8级主轴箱设计（一台普通车床的主传动系统)【400mm，4kw,1500rmin】

1普通车床主传动系统设计说明书一、 设计题目：设计一台普通车床的主传动系统，完成变速级数为 8-12级。二、 设计目的： 1：通过设计实践，掌握机床主传动系统的设计方法。 2：培养综合运用机械制图、机械设计基础、及结构工艺等相关知识，进行工程设计的能力。3：培养使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。4：提高技术总结及编制技术文件的能力。5：是毕业设计教学环节实施的技术准备。三、设计内容与基本要求：设计内容：（一）运动设计（1）传动方案设计（集中传动，分离式传动）（2）转速调速范围 maxinR（3）公比：大公比，小公比和及混合公比（4）确定结构网和结构式：（1）传动副：前多后少，前密后疏， （2）超速级解决方案：a:增加变速组，b:采用分枝传动和背轮机构（5）绘制转速图：（1）降速：前缓后急（2）升速：前急后缓（6）三角带设计:确定变速组齿轮齿数（7）绘出传动系统图（二）动力设计（1）传动件的计算转速 ：各轴，各齿轮ni（2）传动轴轴径（3）齿轮模数（4）主轴设计：轴径（前径，后径） ，内孔直径，前端前伸量 a(粗选：100-120)，支撑形式，计算合理支撑跨距 L 2（三）结构设计 （四）校核一个齿轮（最小的） ，校核主轴（弯矩，扭矩）基本要求： 1：根据设计任务书要求，合理的确定尺寸、运动及动力等有关参数。2：正确利用结构式、转速图等设计工具，认真进行方案分析。3：正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。说 明书力求用工程术语，文字通顺简练，字迹工整。4：完成主传动系统图 1张和机床正反转控制电气原理图 1张。四、设计参数：序号 加工最大直径 主轴转速系列（r/min） 驱动电动机功率与同步转速1 400mm 1000,710,500,355,250,180,125,904.5kw,1500r/min2 400mm 1000,500,355,250,180,125,90,454kw,1500r/min3 320mm 2000,1420,1000,710,500,360,250,180,125,90,63,424kw,1500r/min4 320mm 2000,1000,710,500,360,250,180,125,90,63,45,223kw,1500r/min5 320mm 2000,1260,1000,800,630,500400,320,250,200,160,1004kw,1500r/min6 320mm 2000,1250,800,630,500,400,320,250,200,160,100,633kw,1500r/min(选择第二组参数作为设计数据)五、运动参数设计（1）传动方案设计（选择集中传动方案）（2）转速调速范围 10max2.45inR（3）选用混合公比 . 3（4）确定结构网和结构式： 2348（5）绘制转速图： 如下图所示（6）确定变速组齿轮齿数1先计算第一扩大组的齿轮的齿数第一扩大组的降速比分别为： ， 12u故齿数最小的齿轮在降速比为 之中，查表取 ， ，则1min2z6zs，则 ，14z231zzsu22基本组的降速比分别是： ，1.821u故齿数最小的齿轮在降速比为 之中，查表有 ， ，1min2z84zs则 ，16z24z3第二扩大组的降速比分别是 ，14u2故齿数最少的齿轮在 之中，查表有 ， ， 则11min0z1zs250，180z25z（7）传动系统图如下： 4六、动力参数设计（1）传动件的计算转速主轴的计算转速： ，取主轴的计算转0.30.3maxini1454/minr速为 125r/min。各轴的计算转速如下：轴序号 电 2 3 主计算转速（r/min）1440 1000 500 177 125最小齿轮的计算转如下：轴序号及最小齿轮齿数 1（22） 2(22) 3(20) 主(50)计算转速（r/min） 1000 500 180 125(2)计算各传动轴的输出功率 514.096.3.80()brpnkw额23875gr3.5.1()r k10937grpnw主(3)计算各传动轴的扭矩（n.mm）1950362jP1T（n.mm）275jn2（n.mm）395018jP3T（n.mm）2746jn主主 主七、轴径设计及键的选取轴一： ， ，取 带入公式：13.80pkw10/minjr0.9。【 】 有， ,圆整取49jPdn23.d24dm选花键： 60轴二： ， ，取 带入公式：23.5pkw2/injr0.9。【 】 有， ,圆整取491jPdn7.3dm3dm选花键： 8326轴三： ， ，取 带入公式：3.5pkw1/injr0.9。【 】 有， ,圆整取491jPdn34.7dm35dm选花键： 860主轴：选择主轴前端直径 ，后端直径19D210.7.8DD:（ ）取 ，则平均直径 。2D65m7.5 6对于普通车床，主轴内孔直径 ,故本例之中，主轴内孔直径取(0.56)dD为 45dm支承形式选择两支撑，初取悬伸量 ，支撑跨距 。9am520Lm选择平键连接， 214,0bhlm八、带轮设计（1）确定计算功率:,K为工作情况系数，可取工作 8小时，取 K=1.0 P=4kw1.04.jKkw（2）选择三角带的型号:由 和 查表选择 B型带4.jkr/minn额（3）取 ，则125D112408Dm（4）核算胶带速度 V19.4/60nvms（5）初定中心矩，圆整取 458mm。012.5180457.ADm（6）计算胶带的长度2210120 1805()1251396.44DLA取 0143m（7）核算胶带的弯曲次数1111029.43.403vUsssL 7（8）计算实际中心距，圆整取 4760014396.55847.222LA（9）核算小带轮的包角11 18058017320D （10）确定胶带的根数 Z，0.92p1.8c，取三根带。0142.jZ（11）大带轮结构如下图所示：九、计算齿轮模数45号钢整体淬火， 10jMP按接触疲劳计算齿轮模数 m,查表计算可得 123.04,.,1.kk1-2轴 取 ， ， ， ，8m12Zijn8jp 8由公式 可得 ，m=2.5mm3123()160jj mjikpZn2.j2-3轴 取 ， ， ， ，m1.8i50jn3.65jp由公式 可得 ，m=2.5mm3231()60jj mjikpZn2.j3-主轴 取 ， ， ， ，84.0i5jn3.51jp由公式 可得 ，m=3.0mm3123()160jj mjikpZn2.6j十、各级转速校核各级实际转速r/min44 89 125 177 250 360 500 1000各级标准转速r/min45 90 125 180 250 355 500 1000误差 2.2% 1.1% 0% 1.7% 0% 1.4% 0% 0%以上各级的转速误差全部满足 10()%(1.4).1%实 际 转 速 标 准 转 速标 准 转 速十一、齿轮校核轴及齿数122133244233242222342362350320主轴50主轴80模数（mm）2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 3 3 3 3分度圆直径(mm)55 82.5 110 82.5 105 55 105 155 150 60 150 240齿根圆直径48.7576.25103.7576.2598.7548.7598.75148.75142.552.5142.5232.5 9(mm)齿顶圆直径(mm)60 87.5 115 87.5 110 60 110 160 156 66 156 246（1） 一轴到二轴的小齿轮从上表可知为齿数为 22查设计手册可得以下数据：1232,.5,82.0,1/min,.04,.,1.jZumBnrKK/10/9STP接触应力：31706093.81mTnKC，.8,.5,.64nNqK1.6STnNqK 为传递的额定功率（KW）123()201()sj juMPaZmBn3.8N将以上数据代入公式可得 0610()jpAS弯曲应力： 160692.542mTnKC， ， .83,.7,0.nNqK 1.27STnNqK0.395Y5129()SwjMPaZmBY将以上数据代入公式可得 164320()wpaPAS（2）二轴到三轴的小齿轮从上表可知为齿数为 22查设计手册可得以下数据： 123,2.8,.5,02.5,/min,.04,.,1.jZuBrKK/10/9STP接触应力：3170650931mTnKC 10，0.85,.,0.6nNqKK0.89STnNqK 为传递的额定功率（KW）123()21()sj juMPaZmBn3.65N将以上数据代入公式可得 94610()jpAS弯曲应力： 160652.2mTnKC，.85,.7,0.nNqK 1.2STnNqK1239()SwjMPaZmB将以上数据代入公式可得 197320()wpaPAS（3）三轴到主轴的小齿轮从上表可知为齿数为 20查设计手册可得以下数据： 12320,43,824,50/min,.04,.,1.jZumBrKK/1/90STP接触应力：3170650931mTnKC，.95,.8,.6nNqK0.9STnNqK 为传递的额定功率（KW）123()2081()sj juMPaZmBn3.5N将以上数据代入公式可得 8910()jpAS弯曲应力：616052.2mTnKC，.95,.78,0.nNqK 1.26STnNqK 11512390()SwjKNMPaZmBn将以上数据代入公式可得 17320()wpaPAS十二、主轴校核（a） 主轴的前端部挠度 .5.1sy（b） 主轴在前轴承处的倾角 0rad容 许 值 轴 承（c） 在安装齿轮处的倾角 .容 许 值 齿65170850236851095D1.07 879il mL 平 均 总E 取为 ，52.10MPa44 40875(1)(1)3690()66dI4349.9253.9282zpF Ndn主 计件 （ ），0.57()yzN0.17()xzFN由于小齿轮的传动力大，这里以小齿轮来进行计算 442912953.852)QPFmzn主计主 主 （将其分解为垂直分力和水平分力由公式 ,tatanQynQzyF可得 2105(),647()zyFN801352)3ZMl Nm:件 (yy件176)2xxFd件主轴载荷图如下所示： 12由上图可知如下数据：a=364mm,b=161mm,l=525mm,c=87mm计算（在垂直平面）, ,1()6QZFabclyEI2()3ZFcylEI3(23)6zMcylEI1230.17sz， ，()QZabIl齿 (23)6ZlcI齿 2 (3)ZlcI齿 35.910齿 Z齿 1齿 2齿 3， ，()6QZFablEI轴 承 zFclEI轴 承 23ZMlI轴 承5.910轴 承 Z轴 承 1轴 承 2轴 承 3计算（在水平面）, ,1()6QyFabclEI2()yFclEI3()(23)6yxclEI 131230.17syy， ，()QFabEIl齿 1 (23)6yFlcEI齿 2()(3yxMlcEI齿 351.80齿 y齿 齿 2齿 3， ，()6QyablI轴 承 1 yclI轴 承 2()3yxlI轴 承53.810轴 承 y轴 承 轴 承 2轴 承合成： 20.1.5sszyy201齿 齿 齿 .3.轴 承 轴 承 Z轴 承 Y十三、轴承的选取（1） 带轮：因于带轮不承受轴向力，故选用深沟球轴承，型号：210。（2） 一轴：一轴的前后端与箱体外壁配合，配合处传动轴的轴径是 25mm，同时一轴也不会承受轴向力故也选用深沟球轴承，型号：205。（3） 二轴：二轴与一轴相似，但是由于工作过程之中传动可能右误差，二轴会承受轴向力，因此二轴与外壁配合处采用圆锥滚子轴承，型号：7206E。（4） 三轴：三轴与外壁配合处采用圆锥滚子轴承，型号：7207E。（5） 主轴：主轴是传动系统之中最为关键的部分，因此应该合理的选择轴承。从主轴末端到前端依次选择轴承为圆锥滚子轴承，型号：7214E;推力球轴承，型号：38215；圆柱滚子轴承，型号：3182113，其示意图如 14十四、电气设计（1） FU1，FU2，FU3，FU4，FU5 为熔断器，起短路保护。（2） FR为热继电器。起过载保护。（3） KM1，KM2 为主电机 M的正转和反转的接触器。（4） SB为停止开关。（5） SB1为电机正转开关。（6） SB2为电机反转开关。（7） HL1，HL2 分别为电机正转和反转的指示灯。（8） EL为照明灯。 15参考书籍：【1】.金属切削机床课程设计指导书 哈尔滨工业大学出版社【2】.金属切削机床设计指导 上海交通大学出版社【3】.机床设计手册（两册共四本） 机械工业出版社【4】.机床设计图册 上海科学技术出版社 【5】.金属切削机床设计 上海科学技术出版社 【6】.机械课程设计 浙江大学出版社【7】.机械设计（第四版） 高等教育出版社【8】.机械制造装备 中国铁道出版社【9】.机械制图 高等教育出版社【10】.机床电力拖动与控制 西南交通大学出版社