车床主轴箱设计
一、设计目的 -1-
二、设计步骤 -1-
1.运动设计 -1-
1.1已知条件 -1-
1.2结构分析式 -1-
1.3 绘制转速图 -2-
1.4 绘制传动系统图 -5-
2.动力设计 -5-
2.1 确定各轴转速 -5-
2.2 带传动设计 -6-
2.3 各传动组齿轮模数的确定和校核 -7-
3. 齿轮强度校核 -9-
3.1校核a传动组齿轮 -9-
3.2 校核b传动组齿轮 -10-
3.3校核c传动组齿轮 -11-
4. 主轴挠度的校核 -13-
4.1 确定各轴最小直径 -13-
4.2轴的校核 -13-
5. 主轴最佳跨距的确定 -14-
5.1 选择轴颈直径,轴承型号和最佳跨距 -14-
5.2 求轴承刚度 -14-
6. 各传动轴支承处轴承的选择 -15-
7. 主轴刚度的校核 -15-
7.1 主轴图 -15-
7.2 计算跨距 -16-
三、总结 -17-
四、参考文献 -18-
一、课程设计的目的
1、 课程设计属于机械系统设计课的延续，通过设计实践，进一步学习掌握机械系统设计的一般方法。
2、 培养综合运用机械制图、机械设计基础、精度设计、金属工艺学、材料热处理及结构工艺等相关知识，进行工程设计的能力。
3、 培养使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。
4、 提高技术总结及编制技术文件的能力。
5、 是毕业设计教学环节实施的技术准备。
二、设计内容与基本要求
设计内容：独立完成变速级数为6-12级的机床主传动系统主轴变速箱设计，包括车削左右螺纹的换向机构及与进给联系的输出轴。
基本要求：
1、 课程设计必须独立的进行，每人必须完成展开图、截面图图样设计各一张，能够较清楚地表达各轴和传动件的空间位置及有关结构。
2、 根据设计任务书要求，合理的确定尺寸、运动及动力等有关参数。
3、 正确利用结构式、转速图等设计工具，认真进行方案分析。
4、 正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。说 明书力求用工程术语，文字通顺简练，字迹工整。
5、 完成典型零件工作图图样设计2 张。
三、设计步骤
方案确定
1、 确定有关尺寸参数、运动参数及动力参数。
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，校验各级转速的转速误差。
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；据各轴的受力条件，初选轴承，在有关支撑部位画出轴承轮廓。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、 加黑，注尺寸、公差配合，标注件号，填写明细表及装配图技术要求。
零件图设计
编写设计计算说明书
四、基本参数确定
1、 基本参数
主参数D——床身上最大加工直径（mm）
刀架上最大工件回转直径 (D≤800mm时)
或
通过主轴孔最大奉料直径
床身宽度
通用机床主轴短部结构形状
序号 简 图 结 构 特 点 应用范围
1 前端短锥面定位，定心精度高；
法兰上的螺孔用于紧固卡盘，并有一沉孔，以安装端而键传递转矩。内孔为莫氏内锥孔，用以安装顶尖、心轴等；
头部悬伸较短，刚性好；
装卸卡盘方便 大多数车床、六角车床、多刀车床的主轴
2 a,b为定位面，与卡盘配合有间隙，定位面易磨损，定心精度低；
螺纹用于锁紧卡盘，内锥孔用于安装顶尖、心轴和弹簧夹头等；
轴端悬伸长，刚性差；
装拆卡盘较方便 车床、仪表机床（在新设计的机床上已逐渐淘汰）
3 长锥为定位面，定心精度高；
与卡盘连接时用套在主轴上的螺母拉紧，长锥上的键用以传递扭矩；
轴端悬伸较长，刚性较差；
装拆卡盘较方便 车床
4 7：24锥孔作定位面，供安装铣刀或铣刀心轴的尾椎，再用拉杆从主轴后端拉紧，四个螺孔供安装端铣刀用，两个长槽供安装端面键以传递扭矩 铣床
5 模氏锥孔作定位面并传递一定的转矩，锥孔内部的退锥槽，借助楔铁使刀具安装可靠，尾部的退锥槽便于拆卸刀具，并与刀具
扁尾一起传递扭矩。 钻床、镗床
2、 尺寸参数
机床主轴端部结构形状：
主轴中心孔前段锥度，摩氏3-6度。
为装配方便，车床主轴直径通常是从前向后逐段递减。一般车、铣床主轴后轴颈的直径 ， 为前轴颈尺寸。
主轴前轴颈尺寸应按所传递的功率确定，初选时可参照下表初定。
主轴前轴径的直径 mm
功率KW
Di
机床 1.47-2.5 2.6-3.6 3.7-5.5 5.6-7.3 7.4-11 11-14.7 14.8-18.4 18.5-22 22-29.5
卧式车床 60-80 70-90 70-105 95-130 110-145 140-165 150-190 220 230
铣床 50-90 60-90 60-95 75-100 90-105 100-115 ------ ----- -----
外圆磨床 ---- 50-90 55-70 70-80 75-90 75-100 90-100 105 105
主轴前端面到前支撑径向支反力作用点之间的距离为主轴悬伸量，减小悬伸量对提高主轴组件的刚度与抗振性有明显效果。主轴悬伸量的选择，可参照下表确定。
主轴悬申量与前轴颈直径之比
机床和主轴的类型
α/D
通用和精密车床，自动车床和短主轴端铣床，用滚动轴承支承，适用于高精度和普通精度要求 0.6-1.25
中等长度和较长主轴端的车床和铣床，悬申不太长（不是细长）的精密镗床和内圆磨床，用滚动轴承和滑动轴承支撑，适用于绝大部普通生产的要求。 1.25-2.5
孔加工机床，专用加工细长深孔的机床，由加工技术决定，需要有长的悬伸刀杆或主轴可移动，因切削较重而不适用于有高精度要求的机床。 〉2.5
主轴最佳跨距可据下列经验公式初定
式中 L0——最佳跨距 a——悬伸量
（悬伸量大的机床
若实际跨距L实与最佳跨距L0不能相等时，可取合理跨距 。
若L实〉L0时，应适当加强主轴刚度；反之，L实<L0时，应适当加强轴承刚度。
其他传动轴的径向尺寸，可按该轴所传递的扭矩初定，轴向尺寸必须保证各轴间齿轮不相干涉。滑移齿轮在一对齿轮彻底脱开后，下一对才能进行啮合，并且留有1-2mm间隙的实际需要的基础上，据结构要求确定。
3、 运动参数
可通过类比、试验和计算等方法综合确定，课程设计中可参照下列经验公式及数据
本套设计在线参阅地址
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