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1、 課程設(shè)計(jì)說明書 課程名稱： 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目:最大加工直徑為 mm的普通車床主軸箱部件設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 機(jī) 設(shè) 學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào): 指導(dǎo)教師: 徐 華 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院教務(wù)部 制 201 年12 月 30 日 目錄一緒論3二、設(shè)計(jì)步驟31.運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)31.1已知條件31.2結(jié)構(gòu)分析式41.3繪制轉(zhuǎn)速圖41.4繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖72.動(dòng)力設(shè)計(jì)82.1 確定各軸轉(zhuǎn)速82.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)82.3 各傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的確定和校核113. 齒輪強(qiáng)度校核123.1校核a傳動(dòng)組齒輪133.2校核b傳動(dòng)組齒輪143.3校核c傳動(dòng)組齒輪154. 主軸撓度的校核164.1
2、確定各軸最小直徑164.2軸的校核175. 主軸最佳跨距的確定175.1 選擇軸頸直徑,軸承型號(hào)和最佳跨距185.2 求軸承剛度186. 各傳動(dòng)軸支承處軸承的選擇197. 主軸剛度的校核197.1 計(jì)算跨距19三、總結(jié)21四、主要參考文獻(xiàn)22 一、 緒論 普通中型車床主軸箱設(shè)計(jì)普通中型車床主軸箱設(shè)計(jì)普通中型車床主軸箱設(shè)計(jì)普通中型車床主軸箱設(shè)計(jì)普通中型車床主軸箱設(shè)計(jì)，主要包括三方面的設(shè)計(jì)，通過分析比較，選擇傳動(dòng)方案；擬定結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)網(wǎng)，擬定轉(zhuǎn)速圖；確定齒輪齒數(shù)及帶輪直徑；繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖。其次，根據(jù)機(jī)床類型和電動(dòng)機(jī)功率，確定主軸及各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速，初定傳動(dòng)軸直徑、齒輪模數(shù)，確定傳動(dòng)帶型號(hào)及根數(shù)，
3、摩擦片尺寸及數(shù)目；裝配草圖完成后要驗(yàn)算傳動(dòng)件的剛度、強(qiáng)度或壽命。最后，完成運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)和動(dòng)力設(shè)計(jì)后，要將主傳動(dòng)方案“結(jié)構(gòu)化”，設(shè)計(jì)主軸變速箱裝配圖及零件圖，側(cè)重進(jìn)行傳動(dòng)軸組件、主軸組件、變速機(jī)構(gòu)、箱體、潤(rùn)滑與密封、傳動(dòng)軸及滑移齒輪零件的設(shè)計(jì)。 二、設(shè)計(jì)步驟1.運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)1.1已知條件1確定轉(zhuǎn)速范圍：主軸最小轉(zhuǎn)速Nmin（r/min）=90r/min、Nmax（r/min）=2000r/min,主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min)=1440、P（kw）=4kw2最大加工直徑=250mm3確定公比：1.2結(jié)構(gòu)分析式本次設(shè)計(jì)中，我按12級(jí)的主軸箱來計(jì)算: 3 從電動(dòng)機(jī)到主軸主要為降速傳動(dòng)，若使傳動(dòng)副較多的傳動(dòng)組放在
4、較接近電動(dòng)機(jī)處可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，節(jié)省材料，也就是滿足傳動(dòng)副前多后少的原則，因此取方案。在降速傳動(dòng)中，防止齒輪直徑過大而使徑向尺寸常限制最小傳動(dòng)比 ；在升速時(shí)為防止產(chǎn)生過大的噪音和震動(dòng)常限制最大轉(zhuǎn)速比。在主傳動(dòng)鏈任一傳動(dòng)組的最大變速范圍。在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證中間傳動(dòng)軸的變速范圍最小， 根據(jù)中間傳動(dòng)軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下：檢查傳動(dòng)組的變速范圍時(shí)，只檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組： 其中， 所以 ，合適。1.3 繪制轉(zhuǎn)速圖選擇電動(dòng)機(jī)一般車床若無特殊要求，多采用Y系列封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)，根據(jù)原則條件選擇Y-132M-4型Y系列籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。分配總降速傳動(dòng)比 總降速傳
5、動(dòng)比 又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)，因而不增加一定比傳動(dòng)副。(3)確定傳動(dòng)軸軸數(shù) 傳動(dòng)軸軸數(shù) = 變速組數(shù) + 定比傳動(dòng)副數(shù) + 1 = 3 + 0 + 1 = 4。 確定各級(jí)轉(zhuǎn)速并繪制轉(zhuǎn)速圖 由 取z = 10確定各級(jí)轉(zhuǎn)速：2000,1400,1000,710,500,355,250,180,125,90r/min。在五根軸中，除去電動(dòng)機(jī)軸，其余四軸按傳動(dòng)順序依次設(shè)為、。與、與、與軸之間的傳動(dòng)組分別設(shè)為a、b、c?，F(xiàn)由（主軸）開始，確定、軸的轉(zhuǎn)速： 先來確定軸的轉(zhuǎn)速傳動(dòng)組c 的變速范圍為，結(jié)合結(jié)構(gòu)式，軸的轉(zhuǎn)速只有一和可能：180、250、355、500、710，1000r/min。 確定軸的
6、轉(zhuǎn)速傳動(dòng)組b的級(jí)比指數(shù)為2，希望中間軸轉(zhuǎn)速較小，因而為了避免升速，又不致傳動(dòng)比太小，可取 ，軸的轉(zhuǎn)速確定為：355、500、710r/min。確定軸的轉(zhuǎn)速對(duì)于軸，其級(jí)比指數(shù)為1,可取 ，確定軸轉(zhuǎn)速為710r/min。由此也可確定加在電動(dòng)機(jī)與主軸之間的定傳動(dòng)比。 5確定各變速組傳動(dòng)副齒數(shù) 傳動(dòng)組a:查表8-1, ，時(shí)：57、60、63、66、69、72、75、78時(shí)：58、60、63、65、67、68、70、72、73、77時(shí)：58、60、62、64、66、68、70、72、74、76可取72,于是可得軸齒輪齒數(shù)分別為：24、30、36。于是，可得軸上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為：48、42、36。 動(dòng)
7、組b:同理可得軸上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：24、42。，得軸上兩齒輪的齒數(shù)分別為：48、30。 動(dòng)組c:同理可得軸兩聯(lián)動(dòng)齒輪的齒數(shù)分別為40，80；得軸兩齒輪齒數(shù)分別80，40。1.4 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動(dòng)機(jī)等已知條件可有如下系統(tǒng)圖：2.動(dòng)力設(shè)計(jì)2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： 軸可從主軸按80/40的傳動(dòng)副找上去，軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速180r/min；軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min；軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為710r/min。3各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 傳動(dòng)組c中，40/80只需計(jì)算z = 40的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為710r/min ；傳動(dòng)組b計(jì)算z = 42的齒輪
8、，計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min；傳動(dòng)組a應(yīng)計(jì)算z = 24的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為710r/min。4核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 所以合適。2.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1450r/min,傳遞功率P=4KW,傳動(dòng)比i=2.03，兩班制，一天運(yùn)轉(zhuǎn)16.1小時(shí)，工作年數(shù)10年。確定計(jì)算功率 取1.1，則選取V帶型 根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計(jì)算功率，選b型帶。確定帶輪直徑和驗(yàn)算帶速 查表小帶輪基準(zhǔn)直徑, 驗(yàn)算帶速成 其中 -小帶輪轉(zhuǎn)速，r/min； -小帶輪直徑，mm； ，合適。4確定帶傳動(dòng)的中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 設(shè)中心距為,則 055（）a2（） 于是 208.45a758,初取中心距為400mm。 帶長(zhǎng) 查表取相近
9、的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，。 帶傳動(dòng)實(shí)際中心距5驗(yàn)算小帶輪的包角 一般小帶輪的包角不應(yīng)小于。 。合適。6確定帶的根數(shù) 其中： -時(shí)傳遞功率的增量； -按小輪包角，查得的包角系數(shù)； -長(zhǎng)度系數(shù)； 為避免V型帶工作時(shí)各根帶受力嚴(yán)重不均勻，限制根數(shù)不大于10。 7計(jì)算帶的張緊力 其中： -帶的傳動(dòng)功率,KW； v-帶速,m/s； q-每米帶的質(zhì)量，kg/m；取q=0.17kg/m。 v = 1440r/min = 9.42m/s。 8計(jì)算作用在軸上的壓軸力 2.3 各傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的確定和校核模數(shù)的確定：a傳動(dòng)組：分別計(jì)算各齒輪模數(shù)先計(jì)算24齒齒輪的模數(shù)：其中: -公比 ； = 2； -電動(dòng)機(jī)功率； = 4KW；
10、 -齒寬系數(shù)； -齒輪傳動(dòng)許允應(yīng)力; -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速。 ， 取= 600MPa,安全系數(shù)S = 1。 由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)選取 ，取S=1，。 取m = 2.5mm。 按齒數(shù)30的計(jì)算，可取m = 2.5mm； 按齒數(shù)36的計(jì)算，, 可取m = 2.5mm。 于是傳動(dòng)組a的齒輪模數(shù)取m = 2.5mm，b = 32mm。 軸上齒輪的直徑： 。 軸上三聯(lián)齒輪的直徑分別為： b傳動(dòng)組： 確定軸上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)。 按22齒數(shù)的齒輪計(jì)算： 可得m = 4mm； 按42齒數(shù)的齒輪計(jì)算： 可得m = 4mm； 于是軸兩聯(lián)齒輪的模數(shù)統(tǒng)一取為m = 4mm。于是軸兩聯(lián)齒輪的直徑分別為： 軸上與軸兩聯(lián)齒輪嚙合的
11、兩齒輪直徑分別為： c傳動(dòng)組： 取m = 2.5mm。軸上兩聯(lián)動(dòng)齒輪的直徑分別為： 軸四上兩齒輪的直徑分別為： 3. 齒輪強(qiáng)度校核：計(jì)算公式3.1校核a傳動(dòng)組齒輪校核齒數(shù)為24的即可，確定各項(xiàng)參數(shù) P=4.4KW,n=710r/min,確定動(dòng)載系數(shù)：齒輪精度為7級(jí)，由機(jī)械設(shè)計(jì)查得使用系數(shù)確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)非對(duì)稱 ,查機(jī)械設(shè)計(jì)得確定齒間載荷分配系數(shù): 由機(jī)械設(shè)計(jì)查得確定動(dòng)載系數(shù): 查表 10-5 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 圖10-18查得 ,S = 1.3 ， 故合適。3.2 校核b傳動(dòng)組齒輪校核齒數(shù)為22的即可，確定各項(xiàng)參數(shù) P=8.25KW,n=
12、355r/min,確定動(dòng)載系數(shù)：齒輪精度為7級(jí)，由機(jī)械設(shè)計(jì)查得使用系數(shù)確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)非對(duì)稱 ,查機(jī)械設(shè)計(jì)得確定齒間載荷分配系數(shù): 由機(jī)械設(shè)計(jì)查得 確定動(dòng)載系數(shù): 查表 10-5 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 圖10-18查得 ,S = 1.3 ， 故合適。3.3校核c傳動(dòng)組齒輪校核齒數(shù)為18的即可，確定各項(xiàng)參數(shù) P=8.25KW,n=355r/min,確定動(dòng)載系數(shù)：齒輪精度為7級(jí)，由機(jī)械設(shè)計(jì)查得使用系數(shù)確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)非對(duì)稱,查機(jī)械設(shè)計(jì)得確定齒間載荷分配系數(shù): 由機(jī)械設(shè)計(jì)查得確定動(dòng)載系數(shù): 查表 10-5 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖
13、查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 圖10-18查得 ,S = 1.3 ， 故合適。4. 主軸撓度的校核4.1 確定各軸最小直徑1軸的直徑：2軸的直徑：3軸的直徑：4主軸的直徑：4.2軸的校核軸的校核：通過受力分析，在一軸的三對(duì)嚙合齒輪副中，中間的兩對(duì)齒輪對(duì)軸中點(diǎn)處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來進(jìn)行校核 。軸、軸的校核同上。5. 主軸最佳跨距的確定250mm車床，P=4KW.5.1 選擇軸頸直徑,軸承型號(hào)和最佳跨距前軸頸應(yīng)為75-105mm,初選=100mm,后軸頸取,前軸承為NN3020K,后軸承為NN3016K,根據(jù)結(jié)構(gòu),定懸伸長(zhǎng)度5.2 求軸承剛度考慮機(jī)械效率主軸最大輸出轉(zhuǎn)距床身上
14、最大加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的60%,取50%即200,故半徑為0.1.切削力 背向力 故總的作用力 次力作用于頂在頂尖間的工件上主軸尾架各承受一半,故主軸軸端受力為 先假設(shè) 前后支撐分別為根據(jù) 。6. 各傳動(dòng)軸支承處軸承的選擇 主軸 前支承：NN3020K;中支承：N219E;后支承：NN3016K 軸 前支承：30207;后支承：30207 軸 前支承：30207;中支承：NN3009;后支承：30207 軸 前支承：30208;后支承：302087. 主軸剛度的校核 7.1 計(jì)算跨距前支承為雙列圓柱滾子軸承，后支承為雙列圓柱滾子軸承當(dāng)量外徑主軸剛度：由于故根據(jù)式（10-8）對(duì)于機(jī)床的剛度
15、要求，取阻尼比當(dāng)v=50m/min,s=0.1mm/r時(shí),取 計(jì)算 可以看出，該機(jī)床主軸是合格的. 三、總 結(jié) 經(jīng)過一周的時(shí)間，在徐老師的悉心指導(dǎo)下，我們的這次課程設(shè)計(jì)終于做完了。從徐老師那里，我不僅學(xué)到了許多書本上的知識(shí)，同時(shí)也學(xué)會(huì)了許多做人的道理。徐老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、一絲不茍的工作作風(fēng)、孜孜不倦的學(xué)習(xí)精神無不給我留下了深刻的印象。對(duì)我在學(xué)業(yè)上的嚴(yán)格要求和教誨的確使我受益非淺。而且，指導(dǎo)老師以他淵博的學(xué)識(shí)和前瞻的眼光，為學(xué)生開闊了研究視野，豐富了專業(yè)知識(shí)。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和謙遜無私的高尚品質(zhì)。一絲不茍的敬業(yè)精神，鞭策著學(xué)生不斷進(jìn)取、前進(jìn)。我堅(jiān)信，這一切一切必將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)、工作和生活產(chǎn)生
16、深遠(yuǎn)的影響。在此，學(xué)生向徐老師謹(jǐn)致我最崇高的敬意和最誠(chéng)摯的謝意。 再一次對(duì)所有給予過我關(guān)心和幫助的老師、同學(xué)、和朋友們致以深深的謝意!我相信，我將會(huì)以更大的熱情和信心投入到今后的學(xué)習(xí)中去，為了所有曾經(jīng)幫助過我的人們，我將永遠(yuǎn)努力。不斷進(jìn)光陰荏苒，課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)瞬即逝。在本次設(shè)計(jì)完成之際回想過去的點(diǎn)點(diǎn)滴滴我深深的感到此次可承受設(shè)計(jì)不僅僅是增長(zhǎng)了我們的學(xué)識(shí)，提高我們的能力。更多的是對(duì)我們從事學(xué)習(xí)研究的一種責(zé)任心的培養(yǎng)。是對(duì)我們細(xì)心和耐心的考驗(yàn)。四、主要參考文獻(xiàn)：1 馮辛安主編.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 第2版 大連理工大學(xué) 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.122 黃如林主編.切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè) 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2004.73 吳宗澤主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè) 第三版 清華大學(xué) 北京：高等教育出版社,2006.124 濮良貴主編.機(jī)械設(shè)計(jì) 第八版 北京：高等教育出版社,2007.85 鄭文緯,吳克堅(jiān)主編. 機(jī)械原理 第七版 東南大學(xué)機(jī)械學(xué)學(xué)科組 北京：高等教育出版社,2006.1
最大加工直徑為 mm的普通車床主軸箱部件設(shè)計(jì)
