CG6125车床床头箱的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 床床头箱的设计  摘要  当前的机床制造业中。虽然数控机床正在飞速发展，然而，普通机床由于其具有价廉、质优、万能而可靠的优越性，在相当长时间内不可能被完全取代，还要与数控机床并驾齐驱。问题是如何挖掘潜力，改进性能，提高其竞争能力。本设计利用价值工程原理从结构，材料和工艺等方面对车床的 床头箱 进行改进设计。所谓的价值工程是为了寻求功能与成本之间的合理匹配，使企业在生产经营活动中能正确处理质量和成本的关系，向社会提供更多的物美 价廉的产品，给企业和社会带来更多的经济效益。确定价值工程的对象，一般我们选择对产品影响较大的零部件、设计年代已久或结构复杂需要改进或简化结构的零部件、体积较大或材料利用率低的零部件、设计中间问题较多和改进潜力大的部件。因此利用价值工程作为依据，合理的确定普通 床头箱 的结构并选择合适的零部件进行设计。  关键词 ： 传动效率  接触疲劳强度  弯曲强度  耐磨性  买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 目    录  摘要  . 1 . 错误 !未定义书签。  目    录 . 2 第一章  绪论  . 4 言  . 4 内外研究现状及发展趋势  . 5 课题主要研究内容  . 6 第二章   机械运动设计  . 7 置条件  . 7 . 7 定变速组的个数和传动副数  . 7 传动副组合的扩大顺序的确定  . 8 构式确定  . 8 动电机选型  . 8 . 9 . 9 第三章   传动件设计  . 13 . 13 . 15 . 15 . 15 . 15 制传动系统图  . 15 1各轴直径的确定  . 16 . 17 . 21 第四章   强度校核  . 22 轮强度校核  . 22 1 校核 a 传动组齿轮  . 22 校核 b 传动组齿轮  . 23 核 c 传动组齿轮  . 24 轴挠度的校核  . 25 . 25 轴最佳跨距的确定  . 28 择轴颈直径 ,轴承型号和最佳跨距  . 28 求轴承刚度  . 28 传动轴支承处轴承的选择  . 29 第五章  结构设计  . 30 轮块设计  . 30 承的选择  . 30 买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 封装置设计  . 32 轴换向与制动机构设计  . 32 他结构问题  . 33 总结  . 34 致  谢  . 35 参考文献 . 36 买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 绪论  言  当前的机床制造业中。虽然数控机床正在飞速发展，然 而，普通机床由于其具有价廉、质优、万能而可靠的优越性，在相当长时间内不可能被完全取代，还要与数控机床并驾齐驱。问题是如何挖掘潜力，改进性能，提高其竞争能力。本设计利用价值工程原理从结构，材料和工艺等方面对车床的 床头箱 进行改进设计。所谓的价值工程是为了寻求功能与成本之间的合理匹配，使企业在生产经营活动中能正确处理质量和成本的关系，向社会提供更多的物美价廉的产品，给企业和社会带来更多的经济效益。确定价值工程的对象，一般我们选择对产品影响较大的零部件、设计年代已久或结构复杂需要改进或简化结构的零部件、体积较大或材 料利用率低的零部件、设计中间问题较多和改进潜力大的部件。因此利用价值工程作为依据，合理的确定普通 床头箱 的结构并选择合适的零部件进行设计。  普通车床 床头箱 是改变进给量用的，依靠箱内的滑移齿轮机构或者塔伦机构来变换所需要的进给量。它的左端通过挂轮架与床头箱的轴相连，右端通过联轴节与光杆和丝杆相连，操纵时只要搬动 床头箱 外面的手柄到相应位置，就可以把主轴的旋转运动经过挂轮架， 床头箱 传到丝杆或光杆。在设计过程需要解决的主要问题 。  买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 内外研究现状及发展趋势  头箱 其动力传 动系统多采用齿轮传动。齿轮传动具有工作可靠，使用寿命长，瞬时传动比为常数，传动效率高，结构紧凑，功率和速度使用范围广等特点，在各种机械设计中应用广泛。传统的齿轮传动设计以安全系数或许用应力为基础，由于安全系数的确定，缺乏定量的数学基础，许用应力常根据材料性能、热处理工艺、工作环境等诸多因素来确定，具有不确定性，而且齿轮的模数和齿数等都有一定的标准。但其参数的选用可根据实际传动的要求进行，使齿轮传动  量最轻、结构最紧凑。齿轮在工作过程中，由于轮齿受到外力的作用，会产生 相应的应力，出现疲劳、磨损以及断裂。要求齿轮必须有较高的硬度及好的耐磨性，齿面具有高的疲劳强度，齿轮心部要有足够的强度和韧度即要求齿轮必须有较好的综合力学性能。车床噪声主要是齿轮噪声。它来自车床主传动和进给传动系统 (床头箱、 床头箱 和  溜板箱，  即 “ 三箱 ) 。而要使车床噪声达到国家标准要求，  就应对产生主要噪声源的齿轮进行剖析研究。  静态特性 (包括静强度和静刚度等 )和动态特性 (振动响应特性和热稳定性等 )优劣都将直接影响到整台车床的使用性能。因此，在设计阶段需对 其静态以及动态特性进行合理而准确的分析，以提高设计效率，减少试验成本，进而提高进给轴的使用性能。  传动系统在车床传动系统中起着重要作用，对进给传动系统进行优化设计，使传动路线缩短，传动元件减少提高传动精度和被加工螺纹精度。  要求。使用性能是指零件在正常使用状态下，材料应具备的性能包括力学性能、物理性能和化学性能。使用性能是保证零件工作安全可靠、经久耐用的必要条件。选材时，要根据零件的工作条件和失效形式，正确地判断所要求的主要性能同时还要考虑经济性。 中国 车床 变速总成产业现状 。  买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 课题主要研究内容  设计目的：通 过卧式机床主轴箱的结构设计，在拟定传动和变速的结构方案过程中，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，并具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。掌握机床设计的过程和方法，使原有的知识有了进一步的加深。课程设计属于机械装备制造课的延续，通过设计实践，进一步学习掌握机械系统设计和机械装备制造的一般方法；培养综 合运用机械制图、机械设计基础、精度设计、金属工艺学、材料热处理及结构工艺等相关知识，进行工程设计的能力；培养使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力；提高技术总结及编制技术文件的能力。  买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 第二章   机械运动设计  置条件  1确定转速范围：主轴最小转速 0m in   2确定公比 : 1m  ,选取   3转速级数： 18z , 4最大加工直径 D=250 构分析式  定变速组的个数和传动副数  实现 18 级转速的变速方案的变速组成方案可为：  （ 1） 2918  （ 2） 3618   （ 3） 23318  为了变速箱中的齿轮总个数为最小值，每个变速组的传动副数最好取 p=2或 3，并且考虑到机床实际结构情况，所以变速系统通常使用双联或者三联齿轮进行变速（方案 1 齿轮数为 9+2=11，方案 26+3=9，方案 3+3+2=8 对）。还因为机床的主轴的最低转速部分，比电动机转速低得多，必须进行减速，而用 p=2或 3，达到同样的变速级数，变速组相应增加，这样可以利用变速的传动比来降速，以减少专门用于降速的定比传动副。  故组成方案可分为：  （ 1） 23318  （ 2） 32318   （ 3） 33218  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买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 后少的原则，因此取 23318 方案。  传动副组合的扩大顺序的确定  （ 1） 931 23318  （ 2） 361 23318  根据级比指数分配应 “前疏后密 ”的原则，应选方案（ 1） 931 23318  其实扩大顺序和传动顺序相互一致，它的中间轴的变速范围 是比较小的，当中间  最高转速一定时，其最低速度处于较高位置，传递的扭矩就会变小。  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 2i 。在主传动链任一传动  的最大变速范围 108m a xm a x 在设计时必须保证中间传动轴的变速范  最小。（ 1） 931 23318 ，最后扩大组的表示范围 jj *1(2 其中  ，92 X ， 22 P   102 R   合适  （ 2） 361 23318   最后扩大组的表示范围 jj *1(2 其中  ， 61 X ，32 P   1022 R   不合适  构式确定  总上所述得结构式为：361 23318 动电机选型   已知该卧式 车床的最大回转直径 D=250加工工件直径   D=125 外圆时，工件以最高转速 000r/削毛坯为 d=50削速度        车刀进给速度 0mm/f /m  00 2 0 00501 0 00 41就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 进给量 f= 最大背吃刀量 削层公称横截面积 AD=f =据金属工艺学切削力经验公式  Fc=据金属工艺学表 1取 1962此 ， 有 Fc=962切削功率 1  选取机床传动效率   则机床电动机的功率  根据 机械设计课程设计表 8选取 90L4。额定功率为 载转速为 1400r/构分析式  制转速图  选择电动机  一般车床若无特殊要求，多采用 据原则条件选择 系列笼式三相异步电动机。  (2)确定各级转速并绘制转速图  由 0   z = 18 确 定 各 级 转 速 ： 由 公 式 1 买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 13412 .40、 50、 63、 80、 100、 125、 160、 200、 250、 315、 400、 500、 630、 800、 1000、1250、 1600、 2000r/3)分配各变速组的最小传动比   决定轴 的最小降速传动比主轴上的齿轮希望大点，能起到飞轮的作用，所以最后一个变速组的最小降速传动比取极限值 1/4，公比  ， 4，因此在 轴上向上六格找到一个固定位置，连结线即 得最小传动比。   决定其余变 速组的最小传动比是根据前缓后急的原则决定   基本组的级比指数 ，第一扩大组的级比指数  第二扩大组级比指数 （ 4）转速图  (5)确定各变速组传动副齿数  传动组 : 2/1/1 33 查金属切削机床设计表 2 ： 59、 61、 63、 65、 66、 68、 70、 72、 74、 75  买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 ： 59、 60、 62、 65、 67、 70、 72、 73、 75、 77  2/1/1 33 ： 57、 60、 63、 66、 69、 72、 75、 78、 75、 81  可取 2,于是可得轴齿轮齿数分别为： 32、 28、 24。  可得轴上的三联齿轮齿数分别为： 40、 44、 48。  传动 组 :   查金属切削机床设计表 2 ： 59、 60、 62、 65、 67、 70、 72、 73、 75、 77 ： 63、 65、 66、 68、 70、 72、 73、 75、 77   ： 60、 63、 66、 67、 70、 71、 73、 74、 77  可取  7， 故取轴为 47 于是可得轴上三联齿轮的齿数分别为： 47、 34、 22。  可得轴上的三联齿轮齿数分别为： 30、 41、 55 传动组 : 升速传动  231   4/1/1 62 查金属切削机床设计表 231 ： 78、 81、 84、 86、 87、 89、 90、 92  4/1/1 62 ： 80、 81、 84、 85、 86、 89、 90  可取  4， 231 故取轴为 28 于是可得轴上二联齿轮的齿数分别为： 56、 17。  得轴两齿轮齿数分别为 28， 67。  综上所述，各变速组齿轮齿数表所示  变速组  第一变速组  第二变速组  第三变速组  齿数和 S 72 77 84 齿数名 z 2 4 6 8 10 12 14 16 齿数  24 48 28 44 32 40 22 55 34 41 47 30 17 67 56 28 买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 传动过程中，会采用三联滑移齿轮，为避免齿轮滑移中的干涉，检验8>4，因此所选齿轮的齿数符合设计要求的 三联滑移齿轮中最大和次大齿轮之间的齿数差应大于 4。  买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 第三 章   传动件设计  床带传动设计  （ 1）初定轴 考虑 I 轴的转速不宜过低（结构尺寸增大），也不宜过高（带轮转动不平衡引起的振动、噪声），初定从动轴 n =900r/ （ 2）确定计算功率 机械设计表 8A=P  3）选取 根据计算功率 小带轮转速 n =900r/机械设计图 8型   （ 4）确定带轮的基准直径 v 初选小带轮的基准直径 机械设计表 8小带轮的基准直径 40算带速 v。带速  因为 5m/s（  10）计算压轴力 轴力的最小值为 （ Z（  =2 2      =传动件的计算转速  由参考资料查得，主轴计算转速是第一个三分之一转速范围内的最高一级转速，  轴计算转速的确定： a. 轴共有 9 级实际工作转速 16060r/ 1000r/间的所有转速都能传递全部功率，此时轴若经齿轮副 动主轴，只有 160 3 级转速才能传递全部功率；若经齿轮副 动主轴，则 315 9 级转速都能传递全部功 率；因此，轴具有的 9 级转速都能传递全部功率。 够传递全部功率的最低转速 n =160r/为轴的计算转速 . 其余依次类推，得各传动轴的计算转速为： n =800r/n =400r/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：   K   0 2 21 m  13m i n %5%002000 2000 5 . 21- 标标实 n i n/ 6 52856304740322501401 4 0 0 实买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 各齿轮的计算转速  1）齿轮 计算转速。  在轴上，共有 160九级转速；经动，主轴所得到的 3 级转速 160能传递 全部功率，其中最低转速 160r/为 计算转速。  2）齿轮 计算转速。 在轴上，共有 40九级转速；但只有其中的 160能传递有效功率；其中在最低转速 160r/为 计算转速。  其余依次类推，各齿轮的计算转速见下表  齿轮序号  2 4 6 8 10 12 14 16 转速（ r/ 800 400 800 500 800 630 400 160 400 315 400 630 160 160 160 315 1 各轴直径的确定  由金属切削机床设计表 3主轴前轴颈直径 60轴颈直径 （   45 1） 选择材料。材料选用 45 钢正火处理，有机械设计课程设计表 8料抗拉强度 00，屈服强度 55硬度    2） 计算基本直径 文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 由机械设计表 15得轴材料及载荷系数 20，许用扭转切应力   5 。当轴端弯矩较小时，查机械设计课程设计表 2 V 带的传动效率为 轮传动效率为 动轴承传动效率为   轴直径 : ， n =800r/  0  0 330  有一个键槽时，轴径增大 5%7%，并圆整为 25轴直径 : ， n =400r/ 30  有一个键槽时，轴径增大 5%7%，并圆整为 25轴直径 : ， n =180r/ 0  0 330  有一个键槽时，轴径增大 5%7%，并圆整为 32轴直径 : ， n =125r/轴为空心轴 ,取 = ( 33 40  有一个键槽时，轴径增大 5%7%，并圆整为 40主轴内孔直径 =10 5 10 主轴内孔为 =0齿轮模数计算  齿 轮选用 40质处理按接触疲劳强度或者弯曲强度计算齿轮模数比较复杂，因此先进行估算，再选用标准齿轮模数，一般同一变速组中的齿轮取同一模数，一个主轴变速箱中的齿轮采用 12 个模数，传动功率的齿数模数一般不小于 2 第一变速组：相同模数承受载荷最大，齿数最小的齿轮为 于 I 轴，属于高速轴  （ 1）按照接触疲劳强度验算齿轮选用精度。  1） 选择载荷系数 ） 计算小齿轮传递的转矩 4115 就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 3） 由机械设计表 10取齿宽系数 11 ，由表 10取材料的弹性影响系数 ,由图 10吃面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限为00 ；大齿轮的接触疲劳强度强度 50 。  4） 计算应力循 环次数。  00 800 1（ 15 300 2 8） =109 109/2=108 5） 由机械设计图 10 失效概率的 1%，安全系数 S=1 M P 701 ;   M P  612  6） 试算小齿轮分度圆直径 入 H 中较小的值。   4561 243211 圆周速度 t / 0060 800441 0 0060 11 齿宽系数 411 7） 计算齿宽与齿高之比 b/h。  模数 , 齿高 h=v=m/s ,7 级精度，由机械设计图 10v=齿轮 1 K ,由表 10得使用系数 ，由表 10插值法查得 7级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时， 图 10得 载荷系数 K= 7 4 8）按实际的载荷系数校正所 算得的分度圆直径得  311 , 模数 m=d1/ （ 2）按齿根弯曲疲劳强度计算  1）由机械设计图 10001 ; 大 齿 轮 的 弯 曲 强 度 极 限 802 ， 并 查 取 弯 曲 疲 劳 寿 1 K ; 买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 计算疲劳弯曲许用应力  取弯曲疲劳安全系数 S=   M P  22111  计算载荷系数， 5 7 4   由机械设计表 10得齿形系数 力校正系数 0 1 6 5  1 3 7  221 11 F  模数  6 5 243 211  对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 于齿轮模数 齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（及模数与齿数的乘积）有关，可取弯曲强度算得的模数 m=2 由以上结论，按齿轮齿根弯曲疲劳弯曲强度验算第二变速组和第三变速组中的齿轮模数。  第二变速组：相同模数承受载荷最大，齿数最小的齿轮为   小齿轮传递的转矩  2）计算应力循环次数  00 400 1（ 15 300 2 8） =109 109/108 3）由机械设计图 10001 ; 大 齿 轮 的 弯 曲 强 度 极 限 802 ， 并 查 取 弯 曲 疲 劳 寿 1 K ; 4）计算疲劳弯曲许用应力   4225 就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 取弯曲疲劳安全系数 S=   M P  47;22111  载荷系数 机械设计表 10得齿形系数 力校正系数 0 1 5 9  1 3 4  221 11 F  模数  5 9 07 9   2 43 211  第三变速组：相同模数承 受载荷最大，齿数最小的齿轮为 于 1）小齿轮传递的转矩 2）计算应力循环次数  00 180 1（ 15 300 2 8） =108 108/4=108 3）由机械设计图 10001 ; 大 齿 轮 的 弯 曲 强 度 极 限 802 ， 并 查 取 弯 曲 疲 劳 寿 1 K ; 4）计算疲劳弯曲许用应力  取弯曲疲劳安全系数 S=  载荷系数 机械设计表 10得齿形系数 力校正系 M P  44;32111 5335 就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 数 0 1 6 0  1 3 4  221 11 F  模数  6 0  2 53 211  为了使主轴变速箱中的齿轮采用 12个模数，选取模数依次为 2由公式 为模数mB 106m 得：  第一变速组齿宽  610） 2=1220二变速组齿宽  610） 3=1830三变速组齿宽  610） 3=1830对啮合齿轮，为了防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合齿宽减小而增大轮齿的载荷，设计上，应使主动轮比小齿轮齿宽大  综上所述，齿轮的基本参数如下表所示  2 4 6 8 10 12 14 16 齿数       24 48 28