1、卧式铣床主轴箱设计摘要铣床的主传动系统是用来实现铣床主运动的传动系统，它应具有一定的转速和一定的变速范围，以便采用不同材料的刀具，加工不同材料、不同尺寸、不同要求的工件，并能方便的实现运动的开停、变速、换向和制动等。主传动系统的结构设计决定着铣床的外形尺寸以及承载能力和工作能力，是整个机床设计的重点。本文的主要研究内容包括：1）主传动系统的运动设计，包括电机的选择、传动结构的选择、转速图的绘制、齿轮齿数及尺寸的确定、轴间距的计算、带传动的设计及传动系统图的绘制；2）主传动系统的结构设计，包括主传动系统的布局、齿轮的布置、轴的空间布置、轴材料的选择等。关键词：卧式铣床，主轴箱，传动系统设计 Sp
2、indle box design of horizontal milling machineAbstractMain transmission system of the milling machine is used to implement the main movement of milling machine. In order to use different materials cutting tools, process workpieces of different materials, size and requirement, it should have certain
3、speeds and a certain speed range, and can conveniently realize run or stop movement, variable speeds, reversing and brake, etc. The structure design of main drive system determines the overall dimensions, bearing capacity and the work ability of milling machine, and is the focus of the whole machine
4、 design. The main research contents of the paper including: 1) Kinetic design of the main transmission system, including the type selection of spindle motor, the choice of drive structure, drawing of the speed change diagram, determining the gear tooth number, size and the distance between every two
5、 axles, design of belt driving and drawing the kinematic scheme;2) Structural design of the main transmission system, including overall arrangement of each spindle and gear, material choice of every shaft, estimation of shaft journal and so on.Keywords: horizontal milling machine, spindle box, main
6、transmission system目录1 绪论11.1课题提出的背景及意义11.2本论文研究的主要内容12 铣床的结构及各部分的功能33 主传动系统的运动设计63.1. 确定公比63.2 确定转速数列63.3 电机的选择63.4 传动结构的选择及转速图的绘制73.5 齿轮齿数及各参数的确定113.6轴间距的计算163.7 带轮及V带设计173.8 绘制传动系统图194 主传动系统的结构设计204.1 主传动系统的布局及变速机构的类型204.1.1 主传动系统的布局204.1.2变速机构的类型214.2 齿轮的布置214.2.1滑移齿轮的轴向布置224.2.2 缩小径向尺寸234.2.3 滑
7、移齿轮的结构形式244.2.4 齿轮的精度244.3 轴的空间布置244.3.1 轴的位置244.3.2 中间各传动轴的位置254.4. 轴材料的选择254.5 计算转速及传动轴轴颈设计274.5.1 主轴计算转速的确定274.5.2 传动轴计算转速的确定284.5.3 传动轴轴径设计284.6 主轴的设计294.6.1主轴主要参数的确定294.6.2 主轴的构造304.6.3 轴上零件的定位304.6.4 主轴的校核314.7 主轴与齿轮的连接324.8主轴支承结构设计324.8.1 轴承的形式324.8.2轴承的配置334.8.3 轴承的精度和配合345 主传动系统的开停、制动及润滑系统3
8、55.1 主传动系统的开停装置355.2 主传动系统的制动装置355.3传动系统的润滑355.3.1 润滑系统的要求365.3.2 润滑剂的选择365.3.3 润滑方式的选择376 结论与展望396.1 结论396.2后续工作与展望39参考文献40致谢411 绪论1.1课题提出的背景及意义金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，又称为“工作母机”。在现代机械制造工业中，金属切削机床所担负的工作量，约占机器总制造工作量的40%60%。金属切削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。铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床，是应用最广泛的金属切削
9、机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。最早的铣床是美国人惠特尼于1818年创制的卧式铣床；为了铣削麻花钻头的螺旋槽，美国人布朗于1862年创制了第一台万能铣床，这是升降台铣床的雏形；1884年前后又出现了龙门铣床；二十世纪20年代出现了半自动铣床；1950年以后，铣床在控制系统方面发展很快，数字控制的应用大大提高了铣床的自动化程度。尤其是70年代以后，微处理机的数字控制系统和自动换刀系统在铣床上得到应用，扩大了铣床的加工范围，提高了加工精度与效率。铣床的主轴变速箱即主传动系统是用来实现铣床主运动的传动系统，它
10、应具有一定的转速（速度）和一定的变速范围，以便采用不同材料的刀具，加工不同材料、不同尺寸、不同要求的工件，并能方便的实现运动的开停、变速、换向和制动等。主传动系统的结构设计决定着铣床的外形尺寸以及承载能力和工作能力，是整个机床设计的重点。因此合理的设计铣床的主传动系统具有重要的意义。1.2本论文研究的主要内容由以上分析可知，合理的设计铣床的主轴箱即主传动系统具有重要的意义，它决定了铣床的承载能力和工作能力以及铣床的变速范围。本论文将对卧式铣床结构以及主轴箱的设计问题进行深入研究。论文主要研究内容包括：1）卧式铣床的组成及各部分功能介绍；2）主传动系统的运动设计，包括电机的选择、传动结构的选择、
11、转速图的绘制、齿轮齿数及尺寸的确定、轴间距的计算、带传动的设计、及传动系统图的绘制；3）主传动系统的结构设计，包括主传动系统的布局、齿轮的布置、轴的空间布置、轴材料的选择、传动轴轴颈设计、主轴的设计、主轴的校核主轴与齿轮的连接设计及主轴支撑结构的设计。4）主传动系统的开停、制动及润滑系统的设计。12 铣床的结构及各部分的功能铣床种类很多，一般是按布局形式和适用范围加以区分，主要的有升降台铣床、龙门铣床、单柱铣床和单臂铣床、仪表铣床、工具铣床等。升降台铣床有万能式、卧式和立式几种，主要用于加工中小型零件，应用最广；龙门铣床包括龙门铣镗床、龙门铣刨床和双柱铣床，均用于加工大型零件；单柱铣床的水平铣
12、头可沿立柱导轨移动，工作台作纵向进给；单臂铣床的立铣头可沿悬臂导轨水平移动，悬臂也可沿立柱导轨调整高度。单柱铣床和单臂铣床均用于加工大型零件。仪表铣床是一种小型的升降台铣床，用于加工仪器仪表和其他小型零件；工具铣床主要用于模具和工具制造，配有立铣头、万能角度工作台和插头等多种附件，还可进行钻削、镗削和插削等加工。其他铣床还有键槽铣床、凸轮铣床、曲轴铣床、轧辊轴颈铣床和方钢锭铣床等，它们都是为加工相应的工件而制造的专用铣床。铣床是一种应用非常广泛的机床，其主运动是铣刀的旋转运动，进给运动一般是工作台带动工件的运动。卧式铣床的整体结构如图2.1所示，其主要部件及各部分的功能如下：1.床身床身是机床
13、的主体，大部分部件都安装在床身上，如主轴、主轴变速机构等装在床身的内部。床身的前壁有燕尾形的垂直导轨，供升降台上下移动用。床身的顶上有燕尾形的水平导轨，供横梁前后移动用。在床身的后面装有主电动机，提高安装在床身内部的变速机构，使主轴旋转。主轴转速的变换是由一个手柄和一个刻度盘来实现，它们均装在床身的左上方，在变速时必须停车。在床身的左下方有电器柜。2.横梁横梁可以借助齿轮、齿条前后移动，调整其伸出长度，并可由两套偏心螺栓来夹紧。在横梁上安装着支架，用来支承刀杆的悬出端，以增强刀杆的刚性。3.升降台它是工作台的支座，在升降台上安装着铣床的纵向工作台、横向工作台和转台。进给电动机和进给变速机构是一
14、个独立部件，安装在升降台的左前侧，使升降台、纵向工作台和横向工作台移动。变换进给速度由一个蘑菇形手柄控制，允许在开车的情况下进行变速。升降台可以沿床身的垂直导轨移动。在升降台的下面有一根垂直丝杆，它不仅使升降台升降，并且支撑着升降台。横向工作台和升降台的机动操纵是靠装在升降台左侧的手柄来控制，操纵手柄有两个，是联动的。手柄有五个位置：向上、向下、向前、向后及停止。五个位置是互锁的。4.纵向工作台用来安装工件或夹具，并带着工件作纵向进给运动。纵向工作台的上面有三条T形槽，用来安装压板螺栓（T形螺栓）。这三条T形槽中，当中一条精度较高，其余两条精度较低。工作台前侧面有一条小T形槽，用来安装行程挡铁
15、。纵向工作台台面的宽度，是标志铣床大小的主要规格。5.横向工作台位于纵向工作台的下面，用以带动纵向工作台作前后移动。这样，有了纵向工作台、横向工作台和升降台，便可以使工件在三个互相垂直的坐标方向移动，以满足加工要求。万能铣床在纵向工作台和横向工作台之间，还有一层转台，其唯一作用是能将纵向工作台在水平面内回转一个正、反不超过45的角度，以便铣削螺旋槽。有无转台是区分万能卧铣和一般卧铣的唯一标志。6.主轴用于安装或通过刀杆来安装铣刀，并带动铣刀旋转。主轴是一根空心轴，前端是锥度为724的圆锥孔，用于装铣刀或铣刀杆，并用长螺栓穿过主轴通孔从后面将其紧固。7. 底座整个铣床的基础，承受铣床的全部重量，以及盛放切削液。此外，还有：吊架、刀杆等附属装置。图2.1 卧式铣床的整体结构1-床身；2-主传动电动机；3-主轴变速机构；4-主轴；5-横梁；6-刀杆；7-吊架；8-纵向工作台；9-转台；10-横向工作台；11-升降台43 主传动系统的运动设计主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统，它应具有一定的转速（速度）和一定的
