CA6140车床主轴箱设计45-2000-1.41-12-7.5KW

1、目录一.设计的目的与要求21.1设计的目的2二、设计步骤22.1.运动设计22.1.1已知条件22.1.2结构分析式32.1.3 绘制转速图42.1.4 绘制传动系统图52.2.动力设计62.2.1 确定各轴转速62.2.2 带传动设计72.2.3 各传动组齿轮模数的确定和校核92.3各传动齿轮其余参数以及各轴中心距的确定112.4. 齿轮模数的验算122.5. 各轴的设计及主轴的校核182.5.1 确定各轴最小直径182.5.2主轴的计算及校核192.5.3各轴轴承选择及校核213.5.4传动轴的弯曲刚度验算232.5.5多片式摩擦离合器的设计计算25三.结构设计及说明263.1 结构设计的内容、技术要求和方案263.2展开图及其布置273.3 齿轮块设计27四.设计总结29五.参考资料292一.设计的目的与要求1.1设计的目的全套图纸加扣 3346389411或3012250582机床设计是学生在完成基础技术课程和专业知识课程之后，进行的一个实践教学环节。其目的主要是如下几点：1.培养学生综合运用和巩固扩大已经学过的知识，以提高理论联系实际的设计与计算能力。2.培养学生收集、阅读、

2、分析和运用资料的能力，以提高独立工作的能力。3.使学生初步掌握机床设计的方法与步骤，以提高结构设计与编写技术文件的能力。二、设计步骤2.1.运动设计2.1.1已知条件1公比:=1.412转速级数：Z=123确定转速范围：主轴最小转速:nmin=45r/min可得调速范围：Rn=Z-1=1.4112-1=43.8最大转速:nmax=nminRn=4543.8=1971r/min查表取标准转速nmax=2000 r/min 4电动机功率：P=7.5KW 2.1.2结构分析式从电动机到主轴主要为降速传动，若使传动副较多的传动组放在较接近电动机处可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，节省材料，也就是满足传动副前多后少的原则，但是一轴装有离合器，齿轮副过多会增加轴向长度，因此取方案。在降速传动中，防止齿轮直径过大而使径向尺寸常限制最小传动比；在升速时为防止产生过大的噪音和震动常限制最大转速比。在主传动链任一传动组的最大变速范围。在设计时必须保证中间传动轴的变速范围最小。根据中间传动轴变速范围小的原则选择结构网。从而确定结构网如下：检查传动组的变速范围时，只检查最后一个扩大组：R2=X2(P2-1)

3、 其中=1.41，X2=6，P2=2所以R2=1.416(2-1)=7.86，合适。2.1.3 绘制转速图选择电动机一般车床若无特殊要求，多采用Y系列封闭式三相异步电动机，根据原则条件选择Y160M-6型Y系列笼式三相异步电动机。其同步转速970r/min,额定功率7.5KW分配总降速传动比总降速传动比i=nminnd=45970=0.0464又电动机转速nd=970r/min不符合转速数列标准，因而增加一定比传动副。确定传动轴轴数传动轴轴数 = 变速组数 + 定比传动副数 + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。确定各级转速并绘制转速图由nmin=45r/min,=1.41,Z=12确定各级转速：2000、1400、1000、710、500、355、250、180、125、90、63、45r/min。由此也可确定加在电动机与主轴之间的定传动比i=970/710=1.37。下面画出转速图（电动机转速与主轴最高转速相近）。66/3320001400100071050035525018012590634520/7922/6235/4949/3530/4236/36970确定各变速组传动副齿

4、数传动组a:ai1=1/1，ai2=1=11.41查实用机床设计手册表2.3-4,可取SZ=72,于是可得轴齿轮齿数分别为：36、30。可得轴上的齿轮齿数分别为：36、42。传动组b:bi1=1=1.411，bi2=1=11.41，bi3=13=12.82查实用机床设计手册表2.3-4,可取 SZ=84，于是可得轴上齿轮的齿数分别为：49、35、22。于是得轴上齿轮的齿数分别为：35、49、62。传动组c:ci1=21=21,ci2=14=13.98查实用机床设计手册表2.3-4,可取SZ=99,ci1=2/1为升速传动，取轴齿轮齿数为66；ci2=1/3.98为降速传动，取轴齿轮齿数为20。得轴齿轮的齿数分别为66，20；得轴齿轮齿数分别为33,79。2.1.4 绘制传动系统图根据轴数，齿轮副，电动机等已知条件可有如下系统图：66793349623522354942363612517030202.2.动力设计2.2.1 确定各轴转速确定主轴计算转速：主轴的计算转速为nIV=nminz3-1=451.41123-1=126.1r/min在转速图上取最近的标准值得：nIV=125r/mi

5、n各传动轴的计算转速： 轴可从主轴按20/79的传动副找上去，相应的轴的计算转速180r/min；轴的计算转速为500 r/min；轴的计算转速为710r/min。各齿轮的计算转速传动组c中，只需计算最小z =20的齿轮，计算转速为180r/min；传动组b计算z =22的齿轮，计算转速为500r/min；传动组a应计算z =30的齿轮，计算转速为710r/min。核算主轴转速误差n实=970125170363649356633=1997.1 r/minn标=2000r/minn实-n标n标=1997.1-20002000=0.15%10-1=4.10% 所以合适。2.2.2 带传动设计电动机转速n=970r/min,传递功率P=7.5 KW,传动比i=1.37。两班制，一天运转16小时，工作年数10年。定计算功率取KA=1.1，则Pca=KAP=8.25KW选取V带型根据小带轮的转速和计算功率，选A型带。确定带轮直径和验算带速查表小带轮基准直径d1=125mm,d2=d1i=1251.37=171.25mm，取标准带轮直径，最终取d2=170mm验算带速度v=d1n1601000其中

6、-小带轮转速(r/min)；-小带轮直径(mm)； v=3.141259706001000=6.35m/s4,25，合适。确定带传动的中心距和带的基准长度设中心距为,则0.55(d1+d2)a02(d1+d2)于是206.25a0750,初取中心距为a0=400mm。带长L0=2a0+2d1+d2+d2-d124a0=2400+3.142125+170+170-12524400=1264.42mm查表取相近的基准长度Ld，Ld=1250mm。带传动实际中心距a=a0+Ld-L02=400+1250-1264.422=392.79 mm验算小带轮的包角一般小带轮的包角不应小于。 1180-d2-d1a57.3=173.4120, 合适确定带的根数Z=PcaP0+P0kkL其中：P0=1.37P0为1=180，载荷平稳，i=1，特定基准长度时单根V带的额定功率，由实用机床设计手册图3.2-3，3.2-4得：P0=0.08，P0为时传递功率的增量，由实用机床设计手册图3.2-3，3.2-4得：k=0.99，k为包角修正系数；由实用机床设计手册表3.2-6查得kL=0.93，kL为长度系数；由

7、实用机床设计手册表3.2-6查得为避免V型带工作时各根带受力严重不均匀，限制根数不大于10。Z=8.251.37+0.080.990.93=6.18，取7计算带的张紧力F0=500pcavZ2.5-kk+qv2其中：-带的传动功率，8.25KW；v-带速，6.35m/s；q-每米带的质量，kg/m；取q=0.1kg/m。由实用机床设计手册表3.2-1查得. F0=5008.256.3572.5-0.990.99+0.16.352=145.58N计算作用在轴上的压轴力FQ2ZF0sin1227145.58sin173.42 =2034.74N2.2.3 各传动组齿轮模数的确定一般同一变速组中的齿轮取同一模数，选择负荷最重的小齿轮，按简化的接触疲劳强度公式进行计算：mj=163383(u+1)NdmZ2uj2nj(mm)式中按接触疲劳强度计算的齿轮模数（mm）；齿轮传递的功率（kw）；小齿轮的计算转速（r/min）；大齿轮齿数与小齿轮齿数之比；Z小齿轮齿数；齿宽系数，=B/m，=610；许用接触应力（Mpa）。1）对于a传动组验证30/42齿轮传动副齿轮传递的功率：7.50.96=7.2K

8、w；小齿轮的计算转速：取710（r/min）；大齿轮齿数与小齿轮齿数之比：取1.41；Z小齿轮齿数:取Z=30；齿宽系数，=B/m，=610。取m=8；j许用接触应力（Mpa），选择齿轮材料为20Cr渗碳淬火，芯部HB180-250，表面HRC59，查金属切削机床设计指导得j=1650MPa。mj=163383(1.41+1)7.283021.4116502710=1.57mm暂取a传动组的齿轮模数为22）对于b传动组验证22/62齿轮传动副齿轮传递的功率：7.50.960.990.98=6.99Kw；小齿轮的计算转速：取500（r/min）；大齿轮齿数与小齿轮齿数之比：取2.82；Z小齿轮齿数:取Z=22；齿宽系数，=B/m，=610。取m=8；j许用接触应力（Mpa），选择齿轮材料为20Cr渗碳淬火，芯部HB180-250，表面HRC59，查金属切削机床设计指导得j=1650MPa。mj=163383(2.82+1)6.9982222.8216502500=1.99mm暂取b传动组的齿轮模数为33）对于c传动组验证20/79齿轮传动副齿轮传递的功率：7.50.960.9920.982=6.78Kw；小齿轮的计算转速：取180（r/min）；大齿轮齿数与小齿轮齿数之比：取3.98；Z小齿轮齿数:取Z=20；齿宽系数，=B/m，=610。取m=8；j许用接触应力（Mpa），选择齿轮材料为20Cr渗碳淬火，芯部HB180-250，表面HRC59，查金属切削机床设计指导得j=1650MPa。mj=163383(3.98+1)6.7882023.9816502180=2.87mm暂取c传动组的齿轮模数为3综合考虑I-I

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