主轴设计说明书..docx
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1、目录中文摘要、关键词英文摘要、关键词引言第1章绪论1.主1轴及其部件设计的主要意义1.2主要设计内容1.3主要技术参数第2章车床主传动系统方案设计2.1主传动的组成及要求2.2. 主1传动的组成2.3. 主2传动的设计要求2.2主传动系统的传动方式2.4. 集1中传动式2.5. 分2离传动式2.3主传动的变速方式2.3. 变1换齿轮变速2.3. 滑2移齿轮变速2.3. 多3速电动机变速2.6. 各4种变速机构的组合2.4主传动的换向方式2.7. 电1动机换向2.4. 机2械换向第3章主传动系统的运动设计3.1确定极限转速3.2确定公比3.3求出主轴转速级数3.4确定结构网和结构式3.4.传1动
2、组和传动副数的确定3.4结.构2网和结构式各种方案的选择3.绘5制转速图3.5选.定1电动机3.5分.配2总降速传动比3.5确.定3传动轴的轴数3.5绘.制4转速图3.齿6轮齿数的确定3.6传.动1组a3.6传.动2组b3.6传.动3组c3.6换.向4齿轮副3.传7动系统图的拟定第4章主运动部件结构设计4.带1传动设计4.1确.定1计算功率4.1选.取2V带型4.1验.算3带速和确定带轮直径4.1确.定4带传动的中心距和带的基准长度4.1验.算5小带轮的包角4.1确.定6带的根数z4.1计.算7单根V带初拉力的最小值4.1计.算8压轴力4.1带.轮9的结构4.确2定计算转速4.2主.轴14.2
3、各.传2动轴4.2各.齿3轮4.2核.算4主轴转速误差4.各3传动组齿轮模数的确定传.动1组4.3传.动2组b4.3传.动3组c4.3换.向4齿轮4.确4定各轴最小直径4.4.轴1的直径4.4.轴2的直径4.4.轴3的直径4.4主.轴4的直径4.主5轴组件设计4.5主.轴1直径的初选4.5主.轴2组件的前悬伸和跨距4.5主.轴3组件最佳跨距选择4.5主.轴4组件的选择第5章主轴箱箱体计算结论致谢参考文献31普3通6车床主轴箱的设计摘要:CA61普3通6车床适用于车削内外圆柱面,圆锥面及其他基准面,车削各种公制、英制、模数和径节螺纹,并能进行钻孔,铰孔和拉油槽等工作。设计主抽箱主要是从主传动系统
4、的运动设计、主运动部件的结构设计和箱体这三方面进行设计。主传动系统的运动设计有:确定极限转速、确定公比、确定转速级数、确定结构网和结构式、绘制转速图、确定齿轮齿数和拟定传动系统图。主运动部件的结构设计有:带传动的设计、确定各种计算转速、确定齿轮模数、确定各轴最小直径和设计部分主轴主件。箱体的设计非本设计的最点部分,故没有详细论述。关键词:CA61机3床6主轴箱设计校核12引言本课题主要是对车床的主传动系统进行研究,并根据给定的参数进行主传动系统的设计。在拟定方案的过程中,必须全面地、周密的考虑,使所定方案在技术上合理、先进、经济效益高。其设计过程主要包括一下几个方面的内容:方案设计:1.确定有
5、关尺寸参数、运动参数。2.据所求得的有关运动参数及给定的公比,写出结构式,校验转速范围,绘制转速图。3.确定各变速组传动副的传动比值,定齿轮齿数、带轮直径,校验三联滑移齿轮齿顶是否相碰。4.绘制传动系统图。结构设计:1.草图设计估计各轴及齿轮尺寸,确定视图比例,确定展开图及截面图的总体布局;设计主轴组件。并检验各传动件运动过程中是否干涉。2.结构图设计确定齿轮、轴承及轴的固定方式;确定润滑、密封及轴承的调整方式;确定主轴头部形状及尺寸,完成展开图及截面图的绘制。3第1章绪论1.主1轴及其部件设计的主要意义主轴箱的设计主要是主轴的设计。1.为了满足各种不规则形状工件的加工,车床主轴选择立式还是卧
6、式将直接影响装夹工件和设计夹具的时间。2.根据加工的范围不同,设计不同的机构能达到意想不到的效果。如采用立式主轴能依靠工件自重,使其与夹具基准面准确地、紧密的接触,获得高精度且稳定的加工。3.好的主轴设计能使制造费用降低,性能很好的提高,更具有市场竞争力。4.主轴作为数控机床的执行件,联系着伺服电动机和刀架,因此他的设计将直接影响加工后成品的精度。而精度是影响我国数控机床发展的首要问题。综上所述,主轴及其部件的设计是数控机床发展是一个重要方面,需要在设计中重点对待。CA6机1床3可6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;
7、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 主要设计内容本文主要对主传动系统、主运动部件和主轴箱的箱体进行设计。1.3 主要技术参数根据设计要求并参考实际情况,初步选定机床主要参数如下:床身上最大回转直径:360mm刀架上回转直径:210mm主轴转速级数:正转12级;反转6级主轴转速范围:正转37-160;0r/min反转102-1570r/min主电动机功率:4kw主电动机功率:1440r/min第2章车床主传动系统方案设计主运动传动系统简称主传动系统,它的功用是将电动机的运动传给机床主轴,使主轴带动工作部件实现主运动,并能满足普通车床主轴变速和换向
8、的要求,它对机床的使用性能、结构和制造成本都有明显的影响。2.1主传动的组成及要求2.2.主传1动的组成1.定比传动机构:即具有固定的传动比传动机构,用来实现降速或升速,一般常采用齿轮、皮带及链传动等,有时也可以采用联轴节直接传动。2.变速装置:机床中的变速装置有齿轮变速机构,机械无极变速以及液压无级变速装置等。3.主轴组件:机床的主轴组件是执行件,它由主轴、主轴支承和安装在主轴上的传动件等组成。4.开停装置:用来控制机床主运动执行件的启动和停止。通常采用离合器或直接开停电动机。5.制动装置:用来使机床主运动执行件尽快地停止运动,以减少辅助时间,通常可以采用机械的、液压的、电气的或电动机的制动
9、方式。6 .换向装置:用来改变机床主运动方向。对于主运动换向的机床,在主传动中都应该设有换向装置。它们可以是机械的、液压的或直接改变电动机的旋转方向。7 .操纵机构:机床的开停、变速、换向及制动等,一般都需要通过操纵机构来控制。在设计机床时,一般是联系起来考虑主传动与操纵机构的设计方案。8 .润滑与密封装置:为了保证主传动装置的正常工作和使用寿命,必须有良好的润滑装置与可靠的密封装置。9.箱体:用来安装上述个组成部分。封闭式箱体不仅能保护传动机构,免受尘土、切屑等侵入,而且还可以减少这些机构所发生的噪声。2.2.主2传动的设计要求1.机床的主轴须有足够的变速范围和转速级数,以便满足实际使用的要
10、求。2.主电动机和传动机构须能承受和传递足够的功率和扭矩,并具有较高的传动效率。3 .执行件须有足够的精度、刚度、抗振性、和小于许可限度的热变形和温升。4 .噪声应在允许的范围内。5 .操纵要轻便灵活、迅速、安全可靠,并须便于调整和维修。.结构简单,润滑与密封良好,便于加工和装配,成本低。2.2主传动系统的传动方式主传动的布局主要有集中传动式和分离传动式两种。主传动的全部变速机构和主轴组件装在同一箱体内,称为集中传动布局;分别装在变速箱和主轴箱两个箱体内,其间用带、链条等传动时,称为分离传动式布局。2.2.集中1传动式优点是结构紧凑,便于实现集中操纵,箱体少。缺点是:传动机构运转中的振动和发热
11、会直接影响到主轴的工作精度。一般适用于主运动为旋转运动的普通精度的中、大型机床。2.2.分2离传动式优点是变速箱所产生的振动和热量不传给或少传给主轴,从而减少了主轴的振动和热变形;高速时不用齿轮传动,而由带直接传动,运动平稳,加工表面质量好;当采用背轮机构时,传动链短,传动效率较高,转动惯量小,便于启动和制动;低速时经背轮机构传动,扭矩大适应粗加工的要求。其缺点是:要两个箱体,低速时带负荷大,带根数多,容易打滑;当带安装在主轴中段时,调整、检修都不方便。本课题设计的车床主要加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面,主运动的速度很高,所以经分析决定采用集中式传动2.3主传动的变速方式2.3.
12、变1换齿轮变速这种变速机构的构造简单,结构紧凑,主要用于大批量生产中的自动或半自动机床、专用机床及组合机床等。2.4. 滑2移齿轮变速广泛应用于通用机床和一部分专用机床,其优点是:变速范围大,变速级数也较多;变速方便又节省时间;在较大的变速范围内可传递较大的功率和扭矩;不工作的齿轮不啮合,因而空载功率损失较小等。其缺点是:变速箱的构造较复杂不能在运转中变速,为使滑移齿轮容易进入啮合,多用直齿圆柱齿轮传动,传动平稳性不如斜齿轮传动等。2.5. 多3速电动机变速采用多速电动机,可以简化机床的结构、使用方便、并能在运动中改变某几种转速。通常与其他的变速方式联合使用。2.3.各种4变速机构的组合根据机
13、床的不同工作特点,通常机床的变速机构往往是上述几种变速机构的组合。本课题设计的车床要求变速范围大,变速级数多,能够传递较大的功率和扭矩,所以经分析采用滑移齿轮变速。2.4主传动的换向方式2.4.电1动机换向变换电动机的转向,使主运动执行件的运动方向改变,这种换向方式可以简化机床的机械结构、操作简单省力。但若采用交流异步电动机换向,若换向频繁,易引起电动机过热。2.4.机2械换向目前主传动系统中主要采用圆柱齿轮-多片式摩擦离合器式换向机构,它可以在高速运动中平稳换向,但结构复杂。本课题设计的车床需要正反两个方向都用于加工,特别是加工螺纹时,换向频繁,而普通车床一般都采用交流异步电动机作为主传动的
14、驱动电源,因此,本设计采用圆柱齿轮-多片式摩擦离合器式换向机构来实现主运动的换向。31第3章主传动系统的运动设计3.1确定极限转速已知主轴最低转速n=37r/min最高转速n=1600/min,转速调整范围为minmaxR=n/n=43nmaxmin3.2确定公比此机床为生产率要求较高的普通机床,减少相对转速损失是主要的,所以公比取得较小,这里选定主轴转速数列的公比为=1.41。3.3求出主轴转速级数IE;TH.HK3.4确定结构网和结构式3.4.传1动组和传动副数的确定12=43412=312=322312=22123=2在上列两行方案中,第一行方案有时可以省掉一根轴。缺点是有一个传动组内有
15、四个传动副。如果用一个四联滑移齿轮,刚会增加轴向尺寸,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。第二行的三个方案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=322的方案为好。2.6. 结2构网和结构式各种方案的选择在12=232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下图。在这些方案中,可根据
16、下列原则选择最佳方案。1;=:一、*三仪三弓1E=3x6X2i11=3Qx3cP12=3Xfc3h3x尸仆::F图3.结1构网3.4.2传.动1副的极限传动比和传动组的极限变速范围在降速传动中,防止齿轮直径过大而使径向尺寸常限制最小传动比i1;在升速min4时为防止产生过大的噪音和震动常限制最大转速比i2。因此,主传动链任一传动组max的最大变速范围R=G./i)810。在设计时必须保证中间传动轴的变速范围最小。maxmaxmin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。即R=5%JPnT)R()nmax图中,方案、C的第二扩大组X=6P=2贝UR=6
17、(2-D=6。=1.41,222贝UR=1.416=8=R,是可行的。方案和X=4,P=3,2max22R=Q4G-i)=0=16R,是不可行的。2max3.4.2基.本2组和扩大组的排列顺序在可行的四种结构网方案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。比较图3.的1方案a、b、c、e,方案a的中间传动轴变速范围最小,故方案a最佳。3.5绘制转速图3.5.选1定电动机一般金属切削机床的驱动,如无特殊性能要求,多采用Y系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步
18、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。根据机床所需功率选择Y112,M其-同4步转速为1500r/min。3.5.分2配总降速传动比总降速传动比为U=n/n=37/15002.510-2n为主轴最低转速,考虑是否mindmin需要增加定比传动副,以使转速数列符合标准或有利于减少齿轮及径向与轴向尺寸,并分担总降速传动比。然后,将总降速传动比按“先缓后急”的递减原则分配给串联的各变速组中的最小传动比。确定传动轴的轴数传动轴数=变速组数定比传动副数。()绘制转速图先按传动轴数及主轴转速级数格距lg画出网格,用以绘制转速图。所选定的结构式共有三个传动组,变速机构共需
19、4轴。加上电动机轴共5轴。故转速图需5条竖线,主轴共12速,电动机轴转速与主轴最高转速相近,故需要12条横线。注明主轴的各级转速。电动机轴转速也应在电动机轴上注明。中间各轴的转速可以从电动机轴开始往后推,也可以从主轴开始往前推。通常,以往前推比较方便。即先决定轴III的转速。传动组的变速范围为6=1.416=8=R,可知两个传动副的传动比必然是前文叙max述的极限值:.11.22i-,i-c44C211这样就确定了轴的六种转速只有一种可能,即为14、020、028、040、056、0800r/。随后决定轴的转速。传动轴b的级比指数为3,在传动比极限值的范围内,为了避免升速,又不使传动比太小,可
20、取ib111328,1i-b21轴的转带速确定为同理,对于轴可取i11i-11,i-1,传动比接近图3.转2速图齿6轮齿数的确定6传.动1组a如图所示的传动组i1iiL查参考文献表,取为a1a21.41a321.和42,的三行。结果如下:i,a1za2ia31,60,63,65,67,68,70,72,73,7560,63,66,69,72,75,Sz=60和72是共同适用的。可取Sz=72,从表中查出小齿4。即i=36/,3i6=30/,4i2=24/。48a1a2a31.411S2z从以上各行中可挑出,轮齿数分别为可得轴上的三联齿轮齿数分别为:36、42、48。3.6.传2动组b同上可得轴
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