.6验算主轴转速误差 (8)

2.7 绘制传动系统图 (8)

3．估算传动件参数确定其结构尺寸 (10)

3.1确定传动见件计算转速 (10)

3.2确定主轴支承轴颈尺寸 (10)

3.3估算传动轴直径 (10)

3.4估算传动齿轮模数 (10)

3.5普通V带的选择和计算 (11)

4．结构设计 (12)

4.1带轮设计 (12)

4.2齿轮块设计 (12)

4.3轴承的选择 (13)

4.4主轴主件 (13)

4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计 (13)

4.6主轴箱体设计 (13)

4.7主轴换向与制动结构设计 (13)

5.传动件验算 (14)

5.1齿轮的验算 (14)

5.2传动轴的验算 (16)

5.3花键键侧压溃应力验算 (19)

5.5主轴组件验算 (20)

5.6主轴组件验算 (13)

6.参考文献 (14)

1.机床总体设计

轻型车床是根据机械加工业发展需要而设计的一种适应性强，工艺范围广，结构简单，制造成本低的万能型车床。它被广泛地应用在各种机械加工车间，维修车间。它能完成多种加工工序；车削内圆柱面，圆锥面，成形回转面，环形槽，端面及内外螺纹，它可以用来钻孔，扩孔，铰孔等加工。

机床结构布局：

（1）确定结构方案1）主轴传动系统采用V带，齿轮传动。

2）传动型采用集中传动。

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）变速系统采用多联划移齿轮变速。

5）润滑系统采用飞溅油润滑。

（2）布局

采用卧式车床常规的布局形式。机床主要由主轴箱，皮鞍，刀架，尾架，进给箱，溜扳箱，车身等6个部件组成。

2．主传动系统运动设计

2．1拟定结构式

确定变速组传动副数目

实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合：

1）12=34⨯ 2）12=4⨯3 3）12=322⨯⨯ 4）12=223⨯⨯ 5）12=232⨯⨯

在上述的方案中1和2有时可以省掉一根轴。缺点是有一个传动组内有四个传动副。如果用一个四联滑移齿轮的话则会增加轴向尺寸；如果用两个滑移双联齿轮，则操纵机构必须互梭以防止两个滑移齿轮同时啮合。所以一般少用。

3、4、5方案可根据下面原则比较：从电动机到主轴，一般为降速传动。接近电动机处的零件，转速较高从而转矩较小，尺寸也较小。如使传动副较多的传动组放在接近电动机处，则可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件就可少些，就省材料了。这就是“前多后少”的原则。从这个角度考虑，以取12=322⨯⨯的方案为好。

设计的机床的最高转速max 2000n rpm = 最低转速min 160n rpm = 变速范围max

min

12.5n n R n =

= Z=12 111800

4540

n R ϕ=

== 公比为Φ=1.41 主轴转速共12级分别为40 56.4 79.5 112.1 158.1 222.9 314.3 443.2 624.9 881.1 1242.4 1800则最大相对转速损失率:

max 1.411

100%29%1.41

A -=

⨯= 选用3kw 的电动机 型号为Y100L2-4 转速为1420r/min 2.2结构网或结构式各种方案的选择

在12=232⨯⨯中，又因基本组和扩大组排列顺序的不同而有不同的方案。可能的六种方案，其结构网和结构式见下面的图。在这些方案中可根据下列原则选择最佳方案。 2.2.1 传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围

在降速传动时，为防止被动齿轮的直径过大而使径向尺寸太大，常限制最小传动比

≥min i 1/4。在升速时，为防止产生过大的震动和噪声，常限制最大传动比2≤i 。因此主传动

链任一传动组的最大变速范围一般为108min

max

max -≤=

u u R 。 方案a 、b 、c 、d 是可行的。方案d 、f 是不可行的。 2.2.2 基本组和扩大组的排列顺序

a ： 12=363122⨯⨯ b: 12=361222⨯⨯ c: 12=316222⨯⨯ d ： 12=336122⨯⨯ e: 12=321422⨯⨯ f: 12=312422⨯⨯

在可行的四种方案 a 、b 、c 、d 中，还要进行比较以选择最佳的方案。原则是中间传动轴变速范围最小的方案 。因为如果各方案同号传动轴的最高转速相同，则变速 范围小的，最低转速较高，转矩较小，传动件的尺寸也就可以小些。比较图中的方案 a b c e ，方案 a 的中间轴变速范围最小，鼓方案 a 最佳。如果没有别的要求，则计量使扩大顺序和传动顺序一致。

b)

d)f)

a)

c)

e)

b)d)f)

a)c)

e)

图1-12级结构网的务种方案