CA6140金属切削机床课程设计说明书.doc

金属切削机床课程设计 车床 金属切削机床课程设计任务书 题目:设计某机床的主传动系统 学生呈缴设计日期2007年6月10日 给予本设计的基本条件 设计说明书应包含的内容（1）主传动设计（2）动力设计（包括零件及组件的初步计算和验算）（3）结构设计（主要结构分析）（4）参考文献 本设计应完成的图纸零号图纸（机床主轴变速箱的展开图）一张 本设计答疑人 时间分配比例： 发题： 2008年4月20日 开始： 2008年4月21 日 完成： 2008年6月10 日8. 设计人员：设计过程：计 算 及 说 明结 果1.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。2.设计步骤2.1运动设计2.1.1确定转速范围：2.1.2确定公比：2.1.3转速级数：2.1.4结构分析式。; ; 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。根据电动机到主轴一般为降速传动，接近电动机出的零件转速较多，从而转矩较小，尺寸也较小；传动副较多的传动组放在接近电动机处，可使小尺寸的零件多些，可节省材料。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。2.1.5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。分配总降速传动比由，及结合金属切削机床表7-1各级转速依次为：, , , ,.确定传动轴轴数 轴数根。绘制转速图循传动副前多后少，传动线前密后疏，降速要前慢后快的原则；速时最大传动比，降速时最小传动比，画转速图如下所示:2.1.6确定各变速组传动副的齿数1.如图传动组a: ，由金属切削机床表8.1查得，为，查得 取，则从表中查出小齿数分别为45，49，51，即，2.传动组b: , 查表8.1，=1.12，1.26，1.57，查得 取，则从表中查出小齿轮齿数分别为28，32，34，即，3.传动组c: ，查表8.1，=1.57,1.76，查得取，小齿轮齿数分别为25，27，即，。2.1.7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： 2.2动力设计2.2.1各轴转速确定： 1.确定主轴计算转速：主轴的计算转速为2.各传动轴的计算转速： a.轴根据计算转速，计算转速为： b.轴根据计算转速，计算转速为： c.轴I根据轴计算转速，计算转速为：d.主轴转速误差核算：，则 因0.7%1.2%，所以合适2.2.2带传动设计：电动机转速n=1440r/min,传递功率P=7.5KW,传动比i=2.286，两班制，一天运转16.1小时，工作年数10年。1.确定计算功率 ，2.选取V带型 根据小带轮的转速和计算功率，选A型带。3.确定基准直径 ，查手册，符合带轮直径标准。4.带速：速度小于25m/s-35m/s,符合要求。5.计算中心距：根据初步确定中心距，。带的基准长度，根据=由机械设计表5-6选带的基准长度。实际中心距，：6.验算包角7.确定皮带根数： 根据由n=1440r/min,i=3.6,查机械设计表5-3、5-4得，查机械设计表5-8、5-6得， 则取z=5根。8.计算预紧力：由机械设计知，查机械设计表5-2得q=0.1kg/m,故9.计算作用在轴上的压轴力由机械设计得2.3各传动组齿轮模数的确定一般统一变速祖内的齿轮取相同的模数，选择负荷最重的小齿轮，按简化的接触疲劳强度公式计算：（1）式中 ； u：大齿轮齿数与小齿轮齿数之比，外啮合取“+”号，内啮合取“-”号； ：小齿轮的齿数； 齿宽系数，（B为齿宽，m为模数），=6-10； ：许用接触应力（MPa）.第传动组：，取S=1，u=1.41，因，取查手册标准模数系列取，。第传动组：，查图=0.96，取S=1，因，取查手册标准模数系列取，第传动组：，查图，取S=1，因，取查手册标准模数系列取，2.4传动轴直径的确定2.4.1各轴最小直径的确定 轴的直径：，0.7轴的直径：，1轴的直径：，主轴孔直径的确定取 主轴孔直径主轴外径=0.7，系数为1.07因为单键联结，主轴直径应增大1.05倍主轴孔直径，取为50mm3.传动零件的校核齿轮的校核齿轮是按接触疲劳强度设计，因此对其进行弯曲疲劳强度校核。校核公式如下： （4）式中 N：传递的额定功率（） ：齿向载荷分布系数，机床设计手册表5.4-86； ：动载系数，机床设计手册表5.4-87; ：工作状况系数，有轻微冲击或中等冲击，取=1.2-1.6； ：寿命系数： ：齿轮的最低转速（） ：齿轮的工作期限近似认为，p为变速副数，取15000-2000h； ：基准循环次数，弯曲载荷取； ：弯曲载荷时，对正火,调质整体淬硬件取，表面淬硬件（高频，渗碳，氮化等）取 ：小齿轮的齿数； ：齿轮的模数（）；：齿宽（）：齿形系数：计算转速（）=700（）a组：,， , , , b组：,， , , c组：,， , 4.主轴跨距的计算最大回转直径为，主轴孔直径前轴直径应为，初步选定，后轴直径，根据设计方案和结构定悬伸长度求轴承刚度前轴承参数：后轴承参数：主轴最大输出转矩：床身上最大加工直径约为最大回转直径的60%，即240，故半径为0.12切削力 背向力 故总作用力 故主轴前端受力为在估算时，先假设初值，故前后支承的反力和 根据金属切削机床公式可求出前、后轴承的刚度 则，主轴的当量直径故 惯性矩为按金属切削机床线图9.18查得，与原假设相符，所以最佳跨距为 5.主轴的刚度验算：（1）计算跨距 前支承圆锥孔双列短圆柱滚子轴承，后支承圆锥孔双列短圆柱滚子轴承。l=1200mm=1.2m（2）当量外径（3）主轴刚度：由于故 （4）切削力的确定 最大圆周切削力须按主轴输出全功率和最大扭矩确定之，如下公式： 式中 电动机额定功率（）；主传动系统总功率; 主轴计算转速（）；溜板上最大加工直径（） 对于普通车床 径向切削分力： 进给力： 切削合力：（5）切削力的作用点 设切削力的作用点到主轴前支承的距离为，则 为主轴前端悬伸长度； 对于普通车床，（为车床的中心高，当时） （6）静刚度验算 a.计算切削力作用在点引起的前端点的挠度 其中：，代入式中得到b.计算驱动力作用在两支承之间时，主轴前端点的挠度 其中 ： ，其余与a中各值相同。 代入式中得到 c.求主轴前端点的综合挠度 水平坐标（或H）轴上的分量代数和为： 其中 代入式中得到 水平坐标（或V）轴上的分量代数和为： 其中 代入式中得到 综合挠度为： 综合挠度的方向角为： 求主轴组件的刚度是将主轴前端的切削负荷、转化为作用在点的等效载荷 代入式中得到 等效载荷的方向角为 则主轴组件的刚度值应为 即，所以可以看出该机床主轴是合格的。6.轴的校核：该轴的传递功率； 该轴的计算转速轴的校核验算一轴挠度为例以下各轴同此：（1）齿轮圆周力： 齿轮径向力； 圆周力、径向力的方向如图a所示。（2）计算轴承的支反力 垂直平面上的支反力见图b所示 水平面上的支反力见图d所示 （3）画弯矩图画截面B处的弯矩垂直面上的弯矩图见图c所示 水平面上的弯矩图见图e所示 （4）合成弯矩M见图f所示 （5）画扭矩图见图g所示 （6）画计算弯矩图见图h所示 由 ，则截面B处的当量弯矩为 （7）按弯扭合成应力校核轴的强度 右图h可见截面B处的当量弯矩最大，故校核该截面的强度 查机械设计表82得。因，故安全。（8）计算一轴的挠度； 式中P ：外加载荷（N）；b=125mm l=300mm x=50mmE=200Mp I=0.0540=1.2810 许用挠度：y=（0.010.03）m 所以y=0.009y 故符合条件。7.传动轴支承处轴承的选择 主轴 前支承：NN 3022K（GB/T 285-1994）；后支承：NN 3016K（GB/T 285-1994）； 轴 前支承、后支承：33208（GB/T 297-1994）；中支承：6209（GB/T 276-1994）； 轴 前支承、后支承：33209（GB/T 297-1994）；中支承：6310（GB/T 276-1994）； 轴 前支承、后支承：30310（GB/T 297-1994）；中支承：6311（GB/T 276-1994）；8.轴承校核 选择轴的轴承进行校核 ， ,符合要求.9.总结 通过一周半的设计，金属切削机床的课程设计任务终于完成了.虽然设计的过程比较繁琐，而且刚开始还有些不知所措，但是在同学们的共同努力下，再加上老师的悉心指导，我终于顺利地完成了这次设计任务。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.参考文献1王为汪建晓主编.机械设计.武汉:华中科技大学出版社,2007年2月2何志刚主编.互换性与测量技术(第三版).北京:中国农业出版社,1994年12月3大连理工大学工程画教研室主编.机械制图(第五版).北京:高等教育出版社,2003年8月4黄开榜 张庆春 那海涛 主编.金属切削机床（第2版 ）.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2006年7月5工程学院机械制造教研室 主编.金属切削机床指导书.6机床设计手册编写组 主编.机床设计手册（第4版 ）.北京:机械工业出版社,20