机床课程设计机床主运动机械变速传动系统的结构设计.doc

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1、前言机床课程设计，是在机械制造装置设计课程设计之后的实践性教学环节。其目的在于通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，使我们在拟定机构攒动和变速的机构方案过程中，得到设计构思，方案分析，结构工艺性，机械制图，零件计算，编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练。树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。本次课程设计的内容包括：一、运动设计。个别给定的机床用途，规格极限变速，转速数列（或转速级数），通过分析比较拟定传动结构方案（包括结构式或结构网，转速图）和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转速与标准转速的相对误差；二、

2、动力设计，根据给定的电动机功率和传动件的计算转速，初步传动轴直径，齿轮模数；确定皮带型号及根数，摩擦片式离合器的尺寸和完成装配草图后，验算传动的应力，变形或寿命是否在允许范围内，还要验算传动件主轴组件的静刚度；三、结构设计，进行主运动传动轴系，变速机构，主轴组件等布置，绘制主轴组件装配图等。目录一、 运动参数-31、 确定个运动参数-32、 结构式的确定-43、 绘制转速图-44、 各转速组齿轮传动副的确定-65、 绘制18级传动副系统图-8二、 运动设计-91、 电机类型及功率的确定-92、 皮带轮的确定-93、 齿轮模数的确定-124、 确定各传动轴的直径-135、 直齿圆柱齿轮的应力计算

3、-14三、 结构设计-181、 设计主轴组件-182、 计算主轴切削力-183、 主轴组件的验算-194、 挠度得倾角的验算-23四、 参考文献-26五、 结束语-27一 运动设计1，确定各运动参数1） 最大直径和最小直径的确定机床的并不是指加工的最大，最小直径，二是实际使用的情况，一般取，其中D是机床加工的最大直径，k是系数，卧式车床取k=0.5，若车床的主参数为400mm，则2） 最大变速及最小速度的确定a由切削用量简明手册表1.10第15页，得知最高转速出现Y15硬质合金车到车削碳钢，铬钢，镍钢及铸钢的切削。故：外圆纵车得最大切削速度b由切削用量简明手册表1.18得最小切削速度故：车螺纹

4、的最小切削速度（螺纹直径）3） 最高转速和最低转速的确定由机械制造装配设计第13页公式（1-2）得：2，机构式的确定 由机械制造装备设计第13页公式（1-2）得 变速范围： 因为此设计的机床为中型机床，所以公比取1.26 由第14页公式（1-3），得 一般传动副P3，传动顺序按“前多后少”的原则但轴-之间的结构式23，而不是32，原则是轴上有摩擦片离合器，为了使轴不致太长，故轴-间用2个传动副，在轴-间用三个传动副，再由传动顺序“前密后疏”原则，得到结构式： 18=23（211+1）由表3-3标准数列，因为=1.26所以各级转速为：（单位r/min）2531.54050638010012516

5、020025031540050063080010001250校核：（合适）3，绘制转速图 因为摩擦离合器直径不能太小，故轴上的齿数不能太小，为了使轴-的中心距不致过大，轴的被动轮就得小些，这就是成为升速传动。4各变速组齿轮传动副的确定 1）确定基本组个齿轮齿数 ,的最小公倍数最小齿数发生在中，取k=5查齿轮数表，得： 2）第一扩大组各齿轮的齿数 ， , 最小齿数发生在中， 查齿轮数表，得： 3） 高速组各齿轮齿数 最小齿数发生在中， 查齿轮齿数表，得。4） 第二扩大组个齿轮的齿数既最小齿轮齿数发生在中，查齿轮齿数表得：5） 固定组1齿轮齿数 最小齿轮齿数发生在 中， 查齿轮齿数表，得：6） 固

6、定组2齿轮齿数：最小齿轮齿数发生在中，查齿轮齿数表得：主轴反转时，所传过的传动副齿轮也按来查，故主运动传动链的传动路线表达式如下：18级传动系统图二动力设计1.电动机类型及功率的确定由切削用量简明手册第15页表1.10，得再根据切削用量简明手册第17页，公式（18），得由机械设计课程设计指导书第7页表24，得由机械制造装备设计第81页，公式（19）得由金属切削机床课程设计指导书第34页附录2，知选用额定功率为7.5KW，同步转速为1500r/min，4级电动机型号：Y132M-42.皮带轮的确定1）计算功率 由机械设计第15页，得由机械设计第15页，表86工作情况系数，得=1.3P为电动机额定

7、功率P=7.5KW2)选择带型 由机械设计第152页，图88普通V带选型图，选择B型带，得3）确定带轮的基准直径由机械设计第153页表87及第145页表83，得，（主轴轮基准直径）再由机械设计第147页公式（815），得根据机械设计第153页，表87，取由第146页，公式（813），得4）确定中心距a和带的基准长度由机械设计第154页，公式（820），得由表8-2；选择的基准长度按154页，公式（8-21），计算实际中心距a5）验证主轴轮上的包角由机械设计第144页，公式（8-6）得：所以主动轮上的包角合适6）计算V带的根数由机械设计第154页公式（8-22），得Z=由第149页，表（8-5b

8、）单根普通V带额定功率的增量由第148页，表（8-5a）单根普通V带的基本额定功率由第154页，表（8-8）包角系数由第142页，表（8-2）V带的基准长度系列及长度系数=0.90 ， 取Z=57）确定带的预紧力由机械设计第155也，公式（8-23），得由第145也表（8-4）V带单位长度的质量，得q=0.17kg/m8）计算带传动作用在轴上的力（简称压轴力）由第155页，公式（8-24），得3.齿轮模数的确定由金属切削机床课程设计指导书第6页公式（8），得驱动电动机功率=7.5KW，齿宽系数，小齿轮齿数 ，由机械设计手册2 零件设计 第253页，表5.4-79，得1）由轴V-VI，计算转速，

9、2）轴IV-V,计算转速 ，取m=43)轴-IV,计算转速=315r/min，=4，=19 ，取m=54)轴-VI ，计算转速=400r/min, =1.26,=325)轴II- ,计算转速=800r/min, =2.52, =26,取m=46）轴I-II，计算转速=800r/min, =1.26, 40,取m=44.确定各传动轴的直径由机械设计课程设计第7页，表2-4机械传动的效率概略值，得V带传动效率： ，滚动轴承效率：；圆柱齿轮效率：； 各轴传递的功率N为：轴I：轴II：轴III：轴IV：轴V：由金属切削机床课程设计指导书第6页，公式（7），得轴I：轴II：轴III：轴IV：轴V：主轴轴

10、径直径的确定：由机械制造装备设计表3-6，得前轴颈 后轴颈 5.支持圆柱齿轮的座力计算 对于高速传动齿轮主要验算接触应力，对于底座齿轮主要验算弯曲座力1）告诉传动齿轮 由参考资料金属切削机床课程设计指导书第8页，有，由机械设计手册2-零件设计，第253页，表5.4-79 ， =275Mpa上述公式中， 齿向载荷分布系数查机床设计手册2-零件设计，第259 表5.4-86动载荷系数，查击穿设计手册2-零件设计，第26页，表3.4-87总做状况系数，取 寿命系数 齿轮的最低转速 =800r/minT齿轮总工作时间 P传动副数T= m=疲劳曲线指数 m=3转速变化系数 查机床设计手册2-零件设计，第

11、13页，表5.1-12得功率利用系数 查机床设计手册2-零件设计，第9页，表5.1-9 =0.58材料强化系数，查机床设计手册2-零件设计，第30页，表5.1-202）验算低速齿轮弯曲应力由课程设计指导书第8页式中 m=5 齿向载荷分布系数，查机床设计手册2-零件设计，第259表5.-86 得，=1.07动载荷系数，查同上参考资料，第260页，表5.4-87，得，=1.0_工作寿状况系数 =1.4寿命系数 齿轮的最低转速 ，=80r/minT=基准循环次数 =m疲劳曲线指数 m=6查机床设计手册2-零件设计 表5.10-13，得：转速变化系数，=0.86功率利用系数，查表5.1-9 =0.58

12、材料强化系数，查表5.1-20 =0.72查设计指导书表1，得Y齿形系数 Y=0.3953)告诉传动齿轮由于：式中，N=5.89KW，m=5,B= 查机床设计手册2零件设计，第259页，表5.4-36，取=1.02第360页，表5.4-89，取=1.0查指导书，第8页，得 , =400r/min， T=， = m=6查机床设计手册2-零件设计表5.1-13，表5.1-9，表5.1-20， 三，结构设计1、设计主轴组件 一般使用三只承来代替两支承能够提高刚度和抗振性。 使用前，后支承为主支承，中间支承为辅助支承。前支承采用3182100型和226800型组合，中间为圆柱滚子轴承，后支承为3182

13、100型。 前支承为：3182119双列圆柱滚子轴承和2268117K双向推力角接触球轴承； 中间辅助支承为：32214圆柱滚子轴承 后支承为：3182112双列圆柱滚子轴承 而主轴上一般轴尺寸取6-10mm的直径差，而两段轴领邻，直径仅为3零件拆装方便，或区分家公平面对，两直径的差取15mm即可。2、计算主轴切削力：1）由切削用量手册表1.29，表1.29-1和表1.29-2可知： ， 2）背向力：查切削用量手册表1.29，得 3）轴向切削力其中，=2880 3.主轴组件的验算1）滚子轴承的验算 由机械设计，第313，式（13-6a）,得：a、计算P 由 因此对于z=64的齿轮：如下图所示，

14、忽略辅助支承其中： ， ， 在V面上：有： 对于H面上： 有： b、确定式中各参数n计算转速 n=80r/minc额定动载荷，查金属切削机床设计简明手册第375页，表615，得c=56.3KNc、C的确定 故符合要求。2）当高速传动时，滚动轴承验算a.计算P此时，z=32，受力如图所示：其中：在V面上：、。在H面上：由于，故6.确定式中参数 其中系数与上面的z=64时一致C的确定及校核满足要求4.挠度与倾角的验证1）挠度的验算由金属切削机床设计第165页，公式（1517）得。其主轴计算图为：式中：a、Q由金属切削机床课程设计指导书第9页，公式（13）得N齿轮传递的全功率 N=5.89kwM=5

15、,z=20,n=250r/minE主轴材料的弹性磨具 L=650cm，a=12.8cm，b=20cm，c=45cm（I主轴截面惯性矩）D轴直径 D=80mmD内孔直径 d=42mmP主要用的主切削力 查金属切削机床设计第174页，图557，得当时，y最大对于普通机床，故符合要求6.倾角由金属切割机床设计，第165，公式518：式中：当x=0时为最大而中：c为515，取c=10 故：由于故倾角也满足要求参考文献1.机械制造装备设计 李庆余 机械工业出版社 2003.82.机械制造技术基础 华楚生 重庆大学出版社 2000.73.机械设计手册第三版第3卷 成大先 化学工业出版社 1993.124.

16、金属切削机床设计 戴曙 机械工业出版社 1985.125.机械制造工艺课程设计指导书（第二版） 赵家齐 机械工业出版社 2004.26.材料力学第四版 刘鸿文 高等教育出版社 2004.97机床设计手册2零件设计 机械工业出版社8.切削用量简明手册 艾兴 机械工业出版社 2003.39.机械原理 孙恒 高等教育出版社 2000.810实用机械加工工艺手册 陈宏钧 机械工艺出版社 2005.911.金属切削机床设计简手册 范云涨 机械工业出版社12.金属切削机床课程设计指导书 陈易新 机械工业出版社 1987.713.机械设计 濮良贵 高等教育出版社 200114.机械制造工艺设计简明手册 李益民 机械工业出版社 2004.215金属切削机床设计 黄鹤订 上海科学技术出版社结束语经过这次的机床课程设计，使我加深了对机床主轴的了解，巩固了自己的专业知识。能够进行设计构思，方案分析，结构工艺性分析，机械制图，零件设计，编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，培养了我具有初步的结构分析，设计及计算能力。在李书平老师及同学们的帮助下，克服了设计中碰到的问题，以至于顺利完成本次设计。感谢李书平老师，老师您辛苦了！由于时间有限，设计中仍然有很多不足之处，望老师能够谅解，我会在以后的设计中更好的取长补短，做得更好。