铣床主轴箱设计

目录

1、绪论 (2)

1.1金属切削机床在国民经济中的地位 (2)

1.2本课题研究目的 (2)

2、卧室升降台铣床主轴箱的设计 (3)

2.1原始数据与技术条件 (3)

2.2机床主传动系统运动设计 (3)

2.3传动零件的初步计算 (7)

3、结构设计及说明 (15)

3.1结构设计的内容、技术要求和方案 (15)

3.2展开图及其布置 (16)

3.3轴（输入轴）的设计 (16)

3.4齿轮块设计 (17)

3.5传动轴的设计 (18)

3.6主轴组件设计 (19)

总结 (23)

参考文献 (24)

1、绪论

1.1金属切削机床在国民经济中的地位

金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，又称为“工作母机”或“工具机”。

在现代机械制造工业中，金属切学机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量，约占机器总制造工作量的40% 60%。机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。

机床的“母机”属性决定了它在国民经济中的重要地位。机床工业为各种类型的机械制造厂提供先进的制造技术和优质高效的机床设备，促进机械制造工业的生产能力和工艺水平的提高。机械制造工业肩负着为国民经济各部门提供现代化技术装备的任务，为适应现代化建设的需要，必须大力发展机械制造工业。机械制造工业是国民经济各部门赖以发展的基础。机床工业则是机械制造工业的基础。一个国家机床工业的技术水平，在很大程度上标志着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。显然，金属切削机床在国民经济现代化建设中起着重大的作用。

1.2本课题研究目的

课程设计是在学生学完相应课程及先行课程之后进行的实习性教学环节，是大学生的必修环节，不仅是巩固学生大学所学知识的重要环节，而且也是在检验大学生综合应用知识的能力、自学能力、独立操作能力和培养创新能力，是大学生参加工作前的一次实践性锻炼。

通过本课题设计可以达到以下目的：

1.综合运用学过的专业理论知识，能独立分析和拟订某机床主轴箱传动结构，装配结构和制造结构的各种方案，能在机械设计制图，零件计算和编写技术文件等方面得到综合训练，具备设计中等复杂零件的能力。

2 通过本课程设计的训练，能初步掌握机床的运动设计，动力计算以及关键零部件的强度校核，或得工程师必备设计能力的初步训练，从而提高分析问题，解决问题，尽快适应工程实践的能力。

3. 熟悉和学会使用各种手册，能善于使用网络搜寻一些设计的相关资料，掌握一定的工艺制订的方法和技巧。

4. 进一步提高计算机操作的基本技能﹑CAD及Pro/Engineer软件应用能力(造型设计与自动编程)﹑仿真模拟软件的应用。

2、卧室升降台铣床主轴箱的设计

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

图1

2.1 原始数据与技术条件

主轴转速范围：

m ax 1250

n rpm

=

m in 100

n rpm

=

变速级数：Z=12电动机功率：KW

N5.5

=

工件材料：45号刚刀具材料：YT15 2.2 机床主传动系统运动设计

2.2.1确定极限转速

max 1250

n rpm

=，

m in 100

n rpm

=

∴ 转速调整范围：m ax m in

125012.5100

N n R n =

=

=

2.2.2确定公比

机床分级变速机构共有Z=12级，其中1min n n =，m ax z n n =，Z 级转速分别为12,,......z n n n 。

任意两级转速之间的关系为1j j n n ϕ+=⨯

∴

1min n n =，21n n ϕ=⨯，32n n ϕ=⨯，

(1)

11z z

z n

n n ϕϕ

--=⨯=⨯

∴变速范围1

1

m ax 1m in

1

z z n

n n R

n n ϕϕ

--⨯=== 即 1112.5ϕ=

求得 1.24ϕ= 按照标准公比取 1.26ϕ=

2.2.3 确定各主轴转速

查表[1]71-确定（单位：m in r ）

1100

n = 2125n = 3160n = 4200n = 5250n = 6315n =

7400n = 8500

n = 9630n = 10800n = 111000n = 121250n =

2.2.4 主运动链转速图的拟定 (1) 确定电动机转速

查《金属切削机床设计简明手册》可确定电动机的转速

因所给电动机的功率3N K W = 故选电动机的型号为10014Y L - 满载时转速为1420m n rpm =。 (2) 传动组和传动副数的确定

传动组和传动副数可能的方案有： 方案（一）： 1243=⨯ 1234=⨯

方案（二）： 12322=⨯⨯ 12232=⨯⨯ 12223=⨯⨯

在上例两行方案中，第一行方案有时可以省掉一根轴。缺点是一个传动组内有四个传动副。如果用一个四联滑移齿轮，则会增加轴向尺寸；如果用两个双联滑移齿轮，则操纵机构

必须互锁以防止两个滑移齿轮同时啮合。所以一般少用。

第二行的三个方案可根据下述原则比较：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，尺寸也就较小。如果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，大尺寸的零件就可以少些，就省材料了。这就是“前多后少”的原则。

从这个角度考虑，以取12322=⨯⨯的方案较好。 (3) 结构网或结构式各种方案的选择

在12322=⨯⨯中，又因基本组和扩大组排列顺序的不同而有不同的方案。可能有六种方案，其结构网和结构式见图8-4

a.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，为了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

m in 1/4i ≥。在升速时，为防止产生过大的振动和噪声，常限制最大传动比m ax 2

i ≤。如用斜齿

齿轮传动，则max 2.5i ≤。因此主传动链任一传动组的最大变速范围一般为m ax m ax m in

8~10

u R u =

≤

在检查传动组的变速范围时只需检查最后一个扩大组，因为其他组的变速范围都比他小。根据时（8-2），应为(1)

max p n n

x n R R ϕ

-=≤图中，方案a 、b 、c 、e 的第二扩大组226,2,x p ==则

()

6216

2R ϕ

ϕ⨯-==。其中 1.26ϕ=，则24R =，时可行的，其它两个方案2 6.4R =，不如第一个好。

所以选择第二个

b.基本组和扩大组的排列顺序

在可行的四种结构网和结构式方案（a ）,(b),(c),(e)中，还要进行比较以选择最佳方 案。原则是选择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，则变速范围最小的，最低转速较高，转矩较小，传动件的尺寸也就小些。比较上面四种方案，方案（a ）的中间传动轴变速范围最小，故方案（a ）最佳。即如果没有别的要求，则应尽量使扩大顺序与传动顺序一致。 c. 拟定转速图

电动机和主轴的转速是已经给定的，当选定结构网或结构式后，就可分配各传动组的传

动比并确定中间轴的转速。中间轴的转速如果高一些，传动件的尺寸也就小一些，但中间轴如果转速过高，将会引起过大的振动，发热和噪声。通常希望齿轮的线速度不超过1215m s 。 对于该主轴箱，中间轴的最高转速不应超过电动机的转速。本例所选定的结构式共有三