C6140普通车床主轴变速箱设计.docx
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C6140普通车床主轴变速箱设计
最大加工直径为Ф400mm普通车床主轴变速箱设计
院(系)部:
机械工程系
学生姓名:
指导教师:
刘吉兆(教授)
专业:
机械设计制造及其自动化
班级:
完成时间:
2007年1月
1.车床参数的拟定-------------------------------------------------------2
1.1车床主参数和基本参数------------------------------------------------2
1.1.1拟定参数的步骤和方法----------------------------------------------2
2.运动设计-------------------------------------------------------------4
2.1传动结构式、结构网的选择确定-----------------------------------------4
2.1.1传动组及各传动组中传动副的数目------------------------------------4
2.1.2传动系统扩大顺序的安排-------------------------------------------4
2.1.3绘制结构网--------------------------------------------------------4
2.1.4传动组的变速范围的极限值------------------------------------------5
2.1.5最大扩大组的选择--------------------------------------------------5
2.2转速图的拟定--------------------------------------------------------6
2.2.1主电机的选定------------------------------------------------------6
2.3齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制------------------------------------7
2.3.1齿轮齿数的确定的要求----------------------------------------------7
2.3.2变速传动组中齿轮齿数的确定----------------------------------------8
3.强度计算和结构草图设计----------------------------------------------11
3.1确定计算转速-------------------------------------------------------11
3.1.1主轴的计算转速---------------------------------------------------11
3.1.2中间传动件的计算转速---------------------------------------------11
3.1.3齿轮的计算转速---------------------------------------------------12
3.2传动轴的估算和验算-------------------------------------------------12
3.2.1传动轴直径的估算-------------------------------------------------12
3.2.2主轴的设计与计算-------------------------------------------------13
3.2.3主轴材料与热处理-------------------------------------------------16
3.3齿轮模数的估算和计算-----------------------------------------------16
3.3.1齿轮模数的估算---------------------------------------------------16
3.3.2齿轮模数的验算---------------------------------------------------19
3.4轴承的选择与校核---------------------------------------------------21
3.4.1一般传动轴上的轴承选择-------------------------------------------21
3.4.2主轴轴承的类型---------------------------------------------------22
3.4.3轴承间隙调整-----------------------------------------------------22
3.4.4轴承的校核-------------------------------------------------------23
3.5摩擦离合器的选择与验算---------------------------------------------23
3.5.1按扭矩选择-------------------------------------------------------24
3.5摩擦离合器的选择与验算---------------------------------------------24
3.5.1按扭矩选择-------------------------------------------------------24
3.5.2外摩擦片的内径d-------------------------------------------------25
3.5.3选择摩擦片尺寸(自行设计)-----------------------------------------25
3.5.4计算摩擦面的对数Z------------------------------------------------25
3.5.5摩擦片片数------------------------------------------------------25
参考文献--------------------------------------------------------------26
1.车床参数的拟定
1.1车床主参数和基本参数
1.1.1拟定参数的步骤和方法
1)极限切削速度Vmax、Vmin
根据典型的和可能的工艺选取极限切削速度要考虑:
允许的切速极限参考值如下:
表1.1
加工条件
Vmax(m/min)
Vmin(m/min)
硬质合金刀具粗加工铸铁工件
30~50
硬质合金刀具半精或精加工碳钢工件
150~300
螺纹加工和铰孔
3~8
根据给出条件,取Vmax=150m/min螺纹加工和铰孔时取Vmin=4m/min
2)主轴的极限转速
计算车床主轴极限转速时的加工直径,按经验分别取K=0.5,Rn=0.25。
则主轴极限转速应为:
取标准数列数值,即
=1250r/min
在
中考虑车螺纹和铰孔时,其加工的最大直径应根据实际加工情况选取50mm左右。
=
r/min
取标准数列数值,即
=28r/min
转速范围Rn=
转速范围Rn=
=
=44.64r/min
取
Z=
=12
考虑到设计的结构复杂程度要适中,故采用常规的扩大传动。
并选级数Z=12,各级转速数列可直接从标准的数列表中查出,按标准转速数列为:
28,40,56,80,112,160,224,315,450,630,900,1250
3)主轴转速级数Z和公比
已知
Rn=
Rn=
Z-1
且Z=
x3b
a、b为正整数,即Z应可以分解为2和3的因子,以便用2、3联滑移齿轮实现变速。
取Z=12级则Z=22
=1250
=28Rn=
=44.64
综合上述可得:
主传动部件的运动参数
=28Z=12
=1.41
4)主电机功率——动力参数的确定
合理地确定电机功率N,使机床既能充分发挥其性能,满足生产需要,又不致使电机经常轻载而降低功率因素。
中型普通车床典型重切削条件下的用量
刀具材料:
YT15
工件材料45号钢,切削方式:
车削外圆
查表可知:
切深ap=3.5mm进给量f(s)=0.35mm/r
切削速度V=90m/min
功率估算法用的计算公式
a主切削力:
Fz=1900apf0.75=1900
0.75=3026N
b切削功率:
N切=
KW=
KW=4.45KW
c估算主电机功率:
N=
=
=5.5KW
可选取电机为:
Y132S-4额定功率为5.5KW,满载转速为1440r/min.
2.运动设计
2.1传动结构式、结构网的选择确定
2.1.1传动组及各传动组中传动副的数目
级数为Z的传动系统由若干个顺序的传递组组成,各传动组分别有Z1、Z2、Z3、…个传动副.即
Z=Z1Z2Z3…
传动副数由于结构的限制以2或3为适合,即变速级数Z应为2和3的因子:
即
Z=2a
3b
实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副的组合:
1)12=3×42)12=4×3
3)12=3×2×24)12=2×3×2
5)12=2×2×3
按照传动副“前多后少”的原则选择Z=3×2×2这一方案,但主轴换向采用双向片式摩擦离合器结构,致使Ⅰ轴的轴向尺寸过大,所以此方案不宜采用,而应先择12=2×3×2。
方案4)是比较合理的
12=2×3×2
2.1.2传动系统扩大顺序的安排
12=2×3×2的传动副组合,其传动组的扩大顺序又可以有6种形式:
1)12=21×32×262)12=21×34×22
3)12=23×31×264)12=26×31×23
5)12=22×34×216)12=26×32×21
根据级比指数分配要“前密后疏”的原则,应选用Z=
×
×
这一方案,然而对于我们所设计的结构将会出现两个问题:
第一变速组采用降速传动时,由于摩擦离合器径向结构尺寸限制,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Ⅰ-Ⅱ轴间的中心距也会辊大,从而使整个传动系统结构尺寸增大。
这种传动不宜采用。
如果第一变速组采用升速传动,则Ⅰ轴至主轴间的降速传动只能同后两个变速组承担。
为了避免出现降速比小于允许的杉限值,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Z=
×
×
这一方案则可解决上述存在的问题。
2.1.3绘制结构网
图2.1结构网
2.1.4传动组的变速范围的极限值
齿轮传动最小传动比Umin
1/4,最大传动比Umax
决定了一个传动组的最大变速范围rmax=umax/umin
。
因此,要按照下表,淘汰传动组变速范围超过极限值的所有传动方案。
极限传动比及指数X,X,值为:
表2.1
公比
极限传动比指数
1.41
X值:
Umin=
=1/4
4
X,值:
Umax=
x,=2
2
(X+X,)值:
rmin=
x+x`=8
6
2.1.5最大扩大组的选择
正常连续的顺序扩大组的传
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- C6140 普通 车床 主轴 变速箱 设计
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