c6140普通车床主轴箱传动设计.docx
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目录1 .车床参数的拟定21.1 概述21. 2参数的拟定22.运动设计32. 1传动结构式、结构网的选择确定3传动组及各传动组中传动副的数目32.1. 2传动系统扩大顺序的安排32. 1.3绘制结构网41. 1. 4传动组的变速范围的极限值42. 1.5最大扩大组的选择53. 2转速图的拟定54. 2. 1主电机的选定55. 3齿轮齿数确实定及传动系统图的绘制56. 3. 1齿轮齿数确实定的要求57. 3. 2变速传动组中齿轮齿数确实定63.强度计算和结构草图设计93.1 确定计算转速93. 1. 1主轴的计算转速93.1. 2中间传动件的计算转速93. 1.3齿轮的计算转速108. 2传动轴的估算和验算108.2. 1传动轴直径的估算103. 2. 2主轴的设计与计算113. 2.3主轴材料与热处理123. 3齿轮模数的估算和计算143. 3.1齿轮模数的估算143. 3. 2齿轮模数的验算173. 4轴承的选择与校核193. 4. 1 一般传动轴上的轴承选择193. 4. 2主轴轴承的类型203. 4. 3轴承间隙调整203. 4. 4轴承的校核213. 5摩擦离合器的选择与验算223. 5. 1按扭矩选择223. 5.2外摩擦片的内径d22总结233 .强度计算和结构草图设计3.1 确定计算转速主轴的计算转速min 婷3 Tz=12〃广〃min 0二28X2. 82=79r/min3.L 2中间传动件的计算转速III轴上的 6 级转速分别为：112、160、224、315、450、630r/min.主轴在 79r/min 以上都可以传递全部功率。
III轴经乙-Zm传递到.主轴，这时从112r/min以上的转速全部功率，所以确定最低 转速112r/min为III轴的计算转速按上述的方法从转速图中分别可找到计算转速： II 轴为 315r/min, I 轴为 900r/min,电动机轴为 1440r/min.3.1. 3齿轮的计算转速Zi安装在in轴上，从转速图可见％齿轮本身有6种转速，其要传递全部的功率 的计算转速为112r/min同样可以确定其余齿轮的转速如下表3.1所示：表3. 1齿轮Z.Z2z3z4z5Z6Z7z8z9z10Zn21 2Z13Z14计算转速9003159009003151123151123151121501601121123.2传动轴的估算和验算3.2.1 传动轴直径的估算传动轴直径按扭转刚度用以下公式估算传动轴直径:N d =94/ mm1其中：N—该传动轴的输入功率N=N/KW凡一电机额定功率；n一从电机到该传动轴之间传动件的传动效率的乘积与一该传动轴的计算转速r/min[]一每米长度上允许的扭转角(deg/m),可根据传动轴的要求选取如表3. 2所示表3. 2度要求 允许的扭前、\主轴一般的传动轴较低的传动轴[]0. 5—11—1.51. 5—2对于一般的传动轴，取[归=1.5N=N』=5.5x0.96 =5.28 KW nf=900 r/min…I 5公rOOxioooxL5= 28.5mm取 4 =32 mmN2 =Ndx] =5.5 x0.96 x0.995 =5.25 KW%二425 r/mind2 =91d2 =915.25… 400 315 x1000=37 mmxl.5取.=36M =N』 =5.20 KW叼二150150x5.20400=42.2 mm1000xl.5dy =46采用花键轴结构，即将估算的传动轴直径d减小7%为花键轴的直径，在选相近的 标准花键。
dj =29.3X0. 93=27.0(V =34. 5X0.93=32.0d/ =42.2X0.93=40.0查表可以选取花键的型号其尺寸Z Dxdxb(GB1144 74)分别为《轴取 6-28X32X74轴取8-32X36X6/ 轴取 8-42X46X803. 2.2主轴的设计与计算主轴组件结构复杂，技术要求高安装工件的主轴参与切削成形运动，此，它的 精度和性能性能直接影响加I：质量（加「精度与外表粗糙度）1）主轴直径的选择杳表可以选取前支承轴颈直径Di=90 mm后支承轴颈直径D2=（0. 7〜0.85） D尸63〜77 mm选取D2=70 mm2）主轴内径的选择车床主轴由于要通过棒料，安装自动卡盘的操纵机构及通过卸顶尖的顶杆必须是 空心轴确定孔径的原那么是在满足对空心主轴孔径要求和最小壁厚要求以及不削弱主轴 刚度的要求尽可能取大些推荐:普通车床d/D （或&/D）=0.55〜0.6其中D——主轴的平均直径，D=（Di+Dj/2d.—前轴颈处内孔直径d二（0. 55〜0. 6）D=44〜48 mm所以，内孔直径取45mm3）前锥孔尺寸前锥孔用来装顶尖或其它工具徘柄，要求能自锁，目前采用莫氏锥孔。
选择如下:莫氏锥度号取5号标准莫氏锥度尺寸大端直径D=44. 3994）主轴前端悬伸量的选择确定主轴悬伸量a的原那么是在满足结构要求的前提下，尽可能取小值主轴悬伸量与前轴颈直径之比a/D=0. 6〜1. 5a二（0. 6〜1. 5） D尸54 〜135 mm所以，悬仲量•取100mm5)主轴合理跨距和最正确跨距选择根据表3-14见《机械设计手册》计算前支承刚度前后轴承均用3182100系列轴承，并采用前端定位的方式查表 Ka =1700 xD,14A： =1700X901 4=9. 26X 105 N/mm因为后轴承直径小于前轴承，取丛=1.4Kb =6. 61 X 105N/mm••F :包 了—T——° 6(上+1+1)a 3其中区为参变量 Kb综合变量”=旦K/其中E——弹性模量，取E=2. 0 X 1 O' N/m/I——转动惯量，1= n (D'-d,)/64=3. 14 X (80-454)=l. 81 X10WEI _2.OxlO5 xl.81xl06♦ 一 K丁 9.26xl05 xlOO3=0. 3909由图3-34中，在横坐标上找出n=0. 3909的点向上作垂线与g=1.4的斜线相交, K B由交点向左作水平线与纵坐标轴相交，得Lo/a=2.5。
所以最正确跨距LLo=2. 5a=2. 5X 100=250 mm乂因为合理跨距的范围L 介理=(0. 75〜1. 5)Lo=187. 5〜375 mm所以取L=260 nun6)主轴刚度的验算对于•般机床主轴，主要进行刚度验算，通常能满足刚度要求的主轴也能满足强 度要求对¥ 一般受弯矩作用的主轴，需要进行弯矩刚度验算主要验算主轴轴端的位移y和前轴承处的转角为 o图3.1主轴支承的简化图3.1主轴支承的简化切削力 F. =3026N挠度_F:a\L+a) / <3EI_3026xlQ02 x(260+100)3x2.OxlO5 xl.81xl06=0.01[y]=0. 0002L=0. 0002X260=0. 052〃 V 5倾角Fa(2L+3a)6EI3026x100x(2x260+3x100)6x2.0xl05 x181xl06=0. 00011前端装有圆柱滚子轴承，查表[qkO.OOlrad符合刚度要求3. 2. 3主轴材料与热处理材料为45钢，调质到220〜250HBS,主釉端部锥孔、定心轴颈或定心圆锥面等部位局部淬 硬至HRC50〜55,轴径应淬硬3. 3齿轮模数的估算和计算3. 3.1齿轮模数的估算根据齿轮弯曲疲劳的估算:m 2323齿面点蚀的估算:其中勺为大齿轮的计算转速，A为齿轮中心距。
由中心距A及齿数Z2求出模数：5=2—而芍+马根据估算所得，心和吗中较大的值，选取相近的标准模数1）齿数为32与64的齿轮N=5. 28KW2Amj =Z)+z2Amj =Z)+z_ 2x85.5- 32+64= 1.78 mm取模数为22)2)齿数为56与40的齿轮取模数为23）齿数为27与75的齿轮N=5. 25KW2x12127+75=2.37 mm2A吗=ZE取模数为2. 54）齿数为34与68的齿轮N=525KW= 2.29 mmnij =2A_ 2x107.8― 34+68= 2.11 mm2A叫=Z*2= 1.88 mm取模数为2. 55）齿数为42与60的齿轮N=5. 25KW2x96.142+60取模数为2. 5A 23706）齿数为23与91的齿轮N=5. 20KW^323/ 5,20 =2.32 mm91x1503703 — =121.0 mm V 1502AZ1 +z22AZ1 +z22x121.023+91= 2.12 mm取模数为2. 57）齿数为76与38的齿轮N=5. 20KWmmmm取模数为2. 53. 3.2齿轮模数的验算结构确定以后，齿轮的工作条件、空间安排、材料和精度等级等都已确定，才可 能核验齿轮的接触疲劳和弯曲疲劳强度值是否满足要求。
根据齿轮的接触疲劳计算齿轮模数公式为：14QAA I（J±1）KiK,K、KsNm, =16300d-——；~$— mm根据齿轮的弯曲疲劳强度计算齿轮模数公式为:=275 *2K皿/亚瓦］mm式中：N-—计算齿轮传递的额定功率N,一计算齿轮（小齿轮）的计算转速r/min 由〃一-齿宽系数中〃? =2, %"?常取6〜10；mz「一计算齿轮的齿数，一般取传动中最小齿轮的齿数;「一大齿轮与小齿轮的齿数比，》=三为；“ + ”用于外啮合，“-”号用于内啮 合；Ks-一寿命系数，Ks=KrKHKNK（/； 3.5勺「一工作期限系数，Kt =勺陛工；3.6齿轮等传动件在接触和弯曲交变载荷下的疲劳曲线指数m利基准循环次数Con-齿轮的最低转速r/min;T--预定的齿轮工作期限，中型机床推荐：T=15000-20000h;Kn--转速变化系数（「一功率利用系数Kj一材料强化系数幅值低的交变我荷可使金属材料的晶粒边界强化，起着 阻止疲劳细缝扩展的作用；仁（寿命系数）的极限降由血可皿当号2KmM 贝瞰Ks vSmin时，取舄=K—；AT,一-工作情况系数中等冲击的主运动：（二1.2〜1.6；K2动载荷系数K?齿向载荷分布系数Y一一齿形系数；[4」、[%] ―—许用弯曲、接触应力MPa 1）齿数为32与64的齿轮N=5.28KWd -mz =2 x32 =64 mm节圆速度V节圆速度V兀d 〃71x64x850 cm /==2.85 m/ s6000060000由表8可得：取精度等级为7级。
K,=L26=1.2=—=—x7=0.21z 3260x850x17000=4.43由表9得:K3=l Ks=KrKnKNKq107K “二0.71 Kv =0.60 Kti 。
