设计C6140机床的主轴变速箱采用机械传动结构设计

设计任务1

设计C6140机床的主轴变速箱（采用机械传动结构）

设计参数：⎩⎨⎧==min /1400min

/112max min r n r n

⎩⎨

⎧==min /14404r n KW

n 额

电额 ● 主轴箱变速系统实现正转12级变速，反转6级变速（采用摩擦离

合器实现）

● 加工工件最大直径400mm ； ● 加工工件最大长度1000mm ； ● 主轴通孔：φ40～φ55mm ； ● 主轴前锥孔：莫氏6号； ● 主轴电动机采用三相异步电机；

设计图纸量：（比例1 ：1）

● 主轴箱展开图1张（0号图） ● 主轴箱剖面图1张（1号图） ● 主轴零件图 1张（1号图）（选做）

设计说明书内容要求：

● （1）任务书 ● （2）目录 ● （3）机床用途 ● （4）机床主要参数确定

● （5）传动方案及传动系统图拟定 ● （6）主要零件的计算和验算

● （7）操纵机构、制动机构和润滑的说明 ● （8）设计的体会 ● （9）参考资料

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。

二、设计步骤

1.运动设计

1.1主动参数参数的拟定

已知条件：

⎩⎨

⎧==min /1400min

/112max min r n r n ⎩⎨

⎧==min

/14404r n KW

n 额电额 转速级数：12=z 确定传动公比ϕ： 根据公式因为已知

5.12112

1400

min max ===

n n R n ，1-=z n R ϕ ∴ Z=

ϕ

lg lg n

R +1 ∴ϕ=)1(-Z n R =115.12=1.25811

根据标准公比ϕ。取标准公比系列ϕ=1.26. 因为ϕ=1.26=1.064，根据标准数列。

首先找到最小极限转速112，再每跳过3个数取一个转速，即可得到公比为1.26的数列：112,140,180,224,280,355,450,560,710,900,1120,1400

1.2结构分析式

⑴ 22312⨯⨯= ⑵ 32212⨯⨯= [3] 23212⨯⨯=

从电动机到主轴主要为降速传动，若使传动副较多的传动组放在较接近电动机处可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，节省材料，也就是满足传动副前多后少的原则，因此取22312⨯⨯=方案。在降速传动中，防止齿轮直径过大而使

径向尺寸常限制最小传动比41

min ≥i ；在升速时为防止产生过大的噪音和震动常

限制最大转速比2max ≤i 。在主传动链任一传动组的最大变速范围

()10~8min max max ≤=i i R 。在设28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：

传动系统的结构网

1.3 绘制转速图

⑴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，根据原则条件选择Y-132M-4型Y 系列笼式三相异步电动机。

⑵分配总降速传动比

总降速传动比 078.01440/112/min ===d n n i

又电动机转速min /1440r n d =不符合转速数列标准，因而增加一定比传动副。

[3]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。

⑷确定各级转速并绘制转速图 由min /112r n mim = 26.1=ϕ

z = 12确定各级转速：

1400、1120、900、710、560、450、355、280、224、180、140、112r/min 。

在五根轴中，除去电动机轴，其余四轴按传动顺序依次设为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。Ⅰ与Ⅱ、Ⅱ与Ⅲ、Ⅲ与Ⅳ轴之间的传动组分别设为a 、b 、c 。现由Ⅳ（主轴）开始，确定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴的转速：

① 先来确定Ⅲ轴的转速

传动组c 的变速范围为0.3，结合结构式， Ⅲ轴的转速只有一和可能：

280、355、450、560、710、900r/min 。 ② 确定轴Ⅱ的转速

传动组b 的级比指数为1.6，希望中间轴转速较小，因而为了避免升速，又不致传动比太小，可取

6.1/1/131==ϕi b ，1/12=i b 轴Ⅱ的转速确定为：560、710、900r/min 。 ③确定轴Ⅰ的转速

对于轴Ⅰ，其级比指数为1,可取

6.1/1/121==ϕi a ，26.1/1/12==ϕi a ，1/13=i a 确定轴Ⅰ转速为900r/min 。

由此也可确定加在电动机与主轴之间的定传动比90/144900/1440==i 。下面画出转速图（电动机转速与主轴最高转速相近）。

14001120900710560450355280224180140112

电动机 I II III IV

传动系统的转速图

[5]确定各变速组传动副齿数

① 动组a:

查表8-1, 6.1/1/121==ϕi a ，26.1/1/12==ϕi a ， 1/13=i a

6.1/1/121==ϕi a 时：=z S ……52、54、59、65、70、72、75、78……

26.1/1/12==ϕi a 时：=z S ……58、60、63、65、67、68、70、72、73、77……

1/13=i a 时：=z S ……58、60、62、64、66、68、70、72、74、76……

可取=z S 70,于是可得轴Ⅰ齿轮齿数分别为：27、31、35。 于是43/271=a i ，39/312=a i ， 35/353=a i 可得轴Ⅱ上的三联齿轮齿数分别为：43、39、35。 ② 动组b:

查表8-1, 2/1/131==ϕi b ， 1/12=i b

8.2/1/131==ϕi b 时：=z S ……69、72、73、76、77、80、81、84、87……

1/12=i b 时：=z S ……70、72、74、76、78、80、82、84、86……

可取 =z S 72，于是可得轴Ⅱ上两联齿轮的齿数分别为：24、36。