机床课程设计说明书.doc

机 床 课 程 设 计 的 目 的机床课程设计是机械制造装配设计课的一个重要的实践性环节，为了巩固和扩大学生在基础技术课和专业课程学习中所获得的知识。通过课程设计，可以使学生学会在理论联系实际的工作方法，并培养其独立的工作能力；初步了解到机床设计的方法和步骤；熟悉有关标准、规格、手册和资料的运用；编写设计说明书，绘制部件装配图及零件工作图以及如何有计划地组织自己的工作，为毕业论文、毕业设计积累经验。在整个课程设计过程中，要求学生充分利用自己所学到的知识独立地、最好地、创造性地进行自己的课程设计，使设计符合于先进的设计思想。在设计中，应充分地考虑结构的工艺性、机构的工作可靠性、拆装方便、操纵简单、零件的强度、刚度和寿命。同时要求保证技术安全和维护保养方便等。必须指出一点，在设计中不应凭空幻想，片面地追求新奇而不切合实际的设计，真正的创造性设计，应该建立在现有科学技术水平的基础之上。现在生产的各种机器，也都是在实践中经过不断地、反复地改进设计发展出来的。因此，在设计中首先要参考现有机械的设计，当然不是盲目地照抄，而是要对现有的机器进行分析、比较、选用其合理和先进的部分，然后再通过自己的思考进行必要的改进和发展，是自己的设计在使用上和结构上更合理和更经济。 课 程 设 计 题 目已知条件：，主电机功率为7.5KW, ，结构式为 。、 课 程 设 计 内 容设计：卧式车床12级主轴箱主轴传动系统1） 分析拟定卧式车床主轴箱的结构方案2） 进行必要的的分析计算。3） 绘制机床主轴箱结构的装配总图1张4） 绘制主要零件图2张5） 编写设计计算说明书1份1课程设计说明书已知条件：，主电机功率为7.5KW,。设计：某卧式车床12级主轴箱主轴传动系统。（一）运动设计与计算1计算主轴各级转速：因为，其中， 故 查表取标准值： 查表取标准值： 查表取标准值： 查表取标准值： 查表取标准值： 查表取标准值： 查表取标准值： 查表取标准值： 查表取标准值： 查表取标准值： 查表取标准值： 查表取标准值： 2结构式：1） 7） 13）2） 8） 14）3） 9） 15）4） 10） 16）5） 11） 17）6） 12） 18）确定说明：考虑到卧式普通车床主传动系统轴上通常采用双向摩擦片离合器进行停车和变向，且它占了较长的轴向位置。为了使轴不致过长，因此轴间只安排了两级变速组，这样上式1）6），即六个结构式均不合适。 根据各变速组应按“前多后少”的原则，这样上式13）18）均不合适。 又根据转速扩大顺序应尽可能与传动顺序一致，且根据合理分配传动比使中间轴有较高转速，这样上式8）、9）、10）、12）四个结构式不合适。这样就剩下7）和11）两个结构式，即 。A式 。B式 验算最后扩大组： 合适现就A式（） 和B式（）进一步讨论 3转速图的拟定1）根据A式（）转速图拟定如下：图1 A式转速图方案之一 图2 A式从图1和图2的C变速组可以看出：升速 合适。 降速 合适。 满足升降速范围的要求。由此可见，在轴上，m、n两点是唯一方法，无法变动，否则违反升降速原则。从图1看，选择不同可以取和两个方案。对点， ；对于点， 。从图2看，选择不同可以取和两个方案。对于点， ;对于点， 。从皮带传动，一般取1.52之间较合适，故图1、图2中取和就比较合适，能满足皮带传动的要求，取为好。从图1和图2中可看出，比低一格，一般说，中间各传动轴（、）上的传动件其转速尽可能高一点，因为，当传动功率一定时，计算转速越低，其传动扭矩越大，要求尺寸就越大，这样浪费材料，占地大，机器笨重；而当较高些，相对传递扭矩就小，其结构尺寸就小。然而也不能使过高，否则容易引起动载荷产生振动和噪音，发热。这样综合考虑图2上的就比较好一些，即的速度为。 图3 的转速图（A式）2）根据B式 转速图拟定说明如下： 图4 B式转速 图5 B式 对B式与A式一样，很容易确定、点（图4、图5），分析方法与前面相同，确保升降速原则。同理，确定了点，保证了带传动的传动比，保证大带轮较大。 对中间轴上的选择，应考虑其转速尽可能高一些但又不能过高的原则，可确定点较理想（图5）。 综上所诉：拟定转速图优劣，应遵守变速组的变速级数“前多后少”原则，即；各变速组的扩大顺序应尽可能与运动的顺序组相一致原则或射线“前密后疏”原则，即；各变速组最小传动比应采取递减的原则，叫降速“前慢后快”的原则。若考虑中间轴上、点距离，B式比A式接近，更符合“中间各轴的转速尽可能高一些，但又不能过高”的要求，所以认为B式方案比A时好。但A式（图2）亦较好，其中变速组跨域三个格（、三个格），对轴上双向摩擦片离合器的安装与操纵比较有利。最后决定采用B式方案。4计算转速对车、铣、刨床主运动多采用单速异步电动机，其输出最大功率即额定功率是恒定的，但主轴是在不同的转速下工作，其所传递的扭矩随转速降低而增大，当主轴转速最低时，其扭矩最大，则轴径将最大。然而，最低几级转速常用于切削螺纹，所以功率较小。而此时转速较低，也不可能用到全功率（）。因此，各类普通机床都设计成只有从高于最低转速的某一级开始，才能使用电动机的全功率。这个有可能使用全功率的主轴最低转速成为主轴的“计算转速”，用表示。同理，各传动件传递全功率时，各自的最低转速，称为各传动件的计算转速。计算如下：轴或齿轮计算转速224280560900450280224560710560齿轮或带轮计算转速4505602805607109005609009001450对于普通车床、铣床：图6 选用B式转速图5拟定传动系统图图7 拟定传动系统图6计算各传动副的传动比 皮带传动：因为主电动机，查皮带设计手册，选取三角皮带型号为B型，同时查表，最小直径。取则故取验算带速：由于dd300mm所以带轮应采用腹板式结构查简明机械设计手册表6-1后，取d=45mm,轴承代号为6209。查机械设计课程设计表3-5后，得皮带轮齿顶直径其他数据分别为 齿宽 皮带轮宽 由于，所以，考虑采用弃荷皮带轮，带轮内要装滚动轴承和轴套。 A变速组 参考图6转速图： ， 。采用查表法计算出齿数，见下表：齿数和传动比75778286889329：4630：4732：5033：5334：5436；5733：4234：4336：4638：4839：4941：52传动比误差0.6304 0.750.638 0.790.64 0.850.62 0.790.629 0.790.63 0.788从传动比误差来看，选齿数和、88. 93较好，但考虑到轴、轴间安装双向摩擦片离合器的径向尺寸较大，取，这时， ， ， 。 B变速组参照图6转速图： ， ， 。同样，采用查表法计算出齿数，见下表：齿数和 传动比66727581869322：4424：4825：5027：5429：5731：6229：3732：4033:4236:4538：4841:5237：2940：3242:3345:3644：3852:41传动比误差0.51.2760.7830.5 1.250.80.51.270.790.51.250.80.5091.1580.790.51.2680.788从传动比误差来看，选齿数66、72、81. 83. 93较好，但考虑到装在轴上的齿轮齿顶圆碰到轴上的双向摩擦片外径，故取，这时， ， ， ， 。 C变速组依据图6转速图： ， 。同样，采用查表法计算出齿数，见下表：齿数和传动比808588959810123：5724:6125:6327:6827:6829:7249:3152:3354:3458:3760:3862:39传动比误差0.404 0.6330.393 0.6350.397 0.630.397 0.6380.4 0.6330.402 0.629从传动比误差来看，选齿数和、95、98、101较好，但考虑到主轴轴径较大，为了保证齿轮能套装在主轴上，故取 ，这时， ， ， 。从整体结构看，保证结构紧凑，齿轮和 。7演算主轴转速误差主轴转速误差：从图6转速图可知： 误差 （标准） 0.69% 112 1.82% 140 0.24% 180 1.83% 224 0.33% 280 0.39% 355 -1.05% 450 0.5% 560 0.33% 710 0.05% 900 - 0.61% 1120 0.5% 1400从上面计算主轴转速误差可以看出，均未超过允许范围，验算合格。（二）动力设计与计算8皮带传动设计与计算根据前面已计算过的皮带轮、和带轮型号，进一步确定皮带根数、长度、中心距，作用于带轮的径向力等。其中：D1=140mm,D2=225mm. 1)确定V带中心距和基准长度ld00一般初选带传动中心距为轮 所以初选带传动中心距为500mm。2)确定相应带长由机械设计表8-2查得基准长度，实际中心距3)计算包角4)计算单根V带的基本额定功率由和查机械设计表8-4a得， 。根据 ，和B型带查机械设计表8-4b得，单根V带的额定功率 ，查机械设计表8-5并用插值法得，包角修正系 ，查机械设计表8-2得，带的基准长度系数 。5)计算单根V带的额定功率6)确定带的根数Z 为了使各根带的受力均匀，带的根数不宜过多，一般应小于10根，否则，应选择横截面积较大的带型，以减少带的根数。故带的根数Z取3根 。7）计算单根v带的初拉力的最小值(F0)min由于单根带的单位长度质量q=0.1Kg/m,所以应使带的实际初拉力F(F0)min9传动轴直径的估算传动轴应满足强度和刚度要求：通常按估算。机床变力较大，变形是主要，故轴的取25mm，轴的取30mm，轴的取35mm，这里直径指的轴两端支承轴承处外径。10齿轮模数的初步计算按接触疲劳强度和弯曲强度方法计算模数比较复杂，故用来计算各级齿轮模数，经计算，取A变速组取2.5 ，B变速组取3 ，C变速组取4 。各齿轮的分度圆直径如下： 各齿轮的齿顶圆直径如下： 齿宽因为齿宽，根据经验b取20mm 。中心距a 轴：， 轴：， 轴：， 11双向摩擦片离合器计算 1) 离合器传递额定静扭矩 （）2)外摩擦片的内径，应比安装在轴上的轴径大23mm 。3)摩擦面对数 为了使为偶数，则取6（对）。4)反转时，12主轴轴径的计算 主轴的直径对刚度影响很大，通常前端直径按传动功率确定，主轴的后端轴径，为了通过棒料或安装工具，主轴需做成空心，主轴内孔直径，其中，对于卧式车床，经查表得，取110mm ，取70mm ，d取50mm 。13校核第一根轴的强度第一根轴上皮带轮必须采用弃荷装置，这样在该处只传递扭矩，不承受弯矩，可减小弯矩变形，大大提高了机床的运动精度。根据上面选择的轴的材料40Cr，取轴的许用扭转切应力为35，轴的扭转强度为所以，第一个轴强度符合（三）结构设计主要对轴及轴上的传动件做周向定位和轴向定位，其他各零件尺寸大小发确定凭经验。14周向定位采用：平键、花键、销子、紧定螺钉等。15轴向定位可采用：轴肩、轴环、粗牙螺纹（六角螺母）、细牙螺纹（圆螺母）、销子、紧定螺钉、轴套、轴承盖、档块、轴用弹性卡圈等。16箱体壁厚主轴箱受力较大，易变形，相对壁厚较厚。一般取主轴前轴承处的壁厚为30 mm；主轴后轴承处的壁厚为20 mm；主轴箱底、箱盖、隔墙的壁厚为15 mm。17其他尺寸确定轴上轴承宽度。弃荷装置上大套筒单边厚度为8mm。轴肩、轴环的单边高度至少为23mm。18 设计技术参数设计技术参数表如下：题皮带传动第一变速组a第二变速组b号型号根数D1D2m1Z1Z2Z3Z4Am2Z5Z6Z7Z8Z9Z10ABB31402252.53454394911032448324049321085第三变速组c双向摩擦片主轴设计参数主电机5m3Z11Z12Z13Z14ADdinmaxnmind空DcpnjNn5542768583719078606140015050909007.5145019简介装配展开图的绘制开始绘制第一根轴，先从皮带轮开始，再绘配合轴径与大套筒。画轴径与轴承支承，再绘A变速组滑移齿轮位置，给足滑移空间。绘B变速组，按中间齿轮啮合绘制，给足滑移空间，注意干涉。20心 得 体 会经过为期三个周的课程设计，我明白了车床主轴箱的传动原理以及结构。让我认识到机械设计在现代制造行业的重要性以及应用的广泛性。不论从尺寸的计算还是对结构图的绘制都让我体会到做设计要有一个一丝不苟的工作态度，它不是随便就能达到目的的，它与实际有着密切的关系必须是实事求是的。这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到了一些专业知识问题，但在陈老师和同学们的帮助下，都很快的解决了。同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得还不够深刻，掌握得还不够牢固，但在这次的课程设计完成后，让我学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅，我想，今后的制作设计应该更轻松。 对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次的课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！ 在此，感谢陈老师的细心指导，也同样谢谢其他各组同学的无私帮助！参 考 文 献1. 濮良贵主编. 机械设计 第八版 北京：高等教育出版社,2007.8 2.陈立德 主编机械制造装备设计课程设计M北京：高等教育出版社，20073.陈秀宁 主编.机械设计课程设计（第三版）M杭州：浙江大学出版社，20074.关慧贞 等主编机械制造装备设计（第三版）M北京：机械工业