摘要 本次設(shè)計的車床最大加工直徑為 250速級數(shù) 2 級的普通車床，其工藝范圍為 軸箱內(nèi)部布置四根主軸，結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)可靠，操作方便，床頭箱體積適中。本次設(shè)計重點在于主軸箱的裝配設(shè)計，輔助配以主軸箱剖面圖、設(shè)計傳動系統(tǒng)圖、設(shè)計轉(zhuǎn)速圖。該機床屬于中型普通車床，適合于中小企業(yè)、工廠選用 關(guān)鍵詞 車床 ;主軸箱裝配圖 ;轉(zhuǎn)速圖 ;轉(zhuǎn)速范圍 ;傳動系統(tǒng)圖 目 錄 車床住傳送的 設(shè)計 . 錯誤 !未定義書簽。 第一章 引言 . 3 第二章 機床的總體設(shè)計 . 4 . 4 . 4 3主電機功率 . 5 第三章 傳動方案的設(shè)計 . 6 . 6 ： . 7 . 7 . 8 定齒數(shù)注意事項 . 8 輪齒數(shù)的確定 . 8 第四章 傳動件參數(shù)的確定 . 9 的轉(zhuǎn)速 . 9 . 10 . 10 . 10 第五章 傳動件的設(shè)計 .六章 主要設(shè)計零件的計算和驗算 . 12 . 12 . 13 初定及鍵的選取 . 13 . 13 . 14 . 15 . 15 . 17 . 20 第七章 潤滑方式的選取 . 21 . 21 . 21 . 22 第八章 結(jié)論 . 23 第九章 參考文獻 . 24 第十章 設(shè)計圖附錄 . 25 第一章 引言 金屬切削機床是用切削的方法將金屬毛坯加 工成機器零件的機器，它是制造機器，又稱為“工作母機”。 在現(xiàn)代機械制造工業(yè)中，金屬切削機床是加工機械零件的主要設(shè)備，它所擔(dān)負的工作量，約占機器總制造工作量的 40%至 60%。機床的技術(shù)水平直接影響機械制造工業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率。 普通車床是車床中應(yīng)用最廣泛的一種，約占車床類總數(shù)的 65%，因其主軸以水平方式放置故稱為臥式車床。 此次課程設(shè)計的主要組成部件 是 主軸箱。 主軸箱：又稱床頭箱，它的主要任務(wù)是將主電機傳來的旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)過一 些列的變速機構(gòu)使主軸得到所需要的正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)速，同時主軸箱分出部分動力將運動傳給進給箱。主軸箱中主軸是車床的關(guān)鍵零件。主軸在軸承上運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性直接影響工 件的加工質(zhì)量， 因此合理的設(shè)計是非常必要的。 第 二 章 機床的 總 體設(shè)計 1) 工藝范圍 精車、半精車外圓、車螺紋、車端面 2) 刀具材料 硬質(zhì)合金、高速鋼 3) 加工材料 鋼合金結(jié)構(gòu)鋼、灰口鑄鐵、鋁及鋁合金 4) 尺寸范圍 0 250 5) 切削用量 6 f=r 確定主軸極限轉(zhuǎn)速 n。 1) 確定主軸最高、最低轉(zhuǎn)速 按照典型工序的切削速度和刀具直徑，計算主軸的最高、最低轉(zhuǎn)速。計算公式如下： m a xm a 0 0 m 式中： 分別為 主軸的最高、最低轉(zhuǎn)速（ 轉(zhuǎn) /分 ） 分別為 最高、最低切削速度（ 米 /分） 分別為 最 大 、最 小 計算直徑（ 毫米 ） 應(yīng)當(dāng)指出 ，通常用機床的 ， 而是指常用的經(jīng)濟加工的最大和最小直徑。對于通用機床，一般?。?式 中： K 系數(shù)，根據(jù)現(xiàn)有同類機床使用情況的調(diào)查確定（臥式車床 K= D 可能加工的最大直徑（本次設(shè)計中 D=250 計算直徑范圍。 (2) 計算 據(jù)分析，用 硬質(zhì) 合金 車 刀 對小直徑鋼材 精車外圓時，主軸轉(zhuǎn)速為最高。參考切屑用量手冊及車 削加工的切削速度手冊參考 ，取 0m/ K= 則 1 2 5 m 00 . 5m a x 2 5 m 2m a i n 6 3 7 r/ m i 01000m i nm a xm a x 3) 計算 高速鋼車刀，對鑄鐵材料的盤形零件粗車端面。參考切削用量手冊，取m/ 1 2 . 7 r/m i 5 51 0 0 0d vn ma n 1000 3 主電機功率 本次設(shè)計采用估算法來確定機床電機功率，并結(jié)合模擬法適用。功率估算法用的計算公式： 主（垂 直）切削 力 2 3 1 1 331 9 0 0 0 0 . 7 5 切削功率： 4 . 2 K 10231161200 估算主電機功率： 5 . 2 5 K 84 . 2 切切,取主電機的功率為 N=上公式均摘自機床主軸變速箱設(shè)計指導(dǎo)一書。 所取 電動機型號 額定功率/載轉(zhuǎn)速/（ r/ 堵截轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量 /定轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 同步轉(zhuǎn)速 750r/ 級 10 19 摘 自機械設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計手冊一書 第三章 傳動方案的設(shè)計 1) 選擇傳動形式 選擇帶傳動：優(yōu)點是傳動平穩(wěn)，效率較好，可以有效減少震動引起的誤差 2) 變速形式 選擇分級變速形式 3) 確定公比 根據(jù)選用標(biāo)準(zhǔn)公比的一般原則和經(jīng)驗資料故對于通用機床，為使轉(zhuǎn)速損失不大，機床幾個又不過于復(fù)雜，一般取中等的標(biāo)準(zhǔn)公比。即 = =次設(shè)計中，根據(jù)有關(guān)計算資料取 = 根據(jù) 值，可以確定出其派生的轉(zhuǎn)速數(shù)列如下： 18, 25, 50, 71, 100, 140, 200, 280, 400, 560， ： 由 Z= ( ( )+1= =整 12 根據(jù)轉(zhuǎn)速級數(shù) Z，按照級比指數(shù)規(guī)律求擬定結(jié)構(gòu) 式為： 631 223Z 其轉(zhuǎn)速圖如下： 本次設(shè)計曾考慮使用混合公比的傳動方式，但由于轉(zhuǎn)速級數(shù) Z 值小，而且從混合公比的結(jié)構(gòu)網(wǎng)中可以看出主軸的分散速度過大，且中間的常用速度少，兩邊的跳躍跨度大，鑒于通用機床的特點及傳動要求，故本次設(shè)計根據(jù)參數(shù)的要求，否定了使用混合公比的傳動方式。 通過閱讀有關(guān)數(shù)據(jù)（普通機床系列型譜） 確定一下參數(shù)： 最大工件長度 L（ 350 750 刀架滑板上最大工件直徑（ 125 主軸通孔直徑 d2( 25 尾座頂尖套筒錐孔號 莫氏 3號 刀架截面尺寸 h*b( 1616 定齒數(shù)注意事項 1) 齒輪的齒數(shù)和 以免加大 兩軸 之間 的中心距， 使機床結(jié)構(gòu)龐大，一般推薦齒數(shù)和 100120 2) 避免最小齒 輪產(chǎn)生 根切現(xiàn)象 ，機床變速箱中，對于標(biāo)準(zhǔn)直 齒圓柱齒輪，一般取最小齒數(shù) 1820 3) 齒輪的齒槽到孔壁或鍵槽的壁厚 a 2m（ ,保證足夠的強度，以避免出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。 4) 采用三聯(lián)滑移齒輪時，應(yīng)檢查滑移齒輪之間的齒數(shù)關(guān)系：三聯(lián)滑移齒輪的最大和次大齒輪之間的齒數(shù) 差 應(yīng)大于 4，以保證滑移時，齒輪外圓不相碰。 輪齒數(shù)的確定 在同一變速組內(nèi)的齒輪齒數(shù)取 相同 模數(shù)，使用查表法，來確定齒輪的齒數(shù) 1) 對于 6/36 2 4/48 3 0/42 2) 對于 2/42 2 2/62 3) 對于 2 0/30 4 8/72 從轉(zhuǎn)速 圖可知，傳動系統(tǒng)圖如下： 第 四 章 傳動件參數(shù) 的確定 的轉(zhuǎn)速 I 軸從電機得到運動，經(jīng)傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成主軸各級轉(zhuǎn)速，電機的轉(zhuǎn)速和主軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)相接近，顯然，從傳動件 在 高速轉(zhuǎn)動下恒功率工作時所受扭矩最小考慮， 同時，如果 I 軸上裝有摩擦離合器一類的部件時，高速小摩擦損耗，發(fā)熱都將成為突出矛盾。因此， 列數(shù)據(jù)為 軸， I 軸轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)： 車床型號 電機轉(zhuǎn)速 r/軸最 高轉(zhuǎn)速 r/軸轉(zhuǎn)速 r/618450 1200 660 450 1400 750 440 2000 960 430 2000 785 440 800 960 440 1160 755 從上表可以看出 001000r/果電動機與 使 避免與主軸尾端發(fā)生干涉。 對于中間傳動軸的轉(zhuǎn)速考慮的原則 是：妥善解決結(jié)構(gòu)尺寸大小與噪音，振動等性能要求之間的矛盾，中間軸的轉(zhuǎn)速較高時，中間傳動軸和齒輪承受的扭矩小，可以使軸頸和齒輪模數(shù)小些，從而使結(jié)構(gòu)緊湊。 對于中型通用機床，主軸計算轉(zhuǎn)速的計算公式為： m i n/13zm i 根據(jù)金屬切削機床設(shè)計實現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速的其他傳動件的實際工作轉(zhuǎn)速也傳遞全部功率， 就是其傳遞全部功率時的最低轉(zhuǎn)速。 據(jù)此，可以確定各軸的計算轉(zhuǎn)速如下： 軸序號 主軸 計算轉(zhuǎn)速(r/280 140 50 35 最小齒輪的計算轉(zhuǎn)速如下： 軸序號及最小齒輪齒數(shù) 1（ 24） 2（ 22） 3（ 18） 主軸 計算轉(zhuǎn)速 280 140 140 35 （ r/ 第 五 章 傳動件的設(shè)計 由于帶是靠摩擦傳遞動力，帶與輪槽間會有打滑，亦可因而緩和沖擊及隔離震動，使傳動平穩(wěn)。本設(shè)計用電機輸出軸的定比傳動。 1) 確定 計算 功率 根據(jù)計算功率 W)和小帶輪的轉(zhuǎn)速 n1(r/有關(guān)圖表，選擇帶的型號。 計算功率 W) 式中： 電機額定功率 工作情況系數(shù) 因車床的啟動載荷輕 ， 工作 很 穩(wěn)定，兩班制工作時，取 ) 選擇三角帶的型號 ： 選 3) 確定帶輪的計算直徑 小帶輪計算 直徑 因為皮帶輪的直徑越小，帶的彎曲也就越大，為提高帶的使用壽命，小帶輪的直徑不應(yīng)過小，按照推薦值 1=140 大帶輪計算 直徑 D2=n 1 D1/55 取整為 50 確定膠帶速度 V=（ n 1） /60 100=5.2(m/s)13m/ 初定中心距 ）（ =606 確定膠帶計算長度 及 0=2 21 2+ 2012 D =2000 故 L=Y+000+33=2033 膠帶的曲撓次數(shù) U=1000=0次 確定實際中心距 A = 2= 驗算表帶輪的包角 1 6 0 . 7 757 三角帶根數(shù) Z Z= 2 2 5 10j 根 故 Z=3根 作用在軸上的力 Q Q =2 1/2)=表機械設(shè)計，帶輪的材料為鑄鐵，常用的牌號為 直徑 大于等于300時，采用 輪輻 式。 第六章 主要設(shè)計零件的計算和驗算 rb 額 =2= =3= = 主 = = 550p1/6290(550p2/9715(550p3/89381(550p4/57468(鍵的選取 傳動軸直徑按鈕轉(zhuǎn)剛度用下式進行概算 ： d=91 )4 (j/N d 傳動軸直徑（ N 該傳動軸的功率（ 該軸的計算轉(zhuǎn)速（ r/ （ ） 該軸每米長度允許扭轉(zhuǎn)角（ m） 一般取傳動軸 （ ） =， 通過上式計算可得機床的各軸軸頸 和花鍵 如下表： 軸序號 2 頸 3050鍵 8 32 36 6 8 36 40 7 8 42 46 8 支撐形式選擇兩支撐，初選懸 伸 量 a=90撐跨距 L=520擇平鍵連接， b h=22 14, L=100對于通用機床的主軸尺寸參數(shù)，多由結(jié)構(gòu)上的需要確定，故主軸前軸頸 寸按金屬切削設(shè)計床設(shè)計一書，查表 5電動 機 功率參數(shù)而定的主軸頸 尺寸統(tǒng)計確定，又 結(jié)合其它參考機床設(shè)計手冊，取 0軸頸 直徑，按 定 5 在同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，選擇負荷最重的小齒輪， 6300 3（查閱金屬切削機床設(shè)計一書表 4慮到機床所傳遞的功率取齒輪材料為40處理方式為 整淬（ 接觸應(yīng)力 =125接觸疲勞計算齒輪模數(shù) m， 查表計算可得 取 m=8, 2， i=2， 80, 由上面的公式得 m= m=10, 2， i=40, 由上面的公式得 m= 取 m=8, 8， i=4， 00, 由上面的公式得 m=3 實際轉(zhuǎn)速 5 準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 8 0 71 100 140 200 280 400 560 誤差 以上各級的轉(zhuǎn)速誤差全部滿足 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速實際轉(zhuǎn)速 10（ %=10（ %=軸及齒 數(shù) 1 36 1 24 1 30 2 36 2 48 2 42 2 42 2 22 3 42 3 62 3 60 3 18 主 30 主 72 模數(shù) 3 3 3 分度圓直徑 90 60 75 90 120 105 105 55 105 155 180 54 90 216 齒根圓直徑 頂圓直徑 95 65 80 95 125 110 110 60 110 160 186 60 96 222 1) 一軸到二軸的小齒輪從上表可知齒數(shù)為 24 查設(shè)計手冊可得 以 下數(shù)據(jù)： Z=24， U=2， m=5,80r/=18000/2=9000 接觸應(yīng)力為： KT=n=n kN 1 0 0 02 0 8 8 （ N=j=100曲應(yīng)力： ： ： KT=n=Y=1 9 1321w k (將以上數(shù)據(jù)代入公式可得 w=18220) 二軸到三軸的小齒輪從上表可知齒數(shù)為 22 查設(shè)計手冊可得到以下數(shù)據(jù)： Z=22， U=m=10 5,40r/=18000/2=9000 接觸應(yīng)力為： KT=3 n kN u( 0 02 0 8 8j（ N=j=946100曲應(yīng)力： KT=n=n kN Y=1 9 1321w k ( 將以上數(shù)據(jù)代入公式可得 w=19720) 三軸到主軸的小齒輪從上表可知齒數(shù)為 18 查設(shè)計手冊可到以下數(shù)據(jù)： Z=18 ， U=4 ， m=3,B=10 3=30,00r/ T=18000/2=9000 接觸應(yīng)力為： KT=n=n kN u( 0 02 0 8 8j（ N=j=697100曲應(yīng)力： KT=n=n kN Y=1 9 1321w k (將以上數(shù)據(jù)代入公式可得 w=17720 主軸的前端部撓度 y=525= 主軸在前軸承處的傾角 容許值【 】軸承 在安裝齒輪處的傾角 容許值【 】齒 平均 =i =470 2506812060150451640 67 取 E=105I= 4404 5 6 9 0 4874516487 4z 計件主 Z = Z =于小齒輪的傳動力大，這里以小齒輪來進行計算 主主主主 將其分解為垂直分力和水平分力 由公式 ta 可得 Z Y 8 8 51 6 53 2 1 5 41 6 23 2件主軸載荷圖如下所示： 垂直平面內(nèi) 水平面內(nèi) 由上圖可知如下數(shù)據(jù)： a=310b=160l=470c=67E b y 2 2 0 0 1 7 21 E 齒 齒 3 齒 5321z 齒齒齒齒 E 軸承 軸承 lM 軸承5321z 軸承軸承軸承軸承 計算（在水平面內(nèi)） E b y E I 齒 齒 齒 5321y 齒齒齒齒 E 軸承 軸承 軸承 軸承軸承軸承軸承 合成： 0 1 齒齒齒 0 0 0 3 軸承軸承軸承 （ 1） 帶輪：由于帶輪不承受軸向力，故選用深溝球軸承，型號： 6210. （ 2） 一軸：一軸的前后端與箱體外壁配合，配合處傳動軸的軸頸是 25時軸也不會承受軸向力故也選用深溝球軸承，型號： 6205. （ 3） 二軸：二軸與一軸相似，但是由于工作過程之中傳動可能有誤差，二軸會受軸向力，因此二軸與外幣配合采用圓錐滾子軸承，型號： 30206. （ 4） 三 軸： 三軸與外壁配合處采用圓錐滾子軸承，型號： 30207. （ 5） 主軸：主軸是傳動系中最為關(guān)鍵的部分，因此應(yīng)該合理的選擇軸承 。從主軸末端到前段均 為圓錐滾子軸承，型號 分別為 ： 30210、 30211、 30212 第七章 潤滑方式的選取 1) 應(yīng)保證開動機床時能夠立即供給潤滑油。 2) 潤滑系統(tǒng)盡可能自動化，工作可靠，以減輕勞動強度。 3) 潤滑系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)有便于觀察潤滑工作是否正常的裝置。 4) 摩擦面的潤滑油量必要時應(yīng)能調(diào)節(jié)，以保證被潤滑零件正常工作。 5) 潤滑系統(tǒng)的檢修和清理應(yīng)方便。 機床上常用 潤滑劑有兩種：潤滑脂和潤滑油。 （ 1） 潤滑脂 常用的潤滑脂有鈣基潤滑脂和鈉基潤滑脂兩種。在機床上主要應(yīng)用鈣基潤滑脂，其特點是粘度較大，有耐水性，熔點低，一般應(yīng)用于工作溫度不超過 60摩擦表面；用在外表面及垂直表面也不易流失，密封簡單 。但是流動性差，導(dǎo)熱系數(shù)小，不能做循環(huán)潤滑劑；摩擦阻力大，機械效率低。 （ 2） 潤滑油 潤滑油通常指各種礦物油，其物理和化學(xué)性能比較穩(wěn)定。與潤滑脂相比，潤滑油的粘度小，摩擦系數(shù)低，冷卻效果好，適用于高速運動和集中的自動潤滑系統(tǒng)中，因此，在機床的變速箱或進給箱中廣泛應(yīng)用。潤滑 油的主要特性是粘度，通常是用運動粘度或相對粘度來表示。 潤滑對主軸組件的工作性能與軸承壽命都有密切關(guān)系。通常潤滑油的粘度可根據(jù)主軸前軸頸 d(毫米 )和主軸最高轉(zhuǎn)速分 )的乘積教 d 選擇使用潤滑油應(yīng)考慮的因素： 1) 相對運動速度。機床部件或零件相對轉(zhuǎn)動或滑動速度高，應(yīng)選用粘度較小的潤滑油，以減少能量損失和溫升。 2) 單位面積上的壓力越大，選用的潤滑油粘度應(yīng)越大。因為粘度大的油有較大的 內(nèi)聚力，不易從 摩擦表面中擠壓出來。 3) 工作溫度高時，應(yīng)選用粘度較大的潤滑油，以免由于溫度的升高使粘度降低。 （ 1） 飛濺潤滑 在箱體底部裝有潤滑油，利用最低位置傳動軸上齒輪或濺油盤浸入油內(nèi)一定深度，當(dāng)機床工作時，旋轉(zhuǎn)的齒輪或濺油盤將潤滑油向各方向濺出，直接落到潤滑件的表面上或落到特制的油盤或油槽中，油液沿著油管或油槽流至需要潤滑的表面上。當(dāng)濺油齒輪或濺油圓盤的圓周速度適宜時，還能形成油霧，油霧中的細小油珠會落到各摩擦面的間隙中進行潤滑。 飛濺潤滑的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，而且油的消耗量也少。但這種方式需在一 定的條件下才能有效地工作，即濺油齒輪或濺油盤的圓周速度不能太大或太小。 （ 2） 循環(huán)潤滑 這是比較完善的潤滑方法，對于發(fā)熱量較大或防止溫升過高的某些摩擦表面，需用油泵供油進行強制循環(huán)潤滑，將摩擦面所產(chǎn)生的熱量由潤滑油帶走，進行冷卻。 （ 3） 滴油潤滑 采用油杯或絨線間斷的供少量的潤滑油。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，使用方便；缺點是難于控制油量。這種方法主要用于需要油量不大的地方。 （ 4） 油霧潤滑 利用壓縮空氣，通過專門的霧化器形成含少量油的油霧噴入軸承。油霧潤滑的阻力小，散熱性好，是一種很好的潤滑方法。 （ 5） 噴射 (注射 )潤滑 一般是通過軸承周圍的 3 4 個噴嘴，將 4 公斤厘米 2的壓力油噴注到軸承隔離器的空隙，周期性地把油送到潤滑表面，供油量少，潤滑效果好，但需要一套專門設(shè)備。這種方法主要用于轉(zhuǎn)速很高的主軸組件的軸承潤滑。 第八章 結(jié)論 隨著 近年來，數(shù)控機床以其加工精度高、生產(chǎn)率高、柔性高、自動化程度高、適應(yīng)中小批量生產(chǎn)而日益受到重視。 80 年代是數(shù)控機床開始大發(fā)展的年代，數(shù)控機床和加工中心已成為當(dāng)今機床發(fā)展的趨勢。 我設(shè)計的是數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)，其中包括：數(shù)控車 床的主運動傳動鏈，縱向進給運動傳動鏈，還包括齒輪模數(shù)計算及 校核，主軸剛度的校核等。與通用車床相比：數(shù)控車床的進給傳動鏈采用間隙消除措施，并可對反向間隙和絲杠螺距誤差進行自動補償，所以可