最大加工直径为 mm的普通车床主轴箱部件设计

课程设计说明书 课程名称： 机械制造装备设计 设计题目:最大加工直径为 mm的普通车床主轴箱部件设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机 设 学生姓名: 学 号: 指导教师: 徐 华 湖南工业大学科技学院教务部 制 201 年12 月 30 日 目录一绪论3二、设计步骤31.运动设计31.1已知条件31.2结构分析式41.3绘制转速图41.4绘制传动系统图72.动力设计82.1 确定各轴转速82.2 带传动设计82.3 各传动组齿轮模数的确定和校核113. 齿轮强度校核123.1校核a传动组齿轮133.2校核b传动组齿轮143.3校核c传动组齿轮154. 主轴挠度的校核164.1确定各轴最小直径164.2轴的校核175. 主轴最佳跨距的确定175.1 选择轴颈直径,轴承型号和最佳跨距185.2 求轴承刚度186. 各传动轴支承处轴承的选择197. 主轴刚度的校核197.1 计算跨距19三、总结21四、主要参考文献22 一、 绪论 普通中型车床主轴箱设计普通中型车床主轴箱设计普通中型车床主轴箱设计普通中型车床主轴箱设计普通中型车床主轴箱设计，主要包括三方面的设计，通过分析比较，选择传动方案；拟定结构式或结构网，拟定转速图；确定齿轮齿数及带轮直径；绘制传动系统图。其次，根据机床类型和电动机功率，确定主轴及各传动件的计算转速，初定传动轴直径、齿轮模数，确定传动带型号及根数，摩擦片尺寸及数目；装配草图完成后要验算传动件的刚度、强度或寿命。最后，完成运动设计和动力设计后，要将主传动方案“结构化”，设计主轴变速箱装配图及零件图，侧重进行传动轴组件、主轴组件、变速机构、箱体、润滑与密封、传动轴及滑移齿轮零件的设计。 二、设计步骤1.运动设计1.1已知条件1确定转速范围：主轴最小转速Nmin（r/min）=90r/min、Nmax（r/min）=2000r/min,主电动机转速（r/min)=1440、P（kw）=4kw2最大加工直径=250mm3确定公比：1.2结构分析式本次设计中，我按12级的主轴箱来计算: 3 从电动机到主轴主要为降速传动，若使传动副较多的传动组放在较接近电动机处可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，节省材料，也就是满足传动副前多后少的原则，因此取方案。在降速传动中，防止齿轮直径过大而使径向尺寸常限制最小传动比 ；在升速时为防止产生过大的噪音和震动常限制最大转速比。在主传动链任一传动组的最大变速范围。在设计时必须保证中间传动轴的变速范围最小， 根据中间传动轴变速范围小的原则选择结构网。从而确定结构网如下：检查传动组的变速范围时，只检查最后一个扩大组： 其中， 所以 ，合适。1.3 绘制转速图选择电动机一般车床若无特殊要求，多采用Y系列封闭式三相异步电动机，根据原则条件选择Y-132M-4型Y系列笼式三相异步电动机。分配总降速传动比 总降速传动比 又电动机转速符合转速数列标准，因而不增加一定比传动副。(3)确定传动轴轴数 传动轴轴数 = 变速组数 + 定比传动副数 + 1 = 3 + 0 + 1 = 4。 确定各级转速并绘制转速图 由 取z = 10确定各级转速：2000,1400,1000,710,500,355,250,180,125,90r/min。在五根轴中，除去电动机轴，其余四轴按传动顺序依次设为、。与、与、与轴之间的传动组分别设为a、b、c。现由（主轴）开始，确定、轴的转速： 先来确定轴的转速传动组c 的变速范围为，结合结构式，轴的转速只有一和可能：180、250、355、500、710，1000r/min。 确定轴的转速传动组b的级比指数为2，希望中间轴转速较小，因而为了避免升速，又不致传动比太小，可取 ，轴的转速确定为：355、500、710r/min。确定轴的转速对于轴，其级比指数为1,可取 ，确定轴转速为710r/min。由此也可确定加在电动机与主轴之间的定传动比。 5确定各变速组传动副齿数 传动组a:查表8-1, ，时：57、60、63、66、69、72、75、78时：58、60、63、65、67、68、70、72、73、77时：58、60、62、64、66、68、70、72、74、76可取72,于是可得轴齿轮齿数分别为：24、30、36。于是，可得轴上的三联齿轮齿数分别为：48、42、36。 动组b:同理可得轴上两联齿轮的齿数分别为：24、42。，得轴上两齿轮的齿数分别为：48、30。 动组c:同理可得轴两联动齿轮的齿数分别为40，80；得轴两齿轮齿数分别80，40。1.4 绘制传动系统图根据轴数，齿轮副，电动机等已知条件可有如下系统图：2.动力设计2.1 确定各轴转速 确定主轴计算转速：主轴的计算转速为各传动轴的计算转速： 轴可从主轴按80/40的传动副找上去，轴的计算转速180r/min；轴的计算转速为355r/min；轴的计算转速为710r/min。3各齿轮的计算转速 传动组c中，40/80只需计算z = 40的齿轮，计算转速为710r/min ；传动组b计算z = 42的齿轮，计算转速为355r/min；传动组a应计算z = 24的齿轮，计算转速为710r/min。4核算主轴转速误差 所以合适。2.2 带传动设计电动机转速n=1450r/min,传递功率P=4KW,传动比i=2.03，两班制，一天运转16.1小时，工作年数10年。确定计算功率 取1.1，则选取V带型 根据小带轮的转速和计算功率，选b型带。确定带轮直径和验算带速 查表小带轮基准直径, 验算带速成 其中 -小带轮转速，r/min； -小带轮直径，mm； ，合适。4确定带传动的中心距和带的基准长度 设中心距为,则 055（）a2（） 于是 208.45a758,初取中心距为400mm。 带长 查表取相近的基准长度，。 带传动实际中心距5验算小带轮的包角 一般小带轮的包角不应小于。 。合适。6确定带的根数 其中： -时传递功率的增量； -按小轮包角，查得的包角系数； -长度系数； 为避免V型带工作时各根带受力严重不均匀，限制根数不大于10。 7计算带的张紧力 其中： -带的传动功率,KW； v-带速,m/s； q-每米带的质量，kg/m；取q=0.17kg/m。 v = 1440r/min = 9.42m/s。 8计算作用在轴上的压轴力 2.3 各传动组齿轮模数的确定和校核模数的确定：a传动组：分别计算各齿轮模数先计算24齿齿轮的模数：其中: -公比 ； = 2； -电动机功率； = 4KW； -齿宽系数； -齿轮传动许允应力; -计算齿轮计算转速。 ， 取= 600MPa,安全系数S = 1。 由应力循环次数选取 ，取S=1，。 取m = 2.5mm。 按齿数30的计算，可取m = 2.5mm； 按齿数36的计算，, 可取m = 2.5mm。 于是传动组a的齿轮模数取m = 2.5mm，b = 32mm。 轴上齿轮的直径： 。 轴上三联齿轮的直径分别为： b传动组： 确定轴上另两联齿轮的模数。 按22齿数的齿轮计算： 可得m = 4mm； 按42齿数的齿轮计算： 可得m = 4mm； 于是轴两联齿轮的模数统一取为m = 4mm。于是轴两联齿轮的直径分别为： 轴上与轴两联齿轮啮合的两齿轮直径分别为： c传动组： 取m = 2.5mm。轴上两联动齿轮的直径分别为： 轴四上两齿轮的直径分别为： 3. 齿轮强度校核：计算公式3.1校核a传动组齿轮校核齿数为24的即可，确定各项参数 P=4.4KW,n=710r/min,确定动载系数：齿轮精度为7级，由机械设计查得使用系数确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数非对称 ,查机械设计得确定齿间载荷分配系数: 由机械设计查得确定动载系数: 查表 10-5 计算弯曲疲劳许用应力 由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。 图10-18查得 ,S = 1.3 ， 故合适。3.2 校核b传动组齿轮校核齿数为22的即可，确定各项参数 P=8.25KW,n=355r/min,确定动载系数：齿轮精度为7级，由机械设计查得使用系数确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数非对称 ,查机械设计得确定齿间载荷分配系数: 由机械设计查得 确定动载系数: 查表 10-5 计算弯曲疲劳许用应力 由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。 图10-18查得 ,S = 1.3 ， 故合适。3.3校核c传动组齿轮校核齿数为18的即可，确定各项参数 P=8.25KW,n=355r/min,确定动载系数：齿轮精度为7级，由机械设计查得使用系数确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数非对称,查机械设计得确定齿间载荷分配系数: 由机械设计查得确定动载系数: 查表 10-5 计算弯曲疲劳许用应力 由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。 图10-18查得 ,S = 1.3 ， 故合适。4. 主轴挠度的校核4.1 确定各轴最小直径1轴的直径：2轴的直径：3轴的直径：4主轴的直径：4.2轴的校核轴的校核：通过受力分析，在一轴的三对啮合齿轮副中，中间的两对齿轮对轴中点处的挠度影响最大，所以，选择中间齿轮啮合来进行校核 。轴、轴的校核同上。5. 主轴最佳跨距的确定250mm车床，P=4KW.5.1 选择轴颈直径,轴承型号和最佳跨距前轴颈应为75-105mm,初选=100mm,后轴颈取,前轴承为NN3020K,后轴承为NN3016K,根据结构,定悬伸长度5.2 求轴承刚度考虑机械效率主轴最大输出转距床身上最大加工直径约为最大回转直径的60%,取50%即200,故半径为0.1.切削力 背向力 故总的作用力 次力作用于顶在顶尖间的工件上主轴尾架各承受一半,故主轴轴端受力为 先假设 前后支撑分别为根据 。6. 各传动轴支承处轴承的选择 主轴 前支承：NN3020K;中支承：N219E;后支承：NN3016K 轴 前支承：30207;后支承：30207 轴 前支承：30207;中支承：NN3009;后支承：30207 轴 前支承：30208;后支承：302087. 主轴刚度的校核 7.1 计算跨距前支承为双列圆柱滚子轴承，后支承为双列圆柱滚子轴承当量外径主轴刚度：由于故根据式（10-8）对于机床的刚度要求，取阻尼比当v=50m/min,s=0.1mm/r时,取 计算 可以看出，该机床主轴是合格的. 三、总 结 经过一周的时间，在徐老师的悉心指导下，我们的这次课程设计终于做完了。从徐老师那里，我不仅学到了许多书本上的知识，同时也学会了许多做人的道理。徐老师严谨的治学态度、一丝不苟的工作作风、孜孜不倦的学习精神无不给我留下了深刻的印象。对我在学业上的严格要求和教诲的确使我受益非浅。而且，指导老师以他渊博的学识和前瞻的眼光，为学生开阔了研究视野，丰富了专业知识。他严谨的治学态度和谦逊无私的高尚品质。一丝不苟的敬业精神，鞭策着学生不断进取、前进。我坚信，这一切一切必将对我以后的学习、工作和生活产生深远的影响。在此，学生向徐老师谨致我最崇高的敬意和最诚挚的谢意。 再一次对所有给予过我关心和帮助的老师、同学、和朋友们致以深深的谢意!我相信，我将会以更大的热情和信心投入到今后的学习中去，为了所有曾经帮助过我的人们，我将永远努力。不断进光阴荏苒，课程设计设计转瞬即逝。在本次设计完成之际回想过去的点点滴滴我深深的感到此次可承受设计不仅仅是增长了我们的学识，提高我们的能力。更多的是对我们从事学习研究的一种责任心的培养。是对我们细心和耐心的考验。四、主要参考文献：1 冯辛安主编.机械制造装备设计 第2版 大连理工大学 北京:机械工业出版社,2007.122 黄如林主编.切削加工简明实用手册 北京：化学工业出版社,2004.73 吴宗泽主编.机械设计课程设计手册 第三版 清华大学 北京：高等教育出版社,2006.124 濮良贵主编.机械设计 第八版 北京：高等教育出版社,2007.85 郑文纬,吴克坚主编. 机械原理 第七版 东南大学机械学学科组 北京：高等教育出版社,2006.1