机械制造装备设计课程设计-普通车床的主轴箱部件设计.doc

课程设计说明书 课程名称： 机械制造装备设计 设计题目： 普通车床的主轴箱部件设计 专 业： 机械设计及其自动化 学生姓名: 指导教师: 目录一、运动设计11：确定变速范围R12：确定转速级数13：确定结构式14：绘制转速图15：确定各变速组传动副齿数26：绘制传动系统图3二、动力计算31：确定各轴转速32：带传动设计43：各传动组齿轮模数的确定和校核54：校核a传动组齿轮75：校核b传动组齿轮76：主轴挠度的校核87：轴的校核98：主轴最佳跨距的确定99：各传动轴支承处轴承的选择1010：计算跨距10三、心得体会11四、参考文献11一、设计目的通过机床主运动机械变速传动系统得结构设计，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。二、设计步骤1.运动设计1.1已知条件1确定转速范围：主轴最小转速最大转速2确定公比：4 最大加工直径250mm5主电动机功率P=4kw根据已知条件可得变速范围Rn=nmax/nmin=22.3r/min故Z=lgRn/lg+1=9故转速级数：1.2结构分析式在降速传动中，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， 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Y132M1-6型Y系列笼式三相异步电动机。分配总降速传动比3确定传动轴轴数 传动轴轴数 = 变速组数 + 定比传动副数 + 1 = 2 + 1 + 1 = 4 确定各级转速并绘制转速图 由 z = 9确定各级转速：1000、710、500、355、250、180、125、112r/min。在四根轴中，除去电动机轴，其余三轴按传动顺序依次设为、。与、与之间的传动组分别设为a、b。现由（主轴）开始，确定、轴的转速： 先来确定轴的转速500，355，250 r/min 确定轴的转速传动组a的级比指数为1，确定轴转速为500 r/min 由此也可确定加在电动机与主轴之间的定传动比。下面画出转速图（电动机转速与主轴最高转速相近）。 5确定各变速组传动副齿数 传动组a:, ，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。传动组b: 查表,.84，时：84、85、89、90、94、95、96、98、100.84时：80、81、84、87、91、95、96、99、102时：80、82、84、87、89、90、94、96、97、99可取 96，于是可得轴上两联齿轮的齿数分别为：19、25、40。于是 ，可得轴上两齿轮的齿数分别为：77、71、56。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125r/min按71/18的传动副找上去，轴的计算转速为355r/min；轴的计算转速为500r/min。3各齿轮的计算转速 传动组b中，19/77只需计算z = 19 的齿轮，计算转速为500r/min；传动组a只需计算z = 24的齿轮，计算转速为500r/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=1000r/min,传递功率P=4KW,传动比i=2，两班制，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A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 239a870,初取中心距为500mm。 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 = 1400r/min = 10.6m/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 = 3mm。 按齿数30的计算，可取m = 3mm； 按齿数36的计算，, 可取m = 3mm。 于是传动组a的齿轮模数取m = 3mm。 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19齿数的齿轮计算： 可得m = 3.5mm； 取m = 3mm。 按齿数25的计算，； 按齿数40的计算，, 可取m = 3mm。 于是轴三联齿轮的模数统一取为m = 3mm。于是轴三联齿轮的直径分别为： 轴上与轴三联齿轮啮合的两齿轮直径分别为： 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=8.25KW,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19的即可，确定各项参数 P=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。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：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75-100mm,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为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 7. 主轴刚度的校核7.1 主轴图:7.2 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 普通机床的设计任务完成了。本次设计巩固和深化了课堂理论教学的内容，锻炼和培养了我综合运用所学过的知识和理论的能力，是我独立分析、解决问题的能力得到了强化.四、参考文献1工程学院机械制造教研室 主编.金属切削机床指导书.2濮良贵 纪名刚主编.机械设计(第七版).北京:高等教育出版社,2001年6月 3毛谦德 李振清主编.袖珍机械设