1、機械制造裝備設計課程設計姓名：姜家恒班級：機自082班學號：200800101060指導老師:趙克政廣西工學院機械工程系2012年1月10日c6135主軸箱的設計姜家恒目 錄、八、刖.言二、運動設計1. 確定各運動參數 42. 確定結構式 53. 確定轉速圖64. 確定齒輪齒數 85. 帶傳動的設計（V型）96. 計算轉速 117. 驗算主軸的轉速誤差 118. 傳動系統圖的繪制 12三、動力設計1. 電機的選擇 132. 各軸的傳遞功率 133. 確定各齒輪的模數 144. 確定各軸直徑19四、結構設計1. 設計主軸組件202. 主軸的驗算 20五、結束語22六、 參考文獻 23機械制造裝備

2、設計課程設計任務書設計題目：C6135型普通車床主運動傳動系統設計專業：班級：學號：姓名：指導教師：肖學勤、趙克政教研室主任：李寶靈廣西工學院機械系2011年1月10日3主軸箱的設計姜家恒一、前言1. 設計目的機床設計是學生在學完基礎課，技術基礎課及專業課的基礎上，結合機床 主傳動部件（主軸變速箱）設計計算進行集合訓練。（1）.掌握機床主傳動部件設計過程和方法，包括參數擬定，傳動設計，零 件計算，結構設計等，培養結構分析和設計的能力。（2）.綜合應用過去所學的理論知識，提高聯系實際和綜合分析的能力。（3）.訓練和提高設計的基本技能。如計算，制圖，應用設計資料，標準和 規范，編寫技術文件等。2.

3、 完成的內容機床設計是學生在學完基礎課，技術基礎課及有關專業課的基礎上， 結合機 床傳動部件（主軸變速箱）設計進行的綜合訓練最大工件回轉直徑是350 mm普通車床主軸變速箱設計一、運動設計1 確定各運動參數2 確定結構式3 繪制轉速圖4 確定齒輪齒數5 繪制傳動系統圖（轉速圖與傳動系統圖繪在同一張圖紙）二、動力設計1 .確定主電動機功率2 .確定各軸的直徑3 .確定各齒輪的模數三、結構設計1 .設計主軸組件2 .主軸組件的驗算3 .繪制主軸組件裝配圖（1號圖紙）四、編寫設計說明書（不少于20頁）五、答辯。#1.確定各運動參數（1）確定極限切削速度Vmax和Vmin根據典型的和可能的工藝選取極限

4、切削速度要求考慮：工序種類、工藝要求、刀具和工件材料等因素。查機床設計指導 有，允許的切削速度參考值如下:加工條件Vmax (m/min)Vmin (m/min)硬質合金刀具粗加工鑄鐵工件30-50硬質合金刀具半精或精加工碳鋼工件150-300螺紋（絲桿等）加工和鉸孔3-8取 Vmax =200 m/min ， Vmin =5 m/min。（2）確定主軸的轉速、公比及變速范圍1 ）主軸的最大極限轉速1000Vmaxnmax =二 dmin式中，查機床設計指導 有，dmin按經驗公式（0.1-0.2）Dnmax =1455 m/min。取 0.125D=0.125 350=43.75mm求得，主

5、軸的最大極限轉速2 ）主軸的最小極限轉速1000Vminnmin0VZ式中，查機床設計指導有，dmax考慮車螺紋和鉸孔時，其加工最大5#直徑應根據實際加工情況選取0.1D 和 50mn左右；取 dmax =50mm求得，主軸的最小轉速 n min =31.8 m/min。3 ）車床的變速范圍RR=仏=45.7nmin4 ）確定公比:0取機床的變速級數為Z=12級，由公式R="，得 =1.4155，取標準值 =1.41.各級轉速可直接從機床設計指導的標準轉速列表中查出，標準數列表給出了以 =110000的數值，因為 =1.41 = 1.066，從表中找到nmax=1500r/min ,

6、 就可以每隔5個數值取出一個數，從而得出十二級轉速分別為：1500 r/min、1060 r/min、750 r/min、530 r/min、375 r/min、265 r/min、190 r/min、132 r/min、95 r/min、67 r/min、 47.5 r/min 、33.5 r/min 。2.確定結構式（1）確定傳動順序1）此次設計的c6135車床為12級，故有以下幾種傳動方案：112 =3 4212 =4 3312 =3 2 2412 = 2 3 2引2 = 2 2 32 ）對方案進行比較第1、第2種有四聯滑移齒輪，如果采用四聯滑移齒輪的話，話大大增大了主軸箱的軸向尺寸，故

7、不采用第1】、第2 種方案；也是從結構方面考慮，第51種的軸向尺寸都會比第31第41種的大；下面就 第31第41種方案進行比較，從而選取最終方案。對于第31種方案，嚴格遵循了“前多后少”的設計原則，把盡可能多的傳動副置于前面，讓盡可能多傳動副處于較高速的狀態， 這樣就可以盡量減輕它們 的受力情況，從而可以減小其尺寸，從而減少整體尺寸；對于第41種方案，沒有遵循了 “前多后少”的設計原則，但是由于采用第31 種方案的話，會增大軸的軸向尺寸；為了使軸的軸向尺寸不至于太長，把二 聯滑移齒輪放在軸，三聯滑移齒輪放在軸二；這樣的話可以使軸的尺寸不太 大，又可以使較多的傳動副放在相對高速的位置。對于第31

8、第41種方案都是相對其他幾種比較好的方案，基于不同方面的考慮，可以選擇其中一種；在本次設計中，選擇第41種方案進行計算。3 ）最終確定的傳動方案為412 = 2 3 2。傳動方案的擴大順序與傳動順序可以一致也可以不一致；本設計擴大方案設計為12 = 23 3! 26。因為軸上有離合器，為避免離合 器干涉齒輪嚙合，必須使其中一個齒輪的齒根圓直徑大于離合器的最大直徑。故采用此擴大順序12 = 23 3,26（3）此次設計的車床的結構式為12 =23 3, 26。（4）繪制結構圖IHIIIIV/一XX/V><x><一一一><><><ww3t

9、2 63. 確定轉速圖（1）電動機轉速的確定根據本設計車床的12級轉速，nmax=1500r/min ;要使電動機的轉速與主軸的 最高轉速相近，以避免過大的升速或降速；根據電動機的轉速標準，取電動機的 額定轉速 nm =1440 r/mi n ;（2）確定軸的轉速查機床設計指導 有，車床的軸的轉速一般取700-1000 r/min 左右 比較合適，故在本設計車床中，取軸的轉速n =750 r/min ;1 ）分配降速比時，應注意傳動比的取值范圍：齒輪傳動副中最大傳動比 Umax乞2,最小傳動比Umin _丄傳動比過大，引起振動和噪音，傳動比過小，4使動齒輪與傳動齒輪的直徑相差太大，將導致結構龐

10、大。2）由傳動比限制原則，得出極限級比指數表:J''公比級比指數極限值一1.41X 值 imax 洛=44X 值min = £ = 223）根據“前緩后急”原則，先確定各個變速組的最小傳動線；從 軸的750 r/min轉速傳到主軸的33.5 r/min ，相差9格，相當于級比指數為9； 總共有3個變速組；9“ 3=3;由“前緩后急”原則分配三格給中間變速組， 分配兩格給第一變速組，分配四格給第三變速組；然后，對于其他傳動線，結合結構圖可相應得出;4）綜上所述，得出各傳動線的傳動比：傳動比一.傳動組電機一II IIi inI N心= 19:53i a1 = 1:2G =

11、1:4iio = 132:25i b2 = 1:20ia2 =7:5G=5:7 2:1（4）轉速圖的繪制:9(1)確定齒輪齒數應該注意以下幾類：1)齒輪的齒數和應過大，以免加大中心距使機床結構龐大 般推薦齒輪數和Sz為60100;2) 不產生根切最小齒輪Zmin -1820;3) 保證強度和防止熱處理變形過大齒輪齒根園到鍵槽的壁厚:_2mm一般2T取:_5mm則 Zmin _ 6.5 m4) 三聯滑移齒輪的相領兩輪的齒數差應大于4;避免齒輪右左移動時齒輪 右相碰，能順利通過。(2) 在一個變速組中，主動齒輪的齒數用乙表示，從動齒輪的齒數用Z j表Zi a；示，Zj+Zj=Szj，則傳動比ij為

12、 ij = =jZ j bjS Sz*式中，aj、bj為互質數，設引6二SojZj二a丄Z bjSojSoj由于Zj是整數，SZj必定能被Soj所整除；如果各傳動副的的齒數和皆為Sz，則Sz 能被 So1、So2、So3所整除，換言之，Sz是So1、So2、S03的公倍數。所以確定齒輪的齒數時，應在 允許的誤差范圍內，確定合理的aj、bj，進而求得So1、So2、So3，并盡量使So1、 So2、S03的最小公倍數為最小，最小公倍數用 So表示，則Sz必定為So的整數倍。 設Sz=kSo，k為整數系數。然后根據最小傳動比或最大傳動比中的小齒輪確定k值，確定各齒輪的齒數。(3) 第一變速組1 7

13、已知ia1 )、ia2二7，則有2 5兩對齒輪的齒數和分別為 Sa1 =3、Sa2=12；最小公倍數Sa =12；則齒數和為1Sz=12k。最小齒數發生在ia1中，則Za1 12k=4k_17, k5 ;取k=6，得3Sz =72，第一對齒輪的齒數Za1=24、Z a1 =48，第二對齒輪的齒數7Za2 = X Sz = 42、Z a2 = 30。1915已知咕=53、ib2 -，ib"7則有三對齒輪的齒數和分別為Sbi=72、Sb2=3、Sb3=12;最小公倍數Sb =72;則齒 數和為Sz=72k。最小齒數發生在 心中，則Zbi二19 72k=19k_17, k_1 ;取72k=

14、1，得Sz =72，第一對齒輪的齒數Zb1 =19、Z b1 = 53，第二對齒輪的齒數15 cc cZb2Sz = 24、Z b2 = 48、 Z b3Sz 二 30、Z b3 = 42312（5）第三變速組1已知ic1 =、i2c2二，則有41兩對齒輪的齒數和分別為 Sc1 =5、Sc2 =3 ；最小公倍數Sc =15;則齒數和為1Sz=15k。最小齒數發生在id中，則Zd15k =3k _17，k 一5.7 ；取k=7，得5Sz =105，第一對齒輪的齒數Zd =21、Z c1 =84，第二對齒輪的齒數2Zc2Sz =70、 Z c2 =35。35. 帶傳動的設計（V型）已知：電機額定功

15、率Pm二7.5kw，額定轉速nm二1440r/m，軸的轉速n - =750r/min，兩班制工作。（1）確定計算功率Pca公式比二心卩皿查機械設計教程表 8-7，得Ka=1.2，則Pca二K A Pm =9kw;（2）選擇V帶帶型查機械設計教程圖8-11，選取B型（3）選擇小帶輪的基準直徑d1根據V帶的帶型，參考機械設計教程表8-6和表8-8確定小帶輪的基準直徑 d1=132mm11C6135主軸箱的設計姜家恒（4）確定大帶輪的基準直徑d2 公式d2 9趙（1 - ；）io 電機到軸的傳動比；di 小帶輪的基準直徑；8-8，取；根據機械設計教程，取 0.02 ；計算結果為 d2日就山-呂）=2

16、48mm查機械設計教程表d2 =250mm（5）驗算帶速VV 帶的速度 V= dinm =9.9527m/s ；60X000由此得5乞V乞25m/s ;驗算合格；（6）確定V帶的基準長度Ld1 ）初定兩帶輪的中心距a0查機械設計教程，得 a°=（ 0.7-2）（ di + d2）,取a°=500mm2 ）計算初定中心距a。相應的帶長LeaLca =2a° （di d2）（=1607mm24a°查機械設計教程表8-2，取Ld =1600mm（7）確定兩帶輪的中心距aL, - L由公式a=a0 ea計算出實際中心距 a=496.5mm2（8）驗算小帶輪上的包

17、角冷由公式：i -180 -57.3 “ -di 計算出i =166 一120 ；a驗算合格。（9）計算V帶的根數Z么式 Z =( Po:Po) K. Kl式中，Po 單根V帶的基本額定功率，查機械設計教程表8-4a取F0=2.5kw;.-：Po 單根V帶額定功率的增量，查機械設計教程表8-4b取.Po=o.4 ；K :包角修正系數，查機械設計教程表 8-5取K.=o.96 ；Kl 帶長度系數，查機械設計教程表 8-2取Kl =0.92 ；計算結果Z=3.57;取整Z=4； V帶的根數為4根。6. 計算轉速變速傳動中傳動件的計算轉速，可根據主軸的計算轉速和轉速圖確定。確定 傳動軸的計算轉速時，

18、先確定主軸的計算轉速，再按傳動順序由后往前依次確定, 最后確定各傳動件的計算轉速。（1）主軸的計算轉速為公式 nV =n：3式中，n,第一級的轉速;Z機床的轉速級數；計算出，主軸的計算轉速為95r/min ；（2）各傳動軸的計算轉速主軸的計算轉速是軸II經21/84的傳動副獲得的，此時軸ill相應的轉速為 375r/min，但變速組c有兩個傳動副，軸ill轉速為最低轉速132r/min時，通過 7O/35的傳動副可使主軸獲得轉速 265 r/min>95 r/min，則應能傳遞全部功率，所以軸山的計算轉速為 132 r/min，軸川的計算轉速時通過軸最低轉速375r/min獲得，所以軸.

19、的計算轉速為 375r/min。同樣，軸的計算轉速為 75Or/mi n 。軸Inin主軸計算轉速75Or/mi n375r/mi n132 r/min95r/min7. 驗算主軸的轉速誤差n（1）已知:傳動比傳動組電機一II nI HiI IVio =ia1 =O.5i b1 = O.3585i c1 = O.25id1 -名）i b2 =O.5d2i a2 =匸4i c2 = 2=O.51744G=O.714315C6135主軸箱的設計姜家恒#C6135主軸箱的設計姜家恒#C6135主軸箱的設計姜家恒-n1 =(m-n mi°ia1ib1id ) n1 100% =0.33%：訃

20、2 :=(n2-nm i° ia1 ib2 ic1) n2100% =2%-n3：=(n3-nmi°ia1ib3ic1)"門3 100% =0.7%-n4=( n 4- nm i° ia2 ib1 ic1 ) F 100% =1.6%n5=(門5 - nm i° ia2*2 i c1)：'門5100%=1.2%-56100% =2%“n7 100% =0.8%-n6 = ( n 6 - n m i 0 i a2 i b3 i c1)、：n7=( n7- n m i 0 i a1 *1 i c2)；n8 = ( n8 - n m i 0

21、i a1 i b 2 i c2)“n8 100% =0.65%''n9 = ( n 9 - n m i 0 i a1 i b3 i c2)-59 100% =0.42%#C6135主軸箱的設計姜家恒#C6135主軸箱的設計姜家恒、n10=( n10- nm i° ia2 G ic2門10100% =0.28%'n11 = ( g - n m i 0 i a2 i b2 i c2 )100% =1.6%n12=( n12 -n mi°ia12ib3ic2)"門伐 100% =0.67%(3) 轉速誤差允許值為( -1) 10% = 4.1%本

22、設計機床的十二級轉速誤差均在誤差允許值范圍內; 轉速驗算合格。傳動系統圖的繪制#C6135主軸箱的設計姜家恒7iskw1國斗Q廣/角InO#C6135主軸箱的設計姜家恒三、動1. 電機的選擇合理的確定電動機的功率，使車床既能充分發揮其使用性能，滿足生產要 求，又不致使電動機經常輕載而降低功率因素。本設計車床典型重切削條件下的用量：刀具材料：YT15工件材料：45號鋼 切削方式：車削外圓參照機床設計指導選取：切削深度 ap=3.5mm進給量f=0.375mm/r ；切削速度v=95m/min。1 ）主切削力：Fc =1900apf 0.75=3187N2 ）切削功率：P切2J=4.95kw612

23、003 ）電動機功率：P =%總二4V 3齒輪6軸承=0.73計算得：p =?切 =6.78kw；口總4 ）查機械設計手冊，取電機型號為：丫132M-4電機額定功率Pm =7.5kw；電機的額定轉速n m=1440r/min。2. 各軸的傳遞功率對于.軸，P. = Pm * 4V =7.5 0.964 =6.37kw對于 11軸，P，Pm 4v 齒輪 2 軸承二 7.5 0.964 0.97 0.99 6.06kw對于 川軸，P二 Pm4v2齒輪 4軸承=7.5 0.9640.9720.994 = 5.76kw對于 V 軸，Pv 二 Pm4v3齒輪 6軸承=7.5 0.9640.9730.99

24、 5.47kw17采用8級精度的圓柱直齒輪；大齒輪用 45號鋼（調質），硬度為240HBS 40Cr （調質），硬度為280HBS.（1）估算模數1）按接觸疲勞和彎曲強度計算齒輪模數比較復雜，而且有些系數只有在齒輪各參數都已知后方可確定，所以只在草圖畫完之后校核用。齒輪彎曲疲勞的估算：“ =32 zn式中，P-小齒輪所在軸的傳遞功率，kw；z 小齒輪的模數，mrpn小齒輪的計算轉速，r/min。齒輪齒面點蝕的估算：740 3Sz式中，P-小齒輪所在軸的傳遞功率，kw； z小齒輪的模數，mmn小齒輪的計算轉速，r/min ；Sz 小齒輪所在傳動副的齒數和求出m.、mj后，取的模數要比兩者大。mj

25、=2.1“32 ； 306 W60=1.82）對于44的傳動副，齒輪彎曲疲勞的估算："32 .2冗0=2.3齒輪齒面點蝕的估算:對于42的傳動副，30齒輪彎曲疲勞的估算：#齒輪齒面點蝕的估算:mj=1.82442取一和一的傳動副的齒輪的模數m=3483019齒輪彎曲疲勞的估算:m =32CuSO6 =319 3757406.06齒輪齒面點蝕的估算:對于竺的傳動副，48齒輪彎曲疲勞的估算：mjm, 了：二 3272=2.66.06.24 375=2.8#mj=2.6齒輪齒面點蝕的估算:對于30的傳動副，42齒輪彎曲疲勞的估算:J6.06740 3 丫 37572m =326.06 =2

26、.6 30汽375#齒輪齒面點蝕的估算:#m=4取19、24和30的傳動副的齒輪的模數5348424）對于21的傳動副，84齒輪彎曲疲勞的估算：卄32擄驚皿21#7405.76齒輪齒面點蝕的估算:mj105=2.5#35#齒輪彎曲疲勞的估算：叫七雪爲毛8齒輪齒面點蝕的估算:mj740逼105=2.7#取21和70的傳動副的齒輪的模數 m=58435（2）齒數的驗算1 ）根據接觸疲勞計算齒輪模數公式為：mj =16300(i" K1K2K3KSP；mZ2H-j 2n根據彎曲疲勞計算齒輪模數公式為:m75 3 KEGKs： 灼V ZYPmnbo式中，P計算齒輪（小齒輪）的傳遞的額定功率，

27、kw；n計算齒輪的計算轉速，r/mi n ；m 齒輪系數，常取6-10，這里取8；Z計算齒輪的齒數；i大齒輪與小齒輪的齒數比；“ +”用于外嚙合，“-”用于內嚙合;Ks 壽命系數，Ks 二 OKnKNKq ；當 K Kmax 時，取 K K max當 Ks 乞 Kmin 時，取 KKminKt 工作期限系數，心禪°。；齒輪在接觸和彎曲父變載荷下的疲勞曲線指數m和基準循環次數C。查機床設計指導表3;預定的齒輪工作 期限T,中型機床取 T=15000-20000h,這里取20000;n齒輪的最低轉速，r/min ；Kn 轉速變化系數，查機床設計指導表 4；Kn 功率利用系數，查機床設計指

28、導表 5；Kq 材料強化系數，查機床設計指導表 6；主軸箱的設計姜家恒Ki 工作情況系數，中等沖擊的主運動，Ki=1.2 1.6，這里取1.25 ;K 2 動載荷系數，查機床設計指導表 8；K3 齒向載荷分布系數，查機床設計指導表 9；丫一齒形系數，查機床設計指導表 10；4灼1£ 許用彎曲、接觸應力，Mpa查機床設計指導表11；24一2）對于的傳動副，48根據接觸疲勞計算齒輪模數公式為:mj=163003 (2 1) 1.25 1.3 1 0.6 6.37V8匯242 x2x6502 x750=323#根據彎曲疲勞計算齒輪模數公式為:=2.2275 3 依3 1°.8 6

29、3724x0.42x8x750x27542一對于的傳動副，30根據接觸疲勞計算齒輪模數公式為：(1.4 -1) 1.25 1.5 1 0.6 6.06mj =16300 322=1.5j8 302 1.4 6002 1060根據彎曲疲勞計算齒輪模數公式為:m 二2751.25 1.5 1 0.8 6.06330 0.444 8 1060 220=2#2442經過驗算，取傳動副24和42的齒輪的模數為3。483019一3）對于一的傳動副，53根據接觸疲勞計算齒輪模數公式為：（2.8 1） 1.25 1.3 1 0.6 6.06 mj =16300 322=4.2j8 192 2.8 6502 3

30、75根據彎曲疲勞計算齒輪模數公式為：m =275=33 1.25 1.3 1 0.8 6.0619 0.386 8 375 2752548根據接觸疲勞計算齒輪模數公式為:#8 242 2 6502 375mj =16300 3(2 1 伽3 l。6 6.06 =2根據彎曲疲勞計算齒輪模數公式為:m =275 3 1.25 1.3 1 0.8 6.06 =2.7°24x0.42x8x375x275對于30的傳動副，42根據接觸疲勞計算齒輪模數公式為:mj =16300 3441 依=3 10.6 6.°6=3.48 302 1.4 6502 375#根據彎曲疲勞計算齒輪模數公

31、式為:m =275 3 1.25 1.3 1 0.8 6.06 =2.5° P 20x0.444x8x375x275經過驗算，取傳動副19、24和色的齒輪的模數為4.5 o534842mj =16300 3：(4+1)漢 1.25漢 1 漢1 漢 0.6漢 5.76 =4Q旳對于|1的傳動副'根據接觸疲勞計算齒輪模數公式為:8 212 4 6502 132根據彎曲疲勞計算齒輪模數公式為：m3=275x 斗依 1 1 0.8 5.76 =3.721 0.4 8 132 275對于35的傳動副根據接觸疲勞計算齒輪模數公式為:mj =16300 3(2 1) 1.25 1 1 0.

32、6 5.47 2 2=3.88 352 2 6002 265根據彎曲疲勞計算齒輪模數公式為：m =275 3 1.25 1 1°8 547 =3.1Y 30 漢 0.46 匯 8 匯 265 匯 2202170經過驗算'取傳動副-和-的齒輪的模數為5。27（1 ）對于一般傳動軸的直徑的估算一般軸的材料選取45號鋼；#公式d=91俑式中，P該軸的輸入功率，kw；n 該軸的計算轉速，n/min ；】一允許扭轉角，查機床設計指導P32的表選取，本設計取：1=1.25 ；1）對于軸,o Q"7 d =91".=26mm 最小軸段直徑 dmin =32mm ；V 7

33、50x1.25取軸軸承處的軸頸的直徑d=40mm2 ）對于軸，d =91 46.06 “ =30mm375 1.25取.軸軸承處的軸頸的直徑d=35mm 3）對于山軸，5.76 d =91 4=39mmV132X1.25取軸軸承處的軸頸的直徑d=45mm（2）主軸直徑的確定查李慶余主編的機械制造裝備設計，取主軸的前軸承軸頸的直徑D1=90mm后支撐軸承的軸頸的直徑 D2 =（0.7-0.9） D1，取D2=70mm#1. 設計主軸組件（1）主軸上的軸承的選擇 在配置軸承時，應注意以下幾點：1）每個支撐點都要能承受徑向力；2）兩個方向的軸向力應分別有相應的軸承承受；3）徑向力和兩個方向的軸向力都應該傳遞到箱體上；4）前軸承的精度要比后軸承的精度高一級；對于主軸，采用后端定位；選取雙向角接觸球軸承3182113和3182118承受軸向力；選取雙列圓柱滾子軸承 2268116+承受徑向力；前軸承用P4級精度，后軸承采用P5級精度；（2）主軸尺寸的確定1 ）主軸內孔直徑的確定公式d= D2查機械制造裝備設計表 3-7，取怕=0.55，計算得主軸內孔的直徑 d=38.5mm 取整 40mm2 ）前錐孔尺寸的確定