T611镗床主轴箱传动设计及尾柱设计

第1章 绪 论

1.1 项目的研究意义

在当今时代，任何一个具备完整工业体系的国家，都会有相当数量的制造业，如汽车、机车、电力、船舶、航空航天、冶金矿山、石油化工、机床工具、通信、轻工、建材、家电、食品、仪器、仪表等。上述这些部门大多与机械工业有关，有的是实质上就是机械工业，它们都是用机械设备制造各种各样的产品。所以说机械工业是国民经济的装备部，是国民经济的先导，是国家重要的基础工业。如果一个国家的机械工业水平不高，它生产的产品在国际市场上是很难有竞争力的，也是很难立于世界民族之林的！美国是世界工业强国，70年代美国曾认为制造业是“夕阳工业”，经济重心应由制造业转向高科技产业及服务业等第三产业。科研重理论成果，不重视实际应用，政府不支持产业技术，使美国制造业产生衰退。而同期日本重视制造技术，重视高素质人才的培养，注重将高科技成果应用于制造业，加之严密的社会组织，很快把原来美国占绝对优势的产业如汽车、照相机、家电、机床、复印机、半导体等变成自己的主导产业，占领了世界市场。这很快引起了美国政界、科技界、企业界有识之士的关注。为此，80年代后期，美国政府和企业迅速组织调查，MIT在调查报告中指出：“一个国家要想生活的好，必须生产的好。振兴经济的出路在于振兴制造业”，当前国际间“经济的竞争归根到底是制造技术和制造能力的竞争”。

镗床是一种主要用镗刀在工件上加工孔的机床。通常用于加工尺寸较大、精度要求较高的孔，特别是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求较高的孔，如各种箱体、汽车发动机缸体等零件上的孔。所以对其进行合理设计，其意义十分重大。

1.2 国内外的科技现状

国外现状：

德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位，在多方面大力扶植。特别讲究“实际”与“实效”，坚持“以人为本”，师徒相传，不断提高人员素质。在发展大量大批生产自动化的基础上，于1956年研制出第一台数控机床后，一直坚持实事求是，讲求科学精神，不断稳步前进。德国特别注重科学试验，理论与实际相结合，基础科研与应用技术科研并重。企业与大学科研部门紧

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密合作，对用户产品、加工工艺、机床布局结构、数控机床的共性和特性问题进行深入的研究，在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别重视数控机床主机及配套件之先进实用，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件，在质量、性能上居世界前列。如西门子公司之数控系统和Heidenhain公司之精密光栅，均为世界闻名，竞相采用。

国内现状：

在产品开发上，国内支柱企业重点放在数控机床上，年生产机床台数和数控机床所占比例逐年上升。据不完全统计，2004年钻镗床行业共开发新产品81种，其中数控机床新产品61种，占开发新产品的近80%。数控产品中在国内具有领先水平的有36种，包括车铣镗等复合加工中心，高速（最高转速在15000r/min至36000r/min）立、卧式加工中心、高速铣削中心、大型卧式加工中心（工作台尺寸2000mm×4000mm及以上）、龙门式加工中心（龙门五面、龙门五轴）、五轴联动加工中心、高精度数控机床等。

1.3设计产品的用途和应用领域

该产品主要用于加工尺寸较大、精度要求较高的孔，特别是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求较高的孔，如各种箱体、汽车发动机缸体等零件上的孔。卧式镗床的主轴水平布置并可轴向进给，主轴箱沿前立柱导轨垂向运动，工作台可纵向或横向运动，可钻、扩、铰、和镗孔及车削内、外螺纹、攻螺纹、车外圆柱面、端面及用端铣刀、圆柱铣刀铣平面等。

1.4 设计方案

1.4.1 设计目标、研究内容和拟解决的关键问题

设计目标：

完成对T611型镗床主轴箱体传动设计以及尾柱设计 研究内容：

（1）T611镗床主轴箱设计 （2）T611镗床尾柱设计

解决的关键问题：T611型镗床主轴箱体传动设计

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1.4.2 设计方案

对T611型镗床主轴箱体传动设计以及尾柱设计

1.4.3 题目的可行性分析

当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竞相发展机电一体化、高精、高效、高自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。中国加入WTO后，正式参与世界市场激烈竞争，今後如何加强机床工业实力、加速数控机床产业发展，实是紧迫而又艰巨的任务。

1.4.4本项目的创新之处

对主轴箱传动进行优化设计，提高生产效率和降低生产成本。

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第2章 机床总体设计

该型号镗床是一种主要用镗刀在工件上加工孔的机床。通常用于加工尺寸较大、精度要求较高的孔，特别是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求较高的孔，如各种箱体、汽车发动机缸体等零件上的孔。卧式镗床的主轴水平布置并可轴向进给，主轴箱沿前立柱导轨垂向运动，工作台可纵向或横向运动，可钻、扩、铰、和镗孔及车削内、外螺纹、攻螺纹、车外圆柱面、端面及用端铣刀、圆柱铣刀铣平面等。

根据机床的精度等级和工作性能要求，构思主传动系统，初步拟定采用集中传动，采用三相异步电动机，经分级变速箱实现主轴所需的各级转速和转速范围。

（1）确定变速组传动副数目

实现18级主轴转速变化的传动

2.1确定电机

根据功率要求查表选取电动机型号

Y160M-4 11kw n=1460r/min

2.2机床布局

①确定结构方案

②主轴传动系统采用普通V带，齿轮传动 ③传动型式采用集中传动

④主轴正反转方向，制动采用能耗制动器 ⑤变速齿轮系统采用多联滑移齿轮 ⑥润滑系统采用飞溅油润滑 （2）布局

采用卧式镗床常规的布局型式，机床主要组成部件有床身、前立柱、主轴箱、工作台和后立柱等。此次设计主传动系统包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ轴及相关部件。

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第3章 主传动系统设计

3.1拟定结构

（1）确定变速组传动副数目：

18=3×3×2

（2）确定基本组和扩大组：

18=31×33×29

（3）验算最后扩大组变速范围：

r2??x2(p2?1)?1.269?(2?1)?8?Rmax 所以符合设计原则

3.2分配降速比

该镗床主轴系统共设有四个传动组，其中有一个是带传动，根据降速

比分配应“前快后慢”的原则，确定各传动组最小传动比：

u 总=

nmin31.511 ???16.6nE146046.341.261?16.6?1?2.6?1?3?5?1?1?6

3.3绘制转速图

由1.26=1.064，查表4.2-1（文献13）转速有31.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600。

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3.4确定齿轮齿数

利用查表法及各对齿数比求出个传动组齿轮齿数。

Z1:Z2?1:1.26 Z1?40 Z2?50

Z3:Z4?1:1.262?1:1.58 Z3?35 Z4?55 Z5:Z6?1:1.263?1:2 Z5?30 Z6?60

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Z7:Z8?1.26:1 Z7?53 Z8?42

Z9:Z10?1:1.262?1:1.58 Z9?37 Z10?58 Z11:Z12?1:1.265?1:3.17 Z11?23 Z12?72

Z13:Z14?1.263:1?2:1 Z13?66 Z14?33 Z15:Z16?1:1.266?1:4 Z15?20 Z16?79 变速组 一90 二 三 99 齿数和 齿Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9 Z10 Z11 Z12 Z13 Z14 Z15 Z16 轮 95 齿4535365437 58 23 72 66 33 数 0 0 5 5 0 0 3 2 20 79 3.5确定带轮直径

带传动是机械传动学科的一个重要分支，主要用于传递运动和动力。它是机械传动中重要的传动形式，也是电机设备的核心，联接部件，种类异常繁多，用途极为广泛。其最大的特点是可以自由变速，远近传动，结构简单，更换方便。

设计功率Pd由表3.2-5（文献2）查得载荷修正系数KA?1.3

Pd?KAP?1.3?11?14.3kw

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查表2.4-3，图2.4-1（文献1）。取小带轮基准直径：

dd1?120mm

大带轮直径由公式dd2?dd1?1?(1??)求得：

?dd2?120?1.262.6?0.98?214mm

3.6验算主轴转速误差

主轴各级实际转速值由公式：

n实?nE?dd1?(1??)?ua?ub?uc dd2其中ua，ub，uc分别为第一、二、三变速齿轮传动比。

111120?31.56 ?0.98???3562141.261.261.26111120?39.8 ?0.98? n2?1460???256

2141.261.261.26

111201?0.98?=50.1 n3?1460???2141.261.2651.266

111120?0.98?=63.1 n4?1460???3262141.261.261.26

111120?0.98?=79.6 n5?1460???2141.2621.2621.266

111201?0.98?=100.2 n6?1460???2141.261.2621.266

11120?0.98?1.26=126.3 n7?1460???362141.261.2611120?0.98?1.26=159.1 n8?1460???2141.2621.266n1?1460?8

11201?0.98?=200.5 ?1.26?2141.261.266

11120?0.98?n10?1460???1.263=252.6 352141.261.26111203?0.98?1.26=318.3 n11?1460???252141.261.26112013?0.98?1.26=401.1 n12?1460???52141.261.2611120?0.98?n13?1460???1.263= 505.4 322141.261.26

111203?0.98?1.26=636.8 n14?1460???222141.261.2611201?0.98?n15?1460???1.263=802.3 22141.261.26

1120?0.98?n16?1460??1.26?1.263=1010.9 32141.26

11203?0.98?1.261.26=1273.8 n17?1460???22141.261201?0.98?n18?1460??1.26?1.263=1604.9 2141.26转速误差：

n9?1460??n?n实际?n标准n标准?10???1?%=4.1%

所以转速误差表为：

主轴转速 标准转速r/min 实际转速 31.56 39.8 50.1 63.1 79.6 9

100.2 126.3 159.1 200.5 n1 31.5 n2 40 n3 50 n4 63 n5 80 n6 100 n7 125 n8 160 n9 200 r/min 转速误差% 主轴转速 标准转速r/min 实际转速r/min 转速误差% 1.0 1.0 0.3 1.1 1.1 0.3 1.1 1.9 0.3 252.6 318.3 401.1 505.4 636.8 802.3 1010.9 1273.8 1604.9 0.2 0.5 0.2 0.2 0.5 0.2 1.0 0.6 0.3 n10 250 n11 315 n12 400 n13 500 n14 630 n15 800 n16 1000 n17 1250 n18 1600 易知转速误差满足要求 3.7绘制传动系统图

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第8章 绿色制造技术

机械制造业为社会生产机器的同时，也产生了大量的工业废液、废气、固体废气物等污染。随着全社会保健意识的增长，企业家和技术人员也都意识到，若在延伸用这种粗放式的机械制造模式，将不利于整个行业和社会的可持续法展，因此急需探索符合环保要求的节能、降耗、少污染的绿色机械制造模式，采取相应的绿色模式，适应社会发展的要求。绿色制造是庞大的系统工程是一个综合考虑环境影响和资源消耗的制造技术。它着眼在产品的制造过程中，对环境的负面影响最小，与环境协调发展，促进企业经济效益和社会效益共同提高的制造模式。

目前机械制造工业存在的主要问题有：

（1）废旧或闲置设备回收和再利用率较低； （2）能源和原材料的浪费现象十分严重；

（3）环境保护意识在机制工业厂家头脑中还比较淡薄尤其是一些中小企业对环境的污染还比较严重；

（4）产品的回收利用率很低。

近几年开始开发的绿色制造，正是针对以上这些现象，提出综合考虑环境因素和资源利用效率的现代制造模式。传统制造和绿色制造的最大区别就是传统制造只是根据市场信息设计生产和销售产品，而其余就考虑得较少。

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绿色制造则通过绿色生产过程（绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理）生产出绿色产品，产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少对环境的负面影响，同时原材料和能源的利用效率能达到最高。目前已经颁布的 ISO9000系列国际质量标准和ISO14000国际环保标准更为绿色制造提供了广阔的应用空间。 一、低物耗的绿色制造技术

原材料（尤其是一些不可再生的金属材料）大量消耗，将不利于全社会的可持续发展，因此，机械工业应积极推广资源消耗少的绿色技术，也就是在机械制造中，优化工艺方案，采用先进的加工技术，可采取以下绿色工艺技术。

1、绿色材料：绿色设计与制造所选择的材料既要有良好的适用性能，又要与环境有较好的协调性。为此，可改善机械产品的功能，简化结构，减少所用材料的种类；选用易加工的材料，低耗能、少污染的材料，可回收再利用的材料。

2、少无切削：随着新技术、新工艺的发展、精铸、冷挤压等成型技术和工程塑料在机械制造中的应用日趋成熟，从近似成形向净成形仿形发展。有些成形件不需要机械加工，就可直接使用，不仅可以节约毛坯制造时的能耗、物耗，也大大减少了产品的制造周期和生产费用。

3、节水制造技术：水是宝贵的资源在机械制造中起着重要作用。但由于我国北方缺水，从绿色可持续发展的角度，应积极探讨节水制造的新工艺。干式切削就是一例，它可消除在机加工时使用切削液所带来的负面效应，是理性的机械加工绿色工艺。它的应用不局限于铸铁的干铣削，也可扩展到机加工的其它方面，但要有其特定的边界条件，如要求刀具具有较高的耐热性、耐磨性和良好的化学稳定性，机床则要求高速切削，有冷风、吸尘等装置。

4、减少加工余量：若机件的毛坯粗糙，机加工余量较大，不仅消耗较多的原材料，而且生产效率低下。因此，有条件的地区可组织专业化毛坯制造，提高毛坯精度；另一方面，采用先进的制造技术，如高速切削，随着切削速度的提高，则切削力下降，且加工时间短，工件变形小，以保证加工质量

5、新型刀具材料：减少刀具，尤其是复杂、贵重刀具材料的磨耗是降低材料消耗的另一重要途径，对此可采用新型刀具材料，发展涂层刀具。

6、回收利用：绿色设计与制造，非常看重机械产品废弃后回收利用，它使传统的物料运行模式从开放式变为部分闭环式。

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二、低能耗的绿色制造技术

机械制造企业在生产机械设备时，需要大量钢铁、电力、煤炭和有色金属等资源，随着地球上矿物资源的减少和近期国际市场石油的不断波动，节能降耗已经是不争的事实，对此可采取以下绿色技术。

1、技术节能：加强技术改造，提高能源利用率，如采用节能型电机、风扇，淘汰能耗大的老式设备。

2、工艺节能：改变原来能耗大的机械加工工艺，采用先进的节能新工艺和绿色新工装。

3、管理节能：加强能源管理及时调整设备负荷，消除滴、漏、跑、冒等浪费现象，避免设备空车运转和机电设备长期处于待电状态。

4、适度利用新能源：可再生利用、无污染的新能源是能源发展的一个重要方向。如把太阳能聚焦，可以得到利用辐射加工的高能量光速。太阳能、天然气、风扇、地热能等新型洁净的能源还有待于进一步开发。

5、绿色设备：机械制造装备将向着低能耗，与环境相协调的绿色设备方向发展，现在已出现了干式切削加工机床、强冷风磨削机床等。绿色化设备减少了机床材料的用量，优化了机床结构，提高了机床性能，不使用对人和生产环境有害的工作介质。 三、废弃物少的绿色制造技术

机械制造目前多是采用材料去除的加工方式，产生大量的切屑、废品等废弃物，既浪费了资源，有污染了环境，对此可采取以下绿色技术。

1、切削液的回收再利用：已使用过的废乳化液中，一般含油，此外还含有S,P等化学添加剂，如直接排放或燃烧，则将造成严重的环境污染，绿色制造对切削液的使用、回收利用或再生非常重视。

2、磨屑二次资源利用：在磨削中，磨屑的处理有些困难，若采用干式磨削，磨削处理则较为方便，由于CBN砂轮的磨削比较高，磨屑中很少有砂轮的微粒，磨屑纯度很高，可通过一定的装置，搜集被加工材料的磨粒，作二次资源利用。

一台机器的全生命周期要经历设计、毛坯制造、机械加工、热处理、装配、包装、使用和维修、报废回收等阶段，每一个阶段都与环境保护紧密相连，都有可能造成环境污染。

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结 论

时光如水，毕业设计的完成代表大学生活的即将结束，同时也是对我四年学业的综合检验。本次我设计的是T611镗床主轴箱传动及后立柱。镗床通常用于加工尺寸较大，要求精度较高的孔，如各种箱体、汽车发动机等。

对于一台机床来讲，主轴箱是其最重要的部件，它关系到传递各种转速，扭矩。而再设计它的传动系统，目的主要有：提高其工作效率、减少各种损耗、降低成本、减小噪音。尽管目前数控机床大量的使用，效率也大大高于普通机床，但价格相对便宜的普通机床还是有其广阔的市场，如何提高竞争就只能在提高工作效率和降低成本上做文章。因此就有必要不断地对设计进行改进。

在近三个月的设计过程中，设计的每个过程，我都严格按照国家的标准进行制图和设计。同时也发现自己很多方面的不足，只有通过长期的实践，通过设计，生产，再设计，才能最终设计出满意的产品。

几个月的设计，最大的收获是对机械产品的研发有了很高的认识以及极大的锻炼了自己的自主设计能力，为以后步入工作岗位打下了很好的基础。

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由于缺乏经验，在设计过程中难免会存在不合理之处，还请各位老师指出，深表谢意。

致 谢

感谢马老师在整个毕业设计过程中对我的帮助和支持，正是因为有了马老师的指导，我的毕业设计才得一完成。同时也感谢胡老师和苏老师在参考资料方面对我的帮助。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/642o.html