铣床主轴箱设计

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目录

1.题目要求及参数确定-------------------------------------------2

1.1设计要求--------------------------------------------------------------------2

1.2运动参数确定-------------------------------------------------------------2

1.3动力参数的确定------------------------------------------------------------2

2.运动设计 ------------------------------------------------------ 2

2.1传动组的传动副数的确定--------------------------------------2

2.2结构网和结构式各种方案的选择-------------------------------3

2.3拟定转速图----------------------------------------------------4

2.4齿轮齿数确定--------------------------------------------------5

2.5传动系统图----------------------------------------------------5

3.传动零件的初步计算---------------------------------------------6

3.1传动轴直径初定------------------------------------------------6

3.2齿轮模数的初步计算-------------------------------------------7

4.主要零件的验算-------------------------------------------------8

4.1三角胶带传动的计算和选定------------------------------------8

4.2圆柱齿轮的强度计算------------------------------------------10

4.3传动轴的验算、强度验算、弯曲刚度验算---------------------14

4.4 滚动轴承的验算----------------------------------------------16

5.总结-----------------------------------------------------------------------------17

6.参考文献-------------------------------------------------------18

2 1. 题目要求及参数确定

1.1设计要求

1）机床的类型、用途及主要参数

铣床，工作时间：二班制，电动机功率：1.5NKW，主轴最高、最低转速如下：

max1250nrpm，min100nrpm

变速级数：z=12。

2）工件材料：45号钢 刀具材料：YT15

3）设计部件名称：主轴箱

1.2运动参数确定

回转主运动的机床，主运动的参数是主轴转速。

① 最低转速minV和最高转速maxV：minV=100rpm maxV=1250rpm

② 分级变速时的主轴转速数列：机床的分级变速机构共有Z级。Z=12，min1VV

max12VV。任意两级转速之间的关系应为：jjVV1

据minmaxVVRn=φ11，得：φ=1.26。查表得：各轴转速：100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250。

1.3动力参数的确定

由任务书设定电动机功率：N=1.5KW。查表得应该选择Y系列三相异步电动机电动机的型号为Y90L-4，转速为n=1400rpm。

2.运动设计

2.1 传动组的传动副数的确定

传动组和传动副数可能的方案有：

12=4*3 12=3*4 12=3*2*2 12=2*3*2 12=2*2*3

在上列各方案中，前两个有时可以省掉一根轴。缺点是有一个传动组内有四个传

3 动副。如果用一个四联滑移齿轮，则会增加轴向尺寸；如果用两个双联滑移齿轮，则操纵机构必须互锁以防止两个滑移齿轮同时啮合。所以一般少用。

后三个方案中可根据下述原则比较：从电动机到主轴，一般为降速传动。接近电动机处的零件，转速较高，从而转矩较小，尺寸也就较小。如使传动副较多 的传动组放在接近电动机处，则可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件就可以少些，就省材料了。这就是“前多后少”的原则。从这个角度考虑，以取12=3*2*2的方案为好。

2.2 结构网和结构式各种方案的选择

在12=3*2*2中，又因基本组和扩大组排列顺序的不同而有不同的方案。可能的六种方案，其结构网和结构式见图1。在这些方案中，可根据下列原则选择最佳方案。

图1结构网

4 ⑴传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围 主传动链任一传动的最大变速范围一般为：minmaxmaxuUR≤8～16。

在检查传动组的变速范围时，只需检查最后一个扩大组。因为其它传动组的变速范围都比它小max1RRnpnxn。

在图１中，方案a,b,c,e是可行的。方案d,f是不可行的。

⑵ 基本组和扩大组的排列顺序 在可靠的四种结构网方案a,b,c,e中，还要进行比较以选择最佳方案。原则是选择中间传动轴变速范围最小的方案。因为如果各方案同号传动轴的最高转速相同，则变速范围小的，最低转速较高，转矩较小，传动件的尺寸也就可以小些。方案a的中间传动轴变速范围最小，帮方案a最佳。即如果没有别的要求，则应尽量使扩大顺序与传动顺序一致。

2.3 拟定转速图

电动机和主轴的转速是已定的，当选定了结构网或结构式后，就可分配和传动级的传动比并确定中间轴的转速。再加上定比传动，就可画出转速图。中间轴的转速如果能高一些，传动件的尺寸也就可以小一些。但是，中间轴如果转速过高，将会引起过大的振动、发热和噪声。通常，希望齿轮的线速度不超过12～15m/s。对于中型车、钻、铣等机床，中间轴的最高转速不宜超过电动机的转速。对于小型机床和精密机床，由于功率较小，传动件不会过大。这时振动、发热和噪声是应该考虑的问题。因些更应该注意中间轴的转速，不使过高。

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本机床所选定的结构式共有三个传动组，变速机构共需4轴。加上电动机轴共5个轴。故转速图共需5个竖线，主轴共12级转速，电动机轴转速与主轴最高转速相近，帮需12条横线。现拟定转速图如：图2

2.4 齿轮齿数的确定

因传动比i采用标准公比的整数次方，齿数和Sz以及小齿轮齿数可以从表8-1中查得。①在传动组a中，ia1=1,ia2=1/1.26,ia3=1/1.59。则，查I 为1，1.26，1.59的三行。有数字的即为可能方案。取Sz为68，则从表中查出小齿轮齿数为34、30、27。即ia1=34/34,ia2=30/38,ia3=27/41。②在传动组b中，ib1=1,ib2=1/2则查I 为1，2的两行。有数字的即为可能方案。取Sz为72，则从表中查出小齿轮齿数为36、图2转速图

6 24。即ib1=36/36,ib2=24/48。③在传动组c中，ic1=1.59/1,ic2=1/2.5则查I 为4这一行。取Sz为78，则从表中查出小齿轮齿数为31、22。即ic1=47/31,ic2=22/56。

2.5 传动系统图的确定

3.传动零件的初步计算

3.1传动轴直径的初定

根据传动轴传递功率的大小,用简化的扭转刚度公式计算:d≥4][91njN

(NdN)

式中 d -传动轴受扭部分直径(mm)

N-该轴传递的功率(kw)

Nd -电动机的功率(kw)

图3传动系统图

7 η -电动机到该传动轴的传动效率

jn-被估算的传动轴的计算转速(r/min)

[Φ]-该传动轴每米长度允许扭转角(deg/m)一般传动轴取[Φ]=0.5～1 本设计取0.8

则轴d≥3dzNA

取d4=32

取d3=22

取d2=18

取d1=16

3.2齿轮模数的初步计算

初步计算齿轮模数时,按简化的接触疲劳强度公式进行.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进行计算.

则 mmnzNmjimdj3221116300

式中 mj- 按接触疲劳强度估算的齿轮模数（mm）;

Nd- 驱动电动机功率（mm）;

Nj- 被估算齿轮的计算转速(r/min)；

8 u- 大齿轮与小齿轮齿数之比, u＞1,外啮合为+,内啮合为-;

1Z- 齿轮齿数;

m-齿宽系数, mBm=6～10,B为齿宽,m为模数，本设计中m取8；

[σ]-许用接触应力(aMP),查表3-9，取45钢，整淬，σ=1100。

则C传动组取cm=3。

则B传动组取bm=3。

则A传动组取am=3。

4.主要零件的验算

4.1三角胶带传动的计算和选定

① 确定计算功率Pca

由表8-6[5]查得工作情况系数KA=1.2,故: 5.12.1pKaPcaKw=1.8Kw

② 选取V带型号

根据caP、n1由图8-8[5]确定选用A型普通V带。

③ 确定带轮基准直径

由表8-3[5]和表8-7[5]取主动基准直径mmdd1001。

根据式（8-15），从动轮基准直径mmidddd288100500144012