裝配圖車床主軸箱課程設(shè)計(jì)
裝配圖車床主軸箱課程設(shè)計(jì),裝配,車床,主軸,課程設(shè)計(jì)
金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) CA6140型車床
一、設(shè)計(jì)目的
通過機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在擬定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。
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。
[2]確定公比：
[3]轉(zhuǎn)速級數(shù)：
1.2結(jié)構(gòu)分析式
⑴ ⑵ [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
⑴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)。
⑵分配總降速傳動(dòng)比
總降速傳動(dòng)比
又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)，因而增加一定比傳動(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 + 1 + 1 = 5。
⑷確定各級轉(zhuǎn)速并繪制轉(zhuǎn)速圖
由 z = 12確定各級轉(zhuǎn)速：
1400、1000、710、500、355、250、180、125、90、63、45、31.5r/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Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。Ⅰ與Ⅱ、Ⅱ與Ⅲ、Ⅲ與Ⅳ軸之間的傳動(dòng)組分別設(shè)為a、b、c?，F(xiàn)由Ⅳ（主軸）開始，確定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速：
① 先來確定Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速
傳動(dòng)組c 的變速范圍為，結(jié)合結(jié)構(gòu)式，
Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速只有一和可能：
125、180、250、355、500、710r/min。
② 確定軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速
傳動(dòng)組b的級比指數(shù)為3，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Ⅱ的轉(zhuǎn)速確定為：355、500、710r/min。
③確定軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速
對于軸Ⅰ，其級比指數(shù)為1,可取
，，
確定軸Ⅰ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。下面畫出轉(zhuǎn)速圖（電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近）。
[5]確定各變速組傳動(dòng)副齒數(shù)
①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Ⅰ齒輪齒數(shù)分別為：24、30、36。
于是，，
可得軸Ⅱ上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為：48、42、36。
②傳動(dòng)組b:
查表8-1, ，
時(shí)：……69、72、73、76、77、80、81、84、87……
時(shí)：……70、72、74、76、78、80、82、84、86……
可取 84，于是可得軸Ⅱ上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：22、42。
于是 ，，得軸Ⅲ上兩齒輪的齒數(shù)分別為：62、42。
③傳動(dòng)組c:
查表8-1,,
時(shí)：……84、85、89、90、94、95……
時(shí)： ……72、75、78、81、84、87、89、90……
可取 90.
為降速傳動(dòng)，取軸Ⅲ齒輪齒數(shù)為18；
為升速傳動(dòng)，取軸Ⅳ齒輪齒數(shù)為30。
于是得,
得軸Ⅲ兩聯(lián)動(dòng)齒輪的齒數(shù)分別為18，60；
得軸Ⅳ兩齒輪齒數(shù)分別為72，30。
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
⑴確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為
⑵各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：
軸Ⅲ可從主軸90r/min按72/18的傳動(dòng)副找上去，軸Ⅲ的計(jì)算轉(zhuǎn)速
125r/min；軸Ⅱ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min；軸Ⅰ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，18/72只需計(jì)算z = 18 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min；60/30只需計(jì)算z = 30的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為250r/min；傳動(dòng)組b計(jì)算z = 22的齒輪，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=1440r/min,傳遞功率P=7.5KW,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。
⑴確定計(jì)算功率 取1.1，則
⑵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。
⑶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)長度
設(shè)中心距為,則
0．55（）a2（）
于是 208.45a758,初取中心距為400mm。
帶長
查表取相近的基準(zhǔn)長度，。
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
⑴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； = 7.5KW；
-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 = 4mm。
按齒數(shù)30的計(jì)算，，可取m = 4mm；
按齒數(shù)36的計(jì)算，, 可取m = 4mm。
于是傳動(dòng)組a的齒輪模數(shù)取m = 4mm，b = 32mm。
軸Ⅰ上齒輪的直徑：
。
軸Ⅱ上三聯(lián)齒輪的直徑分別為：
b傳動(dòng)組：
確定軸Ⅱ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 = 4.8mm；
取m = 5mm。
按42齒數(shù)的齒輪計(jì)算：
可得m = 3.55mm；
于是軸Ⅱ兩聯(lián)齒輪的模數(shù)統(tǒng)一取為m = 5mm。
于是軸Ⅱ兩聯(lián)齒輪的直徑分別為：
軸Ⅲ上與軸Ⅱ兩聯(lián)齒輪嚙合的兩齒輪直徑分別為：
c傳動(dòng)組：
取m = 5mm。
軸Ⅲ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)
⑴ P=8.25KW,n=710r/min,
⑵確定動(dòng)載系數(shù)：
齒輪精度為7級，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得使用系數(shù)
⑶
⑷確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)
非對稱
,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得
⑸確定齒間載荷分配系數(shù):
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得
⑹確定動(dòng)載系數(shù):
⑺查表 10-5
⑻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)
⑴ P=8.25KW,n=355r/min,
⑵確定動(dòng)載系數(shù)：
齒輪精度為7級，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得使用系數(shù)
⑶
⑷確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)
非對稱
,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得
⑸確定齒間載荷分配系數(shù):
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得
⑹確定動(dòng)載系數(shù):
⑺查表 10-5
⑻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)
⑴ P=8.25KW,n=355r/min,
⑵確定動(dòng)載系數(shù)：
齒輪精度為7級，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得使用系數(shù)
⑶
⑷確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)
非對稱
,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得
⑸確定齒間載荷分配系數(shù):
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得
⑹確定動(dòng)載系數(shù):
⑺查表 10-5
⑻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。
4. 主軸撓度的校核
4.1 確定各軸最小直徑
[1]Ⅰ軸的直徑：
[2]Ⅱ軸的直徑：
[3]Ⅲ軸的直徑：
[4]主軸的直徑：
4.2軸的校核
Ⅰ軸的校核：通過受力分析，在一軸的三對嚙合齒輪副中，中間的兩對齒輪對Ⅰ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
。
Ⅱ軸、Ⅲ軸的校核同上。
5. 主軸最佳跨距的確定
400mm車床，P=7.5KW.
5.1 選擇軸頸直徑,軸承型號(hào)和最佳跨距
前軸頸應(yīng)為75-100mm,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
Ⅰ軸 前支承：30207;后支承：30207
Ⅱ軸 前支承：30207;中支承：NN3009;后支承：30207
Ⅲ軸 前支承：30208;后支承：30208
7. 主軸剛度的校核
7.1 主軸圖:
7.2 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）
對于機(jī)床的剛度要求，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)
金屬切削機(jī)床的課程設(shè)計(jì)任務(wù)完成了，雖然設(shè)計(jì)的過程比較繁瑣，而且剛開始還有些不知所措，但是在同學(xué)們的共同努力下，再加上老師的悉心指導(dǎo)，我終于順利地完成了這次設(shè)計(jì)任務(wù)。本次設(shè)計(jì)鞏固和深化了課堂理論教學(xué)的內(nèi)容，鍛煉和培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)過的知識(shí)和理論的能力，是我獨(dú)立分析、解決問題的能力得到了強(qiáng)化.
四、參考文獻(xiàn)
［1］工程學(xué)院機(jī)械制造教研室 主編.金屬切削機(jī)床指導(dǎo)書.
［2］濮良貴 紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)(第七版).北京:高等教育出版社,2001年6月
[3］毛謙德 李振清主編.《袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊》第二版.機(jī)械工業(yè)出版社,2002年5月
［4］《減速器實(shí)用技術(shù)手冊》編輯委員會(huì)編.減速器實(shí)用技術(shù)手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1992年
［5］戴曙 主編.金屬切削機(jī)床.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005年1月
[6]《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》編寫組 主編.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1980年8月
［7］華東紡織工學(xué)院 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 天津大學(xué)主編.機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1979年6月
- 18 -
金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)說明書
學(xué)院：工程學(xué)院
班級：04級（2）班
專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)
姓名：
學(xué)號(hào)：
目錄
一、設(shè)計(jì)目的 -1-
二、設(shè)計(jì)步驟 -1-
1.運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) -1-
1.1已知條件 -1-
1.2結(jié)構(gòu)分析式 -1-
1.3 繪制轉(zhuǎn)速圖 -2-
1.4 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 -5-
2.動(dòng)力設(shè)計(jì) -5-
2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 -5-
2.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) -6-
2.3 各傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的確定和校核 -7-
3. 齒輪強(qiáng)度校核 -9-
3.1校核a傳動(dòng)組齒輪 -9-
3.2 校核b傳動(dòng)組齒輪 -10-
3.3校核c傳動(dòng)組齒輪 -11-
4. 主軸撓度的校核 -13-
4.1 確定各軸最小直徑 -13-
4.2軸的校核 -13-
5. 主軸最佳跨距的確定 -14-
5.1 選擇軸頸直徑,軸承型號(hào)和最佳跨距 -14-
5.2 求軸承剛度 -14-
6. 各傳動(dòng)軸支承處軸承的選擇 -15-
7. 主軸剛度的校核 -15-
7.1 主軸圖 -15-
7.2 計(jì)算跨距 -16-
三、總結(jié) -17-
四、參考文獻(xiàn) -18-
目 錄
１、 參數(shù)的擬定
２、 運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)
３、 傳動(dòng)件的估算和驗(yàn)算
４、 展開圖的設(shè)計(jì)
５、 總結(jié)
一、參數(shù)擬定
１、確定公比φ
已知Ｚ＝12級（采用集中傳動(dòng)）
nmax =1800 nmin=40
Rn =φz-1
所以算得φ≈1.41
2、確定電機(jī)功率N
根據(jù)Ф320和Ф400車床設(shè)計(jì)的有關(guān)參數(shù)，用插補(bǔ)法：
已知最大回轉(zhuǎn)直徑為Ф360。
切深ap(t)為3.75mm,進(jìn)給量 f (s)為0.375mm/r,切削速度v為95m/min。
計(jì)算：
主（垂直）切削力：FZ=1900ap f0.75 N
=1900 X 3.75 X 0.3750.75 N
≈3414.4 N
切削功率: N切= FZV/61200 KW = 5.3 KW
估算主電機(jī)功率: N= N切/η總
= N切/0.8 KW
=5.3/0.8 KW
=6.6 KW
因?yàn)镹值必須按我國生產(chǎn)的電機(jī)在Y系列的額定功率選取,所以選7.5 KW。
二、運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)
1、列出結(jié)構(gòu)式
12=2[3] 3[1] 2[6]
因?yàn)椋涸贗軸上如果安置換向摩擦離合器時(shí)，為減小軸向尺寸，第一傳動(dòng)組的傳動(dòng)副數(shù)不能多，以2為宜。在機(jī)床設(shè)計(jì)中，因要求的R較大，最后擴(kuò)大組應(yīng)取2更為合適。由于I軸裝有摩擦離合器，在結(jié)構(gòu)上要求有一齒輪的齒根圓大于離合器的直徑。
2、繪出結(jié)構(gòu)網(wǎng)
3、擬定轉(zhuǎn)速圖
1）主電機(jī)的選定
電動(dòng)機(jī)功率N：7.5 KW
電機(jī)轉(zhuǎn)速nd:
因?yàn)閚max =1800r/min ，根據(jù)N=7.5 KW，由于要使電機(jī)轉(zhuǎn)速nd與主軸最高轉(zhuǎn)速相近或相宜，以免采用過大的升速或過小的降速傳動(dòng)。所以初步定電機(jī)為：Y132m-4，電機(jī)轉(zhuǎn)速1440r/min。
2）定比傳動(dòng)
在變速傳動(dòng)系統(tǒng)中采用定比傳動(dòng)，主要考慮傳動(dòng)、結(jié)構(gòu)和性能等方面要求，以及滿足不同用戶的使用要求。為使中間兩個(gè)變速組做到降速緩慢，以利于減少變速箱的徑向尺寸，故在Ⅰ-Ⅱ軸間增加一對降速傳動(dòng)齒輪。
3）分配降速比
① 12級降速為：40 56 80 12 112 160 224 315 450
630 900 1250 1800 （r/min）
② 決定Ⅳ-Ⅴ間的最小降速傳動(dòng)比：
由于齒輪極限傳動(dòng)比限制imax=1/4，為了提高主軸的平穩(wěn)性，取最后一個(gè)變速組的降速傳動(dòng)比為1/4，按公比φ=1.41，查表可知：1.414=4。決定其余變速組的最小傳動(dòng)比，根據(jù)降速前慢后快的原則，Ⅲ-Ⅳ軸間變速組取U=1/43Ⅱ-Ⅲ軸間取U=1/43
③ 畫出轉(zhuǎn)速圖
12=2[3]3[1]2[6]
結(jié)構(gòu)大體示意圖:
4、計(jì)算各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比
見下述步驟
5、計(jì)算齒輪齒數(shù)
見下述步驟
6、帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定
1）選擇三角帶型號(hào)
根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速1440 r/min和功率n=7.5 查圖可確定三角帶型號(hào)為B型。
7、確定帶輪的最小直徑Dmin
查表得Dmin=140
8、計(jì)算大帶輪直徑D大
根據(jù)要求的傳動(dòng)比ｕ和滑動(dòng)率ξ確定
D大＝D小
＝140
＝219.52≈220
9、確定齒輪齒數(shù)
1）第一變速組內(nèi)有兩對齒輪，其傳動(dòng)比為
U1==1.41
U2==
初步定出最小齒輪齒數(shù)Zmin和Smin：
根據(jù)結(jié)構(gòu)條件，由表得Zmin=2.24,在u=2一行中找到Zmin=22時(shí)，同時(shí)滿足兩個(gè)傳動(dòng)比的要求，確定=72
=72-24=48
Z1=30 =72-30=40
2)第二變速組有三對傳動(dòng)副
確定最小齒輪的齒數(shù)Zmin和Smin
Smin=80
3)第三變速組有兩對齒輪
＝3.15％<4.1% 合格
＝1.7%<4.1% 合格
＝3.2%<4.1% 合格
＝1.4%<4.1% 合格
＝1.7%<4.1% 合格
＝2%<4.1% 合格
＝0.4%<4.1% 合格
＝0.6%<4.1% 合格
＝0.02%<4.1% 合格
＝1.17%<4.1% 合格
＝1.34%<4.1% 合格
齒數(shù)
30
42
24
48
33
47
27
54
21
59
35
69
21
83
摸數(shù)
3
分度圓直徑
90
126
72
144
99
141
81
162
63
177
105
207
63
249
齒根高
()m=1.253=3.75
齒頂高
m=13=3
齒高
6.75
齒頂圓直徑
96
132
78
150
105
147
87
168
69
183
111
213
69
255
齒根圓直徑
82.5
118.5
64.5
136.5
91.5
133.5
73.5
154.5
55.5
169.5
97.5
99.5
55.5
241.5
中心距
108
120
156
齒寬
24
11片式摩擦離合器的選擇和計(jì)算
1）外摩擦片的內(nèi)徑d 因?yàn)镮I軸直徑為23.4mm
d=23.4+4=27.4mm=
2)摩擦片的尺寸
3）摩擦面對Z
查表得Z=17
靜扭距
取
d=30mm D=98mm =90mm
B=30mm b=10mm
三．傳動(dòng)件的估算和驗(yàn)算
1．三角帶傳動(dòng)的計(jì)算
1）選擇三角帶的型號(hào)
根據(jù)計(jì)算功率
小帶輪的轉(zhuǎn)速1441r/min
選擇帶的型號(hào)為B型
2）確定帶輪的計(jì)算直徑
由前面計(jì)算結(jié)果得
=140mm
=220mm
3)確定三角帶速度V
4）初定中心距
取=500mm
5)確定三角帶的計(jì)算長度及內(nèi)周長
L=1633mm
=1600mm
6)驗(yàn)算三角帶的擾曲次數(shù)u
7)確定實(shí)際中心距A
8）驗(yàn)算小帶輪的包角
9）確定三角帶根數(shù)Z
取Z=3
2．齒輪模數(shù)的估算和計(jì)算
1）各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速
2）各齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速
900
1250
900
450
450
315
450
224
450
160
160
315
450
112
r/min
3)估算
第三變速組，按齒輪彎曲疲勞的估算
按齒面點(diǎn)蝕的估算
4）計(jì)算（驗(yàn)算）
根據(jù)接觸疲勞齒輪模數(shù)
根據(jù)彎曲疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)
3、傳動(dòng)軸的估算和驗(yàn)算
1）傳動(dòng)軸直徑的估算
mm
V軸：
IV軸：
III軸
II軸：
2）傳動(dòng)軸強(qiáng)度的驗(yàn)算
選第II軸進(jìn)行驗(yàn)算
四 展開圖設(shè)計(jì)
1． 反向機(jī)構(gòu)
利用機(jī)械傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)主軸反轉(zhuǎn)需要一個(gè)惰輪，將惰輪裝在有兩個(gè)支承的傳動(dòng)軸上，軸的剛性較好，有利于降低噪音。
2輸入軸
1） 帶輪裝在軸端。
2） 卸荷裝置
將帶輪裝在軸承上，軸承裝在套筒上，傳給軸的只是扭矩，徑向力由固定在箱體上的套筒承受。本設(shè)計(jì)采用將帶輪支在軸承外圈上，扭矩從端頭傳入。
3） 空套齒輪結(jié)構(gòu)
2． 齒輪塊設(shè)計(jì)
1） 選用7級精度
2） 采用焊接連接，工藝簡單，連接后齒輪能 達(dá)到一定的定心精度。
4沖動(dòng)軸設(shè)計(jì)
1） I軸：深溝球軸承
II軸：深溝球軸承
III軸：深溝球軸承，圓錐滾子軸承
IV軸：雙列圓柱滾子軸承，圓錐滾子軸承
2）采用軸肩，軸承蓋等定位
5．主軸組件的設(shè)計(jì)
1）內(nèi)孔直徑43mm
2）軸頸直徑47.3mm
3）前錐孔采用莫氏錐孔，選莫氏錐度號(hào)為6號(hào)。
4）支承跨距L和外伸長度a L/a=3
5)頭部尺寸：選B型5號(hào)
6）軸承的配置
雙列矩圓柱滾子軸承：種軸承承載能力大，內(nèi)孔有1/12錐度，摩擦系數(shù)小，溫升低，但不能承受軸向力，必須和能承受軸向力的軸承配合使用。
圓錐滾子軸承：載能力大，可同時(shí)承受徑向力和軸向力，結(jié)構(gòu)比較簡單，但允許的極限轉(zhuǎn)速低一點(diǎn)。
配置軸承時(shí)，應(yīng)注意：每個(gè)支承點(diǎn)都要能承受徑向力，兩個(gè)方向的軸向力應(yīng)分別有相應(yīng)的軸承承受。徑向力和兩個(gè)方向的軸向力都應(yīng)傳遞到箱體上，即負(fù)荷都有機(jī)床支承承受，主軸采用兩個(gè)支承，機(jī)構(gòu)簡單，制造方便。
主軸剛度的驗(yàn)算：
五 總 結(jié)
這次課程設(shè)計(jì)用了三個(gè)星期，回想起來，花在畫圖的時(shí)間不多，主要還是在設(shè)計(jì)計(jì)算上。能過本次課程設(shè)計(jì)，我不但鞏固了舊的知識(shí)，如：機(jī)械設(shè)、金屬切削機(jī)床等。利用繪圖軟件繪圖，而且學(xué)到了怎樣設(shè)計(jì)變速箱，如何設(shè)計(jì)每一個(gè)細(xì)節(jié)。
課程設(shè)計(jì)是一次知識(shí)綜合的考驗(yàn)，要考慮的問題很多，一個(gè)人的能力三周時(shí)間是不夠的，我們通過討論更加深一層俯了設(shè)計(jì)的過程。而且老師的指導(dǎo)也是不可或缺的。
說 明 書
一、 設(shè)計(jì)題目。
最大回轉(zhuǎn)直徑?360mm普通車床的主軸變速箱的設(shè)計(jì)
給出條件：1、Z=12級（采用集中傳動(dòng)）
2、nmax=1800 ; nmin=40
二、 機(jī)床的用途、特點(diǎn)及主要技術(shù)參數(shù)。
1、機(jī)床的“系列型譜”是機(jī)床制造行業(yè)發(fā)展品種和用戶選擇的依據(jù)。我國普通車床目前有3種系列，14個(gè)品種，8種規(guī)格的產(chǎn)品。
聯(lián)系自己所設(shè)計(jì)的車床，注意體現(xiàn)如下特點(diǎn)：
系列
普通型
品種
普通、卡盤、軸程控車床
用途
現(xiàn)代化大中型機(jī)械制造業(yè)大批或成批生產(chǎn)車間，也可納入生產(chǎn)或自動(dòng)線。能加工常用公制、模數(shù)螺紋。
性能
生產(chǎn)效率較高、具有高速和強(qiáng)力切削能力。轉(zhuǎn)速技術(shù)Zn=12~16,進(jìn)給Zn<30。電機(jī)功率約為萬能型的125%，重量型的125%
結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度中等，操縱方便，有好的剛度和抗震性能。
2、車床主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)（GB1582—79，JB/Z143—79）
最大工件回轉(zhuǎn)直徑D（mm）
360
刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑D1≧
主軸通孔直徑d≧
主軸頭號(hào)（JB2521—79）
系列
普通型
萬能型
輕型
主軸轉(zhuǎn)速
范圍
級數(shù)
縱向進(jìn)給兩mm/r
主電動(dòng)機(jī)功率（KW）
7.5
擬定參數(shù)的步驟和方法。
1、極限切削速度υmax,υmin
根據(jù)典型的和可能的工藝選取極限切削速度要考慮：工序種類、工藝要求、刀具和工件材料等因素。允許的切削速極限參考值如下：
加工條件
υmax
υmin
硬質(zhì)合金刀具粗加工鑄鐵工件
30~50
硬質(zhì)合金刀具半精或精加工
150~300
螺紋（絲杠等）加工和鉸孔
3~8
2、主軸的極限轉(zhuǎn)速
計(jì)算車床主軸極限轉(zhuǎn)速時(shí)的加工直徑，按經(jīng)驗(yàn)分別?。?.1~0.2）D和（0.45~0.5）D。則主軸極限切削速度應(yīng)為：
υmax= （0.1~0.2）лDnmax/ 1000 ; υmin= （0.45~0.5）лDnmin/1000
三、 同類機(jī)床的方案及結(jié)構(gòu)的分析對比。
四、 運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)的確定及其依據(jù)。
五、 傳動(dòng)方案的分析比較。
六、 機(jī)床結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。
七、 主要零件的估算和驗(yàn)算。
驗(yàn)算的內(nèi)容：
1． 小齒輪的模數(shù)（mw 和mj）。
2． 主軸前一傳動(dòng)軸的剛度及其軸承壽命。
八、 操縱機(jī)構(gòu)及潤滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理及說明。
九、 設(shè)計(jì)的體會(huì)集總結(jié)
十、 其他
1． 參考文獻(xiàn)的目錄。
2． 零件明細(xì)表。
2
機(jī) 床 主 傳 動(dòng) 設(shè) 計(jì) 說 明 書
普通車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書
一、 設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)一臺(tái)普通車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)，完成變速級數(shù)為8-12級。
二、 設(shè)計(jì)目的：
1：通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，掌握機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。
2：培養(yǎng)綜合運(yùn)用機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、及結(jié)構(gòu)工藝等相關(guān)知識(shí)，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的能力。
3：培養(yǎng)使用手冊、圖冊、有關(guān)資料及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的能力。
4：提高技術(shù)總結(jié)及編制技術(shù)文件的能力。
5：是畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)實(shí)施的技術(shù)準(zhǔn)備。
三、設(shè)計(jì)內(nèi)容與基本要求：
設(shè)計(jì)內(nèi)容：
（一）運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)
（1）傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)（集中傳動(dòng)，分離式傳動(dòng)）
（2）轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍
（3）公比：大公比，小公比和及混合公比
（4）確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式：（1）傳動(dòng)副：前多后少，前密后疏，（2）超速級解決方案：a:增加變速組，b:采用分枝傳動(dòng)和背輪機(jī)構(gòu)
（5）繪制轉(zhuǎn)速圖：（1）降速：前緩后急（2）升速：前急后緩
（6）三角帶設(shè)計(jì):確定變速組齒輪齒數(shù)
（7）繪出傳動(dòng)系統(tǒng)圖
（二）動(dòng)力設(shè)計(jì)
（1）傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速：各軸，各齒輪
（2）傳動(dòng)軸軸徑
（3）齒輪模數(shù)
（4）主軸設(shè)計(jì)：軸徑（前徑，后徑），內(nèi)孔直徑，前端前伸量a(粗選：100-120)，支撐形式，計(jì)算合理支撐跨距L
（三）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（四）校核一個(gè)齒輪（最小的），校核主軸（彎矩，扭矩）
基本要求：
1：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，合理的確定尺寸、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力等有關(guān)參數(shù)。
2：正確利用結(jié)構(gòu)式、轉(zhuǎn)速圖等設(shè)計(jì)工具，認(rèn)真進(jìn)行方案分析。
3：正確的運(yùn)用手冊、標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)圖樣必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。說 明書力求用工程術(shù)語，文字通順簡練，字跡工整。
4：完成主傳動(dòng)系統(tǒng)圖1張和機(jī)床正反轉(zhuǎn)控制電氣原理圖1張。
四、設(shè)計(jì)參數(shù)：
序號(hào)
加工最大直徑
主軸轉(zhuǎn)速系列（r/min）
驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率與同步轉(zhuǎn)速
1
400mm
1000,710,500,355,250,180
,125,90
4.5kw,1500r/min
2
400mm
1000,500,355,250,180
,125,90,45
4kw,1500r/min
3
320mm
2000,1420,1000,710,500,360
,250,180,125,90,63,42
4kw,1500r/min
4
320mm
2000,1000,710,500,360,250
,180,125,90,63,45,22
3kw,1500r/min
5
320mm
2000,1260,1000,800,630,500
400,320,250,200,160,100
4kw,1500r/min
6
320mm
2000,1250,800,630,500,400,320
,250,200,160,100,63
3kw,1500r/min
(選擇第二組參數(shù)作為設(shè)計(jì)數(shù)據(jù))
五、運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)
（1）傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)（選擇集中傳動(dòng)方案）
（2）轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍
（3）選用混合公比
（4）確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式：
（5）繪制轉(zhuǎn)速圖： 如下圖所示
（6）確定變速組齒輪齒數(shù)
1．先計(jì)算第一擴(kuò)大組的齒輪的齒數(shù)
第一擴(kuò)大組的降速比分別為：，
故齒數(shù)最小的齒輪在降速比為之中，查表取，，則，則，
2．基本組的降速比分別是：，
故齒數(shù)最小的齒輪在降速比為之中，查表有，，則，
3．第二擴(kuò)大組的降速比分別是，
故齒數(shù)最少的齒輪在之中，查表有，，則，
（7）傳動(dòng)系統(tǒng)圖如下：
六、動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)
（1）傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速
主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：，取主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為125r/min。
各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速如下：
軸序號(hào)
電
１
2
3
主
計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）
1440
1000
500
177
125
最小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)如下：
軸序號(hào)及最小齒輪齒數(shù)
1（22）
2(22)
3(20)
主(50)
計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）
1000
500
180
125
(2)計(jì)算各傳動(dòng)軸的輸出功率
(3)計(jì)算各傳動(dòng)軸的扭矩
（n.mm）
（n.mm）
（n.mm）
（n.mm）
七、軸徑設(shè)計(jì)及鍵的選取
軸一：，，取帶入公式：
有，,圓整取
選花鍵：
軸二：，，取帶入公式：
有，,圓整取
選花鍵：
軸三：，，取帶入公式：
有，,圓整取
選花鍵：
主軸：選擇主軸前端直徑，后端直徑
取，則平均直徑。
對于普通車床，主軸內(nèi)孔直徑,故本例之中，主軸內(nèi)孔直徑取為
支承形式選擇兩支撐，初取懸伸量，支撐跨距。
選擇平鍵連接，
八、帶輪設(shè)計(jì)
（1）確定計(jì)算功率:
,K為工作情況系數(shù)，可取工作8小時(shí)，取K=1.0
（2）選擇三角帶的型號(hào):
由和查表選擇B型帶
（3）取，則
（4）核算膠帶速度V
（5）初定中心矩
，圓整取458mm。
（6）計(jì)算膠帶的長度
取
（7）核算膠帶的彎曲次數(shù)
（8）計(jì)算實(shí)際中心距
，圓整取476
（9）核算小帶輪的包角
（10）確定膠帶的根數(shù)Z
，
，取三根帶。
（11）大帶輪結(jié)構(gòu)如下圖所示：
九、計(jì)算齒輪模數(shù)
45號(hào)鋼整體淬火，
按接觸疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)m,查表計(jì)算可得
1-2軸 取，，，，
由公式可得，m=2.5mm
2-3軸 取，，，，
由公式可得，m=2.5mm
3-主軸 取，，，，
由公式可得，m=3.0mm
十、各級轉(zhuǎn)速校核
各級實(shí)際轉(zhuǎn)速r/min
44
89
125
177
250
360
500
1000
各級標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速r/min
45
90
125
180
250
355
500
1000
誤差
2.2%
1.1%
0%
1.7%
0%
1.4%
0%
0%
以上各級的轉(zhuǎn)速誤差全部滿足
十一、齒輪校核
軸及齒數(shù)
1
22
1
33
2
44
2
33
2
42
2
22
3
42
3
62
3
50
3
20
主軸
50
主軸
80
模數(shù)（mm）
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
3
3
3
3
分度圓直徑(mm)
55
82.5
110
82.5
105
55
105
155
150
60
150
240
齒根圓直徑
(mm)
48.75
76.25
103.75
76.25
98.75
48.75
98.75
148.75
142.5
52.5
142.5
232.5
齒頂圓直徑
(mm)
60
87.5
115
87.5
110
60
110
160
156
66
156
246
（1） 一軸到二軸的小齒輪從上表可知為齒數(shù)為22
查設(shè)計(jì)手冊可得以下數(shù)據(jù)：
接觸應(yīng)力：
，
[為傳遞的額定功率（KW）]
將以上數(shù)據(jù)代入公式可得
彎曲應(yīng)力：
，，
將以上數(shù)據(jù)代入公式可得
（2）二軸到三軸的小齒輪從上表可知為齒數(shù)為22
查設(shè)計(jì)手冊可得以下數(shù)據(jù)：
接觸應(yīng)力：
，
[為傳遞的額定功率（KW）]
將以上數(shù)據(jù)代入公式可得
彎曲應(yīng)力：
，
將以上數(shù)據(jù)代入公式可得
（3）三軸到主軸的小齒輪從上表可知為齒數(shù)為20
查設(shè)計(jì)手冊可得以下數(shù)據(jù)：
接觸應(yīng)力：
，
[為傳遞的額定功率（KW）]
將以上數(shù)據(jù)代入公式可得
彎曲應(yīng)力：
，
將以上數(shù)據(jù)代入公式可得
十二、主軸校核
（a） 主軸的前端部撓度
（b） 主軸在前軸承處的傾角
（c） 在安裝齒輪處的傾角
E取為，
，
由于小齒輪的傳動(dòng)力大，這里以小齒輪來進(jìn)行計(jì)算
將其分解為垂直分力和水平分力
由公式
可得
主軸載荷圖如下所示：
由上圖可知如下數(shù)據(jù)：a=364mm,b=161mm,l=525mm,c=87mm
計(jì)算（在垂直平面）
,,
，，
，，
計(jì)算（在水平面）
,,
，，
，，
合成：
十三、軸承的選取
（1） 帶輪：因于帶輪不承受軸向力，故選用深溝球軸承，型號(hào)：210。
（2） 一軸：一軸的前后端與箱體外壁配合，配合處傳動(dòng)軸的軸徑是25mm，同時(shí)一軸也不會(huì)承受軸向力故也選用深溝球軸承，型號(hào)：205。
（3） 二軸：二軸與一軸相似，但是由于工作過程之中傳動(dòng)可能右誤差，二軸會(huì)承受軸向力，因此二軸與外壁配合處采用圓錐滾子軸承，型號(hào)：7206E。
（4） 三軸：三軸與外壁配合處采用圓錐滾子軸承，型號(hào)：7207E。
（5） 主軸：主軸是傳動(dòng)系統(tǒng)之中最為關(guān)鍵的部分，因此應(yīng)該合理的選擇軸承。
從主軸末端到前端依次選擇軸承為圓錐滾子軸承，型號(hào)：7214E;推力球軸承，型號(hào)：38215；圓柱滾子軸承，型號(hào)：3182113，其示意圖如
十四、電氣設(shè)計(jì)
（1） FU1，F(xiàn)U2，F(xiàn)U3，F(xiàn)U4，F(xiàn)U5為熔斷器，起短路保護(hù)。
（2） FR為熱繼電器。起過載保護(hù)。
（3） KM1，KM2為主電機(jī)M的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的接觸器。
（4） SB為停止開關(guān)。
（5） SB1為電機(jī)正轉(zhuǎn)開關(guān)。
（6） SB2為電機(jī)反轉(zhuǎn)開關(guān)。
（7） HL1，HL2分別為電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的指示燈。
（8） EL為照明燈。
參考書籍：
【1】.金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社
【2】.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo) 上海交通大學(xué)出版社
【3】.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊（兩冊共四本） 機(jī)械工業(yè)出版社
【4】.機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社
【5】.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社
【6】.機(jī)械課程設(shè)計(jì) 浙江大學(xué)出版社
【7】.機(jī)械設(shè)計(jì)（第四版） 高等教育出版社
【8】.機(jī)械制造裝備 中國鐵道出版社
【9】.機(jī)械制圖 高等教育出版社
【10】.機(jī)床電力拖動(dòng)與控制 西南交通大學(xué)出版社
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