龙门铣床主轴箱设计说明书龙门铣床主轴箱设计说明书学生姓名：学生姓名：朱立芹学号：学号：0401080804学院：学院：机械工程学院专业：专业：机械制造及其自动化专业题目：题目：专业课程设计X2010 型龙门铣床主轴箱设计 指导老师：指导老师： 日期：日期：2011 年 9 月 5 日1课程设计任务书课程设计任务书1.1.设计目的设计目的本次课程设计是毕业课程设计前一次对我们大学四年期间机械专业基础知 识的考核和检验。它囊括了理论力学，材料力学，机械原理，机械设计，机械 制造装备设计等许多机械学科的专业基础知识。它不仅仅是对我们专业知识掌 握情况的考核和检验，也是一次对我们所学的知识去分析，去解决生产实践问 题的运用。 通过本专业课程设计的训练，使学生初步掌握机床的运动设计（包 括主轴箱、变速箱传动链） ，动力计算（包括确定电机型号，主轴、传动轴、齿 轮的计算转速） ，以及关键零部件的强度校核，获得工程师必备设计能力的初步 训练，从而提高分析问题、解决问题尽快适应工程实践的能力。2.2.设计内容和要求设计内容和要求1运动设计：根据所给定的转速范围及变速级数，拟定机床主运动传动结 构方案(包括传动结构式、转速分布图)和传动系统图，确定各传动副的传动比， 计算齿轮的齿数，主轴实际转速及与标准转速的相对误差。 2动力计算：选择电动机型号及转速，确定传动件的计算转速、对主要零 件（如齿轮、主轴、轴承等）进行计算（初算和验算） 。 3结构设计 进行主传动系统的轴系、变速机构、主轴组件等的布置和设计并绘制展开 图、剖面图、主要零件工作图。 4编写设计说明书 1）机床的类型、用途及主要参数主轴转速范围：.min/630min,/50maxminrnrn变速级数：z=12， 主电动机：P=13KW，n=1460r/min。 工作台尺寸：1000x3000mm。 主轴孔径：29mm。 主轴套筒：直径 250mm，手动调整距离 200mm。 主轴箱进给范围：18 级，10500mm/min，快速移动速度 1.5m/min，回转角 度30。 推荐最大刀盘直径：350mm。 2）设计部件名称：X2010 型龙门铣床主轴箱。3.3.设计工作任务要求设计工作任务要求1专业课程设计设计说明书一份 2主轴箱展开图一张 3主轴箱剖面图一张 4机床传动系统图一张 5一个零件工作图（主轴）一张 2目录目录1、概述概述32 2、参数的确定参数的确定2.1 转速范围、各级转速等的确定33 3、传动设计传动设计3.1 确定结构式及结构网43.2 绘制转速图53.3 绘制传动系统图64 4、传动件的估算传动件的估算4.1 齿轮齿数确定74.2 各轴和齿轮计算转速94.3 验算主轴各级转速相对误差105 5、动力设计动力设计5.1 电机型号115.2 各轴直径估算115.3 齿轮模数的估算135.4 尺宽的确定145.4 轴承的选择156 6、结构设计结构设计6.1 齿轮的轴向布置156.2 各传动轴及其上传动元件的布置156.3 主轴及其组件的配置176.4 传动件的验算187 7、总结总结198 8、参考文献参考文献193一、概述一、概述在现代机械制造工业中，金属切学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%。机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。课程设计是在学生学完相应课程及先行课程之后进行的实习性教学环节，是大学生的必修环节，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。该铣床主要用于大中型零件的平面加工。由于机床具有足够的刚度，可用镶硬质合金端铣刀进行高速铣削。该铣床工作台只有纵向进给运动。主轴箱做成单独部件，安装在立柱及横梁上，可沿导轨作横向和垂直进给运动，横梁可沿立柱导轨作垂直方向的调整。主轴也可以沿其轴向作调整。主轴采用手动变速。进给系统的滑移齿轮变速机构、离合器的开合、横梁的卡紧与松开，都采用液压装置来控制。调整工作台侧面 T 形槽内撞块，可使工作台运动实现自动循环。2 2、参数的拟定参数的拟定2.12.1 确定转速范围、各级转速确定转速范围、各级转速已知，z=12，.min/630min,/50maxminrnrn由、，minmax nnRnlg) 1(lg ZRn4可得=12.6，=1.26.nR所以查 18 页表 1.4（机械制造装备设计 （陈立德主编） ）得各级转速为：50r/min， 63r/min， 80r/min, 100r/min, 125r/min, 160r/min, 200r/min, 250r/min, 315r/min, 400r/min, 500r/min, 630r/min。3 3、传动设计传动设计为了便于集中操作，箱体数目减少，本方案采用集中传动式布局，采用直齿滑移轮变速，采用电动机开停及制动方式。3.13.1 确定结构式及结构网确定结构式及结构网由于结构上的限制，变速组中的传动副数目通常选用 2 或 3 为宜，即变速级数 Z 应为 2 和 3 的因子，故其结构式为：.对于 12 级传动，其结baZ构式可为以下三种形式：；。223122321232212在电动机功率一定的情况下，所需传递的转矩越小，传动件和传动轴的集合尺寸就越小。因此，从传动顺序来讲，尽量使前面的传动件多一些，即前多后少原则。故本设计采用结构式为：。22312为了使一根轴上变速范围不超过允许值，传动副数越多，级比指数应小一些。考虑到传动顺序中有前多后少原则，扩大顺序应采用前小后大的原则，即所谓的前密后疏原则。故本设计采用的结构式为：。63122312512：级数。3，2，2：按传动顺序的各传动组的传动副数。1，3，6：各传动组中级比间的空格数，也反映传动比及扩大顺序。验算转速范围：，在允许范围内。8426. 1)12(6)1( 222pxr该传动形式反映了传动顺序和扩大顺序，且表示传动方向和扩大顺序一致。结构网只表示各传动副传动比的相关关系，而不表示数值， 因而绘制成对称形式：3.23.2 绘制转速图绘制转速图绘制 X2010 龙门铣床转速图前，有必要先说明：为了结构紧凑，减小振动和噪声，通常限制：a：最小传动比 Imin=1/4;6b：最大传动比 Imax=2(斜齿轮=2.5);所以，在一个变速组中，变速范围要小于等于 8，对应本次设计，转速图中，一个轴上的传动副间最大不能相差 6 格，可知上述结构式是符合要求的。c：前缓后急原则；即传动在前的传动组，其降速比小，而在后的传动组，其降速比大。3.33.3 绘制传动系统图绘制传动系统图74 4、传动件的估算传动件的估算4.14.1 齿轮齿数确定齿轮齿数确定本设计中，各轴由电动机直接带动，未经过带传动驱动。对于变速组内齿轮的齿数，如传动比是标准公比的整数次方时，变速组内每对齿轮的齿数和及小齿轮的齿数可以从表 1-7（机械制造装备设计陈立德zS主编）中选取。为了便于设计和制造，同一传动组内各齿轮的模数常取为相同。此时，各传动副的齿轮齿数和相同。显然，齿数和太小，则小齿轮的齿数少，将会发生根切，或造成其加工齿轮中心孔的尺寸不够（与传动轴直径有关） ，或8造成加工键槽（传递运动需要）时切穿齿根；若齿数和太大，则齿轮结构尺寸大，造成主传动系统结构庞大。因此，应根据传动轴直径等适当选取。一般在主传动中，最小齿数应大于 1820。采用三联滑移齿轮时，应检查滑移齿轮之间的齿数关系：三联滑移齿轮的最大齿轮之间的齿数差应大于或等于 4，以保证滑移是齿轮外圆不相碰。轴与轴间的传动比为 、，当各对齿数和相等时主动齿轮126. 11226. 11齿数为 35、31、27，从动齿轮齿数为 35、39、43。齿数和为 70。轴与轴间的传动比为 、，当各对齿数和相等时主动齿轮齿数为1326. 1139、26，从动齿轮齿数为 39、52。齿数和为 78。轴与轴间的传动比为、，当各对齿数和相等时主动齿轮齿226. 1426. 11数为 49、23，从动齿轮齿数为 31、57。齿数和为 80。轴与轴间为降速传动，传动比为，主动齿轮齿数为 29，从动齿326. 11轮齿数为 57，齿数和为 86。电机轴（即轴）与轴间传动比为，主动齿轮齿数为 24，从动齿轮1460800齿数为 44，齿数和为 68。第一变速组第二变速组第三变速组zS707880nZ1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9Z10Z11Z12Z13Z14Z齿数27313543393526395239234957319传动过程中，会采用三联滑移齿轮，为避免齿轮滑移中的干涉，三联滑移齿轮中最大和次大齿轮之间的齿数差应大于 4。所选齿轮的齿数符合设计要求。4.24.2 各轴和齿轮计算转速各轴和齿轮计算转速此机床为大型机床，主轴计算转速 n 为主轴第二个三分之一转速范围内的最低一级转速r/min。取 n=125r/min。12626. 150312 3 minZ nn轴有 12 级转速，其中转速 250r/min 通过齿轮副 29/57 可获得轴计算转速 125r/min，需传递全部功率，故轴的 250r/min 转速也应能传递全部功率，是计算转速。轴有 6 级转速，其中最低转速 250r/min 通过双联滑移齿轮可使轴获得两级转速：100r/min 和 400r/min。400r/min 比轴的计算转速高，需传递全部功率，故轴的最低转速也应能传递全部功率，是计算转速。由于轴的最低转速是其计算转速，所以前面的各轴的最低转速均应是它们的计算转速，所以有：轴计算转速为 500r/min，轴计算转速为 800r/min，电机轴的计算转速为 1460r/min。各变速组内一般只计算最小的，也是强度最薄弱的齿轮，故也只需确定最小齿轮的计算转速。轴轴间齿轮 z=29 在 250r/min 时可以使轴获得计算转速 125r/min，所以齿轮 z=29 的计算转速为 250r/min。轴轴间变速组的最小齿轮是 z=23，经该齿轮传动，使轴获得 6 级转10速：100r/min，125r/min，160r/min，200r/min，250r/min，320r/min。轴的计算转速为 250r/min，故 z=23 的齿轮在 630r/min 时应能传递全部功率，是计算转速。轴轴间变速组的最小齿轮是 z=26，经该齿轮传动，使轴获得 3 级 转速：250r/min，320r/min，400r/min。轴的计算转速为 250r/min，故 z=26齿轮在 500r/min 时应能传递全部功率，是计算转速。轴轴间变速组的最小齿轮是 z=27，经该齿轮传动，使轴获得一级转速:500r/mi