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說 明 書
一、 設(shè)計(jì)題目。
最大回轉(zhuǎn)直徑?360mm普通車床的主軸變速箱的設(shè)計(jì)
給出條件：1、Z=12級(jí)（采用集中傳動(dòng)）
2、nmax=1800 ; nmin=40
二、 機(jī)床的用途、特點(diǎn)及主要技術(shù)參數(shù)。
1、機(jī)床的“系列型譜”是機(jī)床制造行業(yè)發(fā)展品種和用戶選擇的依據(jù)。我國普通車床目前有3種系列，14個(gè)品種，8種規(guī)格的產(chǎn)品。
聯(lián)系自己所設(shè)計(jì)的車床，注意體現(xiàn)如下特點(diǎn)：
系列
普通型
品種
普通、卡盤、軸程控車床
用途
現(xiàn)代化大中型機(jī)械制造業(yè)大批或成批生產(chǎn)車間，也可納入生產(chǎn)或自動(dòng)線。能加工常用公制、模數(shù)螺紋。
性能
生產(chǎn)效率較高、具有高速和強(qiáng)力切削能力。轉(zhuǎn)速技術(shù)Zn=12~16,進(jìn)給Zn<30。電機(jī)功率約為萬能型的125%，重量型的125%
結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度中等，操縱方便，有好的剛度和抗震性能。
2、車床主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)（GB1582—79，JB/Z143—79）
最大工件回轉(zhuǎn)直徑D（mm）
360
刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑D1≧
主軸通孔直徑d≧
主軸頭號(hào)（JB2521—79）
系列
普通型
萬能型
輕型
主軸轉(zhuǎn)速
范圍
級(jí)數(shù)
縱向進(jìn)給兩mm/r
主電動(dòng)機(jī)功率（KW）
7.5
擬定參數(shù)的步驟和方法。
1、極限切削速度υmax,υmin
根據(jù)典型的和可能的工藝選取極限切削速度要考慮：工序種類、工藝要求、刀具和工件材料等因素。允許的切削速極限參考值如下：
加工條件
υmax
υmin
硬質(zhì)合金刀具粗加工鑄鐵工件
30~50
硬質(zhì)合金刀具半精或精加工
150~300
螺紋（絲杠等）加工和鉸孔
3~8
2、主軸的極限轉(zhuǎn)速
計(jì)算車床主軸極限轉(zhuǎn)速時(shí)的加工直徑，按經(jīng)驗(yàn)分別?。?.1~0.2）D和（0.45~0.5）D。則主軸極限切削速度應(yīng)為：
υmax= （0.1~0.2）лDnmax/ 1000 ; υmin= （0.45~0.5）лDnmin/1000
三、 同類機(jī)床的方案及結(jié)構(gòu)的分析對比。
四、 運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)的確定及其依據(jù)。
五、 傳動(dòng)方案的分析比較。
六、 機(jī)床結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。
七、 主要零件的估算和驗(yàn)算。
驗(yàn)算的內(nèi)容：
1． 小齒輪的模數(shù)（mw 和mj）。
2． 主軸前一傳動(dòng)軸的剛度及其軸承壽命。
八、 操縱機(jī)構(gòu)及潤滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理及說明。
九、 設(shè)計(jì)的體會(huì)集總結(jié)
十、 其他
1． 參考文獻(xiàn)的目錄。
2． 零件明細(xì)表。
2
目 錄
１、 參數(shù)的擬定
２、 運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)
３、 傳動(dòng)件的估算和驗(yàn)算
４、 展開圖的設(shè)計(jì)
５、 總結(jié)
一、參數(shù)擬定
１、確定公比φ
已知Ｚ＝12級(jí)（采用集中傳動(dòng)）
nmax =1800 nmin=40
Rn =φz-1
所以算得φ≈1.41
2、確定電機(jī)功率N
根據(jù)Ф320和Ф400車床設(shè)計(jì)的有關(guān)參數(shù)，用插補(bǔ)法：
已知最大回轉(zhuǎn)直徑為Ф360。
切深ap(t)為3.75mm,進(jìn)給量 f (s)為0.375mm/r,切削速度v為95m/min。
計(jì)算：
主（垂直）切削力：FZ=1900ap f0.75 N
=1900 X 3.75 X 0.3750.75 N
≈3414.4 N
切削功率: N切= FZV/61200 KW = 5.3 KW
估算主電機(jī)功率: N= N切/η總
= N切/0.8 KW
=5.3/0.8 KW
=6.6 KW
因?yàn)镹值必須按我國生產(chǎn)的電機(jī)在Y系列的額定功率選取,所以選7.5 KW。
二、運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)
1、列出結(jié)構(gòu)式
12=2[3] 3[1] 2[6]
因?yàn)椋涸贗軸上如果安置換向摩擦離合器時(shí)，為減小軸向尺寸，第一傳動(dòng)組的傳動(dòng)副數(shù)不能多，以2為宜。在機(jī)床設(shè)計(jì)中，因要求的R較大，最后擴(kuò)大組應(yīng)取2更為合適。由于I軸裝有摩擦離合器，在結(jié)構(gòu)上要求有一齒輪的齒根圓大于離合器的直徑。
2、繪出結(jié)構(gòu)網(wǎng)
3、擬定轉(zhuǎn)速圖
1）主電機(jī)的選定
電動(dòng)機(jī)功率N：7.5 KW
電機(jī)轉(zhuǎn)速nd:
因?yàn)閚max =1800r/min ，根據(jù)N=7.5 KW，由于要使電機(jī)轉(zhuǎn)速nd與主軸最高轉(zhuǎn)速相近或相宜，以免采用過大的升速或過小的降速傳動(dòng)。所以初步定電機(jī)為：Y132m-4，電機(jī)轉(zhuǎn)速1440r/min。
2）定比傳動(dòng)
在變速傳動(dòng)系統(tǒng)中采用定比傳動(dòng)，主要考慮傳動(dòng)、結(jié)構(gòu)和性能等方面要求，以及滿足不同用戶的使用要求。為使中間兩個(gè)變速組做到降速緩慢，以利于減少變速箱的徑向尺寸，故在Ⅰ-Ⅱ軸間增加一對降速傳動(dòng)齒輪。
3）分配降速比
① 12級(jí)降速為：40 56 80 12 112 160 224 315 450
630 900 1250 1800 （r/min）
② 決定Ⅳ-Ⅴ間的最小降速傳動(dòng)比：
由于齒輪極限傳動(dòng)比限制imax=1/4，為了提高主軸的平穩(wěn)性，取最后一個(gè)變速組的降速傳動(dòng)比為1/4，按公比φ=1.41，查表可知：1.414=4。決定其余變速組的最小傳動(dòng)比，根據(jù)降速前慢后快的原則，Ⅲ-Ⅳ軸間變速組取U=1/43Ⅱ-Ⅲ軸間取U=1/43
③ 畫出轉(zhuǎn)速圖
12=2[3]3[1]2[6]
結(jié)構(gòu)大體示意圖:
4、計(jì)算各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比
見下述步驟
5、計(jì)算齒輪齒數(shù)
見下述步驟
6、帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定
1）選擇三角帶型號(hào)
根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速1440 r/min和功率n=7.5 查圖可確定三角帶型號(hào)為B型。
7、確定帶輪的最小直徑Dmin
查表得Dmin=140
8、計(jì)算大帶輪直徑D大
根據(jù)要求的傳動(dòng)比ｕ和滑動(dòng)率ξ確定
D大＝D小
＝140
＝219.52≈220
9、確定齒輪齒數(shù)
1）第一變速組內(nèi)有兩對齒輪，其傳動(dòng)比為
U1==1.41
U2==
初步定出最小齒輪齒數(shù)Zmin和Smin：
根據(jù)結(jié)構(gòu)條件，由表得Zmin=2.24,在u=2一行中找到Zmin=22時(shí)，同時(shí)滿足兩個(gè)傳動(dòng)比的要求，確定=72
=72-24=48
Z1=30 =72-30=40
2)第二變速組有三對傳動(dòng)副
確定最小齒輪的齒數(shù)Zmin和Smin
Smin=80
3)第三變速組有兩對齒輪
＝3.15％<4.1% 合格
＝1.7%<4.1% 合格
＝3.2%<4.1% 合格
＝1.4%<4.1% 合格
＝1.7%<4.1% 合格
＝2%<4.1% 合格
＝0.4%<4.1% 合格
＝0.6%<4.1% 合格
＝0.02%<4.1% 合格
＝1.17%<4.1% 合格
＝1.34%<4.1% 合格
齒數(shù)
30
42
24
48
33
47
27
54
21
59
35
69
21
83
摸數(shù)
3
分度圓直徑
90
126
72
144
99
141
81
162
63
177
105
207
63
249
齒根高
()m=1.253=3.75
齒頂高
m=13=3
齒高
6.75
齒頂圓直徑
96
132
78
150
105
147
87
168
69
183
111
213
69
255
齒根圓直徑
82.5
118.5
64.5
136.5
91.5
133.5
73.5
154.5
55.5
169.5
97.5
99.5
55.5
241.5
中心距
108
120
156
齒寬
24
11片式摩擦離合器的選擇和計(jì)算
1）外摩擦片的內(nèi)徑d 因?yàn)镮I軸直徑為23.4mm
d=23.4+4=27.4mm=
2)摩擦片的尺寸
3）摩擦面對Z
查表得Z=17
靜扭距
取
d=30mm D=98mm =90mm
B=30mm b=10mm
三．傳動(dòng)件的估算和驗(yàn)算
1．三角帶傳動(dòng)的計(jì)算
1）選擇三角帶的型號(hào)
根據(jù)計(jì)算功率
小帶輪的轉(zhuǎn)速1441r/min
選擇帶的型號(hào)為B型
2）確定帶輪的計(jì)算直徑
由前面計(jì)算結(jié)果得
=140mm
=220mm
3)確定三角帶速度V
4）初定中心距
取=500mm
5)確定三角帶的計(jì)算長度及內(nèi)周長
L=1633mm
=1600mm
6)驗(yàn)算三角帶的擾曲次數(shù)u
7)確定實(shí)際中心距A
8）驗(yàn)算小帶輪的包角
9）確定三角帶根數(shù)Z
取Z=3
2．齒輪模數(shù)的估算和計(jì)算
1）各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速
2）各齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速
900
1250
900
450
450
315
450
224
450
160
160
315
450
112
r/min
3)估算
第三變速組，按齒輪彎曲疲勞的估算
按齒面點(diǎn)蝕的估算
4）計(jì)算（驗(yàn)算）
根據(jù)接觸疲勞齒輪模數(shù)
根據(jù)彎曲疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)
3、傳動(dòng)軸的估算和驗(yàn)算
1）傳動(dòng)軸直徑的估算
mm
V軸：
IV軸：
III軸
II軸：
2）傳動(dòng)軸強(qiáng)度的驗(yàn)算
選第II軸進(jìn)行驗(yàn)算
四 展開圖設(shè)計(jì)
1． 反向機(jī)構(gòu)
利用機(jī)械傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)主軸反轉(zhuǎn)需要一個(gè)惰輪，將惰輪裝在有兩個(gè)支承的傳動(dòng)軸上，軸的剛性較好，有利于降低噪音。
2輸入軸
1） 帶輪裝在軸端。
2） 卸荷裝置
將帶輪裝在軸承上，軸承裝在套筒上，傳給軸的只是扭矩，徑向力由固定在箱體上的套筒承受。本設(shè)計(jì)采用將帶輪支在軸承外圈上，扭矩從端頭傳入。
3） 空套齒輪結(jié)構(gòu)
2． 齒輪塊設(shè)計(jì)
1） 選用7級(jí)精度
2） 采用焊接連接，工藝簡單，連接后齒輪能 達(dá)到一定的定心精度。
4沖動(dòng)軸設(shè)計(jì)
1） I軸：深溝球軸承
II軸：深溝球軸承
III軸：深溝球軸承，圓錐滾子軸承
IV軸：雙列圓柱滾子軸承，圓錐滾子軸承
2）采用軸肩，軸承蓋等定位
5．主軸組件的設(shè)計(jì)
1）內(nèi)孔直徑43mm
2）軸頸直徑47.3mm
3）前錐孔采用莫氏錐孔，選莫氏錐度號(hào)為6號(hào)。
4）支承跨距L和外伸長度a L/a=3
5)頭部尺寸：選B型5號(hào)
6）軸承的配置
雙列矩圓柱滾子軸承：種軸承承載能力大，內(nèi)孔有1/12錐度，摩擦系數(shù)小，溫升低，但不能承受軸向力，必須和能承受軸向力的軸承配合使用。
圓錐滾子軸承：載能力大，可同時(shí)承受徑向力和軸向力，結(jié)構(gòu)比較簡單，但允許的極限轉(zhuǎn)速低一點(diǎn)。
配置軸承時(shí)，應(yīng)注意：每個(gè)支承點(diǎn)都要能承受徑向力，兩個(gè)方向的軸向力應(yīng)分別有相應(yīng)的軸承承受。徑向力和兩個(gè)方向的軸向力都應(yīng)傳遞到箱體上，即負(fù)荷都有機(jī)床支承承受，主軸采用兩個(gè)支承，機(jī)構(gòu)簡單，制造方便。
主軸剛度的驗(yàn)算：
五 總 結(jié)
這次課程設(shè)計(jì)用了三個(gè)星期，回想起來，花在畫圖的時(shí)間不多，主要還是在設(shè)計(jì)計(jì)算上。能過本次課程設(shè)計(jì)，我不但鞏固了舊的知識(shí)，如：機(jī)械設(shè)、金屬切削機(jī)床等。利用繪圖軟件繪圖，而且學(xué)到了怎樣設(shè)計(jì)變速箱，如何設(shè)計(jì)每一個(gè)細(xì)節(jié)。
課程設(shè)計(jì)是一次知識(shí)綜合的考驗(yàn)，要考慮的問題很多，一個(gè)人的能力三周時(shí)間是不夠的，我們通過討論更加深一層俯了設(shè)計(jì)的過程。而且老師的指導(dǎo)也是不可或缺的。