C616車床主軸箱設(shè)計【4KW 31.5 1400 1.41 12】【含CAD圖紙源文件】
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緒 論設(shè)計的過程是通過分析、創(chuàng)造和綜合而達到滿足特定功能目標的一種活動。在此過程中需不斷的對設(shè)計方案進行評價,根據(jù)評價的結(jié)果進行修改,在設(shè)計的過程中不斷地發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。金屬切削機床是機械制造業(yè)的基礎(chǔ)裝備,隨著社會不斷發(fā)展和科學(xué)不斷進步對機床設(shè)計技術(shù)要求越來越高,計算機輔助設(shè)計(CAD)和計算機輔助工程(CAE)應(yīng)用。使得機床的設(shè)計理論和方法由人工繪圖向計算機繪圖,由定性設(shè)計向定量設(shè)計、由表態(tài)和線性分析向動態(tài)和非線性分析,由可行性設(shè)計向最佳設(shè)計過渡。金屬切削機床的基本功能是提供切削加工所必需運動和動力。機床的基本工作原理是通過刀具與工件之間相對運動,由刀具切除工件加工表面多余的金屬材料,形成工件加工表面的幾何形狀、尺寸,并達到其精度要求。C616型車床是一個十分典型的普通車床,廣泛的應(yīng)用在生產(chǎn)中。主軸箱的設(shè)計不緊要滿足機床總體布局變速箱的形狀和尺寸的限制、達到十二級轉(zhuǎn)速,還要便于裝配、調(diào)整、潤滑和維修. 根據(jù)指導(dǎo)教師的推薦,重點選用吳圣莊編著的金屬切削機床以及輔助類書刊包括材料力學(xué)機械制造裝備設(shè)計機械制圖機械設(shè)計等圖書。其中,戴曙的金屬切削機床設(shè)計無疑是系統(tǒng)化介紹和設(shè)計車床的資料。它從機床設(shè)計的步驟,機床的標準化,機床的總體布局到主要的參數(shù)的確定,(包括尺寸參數(shù)、動力參數(shù))。在主要的傳動設(shè)計中,參考齒輪齒數(shù)和帶輪直徑的確定,是主軸箱的尺寸,軸的軸徑,以及傳動精度等一系列布局。在結(jié)構(gòu)式,結(jié)構(gòu)網(wǎng)確定之后,要對傳動件的結(jié)構(gòu)、材料、構(gòu)造等進行計算和設(shè)計及齒輪的模數(shù)確定等。傳動件包括齒輪、傳動軸、離合器、制動裝置等。其中齒輪的構(gòu)造中選用雙聯(lián)齒輪,對齒輪的拼裝,齒輪太窄或太寬時的處理,齒輪在軸上的定位問題都有比較全面的論述。傳動軸在反復(fù)彎曲載荷和扭曲載荷下不發(fā)生疲勞破壞。剛度方面,軸在彎曲和扭曲載荷下不致產(chǎn)生過大的變形。高速旋轉(zhuǎn)的軸還應(yīng)計算其臨界轉(zhuǎn)速,以免發(fā)生共振,傳動軸首先要估算直徑,然后再進行剛度驗算。提高剛度時可以采用加大軸的直徑縮短軸的長度,使軸上的主動和被動傳動件盡可能的靠近,使傳動件靠近軸。在文獻資料當中機床設(shè)計圖冊中有關(guān)C616的主軸箱軸向展開圖以及剖面圖,外觀圖等,以及各種軸的空間布置,都要參考圖冊中提供的東西,是一本比較使用的資料。傳動件如齒輪和軸的校核都是參照材料力學(xué)機械設(shè)計等內(nèi)容和公式來展開的。同時要參考金屬工藝學(xué)在尺寸的標注以及公差配合等內(nèi)容時,要查閱尺寸及公差配合和機械制造基礎(chǔ)中的尺寸鏈計算。同時,還有機床的總體布局和裝配,油路等因素的考慮要查閱機械設(shè)計手冊(化學(xué)工藝出版社編)。在制圖的過程中,標題攔的尺寸,圖紙大小以及一些零件的畫法要參考機械制圖和簡明手冊等工具書。文獻資料是一個設(shè)計者必備的工具,選擇全面的實用的工具是設(shè)計者必備的素質(zhì)。面對茫茫書海,我們要在指導(dǎo)老師的引導(dǎo)下挑選合適自己的設(shè)計題目的參考資料,并且要多方面收集現(xiàn)代設(shè)計中一些先進信息加入到自己的題目中。其實,整個設(shè)計的過程就是將大學(xué)四年學(xué)習(xí)的知識融會貫通的過程,很多當時不會用的感覺泛泛的東西通過設(shè)計將變的更具體,可行,學(xué)會應(yīng)用資料,為我所用,能將那些規(guī)格化的孤立的零件經(jīng)過計算,設(shè)計成一臺可以實現(xiàn)運轉(zhuǎn)的機械,就是我們設(shè)計的根本意圖所在了。我們設(shè)計還是比較初級的模型,在實踐中,只有經(jīng)過不斷的改進,才能達到高的生產(chǎn)效率,然而,基礎(chǔ)的知識和原理是設(shè)計的源頭,工具書的編者為我們提供了如此系統(tǒng)的、直觀的資料,是難得的財富,要愛護藏書,讓知識美化世界,讓文明凈化人類。就我個人而言,我希望能通過這次畢業(yè)設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練,從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力,為今后的工作、學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。由于能力所限,設(shè)計中難免有許多不妥之處,懇請老師多多指教。1主參數(shù)的確定1.1 主傳動系公比的確定由機械設(shè)計工藝師手冊查得C616車床技術(shù)參數(shù)為:=1400r/min =31.5r/min Z=12 由公式: = 求得公比=1.411.2 各級轉(zhuǎn)速 =31.5r/min =250r/min =45r/min =355r/min=63r/min =500r/min =90r/min =710r/min=125r/min =1000r/min=180r/min =1400r/min 2主傳動系設(shè)計 2.1 結(jié)構(gòu)式因為一軸上裝有雙向磨擦片式離合器,軸向尺寸較長,為便于結(jié)構(gòu)緊湊,第一變速組采用雙聯(lián)齒輪不按前多后少的原則用三個傳動副采用兩個傳動副。根據(jù)以上的原則:可選擇幾種傳動結(jié)構(gòu) 12=232 12=223 12=322按擴大順序原則 根據(jù)主傳動系遵守先慢后快,且空間大的原則最終確定結(jié)構(gòu)式為: 2.2轉(zhuǎn)速圖如下: 傳動系轉(zhuǎn)速圖3主傳動系統(tǒng)圖3.1 齒輪齒數(shù)的確定從機械制造裝備設(shè)計書中查表3-9的基本組的傳動比為:Ua1=1 Sz=,68,70,72,74,76,, Ua2=1.41 Sz=,68,70,72,73,75 , Ua3=2 Sz=,66,67,69,72,75,取Sz=72,三個傳動副的主動齒輪齒數(shù)分別為36,30,24則可算出三個傳動副的齒輪齒數(shù)比分別為Ua1=36/36,Ua2=30/42, Ua3=24/48第一擴大組的傳動比為: Ub1=1 Sz=,80,82,84,86,88 , Ub2=2.82 Sz=,80,81,84,87,88 ,取Sz=84,兩個傳動副的主動齒輪齒數(shù)分別為42、22,則可算出兩個傳動副的齒輪齒數(shù)比分別為Ua1=42/42,Ua2=22/62 第二擴大組的傳動比為: Uc1=2 Sz=,86,87,89,90,92, Uc2=3.98 Sz=,86,89,90,91,94,取Sz=90,一個傳動副的從動齒輪齒數(shù)分別為30,另一個傳動副主動齒輪齒數(shù)為18,則可算出兩個傳比分別為Uc1=60/30, Uc2=18/723.2齒輪的計算與校核 3.2.1 計算齒數(shù)和為72的齒輪 軸名參數(shù)電動機軸軸軸軸軸計算轉(zhuǎn)速n/(r/min)144071035512590功率P/KW4.003.843.703.573.45扭矩T/(Nm)26.5351.6599.54272.75366.08效率0.960.9650.9650.965齒輪選材齒寬系數(shù)d接觸疲勞極限初步計算許用接觸應(yīng)力H選擇齒輪類型選擇齒輪精度初步計算小齒輪直徑模數(shù)m的計算選取基本組齒數(shù)和為72的齒輪 (以下表由機械設(shè)計書可查到)按使用條件適用軟齒面小齒輪: 45號鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度為230-255HBS.大齒輪: 45號鋼,正火處理,硬度為190-217HBS.齒面接觸疲勞強度的計算:由機械設(shè)計書圖3-16得: =580MPa =550MPa由機械設(shè)計書圖3-18得:=1 由機械設(shè)計書圖3-19得:=1由機械設(shè)計書表3-4得:=1, =1.4則=MPa=580MPa=MPa=550MPa(1)選擇齒輪類型根據(jù)齒輪的工作條件,選用直齒圓柱齒輪傳動;(2)選擇齒輪精度等級按估計的圓周速度,由機械設(shè)計書表3-5初步選擇8級精度;(3)初步計算齒輪的主要尺寸因電動機驅(qū)動,工作機載荷平穩(wěn),查機械設(shè)計書表3-1得: 因齒輪速度不高,取;因非對稱布置,軸的剛性較小,取則由機械設(shè)計書圖3-11,查得:;查機械設(shè)計書表3-2,得: 取. 按機械設(shè)計表3-7,取標準模數(shù)變速組名稱齒數(shù)比分度圓直徑基圓直徑齒寬齒頂高齒根高齒頂圓直徑齒根圓直徑分度圓齒距分度圓齒厚基圓齒距中心距軸到軸9084.6602.53.1259583.757.4909084.6542.53.1259583.757.4907570.5512.53.1258068.757.49010598.7452.53.12511098.757.4906056.4422.53.1256553.757.490120112.8362.53.125125113.757.490軸到軸10598.7692.53.12511098.757.410510598.7632.53.12511098.757.41055551.7392.53.1256048.757.4105155145.7332.53.125160148.757.4105軸到軸4542.3332.53.1256038.757.4112.5180169.2272.53.125185173.757.4112.5150141452.53.125155143.757.4112.57570.5512.53.1258068.757.4112.53.2.2 校核齒數(shù)和為90的齒輪兩齒輪的材料均為軟齒面齒輪小齒輪用45號鋼調(diào)質(zhì)處理,硬度為230255HBS,大齒輪選用45鋼正火處理硬度為190217HBS。轉(zhuǎn)矩 接觸疲勞極限應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N,確定壽命系數(shù)、計算許用應(yīng)力輪齒彎曲強度條件計算彎曲應(yīng)力:校驗合格齒面接觸疲勞強度的計算初步計算=9.55確定極限應(yīng)力,齒面硬度:小齒輪按230HBS,大齒輪按190HBS,查機械設(shè)計圖3-16得: =580MPa =550MPa 查機械設(shè)計圖3-17得:=220MPa =210MPaa. 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N,確定壽命系數(shù)、=9.648=2.412查機械設(shè)計圖3-18得,查機械設(shè)計圖3-19得, b、計算許用應(yīng)力查機械設(shè)計表3-4得:=1=1.4故得:=c、驗算輪齒彎曲強度條件查機械設(shè)計圖3-14,得,;,.取計算彎曲應(yīng)力:=224.8MPa 在要求的范圍以上,包角合適.確定帶的根數(shù)Z因為=100mm,2.16V=7.54m/s查機械設(shè)計表5-2得 查機械設(shè)計表5-3得 因,查機械設(shè)計表5-4得 因=1550mm,查機械設(shè)計表5-5得 故得Z=3.38 取Z=4根 確定初拉力由機械設(shè)計式(5-17)得單根普通V帶的初拉力=500 =500=121.715N由機械設(shè)計式(5-18)得壓力=2Zsin=24121.715sin=966.7N六、箱體的設(shè)計箱體的設(shè)計查機械設(shè)計實踐。為了減輕重量和縮短生產(chǎn)周期,箱體采用Q205和Q235鋼板焊接而成。軸承底部可采用圓鋼,鍛鋼或鑄鋼制造;焊接箱體的箱厚約為鑄造體厚的70%到80%,質(zhì)量比鑄造箱體輕1/41/2。齒輪潤滑采用浸油潤滑,故將齒輪浸入箱體油液中當傳動裝置在傳動時,借助油的粘度將油帶到嚙合表面進行潤滑,同時也將油甩到箱壁來散熱。為避免攪動油損耗功率過大,只要使齒輪嚙合處充分潤滑。傳動件浸入油中深度不宜太深或太淺,應(yīng)合適地選擇浸油深度。七、潤滑和密封1、潤滑綜合考慮,選潤滑方式為浸油潤滑。潤滑劑采用90號工業(yè)齒輪油,容量210000ml。傳動件浸油深度為(約1個齒高),滾動軸承的潤滑選用飛濺潤滑方式。2、密封密封的目的是防止外部的灰塵、水分等進入軸承,同時也防止?jié)櫥瑒┑牧魇?。連接表面應(yīng)精刨,其表面粗糙度不大于6.3,也可以在機座凸緣上銑出回油溝,使?jié)B入連接面的油重新流回箱底。密封圈選擇半粗羊毛氈圈。 八、離合器 摩擦離合器分為干式、濕式兩種。干式具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、維修最小、空轉(zhuǎn)力矩?。轭~定力矩的0.005%),換向時顫振小,慣量小、起動時間短通常用于瞬時脫開、過載保護的場合。濕式(一般浸在油中)能降低磨損、緩沖沖擊載荷。需要注意結(jié)合件在油中摩擦系數(shù)減小,以及散熱不足,需加強冷卻。常用于小直徑多盤離合器。多盤式摩擦離合器在機床上廣泛使用,在中心距受空間限制的一些齒輪箱傳動裝置上,計主軸箱體為普通車床,則離合器的選用是適合于通用型。 限于我們的水平和時間,離合器的設(shè)計略有不足,誠懇老師批評指正。結(jié) 論C616 主軸箱的設(shè)計完成了。通過本次設(shè)計,我可以說是對大學(xué)所學(xué)課程做了一次全方面的復(fù)習(xí),雖然說還達不到融會貫通的地步然而也基本上把那些所學(xué)的知識都聯(lián)系在了一起。通過此次設(shè)計,我對機床裝備設(shè)計的步驟,內(nèi)容表達方式等有了比較系統(tǒng)的掌握,如機床的運動功能設(shè)計,總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計,機床主要參數(shù)設(shè)計;主傳動系的設(shè)計,(傳動系統(tǒng)圖和轉(zhuǎn)速圖),傳動部件的選取,結(jié)構(gòu)設(shè)計,操縱機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計;機床的外觀設(shè)計;計算說明書的格式、寫法等,都有了正確的認識。同時,在設(shè)計的思路上,還應(yīng)用到哲學(xué)上的思想;在查閱文獻資料時,一些外文資料的閱讀得益于大學(xué)英語的學(xué)習(xí):計算校核傳動件時,要用到高等數(shù)學(xué)的內(nèi)容,在專業(yè)方面的知識如理論力學(xué),材料力學(xué)中的知識更是不可缺少的。機械設(shè)計是一門需要耐心和細心的工作,要求設(shè)計人員平心靜氣,一絲不茍的工作,不能有煩躁的情緒,如果能夠融入到設(shè)計的氛圍中是有很多樂趣的。經(jīng)過一翻努力最終設(shè)計完成了,在設(shè)計中難免會有一些不足或欠缺的地方,望老師能夠指導(dǎo)。參考文獻 1.機械制造裝備設(shè)計 馮辛安主編 機械工業(yè)出版社2.機械設(shè)計 鐘毅芳等 華中科技大學(xué)出版社3.機械傳動設(shè)計手冊 江耕華等 煤炭工業(yè)出版社4.機械加工工藝師手冊 揚叔子 化學(xué)工業(yè)出版社5.理論力學(xué) 陳昭儀 航空工業(yè)出版社6.材料力學(xué) 戴少度 國防工業(yè)出版社7.機械加工手冊 陳心昭 機械工業(yè)出版社8.機床設(shè)計圖冊 上海紡織工學(xué)院 上??萍汲霭嫔? 30 -
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