2064 CA6140主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),ca6140,主軸,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) CA6140 型車(chē)床- 1 -一、設(shè)計(jì)目的通過(guò)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在擬定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過(guò)程中,得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫(xiě)技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練,樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想,掌握基本的設(shè)計(jì)方法,并具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。二、設(shè)計(jì)步驟1.運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)1.1 已知條件1確定轉(zhuǎn)速范圍:主軸最小轉(zhuǎn)速 。min/5.31minr2確定公比: 41.3轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù): 2z1.2 結(jié)構(gòu)分析式 3 231321231從電動(dòng)機(jī)到主軸主要為降速傳動(dòng),若使傳動(dòng)副較多的傳動(dòng)組放在較接近電動(dòng)機(jī)處可使小尺寸零件多些,大尺寸零件少些,節(jié)省材料,也就是滿(mǎn)足傳動(dòng)副前多后少的原則,因此取 方案。在降速傳動(dòng)中,防止齒輪直徑過(guò)大而使徑向尺寸常限制最小傳動(dòng)比 ;在升速時(shí)為防止產(chǎn)生過(guò)大的噪音和41min震動(dòng)常限制最大轉(zhuǎn)速比 。在主傳動(dòng)鏈任一傳動(dòng)組的最大變速范圍2axi。在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證中間傳動(dòng)軸的變速范圍最小, 108minaxaR根據(jù)中間傳動(dòng)軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下: 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) CA6140 型車(chē)床- 2 -檢查傳動(dòng)組的變速范圍時(shí),只檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組: 122PXR其中 4., , 622所以 ,合適。1086.1.R1.3 繪制轉(zhuǎn)速圖選擇電動(dòng)機(jī)一般車(chē)床若無(wú)特殊要求,多采用 Y 系列封閉式三相異步電動(dòng)機(jī),根據(jù)原則條件選擇 Y-132M-4 型 Y 系列籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。分配總降速傳動(dòng)比總降速傳動(dòng)比 02.14/5.3/mind又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 i140rd不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn),因而增加一定比傳動(dòng)副。3確定傳動(dòng)軸軸數(shù)傳動(dòng)軸軸數(shù) = 變速組數(shù) + 定比傳動(dòng)副數(shù) + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) CA6140 型車(chē)床- 3 -確定各級(jí)轉(zhuǎn)速并繪制轉(zhuǎn)速圖由 min/5.31rnmiz = 12 確定各級(jí)轉(zhuǎn)速:4.1400、1000、710、500、355、250、180、125、90、63、45、31.5r/min。在五根軸中,除去電動(dòng)機(jī)軸,其余四軸按傳動(dòng)順序依次設(shè)為、。與、與、與軸之間的傳動(dòng)組分別設(shè)為a、b、c?,F(xiàn)由(主軸)開(kāi)始,確定、軸的轉(zhuǎn)速: 先來(lái)確定軸的轉(zhuǎn)速傳動(dòng)組 c 的變速范圍為 10,841.max66R,結(jié)合結(jié)構(gòu)式,軸的轉(zhuǎn)速只有一和可能:125、180、250、355、500、710r/min。 確定軸的轉(zhuǎn)速傳動(dòng)組 b 的級(jí)比指數(shù)為 3,希望中間軸轉(zhuǎn)速較小,因而為了避免升速,又不致傳動(dòng)比太小,可取8.2/1/31i, /2ib軸的轉(zhuǎn)速確定為:355、500、710r/min。確定軸的轉(zhuǎn)速對(duì)于軸,其級(jí)比指數(shù)為 1,可取, ,2/1/1ia41./ia/3ia確定軸轉(zhuǎn)速為 710r/min。由此也可確定加在電動(dòng)機(jī)與主軸之間的定傳動(dòng)比 71/40/i。下面畫(huà)出轉(zhuǎn)速圖(電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近) 。傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 轉(zhuǎn) 速 圖電 動(dòng) 機(jī) 5確定各變速組傳動(dòng)副齒數(shù)傳動(dòng)組 a:查表 8-1, , ,2/1/1ia41./ia/3ia時(shí): 57、60、63、66、69、72、75、78/21i zS時(shí):4.2ia 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) CA6140 型車(chē)床- 4 -58、60、63、65、67、68、70、72、73、77zS時(shí): 58、60、62、64、66、68、70、72、74、761/3iazS可取 72,于是可得軸齒輪齒數(shù)分別為:24、30、36。z于是 , ,48/21ai 42/302ai 36/ai可得軸上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為:48、42、36。傳動(dòng)組 b:查表 8-1, ,8.2/1/31ib1/2ib時(shí):./31i69、72、73、76、77、80、81、84、87zS時(shí): 70、72、74、76、78、80、82、84、86/2ibzS可取 84,于是可得軸上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為:22、42。z于是 , ,得軸上兩齒輪的齒數(shù)分別為:62、42。62/1i 42/ib傳動(dòng)組 c:查表 8-1, ,/1ic2ci時(shí): 84、85、89、90、94、954/1i zS時(shí): 72、75、78、81、84、87、89、902cz可取 90.z為降速傳動(dòng),取軸齒輪齒數(shù)為 18;4/1ic為升速傳動(dòng),取軸齒輪齒數(shù)為 30。2c于是得 ,7/81i 30/62ci得軸兩聯(lián)動(dòng)齒輪的齒數(shù)分別為 18,60;得軸兩齒輪齒數(shù)分別為 72,30。 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) CA6140 型車(chē)床- 5 -1.4 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖根據(jù)軸數(shù),齒輪副,電動(dòng)機(jī)等已知條件可有如下系統(tǒng)圖:2.動(dòng)力設(shè)計(jì)2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速:主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 min/90r41.35n321zmi IV圖表 1各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速: 軸可從主軸 90r/min 按 72/18 的傳動(dòng)副找上去,軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速125r/min;軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 355r/min;軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 710r/min。3各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速傳動(dòng)組 c 中,18/72 只需計(jì)算 z = 18 的齒輪,計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min;60/30 只需計(jì)算 z = 30 的齒輪,計(jì)算轉(zhuǎn)速為 250r/min;傳動(dòng)組 b 計(jì)算 z = 22 的齒輪,計(jì)算轉(zhuǎn)速為 355r/min;傳動(dòng)組 a 應(yīng)計(jì)算 z = 24 的齒輪,計(jì)算轉(zhuǎn)速為 710r/min。4核算主軸轉(zhuǎn)速誤差min/5.14730/642/3/625/140 rn 實(shí) 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) CA6140 型車(chē)床- 6 -min/140rn標(biāo) %52.10)145.7(%)( 標(biāo) 標(biāo)實(shí)所以合適。2.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1440r/min,傳遞功率 P=7.5KW,傳動(dòng)比 i=2.03,兩班制,一天運(yùn)轉(zhuǎn) 16.1 小時(shí),工作年數(shù) 10 年。確定計(jì)算功率 取 1.1,則AK25KW.871.PKAca選取 V 帶型根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計(jì)算功率,選 B 型帶。確定帶輪直徑和驗(yàn)算帶速查表小帶輪基準(zhǔn)直徑 md125, id403.2152驗(yàn)算帶速成 61nv其中 -小帶輪轉(zhuǎn)速,r/min;1-小帶輪直徑,mm;d,合適。25,/4.9106254.3smv4確定帶傳動(dòng)的中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度設(shè)中心距為 ,則0a055( ) a 2( )21d21d于是 208.45 a 758,初取中心距為 400mm。0a帶長(zhǎng) 0212104)()(2dL 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) CA6140 型車(chē)床- 7 -m14054)25()21(4.302 查表取相近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 , 。dL帶傳動(dòng)實(shí)際中心距 a5.3972005驗(yàn)算小帶輪的包角一般小帶輪的包角不應(yīng)小于 。1。合適。 1204.63.571802ad6確定帶的根數(shù)LcakpZ)(0其中: - 時(shí)傳遞功率的增量;1i-按小輪包角 ,查得的包角系數(shù);k-長(zhǎng)度系數(shù);L為避免 V 型帶工作時(shí)各根帶受力嚴(yán)重不均勻,限制根數(shù)不大于 10。490.5)46.019.2(8Z7計(jì)算帶的張緊力 F20).(5qvkvZpFca其中: -帶的傳動(dòng)功率,KW;cav-帶速,m/s;q-每米帶的質(zhì)量,kg/m;取 q=0.17kg/m。v = 1440r/min = 9.42m/s。NF 7.19342.70)95.2(4.9850 8計(jì)算作用在軸上的壓軸力 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) CA6140 型車(chē)床- 8 -NZFQ 153024.6sin7.19342sin210 2.3 各傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的確定和校核模數(shù)的確定:a 傳動(dòng)組:分別計(jì)算各齒輪模數(shù)先計(jì)算 24 齒齒輪的模數(shù): 321)1(68jmdnzN其中: -公比 ; = 2;-電動(dòng)機(jī)功率; = 7.5KW;dNd-齒寬系數(shù);m-齒輪傳動(dòng)許允應(yīng)力;-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速。jn, 取 = 600MPa,安全系數(shù) S = 1。SKNlimlim由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)選取 9.0,取 S=1,MPa5416.90.NK。SKHN090.1limm72.315428.7)(631 取 m = 4mm。按齒數(shù) 30 的計(jì)算, ,可取 m = 4mm;1.2按齒數(shù) 36 的計(jì)算, , 可取 m = 4mm。39于是傳動(dòng)組 a 的齒輪模數(shù)取 m = 4mm,b = 32mm。軸上齒輪的直徑:。mddd aaa 9624120341436321 ; 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) CA6140 型車(chē)床- 9 -軸上三聯(lián)齒輪的直徑分別為:mdmdmd aaa 19248168421436321 ;b 傳動(dòng)組:確定軸上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)。32)1(168jmdnzN按 22 齒數(shù)的齒輪計(jì)算:i/5.2rnj,可得 m = 4.8mm;取 m = 5mm。按 42 齒數(shù)的齒輪計(jì)算:可得 m = 3.55mm;于是軸兩聯(lián)齒輪的模數(shù)統(tǒng)一取為 m = 5mm。于是軸兩聯(lián)齒輪的直徑分別為:ddbb 21045102521 ;軸上與軸兩聯(lián)齒輪嚙合的兩齒輪直徑分別為:mmbb3621;c 傳動(dòng)組:取 m = 5mm。軸上兩聯(lián)動(dòng)齒輪的直徑分別為:ddcc 3065901852;軸四上兩齒輪的直徑分別為:。; mmcc 13672213. 齒輪強(qiáng)度校核:計(jì)算公式 bYKTSaFF123.1 校核 a 傳動(dòng)組齒輪校核齒數(shù)為 24 的即可,確定各項(xiàng)參數(shù) P=8.25KW,n=710r/min, 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) CA6140 型車(chē)床- 10 -mNnPT 566 10.7/25.810.9/105.9確定動(dòng)載系數(shù): sdv /739齒輪精度為 7 級(jí),由機(jī)械設(shè)計(jì)查得使用系數(shù) 5.vK mbm3248確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù) 1d非對(duì)稱(chēng) 231.0.60.HdKb42.3.)(8.2.,查機(jī)械設(shè)計(jì)得4)/(3/hb 71FK確定齒間載荷分配系數(shù): NdTt 2906.25由機(jī)械設(shè)計(jì)查得mNbFKtA /1056.73290.1.HF確定動(dòng)載系數(shù): 6.127.05.1HFvAK查表 10-5 65.2FaY58.1Sa計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 。 aFEMp540圖 10-18 查得 ,S = 1.39.0NKaFMp374.1590, .89.62SaFY故合適。3.430.1bmKt 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) CA6140 型車(chē)床- 11 -3.2 校核 b 傳動(dòng)組齒輪校核齒數(shù)為 22 的即可,確定各項(xiàng)參數(shù) P=8.25KW,n=355r/min, mNnPT 566 102.35/.8105.9/105.9確定動(dòng)載系數(shù): sdv /4.齒輪精度為 7 級(jí),由機(jī)械設(shè)計(jì)查得使用系數(shù) 01vK mbm4058確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù) d非對(duì)稱(chēng) 231.2.60.1HdKb42.)(8.0. ,查機(jī)械設(shè)計(jì)得9)5/(4/hb 7FK確定齒間載荷分配系數(shù): NdTFt 401.25mNbFKtA /1040.1由機(jī)械設(shè)計(jì)查得 .1HF確定動(dòng)載系數(shù): 397.12.0.1HFvAK查表 10-5 72.FaY57.1Sa計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 。 aFEMp540 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) CA6140 型車(chē)床- 12 -圖 10-18 查得 ,S = 1.39.0NKaFMp374.1590, 5.87.2SaFY故合適。.2.4039.1bmKt3.3 校核 c 傳動(dòng)組齒輪校核齒數(shù)為 18 的即可,確定各項(xiàng)參數(shù) P=8.25KW,n=355r/min, mNnPT 566 102.35/.8105.9/105.9確定動(dòng)載系數(shù): sdv /679齒輪精度為 7 級(jí),由機(jī)械設(shè)計(jì)查得使用系數(shù) 9.vK mbm4058確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù) 1d非對(duì)稱(chēng) 231.2.60.HdKb42.)(8.0.,查機(jī)械設(shè)計(jì)得)45/(/hb 71FK確定齒間載荷分配系數(shù): NdTt 4930.25mNbFKtA /1023409.1由機(jī)械設(shè)計(jì)查得 .1HF 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) CA6140 型車(chē)床- 13 -確定動(dòng)載系數(shù): 2573.1.9.01HFvAK查表 10-5 91.2FaY53.1Sa計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 。 aFEMp540圖 10-18 查得 ,S = 1.39.0NKaFMp374.1590, 8.2SaFY故合適。49.305407.1bmKt4. 主軸撓度的校核4.1 確定各軸最小直徑1軸的直徑: min/710,96.1rnnd2.5.791442軸的直徑: min/35,92.0.908.12 rnmnd345.795.144 3軸的直徑: in/125,89.0.0323 rnnd41589.795.144 4主軸的直徑: min/5.31,8.09.0. 434 rn 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) CA6140 型車(chē)床- 14 -mnd615.3807915.44 4.2 軸的校核軸的校核:通過(guò)受力分析,在一軸的三對(duì)嚙合齒輪副中,中間的兩對(duì)齒輪對(duì)軸中點(diǎn)處的撓度影響最大,所以,選擇中間齒輪嚙合來(lái)進(jìn)行校核 NdTF mnPt 2017)96/(8.2/ 8.96/.5105.936 ,28,30106:59mbxaEPtt已 知 y2.4.mlIbxFYB3 34349 4221098. 106851062655 。所 以 合 格,yYB軸、軸的校核同上。5. 主軸最佳跨距的確定400mm 車(chē)床,P=7.5KW.5.1 選擇軸頸直徑,軸承型號(hào)和最佳跨距前軸頸應(yīng)為 75-100mm,初選 =100mm,后軸頸1d12)9.07(dd取 ,前軸承為 NN3020K,后軸承為 NN3016K,根據(jù)結(jié)構(gòu),定懸伸長(zhǎng)度md702a515.2 求軸承剛度考慮機(jī)械效率 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) CA6140 型車(chē)床- 15 -主軸最大輸出轉(zhuǎn)距 NPT679085.床身上最大加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的 60%,取 50%即 200 ,故半徑為m0.1 .m切削力 FC6701.背向力 NP3805.故總的作用力 FCP2次力作用于頂在頂尖間的工件上主軸尾架各承受一半,故主軸軸端受力為 379/先假設(shè) mlal25,3/前后支撐 分別為BARNlaFlB12605739239根據(jù) 9.1.08.10cos)(.izldKarrv 30,2,7,.,8.265039ABaBaAvv zizlmlFNNKB 17cos18.012639. 8939.0.1. 658.01075.18932. 94.05./7/3 4aKEI mdAeA。ll 23,/0與 原 假 設(shè) 相 符查 線 圖 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) CA6140 型車(chē)床- 16 -6. 各傳動(dòng)軸支承處軸承的選擇主軸 前支承:NN3020K;中支承:N219E;后支承:NN3016K軸 前支承:30207;后支承:30207軸 前支承:30207;中支承:NN3009;后支承:30207軸 前支承:30208;后支承:302087. 主軸剛度的校核7.1 主軸圖:7.2 計(jì)算跨距前支承為雙列圓柱滾子軸承,后支承為雙列圓柱滾子軸承 ml 687.05.312743當(dāng)量外徑 mde 56.801435684 444 主軸剛度:由于 .086.5.0/ eid故根據(jù)式(10-8) mNalkAies /3.14907584.13103 9224244 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) CA6140 型車(chē)床- 17 -對(duì)于機(jī)床的剛度要求,取阻尼比 035.當(dāng) v=50m/min,s=0.1mm/r 時(shí), ,8.6,/462mNkcb取 Db87.%602.0maxli KB 36.4.cos35.1.2874計(jì)算 A mNlaKmmDLABABA /5.7681.24.075286.3.8414.06. 1.,.3.022ax 加 上 懸 伸 量 共 長(zhǎng)mNAs /3.52/0.275.6.6. 可以看出,該機(jī)床主軸是合格的.三、總結(jié)金屬切削機(jī)床的課程設(shè)計(jì)任務(wù)完成了,雖然設(shè)計(jì)的過(guò)程比較繁瑣,而且剛開(kāi)始還有些不知所措,但是在同學(xué)們的共同努力下,再加上老師的悉心指導(dǎo),我終于順利地完成了這次設(shè)計(jì)任務(wù)。本次設(shè)計(jì)鞏固和深化了課堂理論教學(xué)的內(nèi)容,鍛煉和培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)和理論的能力,是我獨(dú)立分析、解決問(wèn)題的能力得到了強(qiáng)化. 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) CA6140 型車(chē)床- 18 -四、參考文獻(xiàn)1工程學(xué)院機(jī)械制造教研室 主編.金屬切削機(jī)床指導(dǎo)書(shū).2濮良貴 紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)(第七版).北京:高等教育出版社,2001年 6 月3毛謙德 李振清主編.袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)第二版.機(jī)械工業(yè)出版社,2002 年 5 月4 減速器實(shí)用技術(shù)手冊(cè)編輯委員會(huì)編.減速器實(shí)用技術(shù)手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1992 年5戴曙 主編.金屬切削機(jī)床.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005 年 1 月6機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組 主編.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1980 年 8 月7華東紡織工學(xué)院 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 天津大學(xué)主編.機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè).上海:上??茖W(xué)技術(shù)出版社,1979 年 6 月(以上看不見(jiàn)的 鼠標(biāo)右鍵題注就可以了?。?/div>
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