金属切削机床设计说明书

金属切削机床

课程设计说明书设计题目：中型普通车床主轴变速箱设计

学院：机械工程学院

专业：机械设计制造及其自动化

姓名：

学号：

指导老师：

贵州大学机械工程学院机制专业

机械加工设备课程设计任务书

一、设计题目：中型普通车床主轴变速箱设计

二、设计参数：

床身上最大工件回转直径：320mm

主电机功率：4KW

主轴最高转速：1500r/min

主轴最低转速：33.5r/min

三、设计要求

1、主轴变速箱传动设计及计算

2、主轴变速箱结构设计

3、绘制主轴变速箱装配图

4、编写设计说明书

四、设计时间

开始：2012年01月02日

结束：2012年01月13日

学生姓名：

指导教师：

目录

一、传动设计

1.1电机的选择

1.2运动参数

1.3拟定结构式

1.3.1 确定变速组传动副数目

1.3.2确定变速组扩大顺序

1.4拟定转速图验算传动组变速范围

1.5确定齿轮齿数

1.6确定带轮直径

1.6.1确定计算功率Pca

1 .6.2选择V带类型

1.6.3确定带轮直径基准并验算带速V

1.7验算主轴转速误差

1.8绘制传动系统图

二、估算主要传动件，确定其结构尺寸

2.1确定传动件计算转速

2.1.1主轴计算转速

2.1.2各传动轴计算转速

2.1.3各齿轮计算转速

2.2初估轴直径

2.2.1确定主轴支承轴颈直径

2.2.2初估传动轴直径

2.3估算传动齿轮模数

2.4片式摩擦离合器的选择及计算

d

2.4.1决定外摩擦片的内径

2.4.2选择摩擦片尺寸

2.4.3计算摩擦面对数Z

2.4.4计算摩擦片片数

2.4.5计算轴向压力Q

2.5V带的选择及计算

a

2.5.1初定中心距

L

2.5.2确定V带计算长度L及内周长

N

2.5.3验算V带的挠曲次数

2.5.4确定中心距a

α

2.5.5验算小带轮包角

1

P

2.5.6计算单根V带的额定功率

r

2.5.7计算V带的根数

三、结构设计

3.1带轮的设计

3.2主轴换向机构的设计

3.3制动机构的设计

3.4齿轮块的设计

3.5轴承的选择

3.6主轴组件的设计

3.6.1各部分尺寸的选择

3.6.1.1主轴通孔直径

3.6.1.2轴颈直径

3.6.1.3前锥孔尺寸

3.6.1.4头部尺寸的选择

3.6.1.5支承跨距及悬伸长度

3.6.2主轴轴承的选择

3.7润滑系统的设计

3.8密封装置的设计

四、传动件的验算

4.1传动轴的验算

4.2键的验算

4.2.1花键的验算

4.2.2平键的验算

4.3齿轮模数的验算

4.4轴承寿命的验算

五、设计小结

六、参考文献

一、传动设计

1.1电机的选择

（1）床身上最大回转直径：320mm （2）主电机功率：4KW （3）主轴最高转速：1500r/min

参考《机床主轴变速箱设计指导》（以下简称《设计指导》）P16选择Y112M-4型三相异步电动机。

1.2运动参数

变速范围 Rn=

m in

m ax v v ＝1500/33.5=44.8＝1

-Z ϕ

对于中型车床，ϕ＝1.26或ϕ＝1.41 此处取ϕ＝1.41 得转速级数Z=12。查《设计指导》P6标准数列表得转速系列为：33.5、47.5、67、95、132、190、265、375、530、750、1060、1500。

1.3拟定结构式

1.3.1 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： 12＝3×4 12＝4×3

12＝3×2×2 12＝2×3×2 12＝2×2×3

在上列两行方案中，第一行的方案有时可以节省一根传动轴，缺点是有一个传动组内有四个传动副。如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，操纵机构必须互锁以防止两个双联滑移齿轮同时啮合，所以少用。

根据传动副数目分配应“前多后少”的原则，方案12＝3×2×2是可取的。但是，由于主轴换向采用双向离合器结构，致使Ⅰ轴尺寸加大，此方案也不宜采用，而应选用方案12＝2×3×2。

1.3.2确定变速组扩大顺序

12=2×3×2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=21×32×26 B 、12=21×34×22

C 、12 =23×31×26

D 、12=26×31×23

E 、12=22×34×21

F 、12=26×32×21

根据级比指数要“前疏后密”的原则，应选用方案A 。然而，然而，对于所设计的机构，将会出现两个问题：

Ⅱ

ⅠⅠⅡ

ⅠⅡ

① 第一变速组采用降速传动（图a ）时，由于摩擦离合器径向结构尺寸限制，在结构上要求有一齿轮的齿根圆大于离合器的直径，使得Ⅰ轴上的齿轮直径不能太小，Ⅱ轴上的齿轮则会成倍增大。这样，不仅使Ⅰ-Ⅱ轴间中心距加大，而且Ⅱ-Ⅲ轴间的中心距也会加大，从而使整个传动系统结构尺寸增大。这种传动不宜采用。

② 如果第一变速组采用升速传动（图b ），则Ⅰ轴至主轴间的降速传动只能由后两个变速组承担。为了避免出现降速比小于允许的极限值，常常需要增加一个定比降速传动组，使系统结构复杂。这种传动也不是理想的。

如果采用方案C 、12 =23×31×26（图c ） 则可解决上述存在的问题。 其结构网如下图所示：

1.4拟定转速图及验算传动组变速范围

第二扩大组的变速范围R2＝6

ϕ＝8，符合设计原则要求，方案可用。

由第二扩大组的变速范围R2＝6ϕ＝8＝ 可知第二扩大组两个传动副的传动必

max R