机床主轴箱设计

1．机床主要技术参数：

（1）尺寸参数：

根据电机的功率5.5KW，查《机床课程设计指导书》的表3，

主轴前轴颈D1=90mm,后轴颈D2=（0.7-0.85）D1,取75mm.

（2）运动参数：

根据工况，采用YT15硬质合金刀具，加工工件为45号钢

根据标准数列数值表，选择机床的最高转速为1400r/min，最低转速为31.5r/min

公比 取1.41，转速级数Z=12。

（3）动力参数：

电动机功率5.5KW 经查表，选用Y132s-4型电动机，

转速：1440r/min

2．确定结构方案：

（1）主轴传动系统采用齿轮传动；

（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。

3．主传动系统运动设计：

（1）拟订结构式：

1）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：

A．12=3*4 B. 12=4*3 C。12=3*2*2

D．12=2*3*2 E。12=2*2*3

方案A、B可节省一根传动轴。但是，其中一个传动组内有四个变速传动副，增大了该轴的轴向尺寸。这种方案不宜采用。

C，D，E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。接近电动机的零件，转速较高，从而转矩较小，尺寸也就较小。如使传动

副较多的传动组接近电动机，则可使小尺寸的零件多些，达到省料的目的，这

就是前多后少原则。

确定变速组扩大顺序：

12=3*2*2的传动副组合，其传动组的扩大顺序又可以有以下6种形式： A ．12=31*22*26 B 。12=31*24*22

C ．12 =33*21*26

D 。12=36*21*23

E ．12=32*24*21

F 。12=36*22*21

根据级比指数分配要“前疏后密”的原则，应选用第一种方案。

（2） 绘制转速图：

1） 验算传动组变速范围：

第一扩大组的变速范围是R 1 = 6ϕ=8，

符合设计原则要求。 2） 分配降速比：

该车床主轴传动系统共设有四个传动组，其中有一个是带传动。根据降速比分配应“前慢后快”的原则及摩擦离合器的工作速度要求，确定各传动组最小传动比。

U=

min

max

n n = 31.51400 = 144.4

11

1

ϕ =

05.21ϕ21ϕ31ϕ4

1

ϕ

3） 绘制转速图：

（3） 确定齿轮齿数：

利用查表法求出各传动组齿轮齿数如下表：

传动过程中，会采用三联滑移齿轮，为避免齿轮滑移中的干涉，三联滑移齿轮中最大和次大齿轮之间的齿数差应大于4。所选齿轮的齿数符合设计要求。

（4） 验算主轴转速误差：

主轴各级实际转速值用下式计算： n = n E *

2

1

d d (1-ε)u 1 u 2 u 3

式中 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：

△n = |

''

n n

n-

|≤10（Φ-1）%

其中'n主轴标准转速

转速误差表

转速误差满足要求。

（5）绘制传动系统图：（见附图1）

4．估算传动件参数，确定其结构尺寸：

（1）确定传动件计算转速：

1）主轴：

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

n j = n min

1

3

-

Z

ϕ=90r/min;

2）各传动轴：

轴Ⅲ可从主轴为90r/min按72/18的传动副找上去，似应为355r/min。但是由于轴Ⅲ上的最低转速125r/min经传动组C可使主轴得到31.5r/min和250r/min两种转速。250r/min要传递全部功率，所以轴Ⅲ的计算转速应为125r/min。轴Ⅱ的计算转速可按传动副B推上去，得355r/min。

3）各齿轮：

传动组C中，18/72只需计算z =18 的齿轮，计算转速为355r/min；60/30

的只需计算z = 30 的齿轮，计算转速为250r/min 。这两个齿轮哪个的应力更大一些，较难判断。同时计算，选择模数较大的作为传动组C 齿轮的模数。传动组B 中应计算z =22的齿轮，计算转速为355r/min 。传动组A 中，应计算z = 24的齿轮，计算转速为710r/min 。

（2） 确定主轴支承轴颈直径：

参考《金属切削机床课程设计指导书》表3，取通用机床钢质主轴前轴颈直径D 1 = 90mm ，后轴颈直径D 2 = （0.7～0.85）D 1，取D 2 = 65 mm 。估算传动轴直径：（忽略各传动功率损失）

按扭转刚度初步计算传动轴直径： d = 4

]

[91

ϕj n N

式中d —— 传动轴直径； N —— 该轴传递功率（KW ）； j n ——该轴计算转速（r/min ）； [ϕ]—— 该轴每米长度允许扭转角 这些轴都是一般传动轴，由表2查得[ϕ]=10/m 。 根据转速比18：25：71计算各轴功率： N1=0。87，N2=1。21，N3=3。43

代入以上计算转速的值，计算各传动轴的直径： Ⅰ轴：d 1 = 28mm ； Ⅱ轴：d 2 = 29mm ； Ⅲ轴：d 3 = 31mm ； （3） 估算传动齿模数：（忽略各传动功率损失）

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 = 32

3

Z

n N

j

式中 N —— 该齿轮传递的功率（KW ）； Z —— 所算齿轮的齿数；