机械制造装备课程设计

长春理工大学光电信息学院课程设计任务书学 院：机电工程分院专 业：机械设计制造及其自动化学 生 姓 名：课程设计题目：普通机床主轴箱部件设计指 导 教 师：机械制造装备设计课程设计任务书1 普通车床（I 型）主轴箱部件设计11 最大加工直径为 320 mm 的普通车床的主轴箱部件设计1 原始数据题 目主轴技术数据6（16-18） 7（19-21） 8（22-24）9（25-27）10（28-30）主电动机功率（kW） 4 4 4 4 4主电动机转速（r/min）1450 1450 1450 1450 1450nmax（r/min） 1400 1600 1800 2000 2500nnim（r/min） 31.5 35.5 40 45 56 1.41 1.41 1.41 1.41 1.412 工艺要求 （1）要求主轴正反转。（2）加工工件的材料为钢铁。（3）采用硬质合金刀具。（4）机床精度等级为普通级。12 设计内容1运动设计根据给定的转速主传动的结构网、转速图、传动系统图、计算齿轮齿数。2动力计算选择电动机型号，对主要零件（如带轮、齿轮、主轴、传动轴、轴承等）进行计算（初算和验算） 。3绘制图纸（1）机床主传动系统图（画在说明书上） 。（2）主轴箱部件展开图及主剖面图。（3）主轴零件图4编写设计说明书 1 份课程设计说明书目录一、 概述1.1 机床课程设计的目的41.2 车床的规格系列和用处.41.3 操作性能要求.4二、参数的拟定2.1 确定转速范围.52.2 主电机的选择.5三、传动设计3.1 主传动方案拟定.53.2 传动结构式、结构网的选择.53.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目.63.2.2 传动式的拟定63.2.3 结构式的拟定63.3 转速图的拟定.7四、传动件的估算4.1 三角带传动的计算.84.2 传动轴的估算.104.2.1 传动轴直径的估算114.3 齿轮齿数的确定和模数的计算4.3.1 齿轮齿数的确定134.3.2 齿轮模数的计算134.3.3 齿宽的确定144.4 带轮结构设计15五、动力设计5.1 主轴刚度验算5.1.1 选定前端悬伸量 C.165.1.2 主轴支承跨距 L 的确定165.1.3 计算 C 点挠度165.2 齿轮校验.19六、结构设计及说明6.1 结构设计的内容、技术要求和方案.206.2 展开图及其布置.216.3 齿轮块设计.216.3.1 其他问题226.4 主轴组件设计.22七、总结23一、概述1.1 机床课程设计的目的 课程设计是在学生学完相应课程及先行课程之后进行的实习性教学环节，是大学生的必修环节，其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计，使学生在拟定传动和变速的结构的结构方案过程中，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，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。1.2 车床的规格系列和用处普通机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。因此，对这些基本知识和资料作些简要介绍。本次设计的是普通型车床主轴变速箱。主要用于加工回转体。工件最大回转直径D max(mm)正转最高转速Nmax( )inr电机功率N（kw）公比 转速级数Z320 2500 4 1.41 12表 1 车床的主参数（规格尺寸）和基本参数1.3 操作性能要求（1）具有皮带轮卸荷装置（2）手动操作纵双向摩擦片离合器实现主轴的正反转及停止运动要求（3）主轴的变速由变速手柄完成二、参数拟定2.1 确定转速范围查金属切削机床表得：56r/min，80r/min，112r/min ，160r/min，224r/min，315r/min，450r/min，630r/min，900r/min，1250r/min ，1800r/min， 2500r/min。2.2 主电机的选择合理的确定电机功率，使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。已知电动机的功率是 4KW，根据车床设计手册附录表 2 选 Y132S-4，额定功率 5.5KW，满载转速 1440r/min，最大额定转矩 2.3N/m。三、传动设计3.1 主传动方案拟定拟定传动方案，包括传动形式的选择以及开停、换向、制动、操作等整个传动系统的确定。传动形式指传动和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的传动形式、变速类型。传动方案和形式与结构的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。因此，确定传动方案和形式，要从结构、工艺、性能及经济等方面统一考虑。传动方案有多种，传动形式更是众多，比如：传动形式上有集中传动、分离传动；扩大变速范围可用增加传动组数，也可用背轮结构、分支传动等形式；变速箱上既可用多速电机，也可用交换齿轮、滑移齿轮、公用齿轮等。显然，可能的方案有很多，优化的方案也因条件而异。此次设计中，我们采用集中传动形式的主轴变速箱。3.2 传动结构式、结构网的选择结构式、结构网对于分析和选择简单的串联式的传动不失为有用的方法，但对于分析复杂的传动并想由此导出实际的方案，就并非十分有效。3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目级数为 Z 的传动系统由若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有 、Z、个传动副。Z传动副中由于结构的限制以 2 或 3 为合适，即变速级数 Z 应为 2 和 3 的因子： 有以下三种方案：ba12=322.3.2.2 传动式的拟定12 级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，因此主轴上的齿轮少些为好。最后一个传动组的传动副常选用 2。综上所述，传动式为 12=32 2。3.2.3 结构式的拟定传动副应前多后少的原则，故 12=3 2 2 传动式，有 6 种结构式和对应的结构网。又因为传动顺序应前密后疏，变速组的降速要前慢后快，所以结构式为：12=3 2 21363.3 转速图的拟定电动机 I II III IV 图 1 正转转速图图 2 主传动系图四、 传动件的估算4.1 三角带传动的计算三角带传动中，轴间距 A 可以加大。由于是摩擦传递，带与轮槽间会有打滑，宜可缓和冲击及隔离振动，使传动平稳。带轮结构简单，但尺寸大，机床中常用作电机输出轴的定比传动。(1)选择三角带的型号根据公式： 1.56.0caPKKW式中 P-电动机额定功率， -工作情况系数 a查机械设计图 8-8 因此选择 A 型带，尺寸参数为B=80mm， =11mm，h=10， 。db40(2)确定带轮的计算直径 ，D带轮的直径越小带的弯曲应力就越大。为提高带的寿命，小带轮的直径不宜过小，即 。查机械设计 表 8-3，8-7 取主动轮基准直径Dmin=100m由公式 12Dn式中：-小带轮转速， -大带轮转速， -带的滑动系数，一般取 0.02。nn所以 ，由机械设计 A表 8-7 取园整为2140.20.58Dm224mm。(3)确定三角带速度按公式 13.425109.42606DnmVs(4)初定中心距带轮的中心距，通常根据机床的总体布局初步选定，一般可在下列范围内选取： 根据经验公式 取 ，取120120.7DADm1254698m=600mm.0A(5)三角带的计算基准长度 LADAL20 4153.14