机床主轴箱毕业设计
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前言 (1)
第1章运动设计 (5)
1.1 主轴变速范围的确定 (5)
1.2 公比的确定 (5)
1.3 主轴转速级数的确定 (5)
1.4 结构式、结构网的确定 (6)
1.4.1 确定结构式 (6)
1.4.2 确定结构网 (7)
1.5 绘制转速图 (8)
1.5.1 选定电动机 (8)
1.5.2 变速组分析 (8)
1.5.3 确定轴数，绘制转速图 (8)
1.6 各变速组齿轮传动副齿数的确定 (10)
1.6.1 Ⅰ轴—Ⅱ轴变速组齿轮 (10)
1.6.2 Ⅱ轴—Ⅲ轴变速组齿轮 (11)
1.6.3 Ⅲ轴—Ⅳ轴变速组齿轮 (11)
1.6.4 Ⅳ轴—Ⅴ轴变速组齿轮 (11)
1.6.5 高速分支Ⅲ轴—Ⅵ轴变速组齿轮 (12)
1.6.6 低速分支Ⅴ轴—Ⅵ轴变速组齿轮 (12)
1.7核算转速误差 (13)
1.8绘制传动系统图 (14)
第2章传动零件的初步计算 (16)
2.1 带传动计算 (16)
2.2 各轴传递功率的计算 (20)
2.3 各轴计算转速的确定 (21)
2.4 传动轴直径的估算 (23)
2.5 齿轮模数的初步计算 (27)
2.6 主轴尺寸参数的确定 (30)
第3章零件的验算 (34)
3.1 对Ⅰ轴——Ⅱ轴小齿轮的验算 (34)
3.1.1 接触疲劳强度的验算 (34)
3.1.2 弯曲疲劳强度的验算 (36)
3.2 主轴刚度的验算 (37)
3.2.1 刚度标准 (37)
3.2.2 主轴上的载荷 (37)
3.2.3 主轴前端挠度的验算 (39)
3.2.4 主轴前轴承倾角的验算 (46)
3.3 主轴前轴承疲劳强度的验算 (48)
第4章离合器的计算 (50)
结论 (53)
谢辞................................................................. 错误！未定义书签。参考文献 (54)
前言
1.金属切削机床及其在国民经济中的地位
金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，所以又称为“工作母机”或“工具机”，习惯上简称为机床。
现代社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量的产品，日益广泛地使用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。为制造这些技术设备与装备，又必须具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、切削加工和各种特种加工设备等。由于切削加工是将金属毛坯加工成具有一定形状、尺寸和表面质量的零件的主要加工方法，在加工精密零件时，目前主要是依靠切削加工来达到所需的加工精度和表面质量。机床是现代化机械制造业中最重要的加工设备。所以，金属切削机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量，约占机器总制造工作量的40%～60%。机床的技术性能直接影响机械产品的质量、劳动生产率及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平[]1。
机械制造工业是国民经济各部门赖以发展的基础，而机床工业则是机械制造工业的基础。一个国家机床工业的技术水平在很大程度上标志着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。显然，金属切削机床在国民经济现代化建设中起着重大的作用。机床技术水平的高低已成为衡量一个国家工业现代化水平的重要标志之一。
一个国家要繁荣富强，必须实现工业、农业、国防和科学技术的现代化，这就需要一个强大的机械制造工业为各部门提供现代化的先进技术设备与武备，即各种机器、仪器和工具等。然而，一个现代化的机械制造业必须要由一个现代化的机床制造业作后盾。机床工业是机械制造业的“装备部”、“总工艺部”，对国民经济的发展起着重大作用。因此，许多国家都十分重视本国机床工业的发展和机床技术水平的提高，使本国国民经济的发展建立在坚实可靠的基础上。
2.机床的工艺范围
机床可实现三个主要功能：1.牢固地支持工件或者刀架和刀具；2.提供工件和刀具之间的相对运动；3.提供一定范围的走刀和切削速度。
机床的工艺范围是指适应不同生产要求的能力。它大致包含这些内容：机床可以完成的工序种类；所加工零件的类型、材料和尺寸范围；机床的生产率和加工零件的单件成本；毛坯种类；适用的规模；加工精度和表面粗糙度。
3.车床简介
（1）.车床的用途
车床借助于转动的工件对着刀具来切去金属材料。车床主要用于加工各种回转体表面，如外圆柱面、内圆柱面、锥形表面、端面、切槽、切断、车螺纹、钻孔、铰孔等；在车床上采用特殊的装置，还可以进行镗削、磨削、研磨、抛光等。在一般机械制造企业中，车床占机床总数的20%～35%。在车削过程中，工件随机床主轴一起旋转，刀具与工件始终接触，基本上无冲击现象，可以采用很高的切削速度，切削过程连续、平稳，生产效率高。根据零件的使用要求，车削加工等级可达到IT11～IT6，表面粗糙度Ra值为12.5～0.8μm[]2。
（2）.卧式车床的工艺范围
卧式车床的工艺范围很广，它能完成多种多样的加工工序：加工各种轴类、套同类和盘类零件上的回转表面，如车削内外圆柱面、圆锥面、环槽及成型回转面；车削端面及各种常用螺纹；还可以进行钻孔、扩孔、铰孔和滚花等工作。
卧式车床的万能性较大，但结构较复杂而且自动化程度低，在加工形状比较复杂的工件时，换刀较麻烦，加工过程中的辅助时间较多，所以适用于单件、小批量生产及修理车间等。
（3）.车床主轴箱的简介
主轴箱内部装有主轴和变速、传动机构。主轴箱的功能是支承主轴，将动力经变速、传动机构传给主轴，使主轴按规定的转速带动工件转动。主轴右端安装用来装夹工件的顶尖或卡盘等。主轴径向及轴向跳动会影响工件的旋转平稳性，是衡量车床精度的主要指标。
4.本设计的目的和要求
（1）.本设计的目的
本设计是在学完大学的基础技术课和专业课之后进行的一个实践性教学环节。本设计主要设计普通车床的主轴箱。其目的：
1〉.培养综合运用和巩固扩大已学过的知识，以提高理论联系实践的综合分析、设计和计算能力。
2〉.培养收集、阅读、分析和运用资料的能力，以提高独立工作的能力。
3〉.使自己在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练。
4〉.树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。
5〉.使自己掌握机床设计的方法和步骤，以提高结构设计与编制技术文件的能力。
（2）.本设计的要求
有关设计图纸和设计计算说明书的具体技术要求如下：
1〉. 部件装配图
部件装配图，用以表明该部件的全部机构、机构工作原理、每个零件的功用、形状、尺寸、位置、相互联接的方法、配合性质及运动关系。零件要标注零件号、参数和数量。并用罗马字标注各轴轴号。
主轴箱展开图，是将传动关系，通过各轴线转折的纵向展开而成的轴系装配图。展开图上要标注配合件的配合尺寸和配合性质、影响轴向转配尺寸的轴向尺寸。主轴箱展开图用一张A0号图纸绘制。
横向剖面（或剖视）图是确定各轴的空间位置并表明操纵机构、制动及润滑装置等的布置与结构的装配图。允许作阶梯剖视或局部剖面，以尽可能地表示出操纵机构。在横向剖面图上还要标注啮合齿轮的中心距，主轴轴线至基面的距离，箱体剖面轮廓尺寸等。横向剖面图有A-A剖面图和B-B剖面图，用A0号图纸绘制。
主轴部件图主要确定主轴上安装零件形状、大小，及各部件间的安装尺寸，公差等。主轴部件图用A1号图纸绘制。
2〉. 零件工作图
任何机器都是由零件组成的，机器零件又是按着它的设计图纸进行制造和检验的，所以零件工作图是机器制造的基本依据。它应正确简明地表示出零件的形状、大小、构造、精度、表面粗糙度、形位公差和技术条件等。在设计中绘制了两张零件图，拨叉零件图和齿轮零件图，二者均用A3号图纸绘制。
3〉. 设计说明书
设计说明书用以论证设计方案的正确性，是整个设计的依据。
5.本设计的内容
本设计的内容包括：
1〉.运动设计
根据给定的机床用途、规格、极限转速，确定公比、求出主轴转速级数、确定结构式和结构网、绘制转速图、确定传动副的传动比及齿轮的齿数、计算主轴实际转速与标准转速的相对误差并核算主轴实际转速与标准转速的相对误差是否在合理范围内、绘制传动系统图。
2〉.动力设计
根据给定的电动机功率，进行带传动的计算，确定皮带型号及根数、计算各轴传递的功率、计算出传动件的计算转速、估算传动轴的直径、初步计算齿轮的模数、确定主轴尺寸参数；验算齿轮的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度、验算主轴刚度、验算主轴前轴承疲劳寿命、计算摩擦片式离合器的尺寸和摩擦片数。
3〉.结构设计
进行主传动传动轴系、变速机构、主轴组件、箱体、操纵结构、润滑与密封等的布置和结构设计。即绘制装配图（包括主轴箱展开图、剖面图、主轴组件图）和零件工作图。
4〉.编写设计说明书
第1章 运动设计
1.1 主轴变速范围的确定
根据设计任务书，得知min /2800max r n =，min /16min r n =。
变速范围可由下式求得：
min
max
n n R n =
（1-1） 由（1-1）式计算得变速范围为：
min
max
n n R n =
175min /16min /2800==
r r
1.2 公比的确定
规定标准公比?>1，并且规定相对速度损失的最大值不大于50%，则相应?不大于2，所以21≤
为了简化机床设计和使用，规定了几个标准值这些是2或10的某次方根。
对于中小型通用机床，常取公比?=1.26或1.41。 本设计考虑到适当减小相对速度损失，选取?=1.26。
1.3 主轴转速级数的确定
确定了变速范围和公比后，可由下式求出主轴转速级数z ：
1lg lg +=
?
n
R z （1-2）
式中：n R ——变速范围； ?——传动系统的公比。 由（1-2）式计算得主轴转速级数为：
1lg lg +=
?
n
R z 35
.231
26.1lg 175
lg =+=
取主轴转速级数z=24。
1.4 结构式、结构网的确定
1.4.1 确定结构式
因为变速范围175=n R ，超过了连续串联传动的允许变速范围50。因此，采用串并联式传动（分支传动）结构。因为车床需要正、反转，从动带轮轴上需要安装一个摩擦片式离合器，它必须占据一定的长度，同时摩擦片必须有相当的直径来传递扭矩，从而导致主动齿轮尺寸一定大于被动齿轮尺寸，而形成升速传动。从结构上考虑，转速偏高会引起摩擦片式离合器振动，因此，从电机到从动带轮轴需要降速。同时，传动链上第一变速组两个传动副而第二变速组三个传动副。
此分支结构可以由低速分支和高速分支并联组成。 在传动系统中采用背轮机构扩大主轴的变速范围。
根据具体情况，低速分支得到主轴转速16～800min /r ，共18级，公比?=1.26，结构式为6621223218???=，其中主轴出现6级重复转速。高速分支得到主轴转速900～2800min /r ，共6级，公比?=1.26，结构式为21326?=。高速分支与低速分支采用背轮传动转换，这样扩大了变速范围。
查[3]第17页表1-5 得本设计的24级标准转速数列为：低速分支：16，20，25，31.5，40，50，63，80，100，125，160，200，250，315，400，500，630，800 min /r 共18级转速；高速分支：900，1120，1400，1800，2240，2800 min /r 共6级转速。
1.4.2 确定结构网
根据结构式画出结构网。应该遵循“前少后多”、“前紧后松”、“前缓后急”的原则，并且考虑前面的设计内容。
结构网见图1-1。这是主轴箱的传动系统的结构网，是从动带轮轴到主轴的结构网。
图1-1 24级传动系统的结构网
由图中可以看出，在第一变速组两个传动副（因为在第一变速组的
主动轴上要安装一个摩擦式离合器，并且第一变速组是升速。），第二变速组三个传动副，在第三变速组中有低速分支和高速分支两个分支，高速分支直接到达主轴，得到6级高速转速，而低速分支经过第三变速组和第四变速组后，再经过一对齿轮得到18级低速转速。
1.5 绘制转速图
1.5.1 选定电动机
一般的普通车床，多采用Y 系列封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。Y 系列电动机高效、节能、起动转矩大、噪声低、振动小、运行安全可靠。选用Y132S2-2电动机。其额定功率为7.5KW ，满载转速为2900
min /r 。
1.5.2 变速组分析
该车床的主传动系统的总降速比为
175
1
min /2800min /16 r r ，每个降速变速
组的最小降速比为
41，则总降速比为256
1
，这样是无需增加降速的定比传动，为使Ⅰ轴的转速降低，及其它变速组变速缓慢，以减少结构的径向尺寸，在电动机到Ⅰ轴之间增加一对250132的降速带传动，这样有利于机床设计，也有利于主轴箱径向和轴向尺寸的减少。
在低速分支上最后一对齿轮采用斜齿轮传动，会使主传动稳定，主轴精度有所提高。高速分支与低速分支的转换通过一个背轮机构实现，此机构可扩大变速范围。
1.5.3 确定轴数，绘制转速图
本设计需要6根轴，再加上电动机轴，24级转速，画出转速图见图1-2。
由图1-2分析可知：Ⅰ轴有1种转速，从电动机到Ⅰ轴的传动比为：
电ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ
16
202531.5
40506380100125
160200250315400500
630800
900
280022401800140011202900
转速/（r m i n ）.
-113
2:25
54:45
59:4
040:40
23:5
7
31
:4
9
63:5050:50
50:50
20:80
20:80
29:82
图1-2 24级传动系统的转速图
528.0250
132
==
u ；Ⅱ轴有2种转速，即从Ⅰ轴到Ⅱ轴有两种传动比：1u =1.19，2u =1.50；Ⅲ轴有6种转速，即从Ⅱ轴到Ⅲ轴有三种传动比：
1u =1，58.111
2
2=
=
?u ，51.21143==?
u ；Ⅳ轴有12种转速，即从Ⅲ轴到Ⅳ
轴有两种传动比：1u =1，4
1
1
6
2=
=
?u ；Ⅴ轴有18种转速，从图中可以知道，从Ⅳ轴到Ⅴ轴有两种传动比：1u =1，4
1
16
2=
=
?u ；Ⅵ轴（主轴）有24种转速，高速分支6种转速，从Ⅲ轴到Ⅵ轴有一种传动比：
26.1==?u ，低速分支18种转速，即从Ⅴ轴到Ⅵ轴有一种传动比：82
.21
1
5
.4=
=?u 。
1.6 各变速组齿轮传动副齿数的确定
多轴变速传动机构的各变速组间的齿数和
可以由下式确定：
max min min 11z z S Z u S ≤???? ?
?+= （1-3）
式中：m i n u ——同一变速组中最小传动比； m i n Z ——同一变速组中最小齿轮的齿数；
m a x z S ——变速组间的最大齿数和，取120max =z S 。
1.6.1 Ⅰ轴—Ⅱ轴变速组齿轮
Ⅰ轴—Ⅱ轴变速组的齿轮，因为要安装一个离合器，齿数要选的大一些，为了避免根切现象和结构设计的需要，取40min =Z 。
由式（1-3）得：
min min 11Z u S z ???? ?
?+=
74
40
19.111=???
? ??
+= 查[3]书第36页表2 确定合理的齿数和z S =99。
'1Z =40，则1Z ='
-1Z S z =99-40=59；
'
2Z =45，则2Z ='-2Z S z =99-45=54。
1.6.2 Ⅱ轴—Ⅲ轴变速组齿轮
为了避免根切现象和结构设计的需要，取22min =Z 。 由式（1-3）得：
min min 11Z u S z ???? ?
?+=
78
2251.2111=??
?????
??+
= 查[3]书第36页表2 确定合理的齿数和z S =80。
1Z =40，则'
1Z =1Z S z -=80-40=40；
2Z =23，则'
2Z =2Z S z -=80-23=57； 3Z =31，则'
3Z =3Z S z -=80-31=49。
1.6.3 Ⅲ轴—Ⅳ轴变速组齿轮
为了避免根切现象，同时满足传动比的要求，取20min =Z 。 由式（1-3）得：
min min 11Z u S z ???? ?
?+=
100
20
411
1=??
?????
??+= 查[3]书第36页表2 确定合理的齿数和z S =100。
1Z =20，则'
1Z =1Z S z -=100-20=80；
2Z =50，则'
2Z =2Z S z -=100-50=50。
1.6.4 Ⅳ轴—Ⅴ轴变速组齿轮
为了避免根切现象，同时满足传动比的要求，且要满足有6级转速
重复，取20min =Z 。
由式（1-3）得：
min min 11Z u S z ???? ?
?+=
100
20
411
1=??
?????
??+= 查[3]书第36页表2 确定合理的齿数和z S =100。
1Z =20，则'
1Z =1Z S z -=100-20=80；
2Z =50，则'
2Z =2Z S z -=100-50=50。
1.6.5 高速分支Ⅲ轴—Ⅵ轴变速组齿轮
此处仅有一个传动比 26.1==?u 。
为了避免根切现象，同时满足传动比的要求，取20min =Z 。 由式（1-3）得：
min min 11Z u S z ???? ?
?+=
36
20
26.111=???
? ??
+= 查[3]书第36页表2 确定合理的齿数和z S =113。
'
1Z =50，则1Z ='-1Z S z =113-50=63。
1.6.6 低速分支Ⅴ轴—Ⅵ轴变速组齿轮
此处仅有一个传动比82
.21
1
5
.4=
=
?u 。 为了避免根切现象，同时满足传动比的要求，取22min =Z 。 由式（1-3）得：
min min 11Z u S z ???? ?
?+=
85
2282.2111=??
?????
??+
= 此对齿轮为斜齿轮，取此对斜齿轮的螺旋角?=12β。 保证Ⅲ轴—Ⅵ轴与Ⅴ轴—Ⅵ轴的中心距相等，即
()()2
2221
1Z Z m Z Z m n '+='+ 若模数相等，即n m m =，则11122='+Z Z 。 查[3]书第36页表2 齿数和z S =111。
2Z =29，则'
2Z =2Z S z -=111-29=82。
1.7核算转速误差
实际传动比所造成的主轴转速误差，一般不应该超过)%1(10-±?，即
()%110-±<-'?n
n
n （1-4）
式中：n '——主轴的实际转速，min /r ； n ——主轴的标准转速, min /r ； ?——传动系统的公比。 1. 最小转速误差
主轴的最小实际转速为：
82
2980208020572345542501322900min ??????='
n
min /388.16r =
由（1-4）式得，
()%
4.2%6.2%110%
4.216
16
388.16>=-=-=-'?n n n
2. 最大转速误差
主轴的最大实际转速为：
50
63404040592501322900max ????='
n
min /7.2845r =
由（1-4）式得，
()%
6.1%6.2%110%
6.12800
2800
7.2845>=-=-=-'?n n n 综上所述，主轴转速的误差在规定的范围内。
1.8绘制传动系统图
图1-3 传动系统图
根据转速图和各传动副齿轮的齿数按国家标准《机械制图》中的机
构运动简图（GB4460—84）绘制出传动系统图，图中按运动顺序画出由电动机经各传动轴至主轴的传动系统。传动轴上的齿轮轴向位置大致与展开图相对应，画出了轴承的符号，标出了轴号、齿轮的齿数、皮带轮的直径、电动机的型号、功率和转速，传动系统图见图1-3。
车床的正、反转是通过一个空套齿轮实现的，当反转时运动由Ⅰ轴传到Ⅶ轴，通过Ⅶ轴上的空套齿轮将运动传到Ⅱ轴上。
第2章传动零件的初步计算
2.1 带传动计算
带传动的失效形式和设计准则：
带传动的主要失效形式是打滑和带的疲劳破坏，因此，带传动的设计准则是在保证带传动不打滑的前提下，具有一定的疲劳强度和寿命。
1. 确定设计功率
根据电动机的额定功率N、载荷的性质和每天工作时间等因素来确定设计功率：d A d N K P=（2-1）式中：A K——工作情况系数；d N——电动机的额定功率，KW。由以上设计内容可知，电动机的型号为Y132S2—2，额定功率为KW N d5.7=，查[4]第142页表9—13 ，取工作情况系数3.1=A K。则，设计功率为d A d N K P=KW KW75.95.73.1=?=因此，设计功率为KW P d75.9=。2. 选择带型根据设计功率d P和小带轮的转速min/29001r n=，查[4]第143页图9—8 得，带型为A型普通V带。3. 确定带轮直径初选小带轮直径1D。查[4]第134页表9—7 得，可初选小带轮直径mm D1321=；大带轮的转速min/2.15312r n=；传动比891.12.15312900==i。大带轮直径：12iD D=
m m
m m
6.249132891.1=?=
查[4]第134页表9—7 得，选大带轮直径mm D 2502=。 实际传动比为：894.113225012===mm
mm D D i 大带轮实际转速
i
n n 1
2=
min /1531894.1min /2900r r ≈=
转速误差
%5%013.0%100min
/2.1531min
/2.1531min /15312<=?-=
?r r r n
因此，此带轮直径是允许的。 4. 验算带速
可用下式计算带速：
1000
60?=
Dn
v π （2-2）
式中：v ——带速，s m /；
D ——带轮的基准直径，mm ；
n ——带轮的转速，min /r 。 用公式（2-2）计算带速
1000
60?=
Dn
v π
s
m r mm /201000
60min
/2900132=???=
π
因为s m v s m /25/5<<,因此带速合适。 5. 确定带的基准长度和传动中心距
由()()2102127.0D D a D D +≤≤+初定中心距，取mm a 7000=。 根据带传动的几何关系，按下式计算所需带的长度：
()()0
2
1221042
20a D D D D a L d -+
++
=π
（2-3） 式中：0d L ——带的初算长度，mm ； 0a ——初定中心距，mm ；
1D 、2D ——主动轮和从动轮的基准直径，mm 。 则根据公式（2-3）得：
()()0
21221042
20a D D D D a L d -+
++
=π
()()
mm
mm
mm mm mm mm mm 200570041322502501322
7002=?-+
+?+?=π
查[4]第129页图9—3 得，取带的基准长度mm L d 2000=。 由下式可以计算实际中心距a ：
2
0d d L L a a -+
= （2-4）
式中：a ——实际中心距，mm ； d L ——带的基准长度，mm ；
0d L ——带的初算长度，mm 。 则，实际中心距为：
2
0d d L L a a -+
=
mm
mm
mm mm 5.6972
20052000700=-+= 6. 验算小带轮的包角
由下式可以计算带轮上的包角：
a
D D 1
2160180-?
?-?≈α （2-5）
目录 序言 (1) 一、零件的分析及生产类型的确定 (1) 1、零件的作用 (1) 2、零件的工艺分析 (3) 3、零件的生产类型 (3) 二、零件毛坯的设计 (4) 1、选择毛坯 (4) 2、毛坯尺寸公差与机械加工余量的确定 (4) 3、确定毛坯尺寸 (5) 4、设计毛坯图 (7) 三、零件的加工工艺设计 (9) 1、定位基准的选择 (9) 2、零件表面加工方法的选择 (9) 3、拟订工艺路线 (10) 4、工艺方案的比较与分析 (12) 四、工序设计 (14) 1、选择加工设备与工艺装备 (14) 2、确定工序尺寸 (17) 3、数控加工工序 (21) a)夹具的设计 (22) 1、工件的定位 (22) 2、夹紧装置 (25) 3、定位误差分析 (25) 4、对刀装置 (26) 5、夹具体 (26) 6、结构特点 (27) 六、设计小结 (27) 七、参考文献 (28)
序言 综合模块（机制工艺及夹具）毕业设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。 这次毕业设计中，我所选的零件是“CA6140车床滤油器体”，完成该零件的机械加工工艺规程的编制及工艺装备的设计，滤油器在车床上是个必不可少的部件，它有着过滤油液及缓冲的作用。因此在加工时，零件的配合部分需进行精加工，保证其配合准确，提高车床的综合性能，又因为被加工零件的结构比较复杂，加工难度大，需进行专用夹具的设计与装配。 由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望老师多加指教。 一、零件的分析及生产类型的确定 4、零件的作用 “CA6140车床滤油器体”如图1所示。它位于车床主轴箱上
目录 一、机床总体设计---------------------------------------------------------------------2 1、机床布局--------------------------------------------------------------------------------------------2 2、绘制转速图-----------------------------------------------------------------------------------------4 3、防止各种碰撞和干涉-----------------------------------------------------------------------------5 4、确定带轮直径--------------------------------------------------------------------------------------5 5、验算主轴转速误差--------------------------------------------------------------------------------5 6、绘制传动系统图-----------------------------------------------------------------------------------6 二、估算传动件参数确定其结构尺寸-------------------------------------------7 1、确定传动见件计算转速--------------------------------------------------------------------------7 2、确定主轴支承轴颈尺寸--------------------------------------------------------------------------7 3、估算传动轴直径-----------------------------------------------------------------------------------7 4、估算传动齿轮模数--------------------------------------------------------------------------------8 5、普通V带的选择和计算-------------------------------------------------------------------------8 三、机构设计--------------------------------------------------------------------------10 1、带轮设计-------------------------------------------------------------------------------------------10 2、齿轮块设计----------------------------------------------------------------------------------------10 3、轴承的选择----------------------------------------------------------------------------------------10 4、主轴主件-------------------------------------------------------------------------------------------10 5、操纵机构-------------------------------------------------------------------------------------------10 6、滑系统设计----------------------------------------------------------------------------------------10 7、封装置设计----------------------------------------------------------------------------------------10 8、主轴箱体设计-------------------------------------------------------------------------------------11 9、主轴换向与制动结构设计----------------------------------------------------------------------11 四、传动件验算-----------------------------------------------------------------------11 1、齿轮的验算----------------------------------------------------------------------------------------11 2、传动轴的验算-------------------------------------------------------------------------------------13 五、设计感想--------------------------------------------------------------------------15 六、参考文献--------------------------------------------------------------------------16
数控机床主轴箱设计
毕业设计（论文）任务书
摘要 主轴箱为数控机床的主要传动系统，它包括电动机、传动系统和主轴部件，它与普通车床的主轴箱比较，相对来说比较简单只有两极或三级齿轮变速系统，它主要是用以扩大电动机无级调速的范围，以满足一定恒功率、和转速的问题。 本设计采用北京数控设备厂的BESK-8型交流主轴电动机，最高转速是4500r/min。通过给定的技术参数来初步设定部分轴、齿轮等单元的结构尺寸，对传动系统进行理论力学分析，精确计算选定尺寸及材料，由电机转速传动至进给系统的参数反馈，校核所选定主轴和转动轴尺寸的合理性完成整体结构设计，最后对齿轮进行了验算以及V型带的、离合器的选择与计算。 通过本次设计，使数控机床结构更加紧凑，性能更加优越，生产加工更加精密，有利于改善数控机床的性能，使得产品的加工更加高效。 关键词：数控机床；主轴箱；交流调速电动机；BESK-8
Abstract For the spindle box of NC machine tool main transmission system which comprises a motor, the transmission system and the spindle, it with ordinary lathe spindle box is relatively simple, only two or three stage gear transmission system, it is mainly used to expand the range of stepless speed regulation of motor, to meet a certain constant power, and speed problems. This design uses the Beijing CNC equipment factory of type BESK-8 AC spindle motor, maximum speed is 4500r / min. Through the given technical parameter to set an initial portion of the shaft, gear unit size, the transmission system of theoretical mechanics analysis, accurate calculation of the selected size and material, the motor speed drive to the feed system parameters feedback, check the selected spindle and rotary shaft size is reasonable to complete the overall structure design, assembly drawing and parts graph.
机床主轴箱设计说明书 一、机床的型号及用途 1、规格 选用型号 CA6140、规格 Φ320×1000 2、用途 CA6140型卧式车床万能性大，适用于加工各种轴类、套筒类、轮盘类零件上的回转表面。可车削外圆柱面、车削端面、切槽和切断、钻中心孔、钻孔、镗孔、铰孔、车削各种螺纹、车削外圆锥面、车削特型面、滚花和盘绕弹簧等。加工围广、结构复杂、自动化程度不高，所以一般用于单件、小批生产。 二、 机床的主参数和其他主要技术要求 1、主参数和基本参数 1) 主参数 机床主参数系列通常是等比数列。普通车床和升降台铣床的主参数均采用公比为1.41的数列，该系列符合国际ISO 标准中的优先系列。 普通车床的主参数D 的系列是：250、320、400、500、630、800、1000、1250mm 。 2) 基本参数 除主参数外，机床的基本是指与被加工工件主要尺寸有关的及与工、夹、量具标准有关的一些参数，这些主参数列入机床的参数标准，作为设计时依据。 3）普通车床的基本参数 普通车床的基本参数应符合《普通车床参数国家标准》见参考文献 【一】中表2的规定，有下列几项数； 刀架上最大工件回转直径1D （mm ） 由于刀架组件刚性一般较弱，为了提高生产效率，国外车床刀架溜板厚度有所增加，在不增加中心高时，1D 值减少的趋势。我国作为参数标准的1D 值，基本上取12D D >/,这样给设计留一定的余地，设计时，在刀架刚度允许的条件下能保证使用要求，可以取较大的1D 值。所以查参考文献【一】（表2）得1D =160mm 。 主轴通孔直径d ﹙mm ﹚
普通车床主轴通孔径主要用于棒料加工。在机床结构允许的条件下，通孔直径尽量取大些。参数标准规定了通孔直径d的最小值。所以由参考文献 【一】（表二）d=36mm。 主轴头号 普通车床采用短锥法兰式主轴头，这种形式的主轴头精度高，装卸方便。 主轴端部及其结构合面得型式和基本尺寸要符合《法兰式车床主轴端部尺寸部标注》的规定。根据机床主参数值大小采用不同号数的主轴头（4～15号），号值数等于法兰直径的1/25.4而取其整数值。所以由参考文献【一】（表2）可知主轴头号取4.5 装刀基面至主轴中心距离h(mm) 为了使用户，提高刀具的标准化程度，根据机械工业部工具研究所的刀 具杆标准，规定了h=22mm。 最大工件长度L （mm） 最大工件长度L是指尾座在床身处于最后位置，尾座顶尖套退入尾座孔时容纳的工件长度。为了有利组织生产，采用分段等差的长度数列。所以由参考文献【一】（表2）得L=1000mm。 2、主传动的设计 1）主轴极限的确定 由课程设计任务书中给出的条件可知： Z=40 r/min min Z=1800 r/min max 2）公比的确定 主轴极限转速的确定后，根据机床的使用性能和结构要求，选择主轴转速数列的公比值，因为中型通用机床，常用的公比为1.26或是1.41，再根据极限转速，按参考文献【一】中表2—1选出标准转速数列公比 =1.41。 3）主轴转速级数的确定 按任务书要求Z=12 按标准转速数列为40、56、80、115、160、225、315、445、625、880、1250、1800r/min 4）主传动电动机功率的确定 电动机的额定功率为： N =4kW 额
文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 目录 第一章引言 第二章机床的规格和用途 第三章机床主要参数的确定 第四章传动放案和传动系统图的拟定 第五章主要设计零件的计算和验算 第六章结论 第七章参考资料编目
第一章引言 普通车床是车床中应用最广泛的一种，约占车床类总数的65%，因其主轴以水平方式放置故称为卧式车床。 CA6140型普通车床的主要组成部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。 主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中等主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。 进给箱：又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。 丝杠与光杠：用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，使溜板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的，在进行工件的其他表面车削时，只用光杠，不用丝杠。同学们要结合溜板箱的内容区分光杠与丝杠的区别。 溜板箱：是车床进给运动的操纵箱，内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构，通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动，通过丝杠带动刀架作纵向直线运动，以便车削螺纹。 第二章机床的规格和用途 CA6140机床可进行各种车削工作，并可加工公制、英制、模数和径节螺纹。 主轴三支撑均采用滚动轴承；进给系统用双轴滑移共用齿轮机构；纵向与横向进给由十字手柄操纵，并附有快速电机。该机床刚性好、功率大、操作方便。 第三章主要技术参数 工件最大回转直径： 在床面上………………………………………………………-----……………400毫米在床鞍上…………………………………………………………-----…………210毫米工件最大长度（四种规格）……………………………----…750、1000、1500、2000毫米主轴孔径…………………………………………………-----……………………… 48毫米主轴前端孔锥度…………………………………………-----…………………… 400毫米主轴转速范围： 正传（24级）…………………………………………----…………… 10～1400转/分反传（12级）……………………………………---…-……………… 14～1580转/分加工螺纹范围：
目录 全套图纸加174320523 各专业都有 1.概述和机床参数确定 (1) 1.1机床运动参数的确定 (1) 1.2机床动力参数的确定 (1) 1.3机床布局 (1) 2.主传动系统运动设计 (2) 2.1确定变速组传动副数目 (2) 2.2确定变速组的扩大顺序 (2) 2.3绘制转速图 (3) 2.4确定齿轮齿数 (3) 2.5确定带轮直径 (3) 2.6验算主轴转速误差 (4) 2.7绘制传动系统图 (4) 3．估算传动件参数确定其结构尺寸 (5) 3.1确定传动转速 (5) 3.2确定主轴支承轴颈尺寸 (6) 3.3估算传动轴直径 (6) 3.4估算传动齿轮模数 (6) 3.5普通V带的选择和计算 (7) 4．结构设计 (8) 4.1带轮设计 (8) 4.2齿轮块设计 (8) 4.3轴承的选择 (9) 4.4主轴组件 (9) 4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计 (9) 4.6主轴箱体设计 (9)
4.7主轴换向与制动结构设计 (9) 5.传动件验算 (10) 5.1齿轮的验算 (10) 5.2传动轴的刚度验算 (12) 5.3花键键侧压溃应力验算 (16) 5.4滚动轴承的验算 (16) 5.5主轴组件验算 (17) 6. 主轴位置及传动示意图 (20) 7.总结 (20) 8.参考文献 (21) 1.概述 1机床课程设计的目的 机床课程设计，是在金属切削机床课程之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计，使学生在拟定传动和变速的结构的结构方案过程中，得到设计构思，方案分析，结构工艺性，机械制图，零件计算，编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。轻型车床是根据机械加工业发展需要而设计的一种适应性强，工艺范围广，结构简单，制造成本低的万能型车床。它被广泛地应用在各种机械加工车间，维修车间。它能完成多种加工工序；车削内圆柱面，圆锥面，成形回转面，环形槽，端面及内外螺纹，它可以用来钻孔，扩孔，铰孔等加工。 1.1 机床运动参数的确定 （1）确定公比φ及Rn 已知最低转速n min =45rpm，最高转速n max =1980rpm，变速级数Z=12，则公比： φ= （n max /n min ）1/（Z－1） =（1980rpm/45rpm）1/（12－1）≈1.41 转速 调整范围： Rn=n max /n min =44 （2）求出转速系列 根据最低转速45r/min，最高转速max n=1980r/min，公比φ=1.41，按《金属切屑机床》（戴曙编）表7-1选出标准转速数列： 2000 1400 1000 710 500 355 250 180 125 90 63 45 1.2机床动力参数的确定 已知电动机功率为N=4kw，根据《金属切削机床简明手册》（范云涨、陈兆年编）表11-32选择主电动机为Y112M-4，其主要技术数据见下表1： 表1 Y90L-4技术参数
中北大学 信息商务学院 课程设计说明书 学生姓名：学号： 系：机械自动化系 专业：机械设计制造及其自动化 题目：机床课程设计 ——车床主轴箱设计 指导教师：马维金职称: 教授 黄晓斌职称: 副教授 2013年12月28日
目录 一、传动设计 1.1电机的选择 1.2运动参数 1.3拟定结构式 1.3.1 确定变速组传动副数目 1.3.2确定变速组扩大顺序 1.4拟定转速图验算传动组变速范围 1.5确定齿轮齿数 1.6确定带轮直径 1.6.1确定计算功率Pca 1 .6.2选择V带类型 1.6.3确定带轮直径基准并验算带速V 1.7验算主轴转速误差 1.8绘制传动系统图 二、估算主要传动件，确定其结构尺寸 2.1确定传动件计算转速 2.1.1主轴计算转速 2.1.2各传动轴计算转速 2.1.3各齿轮计算转速 2.2初估轴直径 2.2.1确定主轴支承轴颈直径 2.2.2初估传动轴直径 2.3估算传动齿轮模数 2.4片式摩擦离合器的选择及计算 d 2.4.1决定外摩擦片的内径 2.4.2选择摩擦片尺寸 2.4.3计算摩擦面对数Z 2.4.4计算摩擦片片数 2.4.5计算轴向压力Q 2.5V带的选择及计算 a 2.5.1初定中心距 L 2.5.2确定V带计算长度L及内周长 N
2.5.3验算V带的挠曲次数 2.5.4确定中心距a 2.5.5验算小带轮包角 α 1 2.5.6计算单根V带的额定功率 P r 2.5.7计算V带的根数 三、结构设计 3.1带轮的设计 3.2主轴换向机构的设计 3.3制动机构的设计 3.4齿轮块的设计 3.5轴承的选择 3.6主轴组件的设计 3.6.1各部分尺寸的选择 3.6.1.1主轴通孔直径 3.6.1.2轴颈直径 3.6.1.3前锥孔尺寸 3.6.1.4头部尺寸的选择 3.6.1.5支承跨距及悬伸长度 3.6.2主轴轴承的选择 3.7润滑系统的设计 3.8密封装置的设计 四、传动件的验算 4.1传动轴的验算 4.2键的验算 4.2.1花键的验算 4.2.2平键的验算 4.3齿轮模数的验算 4.4轴承寿命的验算 五、设计小结 六、参考文献
南京理工大学 毕业设计(论文)外文资料翻译 学院（系）：机械工程学院 专业：机械工程及自动化 姓名：朱仁勇 学号： 0501500241 外文出处：Industrial Electronics,Control and (用外文写) Industrumental, 1991,https://www.doczj.com/doc/036622823.html, 附件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。
附件1：外文资料翻译译文 CNC和PLC他们对于机床是同一概念吗？ 摘要 设计一个计算机数字控制器（CNC）,传统做法是将装置分为三个实体:一个可编程控制器（PLC）,一个可以称之为CNC控制器（CNCD）的黑盒子，一个包含CNC轴向控制器和可以简单描述为轴向实体的合成体。我们将指出这一机构的缺点，展示一种新机构并介绍他的优势所在。最后，在对比传统PLC和新机构之后，我们认为CNC就是一种改进的PLC。 PLC装置 传统的可编程控制器（PLC）是基于两个主要模块：控制台和执行器。控制台向操作者提供了一个交互式设计的人机界面，由于这个原因，他不能实现实时约束。执行器控制基本任务的时序以使PLC工作和确保相关的时间约束。执行器启动并管理不同的循环周期。控制台的目标是人机界面而执行器的目标是时序安排。可以这样说，在大多数情况下，PLC的主要目标是在没有控制台的情况下单机运行。 CNC使用的分类 CNC对所有机床的应用本质上分为三个不同的种类：本地使用，直接数字化控制(DNC)和远程使用。 在本地使用中，操作者在机床附近。他直接输入命令，通过按下按钮来控制机床和加工过程。他也可以创建和修改刀具描述符和零件加工程序，这些是以CNC的标准代码或类似代码写入的。 在这一背景下，对零件的设计和辅助制造也是可能的，尽管此类活动显得与机床周围糟糕的环境质量（比如噪音，高温，灰尘）格格不入。 DNC（直接数字化控制）使用添加了从主机下载（向主机上传）零件加工程序的功能，主机汇集了零件加工程序，可以被看作是一个文件服务器。这些操作仍然完全在位于机床附近的人工操作员的控制下。在某些情况下，在远距离的操作者之间可能会使用邮件服务器。这一类CNC使用方式，除了能向服务器传输零件加工程
课程设计 课程名称：金属切削机床 学院：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化姓名：学号： 年级：任课教师： 2011年 1月15 日 贵州大学机械工程学院
目录 目录 (2) 一、绪论 (4) 二、设计计算 (5) 1机床课程设计的目的 (5) 2机床主参数和基本参数 (5) 3操作性能要求 (5) 三、主动参数的拟定 (6) 1确定传动公比 (6) 2主电动机的选择 (6) 四、变速结构的设计 (6) 1主变速方案拟定 (6) 2变速结构式、结构网的选择 (7) 1. 确定变速组及各变速组中变速副的数目 (7) 2. 变速式的拟定 (7) 3. 结构式的拟定 (7) 4. 结构网的拟定 (8) 5. 结构式的拟定 (8) 6. 结构式的拟定 (9) 7. 确定各变速组变速副齿数 (10) 8. 绘制变速系统图 (11) 五、结构设计 (12) 1.结构设计的内容、技术要求和方案 (12) 2.展开图及其布置 (12) 3.I轴（输入轴）的设计 (12) 4.传动轴的设计 (13) 5.主轴组件设计 (14) 1. 内孔直径d (14) 2. 轴径直径 (15) 3. 前锥孔直径 (15) 4. 主轴悬伸量a和跨距 (15) 5. 主轴轴承 (15) 6. 主轴和齿轮的联接 (16) 7. 润滑和密封 (16) 8. 其它问题 (16) 六、传动件的设计 (17) 1带轮的设计 (17)
2传动轴直径的估算 (20) 1 确定各轴计算转速 (20) 2传动轴直径的估算 (21) 3各变速组齿轮模数的确定 (22) 4片式摩擦离合器的选择和计算 (25) 七、本文工作总结 (27) 参考文献 (28) 致谢 (29)
第一章概述 1.1设计目的 (2) 1.2主轴箱的概述 (2) 第2章主传动的设计 (2) 2.1驱动源的选择 (2) 2.2转速图的拟定 (2) 2.3传动轴的估算 (4) 2.4齿轮模数的估算 (3) 2.5V带的选择 (4) 第3章主轴箱展开图的设计 (7) 3.1各零件结构尺寸的设计 (7) 3.1.1 设计内容和步骤 (7) 3.1.2有关零件结构和尺寸的设计 (7) 3.1.3各轴结构的设计 (9) 3.1.4主轴组件的刚度和刚度损失的计算 (10) 3.1.5轴承的校核 (13) 3.2装配图的设计的概述 (13) 总结 (19) 参考文献 (20)
第一章概述 1-1设计目的 数控机床的课程设计，是在数控机床设计课程之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过数控机床伺服进给系统的结构设计，使我们在拟定进给传动及变速等的结构方案过程中得到设计构思、方案分析、结构工艺性、CAD制图、设计计算、编写技术文件、查阅技术资料等方面的综合训练，建立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养我们初步的结构设计和计算能力。 1-2 主轴箱的概述 主轴箱为数控机床的主要传动系统它包括电动机、传动系统和主轴部件它与普通车床的主轴箱比较，相对来说比较简单只有两极或三级齿轮变速系统，它主要是用以扩大电动机无级调速的范围，以满足一定恒功率、和转速的问题。 第二章2主传动设计 2-1驱动源的选择 机床上常用的无级变速机构是直流或交流调速电动机，直流电动机从额定转速nd向上至最高转速nmax是调节磁场电流的方法来调速的，属于恒功率，从额定转速nd向下至最低转速nmin时调节电枢电压的方法来调速的属于恒转矩；交流调速电动机是靠调节供电频率的方法调速。由于交流调速电动机的体积小，转动惯量小，动态响应快，没有电刷，能达到的最高转速比同功率的直流调速电动机高，磨损和故障也少，所以在中小功率领域，交流调速电动机占有较大的优势，鉴于此，本设计选用交流调速电动机。 根据主轴要求的最高转速4000r/min，最大切削功率5kw，选择北京数控设备厂的BESK-8型交流主轴电动机，最高转速是4500r/min。 2-2 转速图的拟定 根据交流主轴电动机的最高转速和基本转速可以求得交流主轴电动机的恒功率转速范围Rdp=nmax/nd=3 而主轴要求的恒功率转速范围Rnp=3，远大于交流主轴电动机所能提供的恒功率
摘要 随着数控技术的发展和普及，加工中心的作用越发突显它的重要性。为进一 步提高数控机床的加工效率，数控机床正向着工件在一台机床一次装夹即可完成多道工序或全部工序加工的方向发展，因此出现了各种类型的加工中心机床，如车削中心、镗铣加工中心、钻削中心等等。这类多工序加工的数控机床在加工过程中要使用多种刀具，因此必须有自动换刀装置，也就是所说的刀库，以便选用不同刀具，完成不同工序的加工工艺。自动换刀装置应当具备换刀时间短、刀具重复定位精度高、足够的刀具储备量、占地面积小、安全可靠等特性。 本论文是开发设计出一种体积小、结构紧凑、价格较低、生产周期短的小型 立式加工中心刀库本文。首先介绍了国内外加工中心研究现状及发展趋势，阐明了本课题研究的目的、意义。然后进一步介绍本小型加工中心刀库总体结构和各部件方案的选择，并在此基础上进行了小型加工中心刀库的机械结构的设计计算， 主要包括刀盘部件设计（含刀盘，夹块，刀爪），刀库转动定位机构设计（含转臂， 槽轮，滚子，锁止盘），刀库总体机构设计（含轴承套，轴，箱盖，箱体）刀库移 动部分设计。 关键词：数控系统加工中心刀库机械手 ABSTRACT Along with the numerical control technology development and the popularization, the processing center function reveals its importance even more suddenly.For further enhances the numerical control engine laths the processing efficiency, the numerical control engine laths is clamping to the work piece in an engine laths attire then completes the multi-channel working procedure or the complete working procedure processing direction develops, therefore appeared each kind of type processing center engine laths, like the turning center, the boring mill processing center, drills truncates center and so on.This kind of working procedure processing numerical control engine laths must use many kinds of cutting tools in the processing process, therefore must have trades the knife installment automatically, also is the knife storehouse which said, in order to select the different cutting tool, completes the different working procedure the processing craft.Trades the knife equipment to have automatically to have trades the knife time short, the cutting tool repetition pointing accuracy high, the enough cutting tool margin, the area small, safe reliable and so on the characteristics. The present paper is the development designs one kind of volume slightly, the
中北大学 课程设计任务书 15/16 学年第一学期 学院：机械工程与自动化学院 专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：王前学号：1202014233 课程设计题目：《金属切削机床》课程设计 （车床主轴箱设计） 起迄日期：12 月21 日～12 月27 日课程设计地点：机械工程与自动化学院 指导教师：马维金讲师 系主任：王彪 下达任务书日期: 2012年12月21日
课程设计任务书 课程设计任务书
目录 1.机床总体设计 (5)
2. 主传动系统运动设计 (5) 2.1拟定结构式 (5) 2.2结构网或结构式各种方案的选择 (6) 2.2.1 传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围 (6) 2.2.2 基本组和扩大组的排列顺序 (6) 2.3绘制转速图 (7) 2.4确定齿轮齿数 (7) 2.5确定带轮直径 (8) 2.6验算主轴转速误差 (8) 2.7 绘制传动系统图 (8) 3．估算传动件参数确定其结构尺寸 (10) 3.1确定传动见件计算转速 (10) 3.2确定主轴支承轴颈尺寸 (10) 3.3估算传动轴直径 (10) 3.4估算传动齿轮模数 (10) 3.5普通V带的选择和计算 (11) 4．结构设计 (12) 4.1带轮设计 (12) 4.2齿轮块设计 (12) 4.3轴承的选择 (13) 4.4主轴主件 (13) 4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计 (13) 4.6主轴箱体设计 (13) 4.7主轴换向与制动结构设计 (13) 5.传动件验算 (14) 5.1齿轮的验算 (14) 5.2传动轴的验算 (16) 5.3花键键侧压溃应力验算 (19) 5.4滚动轴承的验算 (20) 5.5主轴组件验算 (20) 5.6主轴组件验算 (13) 6.参考文献 (14) 1.机床总体设计 轻型车床是根据机械加工业发展需要而设计的一种适应性强，工艺范围广，结构简单，
1． 机床主要技术参数： （1） 尺寸参数： 床身上最大回转直径： 400mm 刀架上的最大回转直径： 200mm 主轴通孔直径： 40mm 主轴前锥孔： 莫式6号 最大加工工件长度： 1000mm （2） 运动参数： 根据工况，确定主轴最高转速有采用YT15硬质合金刀车削碳钢工件获得，主轴最低转速有采用W 16Cr 4V 高速钢刀车削铸铁件获得。 n max = min 1000max d v π= 23.8r/min n min = max min 1000d v π =1214r/min 根据标准数列数值表，选择机床的最高转速为1180r/min ，最低转速为26.5/min 公比?取1.41，转速级数Z=12。 （3） 动力参数： 电动机功率4KW 选用Y112M-4型电动机 2． 确定结构方案： （1） 主轴传动系统采用V 带、齿轮传动； （2） 传动形式采用集中式传动； （3） 主轴换向制动采用双向片式摩擦离合器和带式制动器； （4） 变速系统采用多联滑移齿轮变速。 3． 主传动系统运动设计： （1） 拟订结构式： 1） 确定变速组传动副数目： 实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合： A ．12=3*4 B. 12=4*3 C 。12=3*2*2 D ．12=2*3*2 E 。12=2*2*3 方案A 、B 可节省一根传动轴。但是，其中一个传动组内有四个变速传动副，增大了该轴的轴向尺寸。这种方案不宜采用。 根据传动副数目分配应“前多后少”的原则，方案C 是可取的。但是，由
于主轴换向采用双向离合器结构，致使Ⅰ轴尺寸加大，此方案也不宜采用，而应选用方案D 2）确定变速组扩大顺序： 12=2*3*2的传动副组合，其传动组的扩大顺序又可以有以下6种形式：A．12=21*32*26B。12=21*34*22 C．12 =23*31*26D。12=26*31*23 E．22*34*21F。12=26*32*21 根据级比指数非陪要“前疏后密”的原则，应选用第一种方案。然而，对于所设计的机构，将会出现两个问题： ①第一变速组采用降速传动（图1a）时，由于摩擦离合器径向结构尺寸限制， 使得Ⅰ轴上的齿轮直径不能太小，Ⅱ轴上的齿轮则会成倍增大。这样，不仅使Ⅰ-Ⅱ轴间中心距加大，而且Ⅱ-Ⅲ轴间的中心距也会加大，从而使整个传动系统结构尺寸增大。这种传动不宜采用。 ②如果第一变速组采用升速传动（图1b），则Ⅰ轴至主轴间的降速传动只能由 后两个变速组承担。为了避免出现降速比小于允许的极限值，常常需要增加一个定比降速传动组，使系统结构复杂。这种传动也不是理想的。 如果采用方案C，即12 =23*31*26，则可解决上述存在的问题（见图1c）。其结构网如图2所示。
1.概述 (4) 1.1机床主轴箱课程设计的目的 (4) 1.2设计任务和主要技术要求 (4) 1.3操作性能要求 (4) 2.参数的拟定 (5) 2.1确定极限转速 (5) 2.2主电机选择 (5) 3.传动设计 (6) 3.1主传动方案拟定 (6) 3.2传动结构式、结构网的选择 (6) 3.2.1确定传动组及各传动组中传动副的数目 (6) 3.2.2传动式的拟定 (7) 3.2.3结构式的拟定 (7) 4.传动件的估算 (8) 4.1三角带传动的计算 (8) 4.2传动轴的估算 (11) 4.2.1主轴的计算转速 (11) 4.2.2各传动轴的计算转速 (12) 4.2.3各轴直径的估算 (12) 4.3齿轮齿数的确定和模数的计算 (13) 4.3.1齿轮齿数的确定 (13) 4.3.2齿轮模数的计算 (15) 4.3.4齿宽确定 (20) 4.3.5齿轮结构设计 (21)
4.4带轮结构设计 (21) 4.5传动轴间的中心距 (21) 4.6轴承的选择 (22) 4.7片式摩擦离合器的选择和计算 (23) 4.7.1摩擦片的径向尺寸 (23) 4.7.2按扭矩选择摩擦片结合面的数目 (23) 4.7.3离合器的轴向拉紧力 (2424) 4.7.4反转摩擦片数 (24) 5.动力设计 (25) 5.1传动轴的验算 (25) 5.1.1Ⅰ轴的强度计算 (26) 5.1.2作用在齿轮上的力的计算 (26) 5.1.3主轴抗震性的验算 (28) 5.2齿轮校验 (31) 5.3轴承的校验 (32) 6.结构设计及说明 (33) 6.1结构设计的内容、技术要求和方案 (33) 6.2展开图及其布置 (34) 6.3I轴（输入轴）的设计 (34) 6.4齿轮块设计 (35) 6.4.1其他问题 (36) 6.5传动轴的设计 (36) 6.6主轴组件设计 (38) 6.6.1各部分尺寸的选择 (38) 6.6.2主轴轴承 (38)
数控车床主轴箱的优化设计和开发，以尽量减少热变形 森精机--Nagoya--日本 数字技术实验室--Sacramento--美国 关键词：热误差，设计方法，精度，主轴箱 本文是以调查的方法来减少和弥补精度数控车床中较大的热位移误差。为此，在这里我们提出了一个高效的设计和优化方法——主轴箱结构设计方法，来尽量减少主轴中心位置的热位移。和现有的那些经验方法相比较，这种方法可以更好的节省开发时间和成本。为了确定最佳的主轴箱结构，我们提出了Taguchi方法和有限元分析方法，这两种方法主要是用来验证和评估主轴中心过渡的主轴箱优化结果。 一：介绍 精度数控车床的精度越高，在加工精度要求方面的需求也越高。而热变形对于加工效果有非常显著的影响。关于这一个问题已经进行了的许多的研究。然而，并没有在实践中取得很多良好的效果。 热变形的主要研究归纳如下，Moriwaki和Shamoto建议使用温度传感器的热位移估计补偿方法，Brecher和Hirsche在延长这项工作的基础上控制部数据，刺激等等，这些主要是用于非金属材料（如碳纤维增强塑料），以抑 页脚.
制热位移。应用轴承的有限元方法（FEM）来分析预紧问题和铸件的形状优化问题，可以尽量减少热位移，Jedrzejewski通过进行补偿，再加上热执行器控制的应变是基于热失真反馈，清水等的原理。开发了一种新的算法，这种算法可以估计装修总机热变形的变形模式，并从涡流型位移传感器处获得所需要的数据。 一些机床制造商通过使用从传感器或部的NC控制器获得温度信息的方法，来估计热位移并进行补偿。对于数控车床来说，热位移通常是受机器的结构，环境的温度，热源的状态（伺服电机或加工热），气流和冷却剂的使用情况等的影响，虽然说理论上是可以进行准确的补偿，但是估计位移要涉及以上这些复杂的相互作用、参数和需要大量的组合实验。比如说，沿每个轴的线性热变形补偿问题，它的变形是伴随着精度显着下降，扭曲或翘曲的。 一种新数控车床的开发涉及到修改现有机器的结构和运行实验，而且，这通常要耗费大量的时间，而且费用也比较昂贵。所以在这里，提出一种新的方法——设计一个主轴箱，数控车床自身随机引起的热变形温度偏差。通过Taguchi方法，CAE分析等，确定数控车床主轴结构和热变形评估，以此证明上面说的方法是一个非常有效率的方法。 二:主轴结构和热位移测量 图1显示了数控车床主轴的部结构、零件以及环境变量的参数。热位移的目标是设计一个主轴箱，让热集中页脚.
第1章绪论 1.1课题来源 随着技术的发展，机床主轴箱的设计会向较高的速度精度，而且要求连续输出的高转矩能力和非常宽的恒功率运行范围。另外还会改善机床的动平衡，避免震动、污染和噪音等。 本设计为CA6140机床的主轴箱。作为主要的车削加工机床，CA6140机床广泛的应用于机械加工行业中。CA6140机床主轴箱的作用就是把运动源的恒定转速改变为主运动执行件（主轴、工作台、滑枕等）所需的各种速度；传递机床工作时所需的功率和扭矩；实现主运动的起动、停止、换向和制动。 主轴箱通常主要由下列装置和机构组成：齿轮变速装置；定比传动副；换向装置；起动停止装置；制动装置；操纵装置；密封装置；主轴部件和箱体。根据机床的用途和性能不同，有的机床主轴箱可以只包括其中的部分装置和部件。 主轴箱是支承主轴并安装主轴的传动变速装置，使主轴获得各种不同转速，以实现主切削运动。该机床主轴箱刚性好、功率大、操作方便。CA6140机床可进行各种车削工作，并可加工公制、英制、模数和径节螺纹。主轴三支撑均采用滚动轴承；进给系统用双轴滑移共用齿轮机构；纵向与横向进给由十字手柄操纵，并附有快速电机。该机床刚性好、功率大、操作方便。 1.2研究动态及发展趋势 机床设计和制造的发展速度是很快的。由原先的只为满足加工成形而要求刀具与工件间的某些相对运动关系和零件的一定强度和刚度，发展至今日的高度科学技术成果综合应用的现代机床的设计，也包括计算机辅助设计（CAD）的应用。但目前机床主轴变速箱的设计还是以经验或类比为基础的传统（经验）设计方法。因此，探索科学理论的应用，科学地分析的处理经验，数据和资料，既能提高机床设计和制造水平，也将促进设计方法的现代化。 随着科学技术的不断发展，机械产品日趋精密、复杂，改型也日益频繁，对机床的性能、精度、自动化程度等提出了越来越高的要求。机械加工工艺过程自