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CK6140数控车床主轴结构设计

CK6140数控车床主轴结构设计
CK6140数控车床主轴结构设计

摘要:本设计是以CK6140数控车床主轴部件为主要内容。讲述了数控机床的结构设计要求:提高机床的结构刚度,提高机床结构的抗振性,以及减少机床的热变形。主要设计主轴的前端轴径的大小和形状、主轴跨距的计算及前后支撑的类型和轴承的选用。主轴是加工中心的关键部位,其结构优劣对加工中心的性能有很大的影响,因此,在设计的过程中为主要考虑对象。

关键词:主轴回转精度轴承精度最优跨距前端悬伸量

绪论

选题背景

随着市场上产品更新换代的加快和对零件精度提出更高的要求,传统机床已不能满足要求。数控机床由于众多的优点已成为现代机床发展的主流方向。它的发展代表了一个国家设计、制造的水平,在国内外都受到高度重视。

现代数控机床是信息集成和系统自动化的基础设备,它集高效率、高精度、高柔性于一身,具有加工精度高、生产效率高、自动化程度高、对加工对象的适应强等优点。实现加工机床及生产过程的数控化,已经成为当今制造业的发展方向。可以说,机械制造竞争的实质就是数控技术的竞争。

本课题的目的和意义

在通过设计中运用所学的基础课、技术基础课和专业课的理论知识,生产实习和实验等实践知识,达到巩固、加深和扩大所学知识的目的。通过设计分析比较机床的某些典型机构,进行选择和改进,学习构造设计,进行设计计算和编写技术文件,达到学习设计步骤和方法的目的。通过设计学习查阅有关设计手册、设计标准和资料,达到积累设计知识和提高设计能力的目的。通过设计获得设计工作的基本技能的训练,提高分析和解决工程技术问题的能力,并为进行一般机械的设计创造一定的条件。

1题目及参数

1.1题目

本设计的题目是CK7815数控车床的主轴组件的设计。它主要由主轴箱,主轴,电动机,主轴脉冲发生器等组成。

主轴是加工中心的关键部位,其结构优劣对加工中心的性能有很大的影响,因此,在设计的过程中要多加注意。主轴前后的受力不同,故要选用不同的轴承

2主轴的要求及精度

2.1主轴的要求

2.1.1旋转精度

主轴的旋转精度上是指装配后,在无载荷,低转速的条件下,主轴前端工件或刀具部位的径向跳动和轴向跳动。

主轴组件的旋转精度主要取决于各主要件,如主轴,轴承,箱体孔的的制造,装配和调整精度。还决定于主轴转速,支撑的设计和性能,润滑剂及主轴组件的平衡。

通用(包括数控)机床的旋转精度已有标准规定可循。

2.1.2静刚度

主轴组件的静刚度(简称刚度)反映组件抵抗静态外载荷变形的能力。影响主轴组件弯曲刚度的因素很多,如主轴的尺寸和形状,滚动轴承的型号,数量,配置形式和欲紧,前后支撑的距离和主轴前端的悬伸量,传动件的布置方式,主轴组件的制造和装配质量等。

各类机床主轴组件的刚度目前尚无统一的标准。

2.1.3抗振性

主轴组件工作时产生震动会降低工件的表面质量和刀具耐用度,缩短主轴轴承寿命,还会产生噪声影响环境。

振动表现为强迫振动和自激振动两种形式。

影响抗振性的因素主要有主轴组件的静刚度,质量分布和阻尼(特别是主轴前支撑的阻尼)主轴的固有频率应远大于激动力的频率,以使它不易发生共振。

目前,尚未制定出抗振性的指标,只有一些实验数据可供设计时参考。

2.1.4升温和热变形

主轴组件工作时因各相对运动的处的摩擦和搅油等而发热,产生温升,从而使主轴组件的形状和位置发生变化(热变形)。

主轴组件受热伸长,使轴承间隙发生变化。温度是使润滑油粘度降低,降低了轴承的承载能力。主轴箱因温升而变形,使主轴偏离正确位置。前后轴承的温度不同,还会导致主轴轴线倾斜。

由于受热膨胀是材料固有的性质,因此高精度机床要进一步提高加工精度,往往受热变形的限制。研究如何减少主轴组件的发热,如何控制温度,是高精度机床主轴组件的研究的主要课题之一。

2.1.5耐磨性

主轴组见的耐磨性是指长期保持原始精度的能力,即精度保持性。对精度有影响的首先是轴承,其次是安置刀,夹具和工件的部位,如锥孔,定心轴径等。

为了提高耐磨性,一般机床主轴上的上述部分应淬硬至HRC60左右,深约1mm.

2.1.6材料和热处理

主轴承载后允许的弹性变形很小,引起的应力通常远远小于钢的强度极限。因此,强度一般不做为选材的依据。

主轴的形状,尺寸确定之后,刚度主要取决于材料的弹性模量。各种材料的弹性模量几乎相同,因此刚度也不是选材的依据。

主轴材料的选择主要根据耐磨性和热处理变形来考虑。普通机床的材料通常是45号或60号优质中碳钢,数控机床需调质处理。

4主轴轴承的选择

4.1轴承的选型

主轴轴承是主轴组件的重要组成部分,它的类型、结构、配置、精度、安装、调整、润滑和冷却都直接影响了主轴组件的工作性能。在数控机床上主轴轴承常用的有滚动轴承和滑动轴承。

滚动轴承摩擦阻力小,可以欲紧,润滑维护简单,能在一定的转速范围和载荷变动范围下稳定地工作。滚动轴承有专业化工厂生产,选购维修方便,在数控机床上被广泛采用。与滑动轴承相比,滚动轴承的噪声大,滚动体的数目有限,刚度是变化的,抗震性略差,但总体来说,数控机床主轴组件在可能的条件下,应尽量使用滚动轴承,特别是大多数立式主轴和主轴在套筒内能够作轴向移动的主轴。这时用滚动轴承可以用润滑脂润滑,以避免漏油。滚动轴承根据滚动体的结构分为球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承三大类。

主轴支承分径向和推力(轴向)支承。角接触轴承(包括角接触球轴承和圆锥滚子轴承)兼起径向和推力支承的作用。

推力支撑应位于前支撑内,原因是数控机床的坐标原点常设在主轴的前端。为了减少

热膨胀造成的坐标原点移动,应尽量缩短坐标原点至推力支撑之间的距离。

主轴轴承可以选用圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承由于滚子大端面与内圈挡边之间为滑动摩擦,发热较多,故转速受到限制。

由于滚动轴承有许多优点,加之加工精度的提高,所以,一般情况下数控机床应尽量采用滚动轴承,只有要求加工表面粗糙度数值和小时,且主轴又是水平的机床时才用滑动轴承,而本设计内容为小型加工中心主轴组件设计,所以要选用滚动轴承了。

主轴轴承主要应根据精度、刚度和转速来选择,为了提高精度和刚度,主轴轴承间的间隙应该是可调的。线接触的滚子轴承比点接触的球轴承的刚度高,但一定温升下允许的转速较低,下面就简述几种常用的数控机床主轴的机构及适用范围

车床主轴箱设计说明书

中北大学 课程设计任务书 15/16 学年第一学期 学院:机械工程与自动化学院 专业:机械设计制造及其自动化 学生姓名:王前学号:1202014233 课程设计题目:《金属切削机床》课程设计 (车床主轴箱设计) 起迄日期:12 月21 日~12 月27 日课程设计地点:机械工程与自动化学院 指导教师:马维金讲师 系主任:王彪 下达任务书日期: 2012年12月21日

课程设计任务书

课程设计任务书

目录 1.机床总体设计 (5) 2. 主传动系统运动设计 (5) 2.1拟定结构式 (5) 2.2结构网或结构式各种方案的选择 (6) 2.2.1 传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围 (6) 2.2.2 基本组和扩大组的排列顺序 (6) 2.3绘制转速图 (7)

2.5确定带轮直径 (8) 2.6验算主轴转速误差 (8) 2.7 绘制传动系统图 (8) 3.估算传动件参数确定其结构尺寸 (10) 3.1确定传动见件计算转速 (10) 3.2确定主轴支承轴颈尺寸 (10) 3.3估算传动轴直径 (10) 3.4估算传动齿轮模数 (10) 3.5普通V带的选择和计算 (11) 4.结构设计 (12) 4.1带轮设计 (12) 4.2齿轮块设计 (12) 4.3轴承的选择 (13) 4.4主轴主件 (13) 4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计 (13) 4.6主轴箱体设计 (13) 4.7主轴换向与制动结构设计 (13) 5.传动件验算 (14) 5.1齿轮的验算 (14) 5.2传动轴的验算 (16) 5.3花键键侧压溃应力验算 (19)

车床主轴箱课程设计12级转速

目录 一、机床总体设计---------------------------------------------------------------------2 1、机床布局--------------------------------------------------------------------------------------------2 2、绘制转速图-----------------------------------------------------------------------------------------4 3、防止各种碰撞和干涉-----------------------------------------------------------------------------5 4、确定带轮直径--------------------------------------------------------------------------------------5 5、验算主轴转速误差--------------------------------------------------------------------------------5 6、绘制传动系统图-----------------------------------------------------------------------------------6 二、估算传动件参数确定其结构尺寸-------------------------------------------7 1、确定传动见件计算转速--------------------------------------------------------------------------7 2、确定主轴支承轴颈尺寸--------------------------------------------------------------------------7 3、估算传动轴直径-----------------------------------------------------------------------------------7 4、估算传动齿轮模数--------------------------------------------------------------------------------8 5、普通V带的选择和计算-------------------------------------------------------------------------8 三、机构设计--------------------------------------------------------------------------10 1、带轮设计-------------------------------------------------------------------------------------------10 2、齿轮块设计----------------------------------------------------------------------------------------10 3、轴承的选择----------------------------------------------------------------------------------------10 4、主轴主件-------------------------------------------------------------------------------------------10 5、操纵机构-------------------------------------------------------------------------------------------10 6、滑系统设计----------------------------------------------------------------------------------------10 7、封装置设计----------------------------------------------------------------------------------------10 8、主轴箱体设计-------------------------------------------------------------------------------------11 9、主轴换向与制动结构设计----------------------------------------------------------------------11 四、传动件验算-----------------------------------------------------------------------11 1、齿轮的验算----------------------------------------------------------------------------------------11 2、传动轴的验算-------------------------------------------------------------------------------------13 五、设计感想--------------------------------------------------------------------------15 六、参考文献--------------------------------------------------------------------------16

《金属切削机床》课程设计--C616型车床主轴箱设计(全套图纸)

目录 全套图纸加174320523 各专业都有 1.概述和机床参数确定 (1) 1.1机床运动参数的确定 (1) 1.2机床动力参数的确定 (1) 1.3机床布局 (1) 2.主传动系统运动设计 (2) 2.1确定变速组传动副数目 (2) 2.2确定变速组的扩大顺序 (2) 2.3绘制转速图 (3) 2.4确定齿轮齿数 (3) 2.5确定带轮直径 (3) 2.6验算主轴转速误差 (4) 2.7绘制传动系统图 (4) 3.估算传动件参数确定其结构尺寸 (5) 3.1确定传动转速 (5) 3.2确定主轴支承轴颈尺寸 (6) 3.3估算传动轴直径 (6) 3.4估算传动齿轮模数 (6) 3.5普通V带的选择和计算 (7) 4.结构设计 (8) 4.1带轮设计 (8) 4.2齿轮块设计 (8) 4.3轴承的选择 (9) 4.4主轴组件 (9) 4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计 (9) 4.6主轴箱体设计 (9)

4.7主轴换向与制动结构设计 (9) 5.传动件验算 (10) 5.1齿轮的验算 (10) 5.2传动轴的刚度验算 (12) 5.3花键键侧压溃应力验算 (16) 5.4滚动轴承的验算 (16) 5.5主轴组件验算 (17) 6. 主轴位置及传动示意图 (20) 7.总结 (20) 8.参考文献 (21) 1.概述 1机床课程设计的目的 机床课程设计,是在金属切削机床课程之后进行的实践性教学环节。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。轻型车床是根据机械加工业发展需要而设计的一种适应性强,工艺范围广,结构简单,制造成本低的万能型车床。它被广泛地应用在各种机械加工车间,维修车间。它能完成多种加工工序;车削内圆柱面,圆锥面,成形回转面,环形槽,端面及内外螺纹,它可以用来钻孔,扩孔,铰孔等加工。 1.1 机床运动参数的确定 (1)确定公比φ及Rn 已知最低转速n min =45rpm,最高转速n max =1980rpm,变速级数Z=12,则公比: φ= (n max /n min )1/(Z-1) =(1980rpm/45rpm)1/(12-1)≈1.41 转速 调整范围: Rn=n max /n min =44 (2)求出转速系列 根据最低转速45r/min,最高转速max n=1980r/min,公比φ=1.41,按《金属切屑机床》(戴曙编)表7-1选出标准转速数列: 2000 1400 1000 710 500 355 250 180 125 90 63 45 1.2机床动力参数的确定 已知电动机功率为N=4kw,根据《金属切削机床简明手册》(范云涨、陈兆年编)表11-32选择主电动机为Y112M-4,其主要技术数据见下表1: 表1 Y90L-4技术参数

#C6136机床主轴箱设计说明书14896

C6136型机床主轴箱课程设计说明书系别:交通和机械工程学院 专业:机械设计制造及其自动化 班级:机械10-4班 姓名:富连宇 学号:1008470434 吗 指导老师:赵民 目录 一、设计目的 (1) 二、机床主要技术要求 (1) 三、确定结构方案 (1) 四、运动设计 (1) 4.1确定极限转速 (1) 4.2拟订结构式 (1) 4.3绘制转速图 (2) 4.4 确定齿轮齿数 (2) 4.5 验算主轴转速误差: (3) 4.6 绘制传动系统图 (3) 五、动力设计 (3) 5.1 V带的传动计算 (3) 5.2各传动轴的估算 (4) 5.3齿轮模数确定和结构设计: (5) 5.4摩擦离合器的选择和计算: (6) 5.5结构设计 (7) 六、齿轮强度校核 (8) 6.1、各齿轮的计算转速 (8) 6.2、齿轮校核 (9) 七、主轴刚度校核 (9) 八、主轴最佳跨度确定 (10) 8.1计算最佳跨度 (10) 8.2校核主轴挠度 (10) 8.2主轴图:(略)见附图2 (10) 九、各传动轴支持处轴承选用 (10) 十、键的选择和校核 (10) 1)、轴IV的传递最大转矩 (10) 十一、润滑和密封 (11) 十二、总结 (11) 十三、参考文献 (11) 十四、附 (12)

一、设计目的 通过机床主运动机械变速传动系统得结构设计,在拟定传动和变速的结构方案过程中,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,并具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。可使我们学会理论联系实际的工作方法,培养独立工作的能力;学会基本的设计的方法;熟悉手册、标准、资料的运用;加强机械制图、零件计算、编写技术文件的能力,学会设计说明书的编写。为接下去的毕业设计、毕业论文积累经验。 二、机床主要技术要求 [1]车床类型为C6136型车床主轴变速箱(采用机械传动结构)。 [2]加工工件最大直径:360mm [3]加工工件最大长度:1500mm [4] 主轴通孔直径:40-50mm [5]主轴前锥孔:莫式5号 [6]主轴采用三相异步电机 [7]主电动机功率为n电额:4kw [8]转速nmin:33.5r/min mmax:1700 r/min n额:1000r/min [9]主轴变速系统实现正传12级变速,反转6级变速(采用摩擦离合器) 三、确定结构方案 [1] 主轴传动系统采用V带、齿轮传动; [2]传动形式采用集中式传动; [3]主轴换向制动采用双向片式摩擦离合器和带式制动器; [4]变速系统采用多联滑移齿轮变速。 四、传动方案 4.1确定极限转速 转速n min:33.5r/min n max:1700 r/min n额:1000r/min 4.2拟订结构式 1)确定变速组传动副数目: 传动副中由于结构的限制以2或3为合适,即变速级数Z应为2和3的因子,为实现12级主轴转速变化的传动系统可以以下多种传动副组合: ①12=3x2x2 ②12=2x2x3 ③12=2ⅹ3ⅹ2等 18级转速传动系统的传动组,选择传动组安排方式时,考虑到机床主轴箱的具体结构、装置性能,主轴上的传动副数主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大,因此主轴上的齿轮少些为好。按照1 符合变速级数、级比规律 2 传动件前多后少3 结构网前密后疏4 第二扩大组变速范围r=8满足变速范围要求

普通车床主轴箱课程设计

课程设计 课程名称:金属切削机床 学院:机械工程学院 专业:机械设计制造及其自动化姓名:学号: 年级:任课教师: 2011年 1月15 日 贵州大学机械工程学院

目录 目录 (2) 一、绪论 (4) 二、设计计算 (5) 1机床课程设计的目的 (5) 2机床主参数和基本参数 (5) 3操作性能要求 (5) 三、主动参数的拟定 (6) 1确定传动公比 (6) 2主电动机的选择 (6) 四、变速结构的设计 (6) 1主变速方案拟定 (6) 2变速结构式、结构网的选择 (7) 1. 确定变速组及各变速组中变速副的数目 (7) 2. 变速式的拟定 (7) 3. 结构式的拟定 (7) 4. 结构网的拟定 (8) 5. 结构式的拟定 (8) 6. 结构式的拟定 (9) 7. 确定各变速组变速副齿数 (10) 8. 绘制变速系统图 (11) 五、结构设计 (12) 1.结构设计的内容、技术要求和方案 (12) 2.展开图及其布置 (12) 3.I轴(输入轴)的设计 (12) 4.传动轴的设计 (13) 5.主轴组件设计 (14) 1. 内孔直径d (14) 2. 轴径直径 (15) 3. 前锥孔直径 (15) 4. 主轴悬伸量a和跨距 (15) 5. 主轴轴承 (15) 6. 主轴和齿轮的联接 (16) 7. 润滑和密封 (16) 8. 其它问题 (16) 六、传动件的设计 (17) 1带轮的设计 (17)

2传动轴直径的估算 (20) 1 确定各轴计算转速 (20) 2传动轴直径的估算 (21) 3各变速组齿轮模数的确定 (22) 4片式摩擦离合器的选择和计算 (25) 七、本文工作总结 (27) 参考文献 (28) 致谢 (29)

数控车床主轴箱设计

第一章概述 1.1设计目的 (2) 1.2主轴箱的概述 (2) 第2章主传动的设计 (2) 2.1驱动源的选择 (2) 2.2转速图的拟定 (2) 2.3传动轴的估算 (4) 2.4齿轮模数的估算 (3) 2.5V带的选择 (4) 第3章主轴箱展开图的设计 (7) 3.1各零件结构尺寸的设计 (7) 3.1.1 设计内容和步骤 (7) 3.1.2有关零件结构和尺寸的设计 (7) 3.1.3各轴结构的设计 (9) 3.1.4主轴组件的刚度和刚度损失的计算 (10) 3.1.5轴承的校核 (13) 3.2装配图的设计的概述 (13) 总结 (19) 参考文献 (20)

第一章概述 1-1设计目的 数控机床的课程设计,是在数控机床设计课程之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过数控机床伺服进给系统的结构设计,使我们在拟定进给传动及变速等的结构方案过程中得到设计构思、方案分析、结构工艺性、CAD制图、设计计算、编写技术文件、查阅技术资料等方面的综合训练,建立正确的设计思想,掌握基本的设计方法,培养我们初步的结构设计和计算能力。 1-2 主轴箱的概述 主轴箱为数控机床的主要传动系统它包括电动机、传动系统和主轴部件它与普通车床的主轴箱比较,相对来手比较简单只有两极或三级齿轮变速系统,它主要是用以扩大电动机无级调速的范围,以满足一定恒功率、和转速的问题。 第二章2主传动设计 2-1驱动源的选择 机床上常用的无级变速机构是直流或交流调速电动机,直流电动机从额定转速nd向上至最高转速nmax是调节磁场电流的方法来调速的,属于恒功率,从额定转速nd向下至最低转速nmin时调节电枢电压的方法来调速的属于恒转矩;交流调速电动机是靠调节供电频率的方法调速。由于交流调速电动机的体积小,转动惯量小,动态响应快,没有电刷,能达到的最高转速比同功率的直流调速电动机高,磨损和故障也少,所以在中小功率领域,交流调速电动机占有较大的优势,鉴于此,本设计选用交流调速电动机。 根据主轴要求的最高转速4000r/min,最大切削功率5kw,选择北京数控设备厂的BESK-8型交流主轴电动机,最高转速是4500r/min。 2-2 转速图的拟定 根据交流主轴电动机的最高转速和基本转速可以求得交流主轴电动机的恒功率转速范围Rdp=nmax/nd=3 而主轴要求的恒功率转速范围Rnp=3,远大于交流主轴电动机所能提供的恒功率

数控机床主轴部件结构

数控机床主轴部件结构 主轴部件是数控机床的核心部件,其运转精确度、耐磨性能、防震性能、机械强度等都会影响到工件加工的质量,再加上操作过程中还会有环境的影响以及人为因素的影响,工件加工的质量就更难得到保证。所以要从可控的方面着手,将一切可控因素都调整到位,比如数控机床的主轴结构设计以及主轴结构的日常维护等。 目前所使用的数控机床类型主要包括数控车床、数控铣床以及工件加工中心。 1.数控车床主轴部件结构特点 (1)主轴的主体结构是一个空心阶梯轴。 (2)主轴的前面部分主要由法兰盘和专门的卡盘结构组成。 (3)主轴的后面部分放置回转油缸。 (4)主轴空心部分用于设置油缸的活塞杆。 (5)车床的传动装置主要有齿轮传动、传送带传送以及齿轮-传送带组合传动等方式。 (6)驱动器主要作用是连接电动机,驱动数控车床的运转。 (7)光电脉冲编码器,用于测量主轴的转动速度,并

及时反馈信息至数控系统。 (8)回转油缸的主要作用是通过调整液压来控制卡盘装置与法兰盘的结合与分离。 2.数控铣床主轴部件结构特点 (1)同数控车床一样,主轴的中心是空心的。 (2)主轴的前面部分是一个比例为7:24的锥型孔洞,并且在端面上设有一对专门的主轴转矩检测装置将主轴转矩数据传输给铣刀。 (3)主轴的后面部分设有液压缸装置用于放松铣刀。 (4)主轴中间的空心部分用于弹簧的安装、以及铣刀固定刀爪的安装等。 (5)主轴的传动装置主要是齿轮传动,而且是变速传动。 (6)电气结构与数控车床相似,驱动器用于连接电动机,驱动数控铣床的运转;光电脉冲编码器,用于测量主轴的转动速度,并及时反馈信息至数控系统;液压缸的主要作用是通过调整液压来控制回路。 3.工件加工中心主轴部件结构特点 工件加工中心主轴部件的大致结构与数控铣床相类似,唯一不同的地方在于工件加工中心自带刀库和自动换刀的装置,自动化程度相对较高,在控制结构上与数控铣刀会有所不同,具体表现在:

车床主轴箱设计(我参考的)

普通车床主轴箱设计第 1 页共 68 页 安徽建筑工业学院 安徽建筑工业学院安徽建筑工业学院 安徽建筑工业学院 毕业设计 (论文) 专 专专 专 业 业业 业 机械设计制造及其自动化 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 班 班班 班 级 级级 级 05

05机械 机械机械 机械(4) (4)(4) (4)班 班班 班 学生姓名 学生姓名学生姓名 学生姓名 夏遵超 夏遵超夏遵超 夏遵超 学 学学 学 号 号号 号 05210010428 05210010428 05210010428 05210010428 课 课课 课

题题 题 车床主轴箱设计 车床主轴箱设计车床主轴箱设计 车床主轴箱设计 指导教师 指导教师指导教师 指导教师 魏常武 魏常武魏常武 魏常武 普通车床主轴箱设计第 2 页共 68 页 2009 2009 2009 2009 年 年年 年 6 6 6 6 月 月月 月 1

1 日 日日 日普通车床主轴箱设计第 3 页共 68 页摘要 摘要摘要 摘要 普通中型车床主轴箱设计 普通中型车床主轴箱设计普通中型车床主轴箱设计 普通中型车床主轴箱设计 普通中型车床主轴箱设计,主要包括三方面的设计,即:根据设计题目所给 定的机床用途、规格、主轴极限转速、转速数列公比或级数,确定其他有关运动 参数,选定主轴各级转速值;通过分析比较,选择传动方案;拟定结构式或结构 网,拟定转速图;确定齿轮齿数及带轮直径;绘制传动系统图。其次,根据机床 类型和电动机功率,确定主轴及各传动件的计算转速,初定传动轴直径、齿轮模 数,确定传动带型号及根数,摩擦片尺寸及数目;装配草图完成后要验算传动件 (传动轴、主轴、齿轮、滚动轴承)的刚度、强度或寿命。最后,完成运动设计 和动力设计后,要将主传动方案“结构化”,设计主轴变速箱装配图及零件图, 侧重进行传动轴组件、主轴组件、变速机构、箱体、润滑与密封、传动轴及滑移 齿轮零件的设计。 【关键词】车床、主轴箱、变速系统、主轴组件。 普通车床主轴箱设计第 4 页共 68 页目录 目录目录 目录目录 目录目录 目录.............................................................................. .. (4) 1、 、、 、绪论 绪论绪论 绪论.............................................................................. .. (6) 2. .. .设计计算 设计计算设计计算 设计计算 .............................................................................

最新CA6140普通车床主轴变速箱设计及主轴箱设计说明书汇总

C A6140普通车床主轴变速箱设计及主轴箱 设计说明书

目录 1 绪论 (1) 1.1 课题研究背景及选题意义 (1) 1.1.1课题的背景 (1) 1.1.2课题的目的 (5) 1.2 完成的内容 (5) 2 参数拟定 (6) 2.1 主电机动力参数的确定 (6) 2.2 运动设计 (7) 2.2.1确定主轴极限转速 (7) 2.2.2确定转速范围n R定公比 确定主轴转速数例: (8) 3 传动设计 (8) 3.1 传动方案拟定 (8) 3.1.1传动组和传动副数的确定 (9) 3.2 传动结构式的选择 (10) 3.2.1基本组和扩大组的确定 (10) 3.2.2分配总降速比 (11) 3.3 带轮直径和齿轮齿数的确定及转速图拟定 (12) 3.3.1确定皮带轮动直径 (12) 3.3.2确定齿轮齿数 (13) 3.3.3画出转速图如下[1]: (15) 3.3.4验算转速误差 (15) 3.4 齿轮的计算转速的确定及传动系统的拟定的计算转速 (17) 3.4.1确定各轴和齿轮 (17) 3.4.2由转速图拟定传动系统图 (18)

4 传动件的估算和验算 (19) 4.1齿轮模数的估算和设计 (19) 4.1.1 计算各轴传动的功率 (19) 4.1.2 计算传动轴齿轮模数 (20) 4.1.3 计算各轴之间的中心距 (22) 4.2 三角带传动的计算 (22) 4.2.1计算皮带尺寸[6] (22) 4.3 传动轴的估算和齿轮尺寸的计算 (24) 4.3.1确定各轴的直径 (24) 4.3.2 计算各齿轮的尺寸[6] (25) 5 各部件结构设计 (27) 5.1 皮带轮及齿轮块设计 (27) 5.1.1 皮带及皮带轮的设计 (27) 5.1.2 齿轮及齿轮块设计 (28) 5.2 轴承的选择及箱体设计 (28) 5.2.1各轴承的选择 (28) 5.2.2 主轴及箱体设计 (28) 5.3 密封结构及润滑 (29) 6 主轴组件的验算 (30) 6.1验算主轴轴端的位移a y (30) 6.2 前轴承的转角及寿命的验算 (32) 6.2.1 验算前轴承处的转角Q (32) 6.2.2 验算前支系寿命 (33) 6.3 箱体设计 (34) 总结 (34) 致谢 (36)

机床主轴箱课程设计18级转速 参考资料

1.概述 (4) 1.1机床主轴箱课程设计的目的 (4) 1.2设计任务和主要技术要求 (4) 1.3操作性能要求 (4) 2.参数的拟定 (5) 2.1确定极限转速 (5) 2.2主电机选择 (5) 3.传动设计 (6) 3.1主传动方案拟定 (6) 3.2传动结构式、结构网的选择 (6) 3.2.1确定传动组及各传动组中传动副的数目 (6) 3.2.2传动式的拟定 (7) 3.2.3结构式的拟定 (7) 4.传动件的估算 (8) 4.1三角带传动的计算 (8) 4.2传动轴的估算 (11) 4.2.1主轴的计算转速 (11) 4.2.2各传动轴的计算转速 (12) 4.2.3各轴直径的估算 (12) 4.3齿轮齿数的确定和模数的计算 (13) 4.3.1齿轮齿数的确定 (13) 4.3.2齿轮模数的计算 (15) 4.3.4齿宽确定 (20) 4.3.5齿轮结构设计 (21)

4.4带轮结构设计 (21) 4.5传动轴间的中心距 (21) 4.6轴承的选择 (22) 4.7片式摩擦离合器的选择和计算 (23) 4.7.1摩擦片的径向尺寸 (23) 4.7.2按扭矩选择摩擦片结合面的数目 (23) 4.7.3离合器的轴向拉紧力 (2424) 4.7.4反转摩擦片数 (24) 5.动力设计 (25) 5.1传动轴的验算 (25) 5.1.1Ⅰ轴的强度计算 (26) 5.1.2作用在齿轮上的力的计算 (26) 5.1.3主轴抗震性的验算 (28) 5.2齿轮校验 (31) 5.3轴承的校验 (32) 6.结构设计及说明 (33) 6.1结构设计的内容、技术要求和方案 (33) 6.2展开图及其布置 (34) 6.3I轴(输入轴)的设计 (34) 6.4齿轮块设计 (35) 6.4.1其他问题 (36) 6.5传动轴的设计 (36) 6.6主轴组件设计 (38) 6.6.1各部分尺寸的选择 (38) 6.6.2主轴轴承 (38)

数控铣床的主轴箱结构设计

西南科技大学网络教育 毕业设计(论文) 题目名称:论数控铣床的主轴箱结构相关设计 年级:层次:□本科□√专科 学生学号:指导教师: 学生姓名:技术职称:讲师 学生专业:机电一体化技术学习中心名称: 西南科技大学网络教育学院制

毕业设计(论文) 任务书 题目名称论数控铣床的主轴箱结构相关设计题目性质□√真实题目□虚拟题目 学生学号指导教师 学生姓名 专业名称机电一体化技术技术职称讲师 学生层次学习中心名称 年月日

毕业设计(论文)内容与要求: 1.设计部件名称:数控铣床的主轴箱 2.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。 3.根据数控铣床中的重要部件,做出电路图。 4.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(如皮带、齿轮、主轴、轴承等)进行计算(初算和验算)。 5.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。 毕业设计领导小组负责人:(签字) 年月日

毕业设计(论文)成绩考核表 过程评分评阅成绩答辩成绩 总成绩 百分制等级制 1、指导教师评语 建议成绩指导教师签字:年月日

2、论文评阅教师评语 建议成绩评阅教师签字:年月日3、毕业答辩专家组评语 建议成绩答辩组长签字:年月日4、毕业设计领导小组推优评语 组长签字:年月日

摘要 数字控制是近代发展起来的一种自动化控制技术是用数字化信号对机床运动极其加工过程进行控制的一种方法,随着科学技术的迅猛发展,数控机床已经是一个国家机械工业水平的重要标准。 数控机床是装有程序控制系统的机床。该系统能够逻辑地处理具有使用号码,或其他符号编码指令规定的程序。 数控机床是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业的渗透形成的机电一体化产品,起技术范围覆盖很多领域:(1)机械制造技术(2)信息处理、加工、传输技术;(3)自动控制技术;(4)伺服驱动技术;(5)传感技术;(6)软件技术等。计算机对传统机械业的渗透,完全改变了制造业。制造业不但成为工业化的象征,而且由于信息技术的渗透,使制造业犹如朝阳产业,具有广阔的发展天地。 数控机床就是将加工过程所需的各种步骤以及刀具与工件之间的相对位移量都是用数字化的代码来表示。通过控制介质数字信息送入专用区域通用的计算机。计算机对输入的信息进行处理,发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件,使机床自动加工出所需要的工件。 关键词:机械设计;主轴;数控系统。

(完整版)CA6140车床主轴箱的含图毕业设计

(完整版)CA6140车床主轴箱的含图 毕业设计 以下文档格式全部为word格式,下载后您可以任意修改编辑。第1章绪论课题来源随着技术的发展,机床主轴箱的设计会向较高的速度精度,而且要求连续输出的高转矩能力和非常宽的恒功率运行范围。另外还会改善机床的动平衡,避免震动、污染和噪音等。本设计为CA6140机床的主轴箱。作为主要的车削加工机床,CA6140机床广泛的应用于机械加工行业中。CA6140机床主轴箱的作用就是把运动源的恒定转速改变为主运动执行件所需的各种速度;传递机床工作时所需的功率和扭矩;实现主运动的起动、停止、换向和制动。主轴箱通常主要下列装置和机构组成:齿轮变速装置;定比传动副;换向装置;起动停止装置;制动装置;操纵装置;

密封装置;主轴部件和箱体。根据机床的用途和性能不同,有的机床主轴箱可以只包括其中的部分装置和部件。主轴箱是支承主轴并安装主轴的传动变速装置,使主轴获得各种不同转速,以实现主切削运动。该机床主轴箱刚性好、功率大、操作方便。CA6140机床可进行各种车削工作,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;纵向与横向进给十字手柄操纵,并附有快速电机。该机床刚性好、功率大、操作方便。研究动态及发展趋势机床设计和制造的发展速度是很快的。原先的只为满足加工成形而要求刀具与工件间的某些相对运动关系和零件的一定强度和刚度,发展至今日的高度科学技术成果综合应用的现代机床的设计,也包括计算机辅助设计的应用。但目前机床主轴变速箱的设计还是以经验或类比为基础的传统设计方法。因此,探索科学理论的应用,科

车床主轴箱设计_说明书[1]概论

蚌埠学院 课程设计任务书 学院:机械工程与自动化学院 专业:机械设计制造及其自动化 学生姓名:孟清泉学号:51201012025 课程设计题目:金属切削机床课程设计 ——车床主轴箱设计 起迄日期:2015.12.7——2015.12.20 课程设计地点: 指导教师: 系主任:

蚌埠学院机械制造装备设计课程设计任务书 层次:本科专业:2012级机械设计制造与自动化 学生姓名孟清泉学号51201012025 指导教师甘瑞霞 课题类别车床主传动系统设计设计时间2015年12月7日至2015年12月20日月20日课题名称最大加工直径为400mm的普通车床的主轴箱部件设计 一、机械制造装备设计课程设计的主要内容与要求 机械制造专业学生的机械制造装备设计课程设计是其在校学习阶段的一个重要教学环节。通过课程设计的实践,综合地运用装备设计课程和其他先修课程的理论和实际知识,进一步培养与提高学生分析和解决工程实际问题的机械设计能力,使学生掌握机床主轴箱设计的一般方法和步骤,也能够培养学生的计算能力、绘图能力、文字表述能力、文献检索能力以及综合分析能力,能够使学生的工程意识和技术素质得到显著提高。 (一)原始数据: 主电动机功率3kW,最高转速,最低转速,公比 工件材料:钢铁材料;刀具材料:硬质合金 (二)设计内容 1、运动设计:根据给定的转速范围及公比确定变速级数,绘制结构网、转速图、传动系统图、计算齿轮齿数等参数。 2、动力计算:根据电机功率及转速,确定各传动件的计算转速,对主要零件(如带、齿轮、主轴、传动轴、轴承等)进行计算(初算和验算)。 3、绘制下列图纸: (1)机床主传动系统图(画在说明书上) (2)主轴箱部件展开图及主要剖面图(A0) (3)主轴零件图(A1或A0) 4、编写设计说明书一份(不少于20页)。 二、应收集的资料及主要参考文献 关慧贞,徐文骥编著.机械制造装备设计课程设计指导书.机械工业出版社.2013 陈立德主编.机械制造装备设计课程设计指导书.机械工业出版社.2007 三、进度计划及指导安排 第1周:熟悉课题,收集资料,运动设计、动力设计、绘制主轴箱部件图草图 第2周:主要零件验算、绘制主轴箱部件图、绘制主轴零件图 整理资料,编写设计说明书,准备答辩 任务书审定日期年月日指导教师(签字) 任务书下达日期年月日学生(签字)

车床主轴箱课程设计12级转速

目录 一、................................................... 机床总体设计 2 1、机床布局------------------------------------------------------------ 2 2、绘制转速图------------------------------------------------------------ 4 3、防止各种碰撞和干涉--------------------------------------------------- 5 4、确定带轮直径---------------------------------------------------------- 5 5、验算主轴转速误差----------------------------------------------------- 5 6、绘制传动系统图-------------------------------------------------------- 6 二、估算传动件参数................... 确定其结构尺寸 7 1、确定传动见件计算转速-------------------------------------------------- 7 2、确定主轴支承轴颈尺寸-------------------------------------------------- 7 3、估算传动轴直径-------------------------------------------------------- 7 4、估算传动齿轮模数----------------------------------------------------- 8 5、普通V带的选择和计算------------------------------------------------- 8 三、....................................................... 机构设计 10 1、带轮设计------------------------------------------------------------- 10 2、齿轮块设计----------------------------------------------------------- 10 3、轴承的选择----------------------------------------------------------- 10 4、主轴主件------------------------------------------------------------- 10 5、操纵机构------------------------------------------------------------- 10 6、滑系统设计----------------------------------------------------------- 10 7、封装置设计----------------------------------------------------------- 10 &主轴箱体设计---------------------------------------------------------- 11 9、主轴换向与制动结构设计---------------------------------------------- 11 四、.................................................... 传动件验算 11 1、齿轮的验算----------------------------------------------------------- 11 2、传动轴的验算--------------------------------------------------------- 13 五、...................................................... 设计感想 15

数控车床主轴箱设计

数控车床主轴箱设计 一、设计题目 Φ400 毫米数控车床主轴箱设计。主轴最高转速4000r/min ,最低转速30r/min ,计算转速150r/min ,最大切削功率5.5kw 。采用交流调频主轴电机,其额定转速1500r/min ,最高转速4500r/min 。 二、主轴箱的结构及作用 主轴箱是机床的重要的部件,是用于布置机床工作主轴及其传动零件和相应的附加机构的。 主轴箱采用多级齿轮传动,通过一定的传动系统,经主轴箱内各个位置上的传动齿轮和传动轴,最后把运动传到主轴上,使主轴获得规定的转速和方向。 主轴箱为数控机床的主要传动系统它包括电动机、传动系统和主轴部件它与普通车床的主轴箱比较,相对来说比较简单只有两极或三级齿轮变速系统,它主要是用以扩大电动机无级调速的范围,以满足一定恒功率、和转速的问题。 三、主传动系设计 机床主传动系因机床的类型,性能,规格尺寸等基本因素的不同,应满足的要求也不一样。再设计时结合具体机床进行具体分析,一般应满足下属基本要求: 1)满足机床使用性能要求。首先应满足机床的运动性能能,如机床的主轴有足够的转速范围和转速级数。传动系设计合理,操纵方便灵活、迅速、安全可靠等。 2)满足机床传递动力要求。主电动机和传动机构能提供和传递足够的功率和转矩,具有较高的传动效率。 3)满足机床工作性能要求。主传动中所有零部件要有足够的刚度、精度、和抗振性,热变形特性稳定。 4)满足产品设计经济性的要求。传动链尽可能简短,零件数目要少,以节省材料,降低成本。 5)调整维修方便,结构简单、合理、便于加工和装配。防护性能好,使用寿命长。 四、主传动系传动方式 由题目知,我们设计的主轴箱传动方式为交流电动机驱动、机械传动装置的无级变速传动。再者,本题目中对精度要求一般,因此选用集中传动方式。另外主轴箱结构设计只需达到结构紧凑,便于集中操作,安装调整方便即可。 五、电动机的选择 按驱动主传动的电动机类型可分为交流电动机驱动和直流电动机驱动。交流电动机驱动中又可分单速交流电动机或调速交流电动机驱动。调速交流电动机又有多速交流电动机和无级调速交流电动机驱动。无级调速交流电动机通常采用变频调速的原理。 根据设计要求采用交流调频主轴电机,其额定转速1500r/min ,最高转速4500r/min 。选用FANUC-S 系列8s 型交流主轴电动机。 六、 计算过程 主轴最高转速4000r/min ,最低转速30r/min ,计算转速150r/min ,最大切削功率5.5kw ; 交流调频主轴电机,其额定转速1500r/min ,最高转速4500r/min ; 主轴要求的恒功率调速范围max 400026.7150 nN i n R n === 电动机的调速范围450031500dN R == 在设计数控机床主传动时,必须要考虑电动机与机床主轴功率特性匹配问题。由于主轴要求的恒功率变速范围远大于电动机恒功率变速范围,所以在电动机与主轴之间串联一个分级变速箱,以扩大其功率变速范围,满足低速大功率切削时对电动机的输出功率的要求。 根据以上分析,选择交流电动机的型号为: 若取3f dN R ?==,则可得到变速箱的变速级数 99 .2lg /lg ==f nN R Z ψ 所以,Z 可近似取为3,此处我们分别对Z=2、3、4三种情况进行研究,比较。 1) Z=3 根据f nN R Z ψlg /lg =可以得出99.2=f ψ,查表2-5取f ψ的标准值为3.0,dN f R =ψ,即主传动系功率特

机床主轴箱设计12级转速

1. 机床主要技术参数: (1) 尺寸参数: 床身上最大回转直径: 400mm 刀架上的最大回转直径: 200mm 主轴通孔直径: 40mm 主轴前锥孔: 莫式6号 最大加工工件长度: 1000mm (2) 运动参数: 根据工况,确定主轴最高转速有采用YT15硬质合金刀车削碳钢工件获得,主轴最低转速有采用W 16Cr 4V 高速钢刀车削铸铁件获得。 n max = min 1000max d v π= 23.8r/min n min = max min 1000d v π =1214r/min 根据标准数列数值表,选择机床的最高转速为1180r/min ,最低转速为26.5/min 公比?取1.41,转速级数Z=12。 (3) 动力参数: 电动机功率4KW 选用Y112M-4型电动机 2. 确定结构方案: (1) 主轴传动系统采用V 带、齿轮传动; (2) 传动形式采用集中式传动; (3) 主轴换向制动采用双向片式摩擦离合器和带式制动器; (4) 变速系统采用多联滑移齿轮变速。 3. 主传动系统运动设计: (1) 拟订结构式: 1) 确定变速组传动副数目: 实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合: A .12=3*4 B. 12=4*3 C 。12=3*2*2 D .12=2*3*2 E 。12=2*2*3 方案A 、B 可节省一根传动轴。但是,其中一个传动组内有四个变速传动副,增大了该轴的轴向尺寸。这种方案不宜采用。 根据传动副数目分配应“前多后少”的原则,方案C 是可取的。但是,由

于主轴换向采用双向离合器结构,致使Ⅰ轴尺寸加大,此方案也不宜采用,而应选用方案D 2)确定变速组扩大顺序: 12=2*3*2的传动副组合,其传动组的扩大顺序又可以有以下6种形式:A.12=21*32*26B。12=21*34*22 C.12 =23*31*26D。12=26*31*23 E.22*34*21F。12=26*32*21 根据级比指数非陪要“前疏后密”的原则,应选用第一种方案。然而,对于所设计的机构,将会出现两个问题: ①第一变速组采用降速传动(图1a)时,由于摩擦离合器径向结构尺寸限制, 使得Ⅰ轴上的齿轮直径不能太小,Ⅱ轴上的齿轮则会成倍增大。这样,不仅使Ⅰ-Ⅱ轴间中心距加大,而且Ⅱ-Ⅲ轴间的中心距也会加大,从而使整个传动系统结构尺寸增大。这种传动不宜采用。 ②如果第一变速组采用升速传动(图1b),则Ⅰ轴至主轴间的降速传动只能由 后两个变速组承担。为了避免出现降速比小于允许的极限值,常常需要增加一个定比降速传动组,使系统结构复杂。这种传动也不是理想的。 如果采用方案C,即12 =23*31*26,则可解决上述存在的问题(见图1c)。其结构网如图2所示。

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