CM6132机械系统设计课程设计精密车床主轴箱与变速箱系统设计说明

目录

绪论 (1)

1．概述 (5)

1.1机床主轴箱课程设计的目的 (5)

1.2设计任务和主要技术要求 (5)

1.3操作性能要求 (6)

2.技术参数确定与方案设计 (6)

2.1原始数据 (6)

2.2开展CM6132功能原理设计 (6)

3．运动设计 (7)

3.1确定转速极速 (7)

3.1.1计算主轴最高转速 (9)

3.1.2计算主轴最低转速 (10)

3.1.3确定主轴标准转速数列 (11)

3.2主电动机的选择 (12)

3.3变速结构的设计 (14)

3.3.1 主变速方案拟定 (14)

3.3.2 拟定变速结构式 (14)

3.3.3拟定变速结构网 (15)

3.3.4 验算变速结构式 (16)

3.4绘制转速图 (17)

3.5 齿轮齿数的估算 (20)

3.6 主轴转速误差 (23)

4.动力设计 (26)

4.1电机功率的确定 (26)

4.2确定各轴计算转速 (26)

4.3 带轮的设计 (27)

4.4传动轴直径的估算 (30)

4.5齿轮模数的确定 (33)

4.6主轴轴颈的直径 (36)

4.6.1主轴悬伸量a (36)

4.6.2主轴最佳跨距0L 的确定和轴承的选择 (36)

4.6.3主轴组件刚度验算 (37)

5. 结构设计 (38)

5.1齿轮的轴向布置 (39)

5.2传动轴及其上传动元件的布置 (40)

5.2.1 I 轴的设计 (42)

5.2.2 II 轴的设计 (42)

5.2.3 III 轴的设计 (42)

5.2.4 带轮轴的设计 (42)

5.2.5 Ⅳ轴的设计 (43)

5.2.6主轴的设计 (43)

5.2.7 主轴组件设计 (43)

5.3齿轮布置的注意问题 (44)

5.4主轴与齿轮的连接 (44)

5.5润滑与密封 (45)

5.6其他问题 (45)

6.总结 (46)

7.致 (47)

8.参考资料 (47)

1．概述

1.1机床主轴箱课程设计的目的

机床课程设计，是在学习过课程《机械系统设计》之后进行的实践性教学

环节。其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计，使学生在拟定

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，并培养学生具有初步的结构分析，结构设

计和计算能力。

1.2设计任务和主要技术要求

本次课程设计任务是CM6132车床主传动设计。由于CM6132车床是精密、高精密加工车床，要求车床加工精度高，主轴运转可靠，并且受外界，振动，温度干扰要小，因此，本次设计是将车床的主轴箱传动和变速箱传动分开设计，以尽量减小变速箱，原电机振动源对主轴箱传动的影响。

本次课程设计包括CM6132车床传动设计，动力计算，结构设计以及主轴校核等容，其中还有A0大图纸的CM6132车床主传动的装配图。

本次课程设计是毕业课程设计前一次对我们大学四年期间机械专业基础知识的考核和检验。它囊括了理论力学，材料力学，机械原理，机械设计，机械制造装备设计等许多机械学科的专业基础知识，因此称之为专业课程设计。它不仅仅是对我们专业知识掌握情况的考核和检验，也是一次对我们所学的知识去分析，去解决生产实践问题的运用。

1.3 操作性能要求

1）具有皮带轮卸荷装置

2）手动操纵双向摩擦片离合器实现主轴的正反转及停止运动要求

3）主轴的变速由变速手柄完成

2.技术参数确定与方案设计

2.1原始数据

(1)机床主参数：D max=ø320mm。

(2)刀具材料：高速钢或硬质合金。

(3)工件材料：钢或铸铁。

2.2开展CM6132功能原理设计

画出车削加工的运动功能图，写出车削加工的运动功能结构式。

图1 车床运动功能图和运动功能式绘出传动原理图。

图2 车削加工的传动原理图

3．运动设计

根据机床的规格、用途和常用的切削用量，以及与同类型机床的类别分析，确定机床主运动的极限转速、主轴转速的合理分布，从而确定主运动传动系统的公比和级数。拟定传动系统的结构方案（结构式、结构网设计），分配分

变速组的传动比，确定齿轮齿数，绘制其传动系统图，并计算校核其转速误差。

3.1确定转速极速

调查和分析所设计机床上可能进行的工序，从中选择要求最高、最低转速的典型工序。按照典型工序的切削速度和刀具直径（或工件直径）计算最高、最低转速（即极限转速）和。计算公式如下：

=

=

式中：——分别为主轴最高、最低转速

——分别为最高、最低切削速度；

——分别为最大、最小计算直径。

应当指出，通用机床的并不是机床上可能加工的最大和最小直径，而是指常用的经济加工的最大和最小直径。对于通用机床，一般取：

=k·D

=

式中：D——可能加工的最大直径（mm）；

K——系数，根据对现有同类型机床使用情况的调查确定（摇臂钻床，k=1.0;普通车床，K=0.5）；

——计算直径围（=0.2～0.25）。

就本课程设计的D max =ø320mm 的精密卧式车床设计，取K=0.5、=0.25。

=k ·D=0.5×320mm=160mm;

min d =d R ×m ax d =0.25×160mm=40mm 。

3.1.1计算主轴最高转速

根据设计要求，及其刀具和工件的材料，查资料可知，用硬质合金刀具加工易切碳钢时，主轴转速最高，一般

=150~250m/min 。按经验，并考虑切削用量资料，取=250m/min 。 则===1990r/min 根据标准公比的标准数列表，取

=2000r/min 。 3.1.2计算主轴最低转速

根据设计要求，及其刀具和工件的材料，查资料可知，用高速钢刀具加工灰铸铁时，主轴转速最低。按经验，并考虑切削用量资料，取

=13.8m/min 。 则===27.5r/min

用高速钢刀具,精车合金钢材料的梯形螺纹（丝杠），加工丝杠的最大直径为ø32mm,取

=1.5m/min 。