!中型普通车床主轴箱设计 题目21.doc

加工最大直径为220mm中型普通车床主轴箱设计【4kw 8级 最低转速85转 1.41】【含CAD图纸说明书全套课程设计】

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资源描述:

摘  要

本设计着重研究机床主传动系统的设计步骤和设计方法,根据已确定的运动参数以变速箱展开图的总中心距最小为目标,拟定变速系统的变速方案,以获得最优方案以及较高的设计效率。在机床主传动系统中,为减少齿轮数目,简化结构,缩短轴向尺寸,用齿轮齿数的设计方法是试算,凑算法,计算麻烦且不易找出合理的设计方案。本文通过对主传动系统中三联滑移齿轮传动特点的分析与研究,绘制零件工作图与主轴箱展开图及剖视图。


关键词:传动系统设计,传动副,结构网,结构式,



目  录

摘  要 2

目  录 4

第1章 绪论 6

1.1 课程设计的目的 6

1.2课程设计的内容 6

1.2.1 理论分析与设计计算 6

1.2.2 图样技术设计 6

1.2.3编制技术文件 6

1.3 课程设计题目、主要技术参数和技术要求 7

1.3.1课程设计题目和主要技术参数 7

第2章 车床参数的拟定 8

2.1车床主参数和基本参数 8

2.2拟定参数的步骤和方法 8

2.2.1 极限切削速度Vmax、Vmin 8

2.2.2 主轴的极限最低转速 8

2.2.3 主电机功率——动力参数的确定 9

2.2.4确定结构式 9

2.2.5确定结构网 9

2.2.6绘制转速图和传动系统图 10

2.3 确定各变速组此论传动副齿数 10

2.3 核算主轴转速误差 11

第3章 动力计算 12

3.1 带传动设计 12

3.2 计算转速的计算 13

3.3 齿轮模数计算及验算 14

3.4 传动轴最小轴径的初定 17

3.5 主轴合理跨距的计算 18

第4章 主要零部件的选择 19

4.1 轴承的选择 19

4.2 键的规格 19

4.3 主轴弯曲刚度校核 19

4.4.轴承校核 20

4.5 润滑与密封 20

结束语 21

参考文献 22


        


第1章 绪论

1.1 课程设计的目的

课程设计是在学完本课程后,进行一次学习设计的综合性练习。通过课程设计,使学生能够运用所学过的基础课、技术基础课和专业课的有关理论知识,及生产实习等实践技能,达到巩固、加深和拓展所学知识的目的。通过课程设计,分析比较机械系统中的某些典型机构,进行选择和改进;结合结构设计,进行设计计算并编写技术文件;完成系统主传动设计,达到学习设计步骤和方法的目的。通过设计,掌握查阅相关工程设计手册、设计标准和资料的方法,达到积累设计知识和设计技巧,提高学生设计能力的目的。通过设计,使学生获得机械系统基本设计技能的训练,提高分析和解决工程技术问题的能力,并为进行机械系统设计创造一定的条件。

1.2课程设计的内容

《机械系统设计》课程设计内容由理论分析与设计计算、图样技术设计和技术文件编制三部分组成。

1.2.1 理论分析与设计计算

(1)机械系统的方案设计。设计方案的分析,最佳功能原理方案的确定。

(2)根据总体设计参数,进行传动系统运动设计和计算。

(3)根据设计方案和零部件选择情况,进行有关动力计算和校核。

1.2.2 图样技术设计

(1)选择系统中的主要机件。

(2)工程技术图样的设计与绘制。


内容简介:
1 宁 学 课程 设计 (论文 ) 中型普通车床主轴箱设计 ( 题目 21) 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 2 摘 要 本 设计 着重研究机床主传动系统的设计步骤和设计方法,根据已确定的运动参数以变速箱展开图的总中心距最小为目标,拟定变速系统的变速方案,以获得最优方案以及较高的设计效率。在机床主传动系统中,为减少齿轮数目,简化结构,缩短轴向尺寸,用齿轮齿数的设计方法是试算,凑算法,计算麻烦且不易找出合理的设计方 案。本文通过对主传动系统中三联滑移齿轮传动特点的分析与研究,绘制零件工作图与主轴箱展开图及剖视图。 关键词 :传动系统设计 ,传动副,结构网,结构式, 4 目 录 摘 要 . 2 目 录 . 4 第 1 章 绪论 . 6 程设计的目的 . 6 程设计的内容 . 6 论分析与设计计算 . 6 样技术设计 . 6 制技术文件 . 6 程设计题目、主要技术参数和技 术要求 . 7 程设计题目和主要技术参数 . 7 第 2 章 车床参数的拟定 . 8 床主参数和基本参数 . 8 定参数的步骤和方法 . 8 限切削速度 . 8 轴的极限最低转速 . 8 电机功率 动力参数的确定 . 9 定结构式 . 9 定结构网 . 9 制转速图和传动系统图 . 10 定各变速组此论传动副齿数 . 10 算主轴转速误差 . 11 第 3 章 动力计算 . 12 传动设计 . 12 算转速的计算 . 13 轮模数计算及验算 . 14 动轴最小轴径的初定 . 17 轴合理跨距的计算 . 18 5 第 4 章 主要零 部件的选择 . 19 承的选择 . 19 的规格 . 19 轴弯曲刚度校核 . 19 . 20 滑与密封 . 20 结束语 . 21 参考文献 . 22 6 第 1 章 绪论 程设计的目的 课程设计是在学完本课程后,进行一次学习设计的综合性练习。通过课程设计,使学生能够运用所学过的基础课、技术基础课和专业课的有关理论知识,及生产实习等实践技能,达到巩固、加深和拓展所学知识的目的。通过课程设计,分析比较机械系统中的某些典型机构,进行选择和改进;结合结构设计,进行设计计算并编写技术文件;完成系统主传动设计,达到学习设计步骤和 方法的目的。通过设计,掌握查阅相关工程设计手册、设计标准和资料的方法,达到积累设计知识和设计技巧,提高学生设计能力的目的。通过设计,使学生获得机械系统基本设计技能的训练,提高分析和解决工程技术问题的能力,并为进行机械系统设计创造一定的条件。 程设计的内容 机械系统设计课程设计内容由理论分析与设计计算、图样技术设计和技术文件编制三部分组成。 论分析与设计计算 ( 1)机械系统的方案设计。设计方案的分析,最佳功能原理方案的确定。 ( 2)根据总体设计参数,进行传动系统运动设计和计算。 ( 3)根据设计方案和零部件选择情况,进行有关动力计算和校核。 样技术设计 ( 1)选择系统中的主要机件。 ( 2)工程技术图样的设计与绘制。 制技术文件 ( 1)对于课程设计内容进行自我经济技术评价。 ( 2)编制设计计算说明书。 7 程设计题目、主要技术参数和技术要求 程设计题目和主要技术参数 题目: 中型普通车床主轴箱设计 题目 21 车床的主参数(规格尺寸)和基本参数如下: 工件最大回转直径 正转最低转速 电机功率 N( 公比 转速级数 Z 220 85 4 8 第 2 章 车床参数的拟定 床主参数和基本参数 车床的主参数(规格尺寸)和基本参数如下: 工件最大回转直径 正转最低转速 电机功率 N( 公比 转速级数 Z 220 85 4 定参数的步骤和方法 限切削速度 据典型的和可能的工艺选取极限切削速度要考虑: 允许的切速极限参考值如下: 表 工 条 件 m/m/硬质合金刀具粗加工铸铁工件 30 50 硬质合金刀具半精或精加工碳钢工件 150 300 螺纹加工和铰孔 3 8 轴的极限最低转速 计算车床主轴极限转速时的加工直径,则主轴极限 转速应为: 在 考虑车螺纹和铰孔时,其加工的最大直径应根据实际加工情况选取 取 m/ 10001000m a xm i n d vr/合题目条件,取标准数列数值,即 85r/ 依据题目要求 选级数 Z=8, =采 9 用常规的扩大传动。各级转速数列可直接从标准的数列表中 查出, 按标准转速数列为: 85, 118, 170, 236, 335, 475, 670, 950 电机功率 动力参数的确定 合理地确定电机功率 N,使机床既能充分发挥其性能,满足生产需要,又不致使电机经常轻载而降低功率因素。 根据题设条件电机功率为 4选取电机为: 定功率为 4载转速为 960r/定结构式 已知 Z= 2a a、 b 为正整数,即 Z 应可以分解为 2 和 3 的因子,以便用 2、 3 联滑移齿轮实现变速。 取 Z=8级 则 Z=22 2 对于 Z=8 可分解为: Z=21 22 24。 综合上述可得:主传动部件的运动参数 950n 85 Z=8 = 确定结构网 根据“前多后少” , “先降后升” , 前密后疏 ,结构紧凑的原 则 ,选取 传动方案 Z=21 22 24,易知第二扩大组的变速范围 r= (x=8 满足要求,其结构网如图 2 图 2构网 Z=21 22 24 10 制转速图和传动系统图 ( 1)选择电动机:采用 ( 2)绘制转速图: ( 3)画主传动系统图。根据系统转速图及已知的技术参数,画主传动系统图如图 2 1最小中心距 : (m+D) 轴最小齿数和 :+D/m) 定各变速组此论传动副齿数 (1)100型机床 02)直齿圆柱齿轮 18m 4 图 2主传动系统图 11 ( 7) 齿轮齿数的确定。变速组内取模数相等, 据设计要求 1820,齿数和 00 120,由表 据各变速组公比,可得各传动比和齿轮齿数,各齿轮齿数如表2 表 2 齿轮齿数 传动比 基本组 第一扩大组 第二扩大组 1:2 1: 2: 1 2: 1 代号 Z1 Z2 Z3 4 5 齿数 30 42 24 48 34 48 48 34 30 60 60 30 算主轴转速误差 实际传动比所造成的主轴转速误差,一般不应超过 10( ,即 n 10( = 各级转速误差 n 950 670 475 335 235 170 118 85 n 差 转速误差 小 于 因此不需要修改齿数。 12 第 3 章 动力计算 传动设计 输出功率 P=4速 60r/1) 直径计算 初取小带轮直径 d; 取 d=100 带轮直径 D; D=2175960100 =202 D=200 2)计算带长 求 2)/2=(100+200)/2=150 =( ( 200 a+ 2 /a=1612.8 准长度 由【 2】图 11: 600 3) 求实际中心距和包角 中心距 a=(4+ 22 8)( 4 = ( 4) 求 带根数 带速 = D1 60 1000=100 960/(60 1000)= s 传动比 i i=960/475=根数 由【 2】表 表 K= 由表 表 Z=( K K L =( (13 取 Z=4 根 算转速的计算 ( 1)主轴的计算转速 公式 nj=3/( z 得,主轴的计算转速 取 170 r/ (2). 传动轴的计算转速 轴 2=250 r/ 1=475r/ ( 2)确定各传动轴的计算转速。轴共有 3 级转速: 125r/250 r/355 r/00 r/。若经传动副 Z6传动主轴,则只有 500r/递全功率;若经传动副Z5传动主轴,全部传递全功率,其中 125r/传递全功率的最低转速, 故其计算转速 n j=125 r/ 轴有 1 级转速,且都传递全功率,所以其计算转速 n j=710 r/各计算转速入表 3 表 3各轴计算转速 ( 3) 确定齿轮副的计算转速。齿轮 Z6装在主轴上并具有 45 4 级转速,其中只有 170r/递全功率,故 Z6j=170 r/ 齿轮 上,有 125r/ 4 级转速,但经 齿轮副 6 传动主轴,则只有 125r/递全功率,故 25r/次可以得出其余齿轮的计算转速,如表 3 表 3齿轮副计算转速 序号 Z436 335 335 125 轴 号 轴 轴 轴 计算转速 r/ 475 236 335 14 轮模数计算及验算 ( 1)模数计算。 一般同一变速组内的齿轮取同一模数,选取负荷最重的小齿轮,按简化的接触疲劳强度公式进行计算,即 63383 221 )1( 可得各组的模数,如表 3示。 表 3模数 ( 2) 基本组齿轮计算 。 基本组齿轮几何尺寸见下表 齿轮 1 2 齿数 30 42 24 48 分度圆直径 105 147 84 168 齿顶圆直径 根圆直径 宽 25 25 25 25 按基本组最小齿轮计算 。 小齿轮用 40质处理,硬度 241286均取260齿轮用 45 钢,调质处理,硬度 229286均取 240算如下: 齿面接触疲劳强度计算: 接触应力验算公式为 n )()1(102088 3218 弯曲应力验算公式为: 组号 基本组 第一扩大组 模数 15 )(101 9 12 3215 式中 这里取 N=5r/. 00( r/; 齿轮模数( , m=; ;B=25( ; z=19; u= K 里取 T=15000h.; 1n r/, 1n =500( r/ 0触载荷取0C= 710 ,弯曲载荷取0C= 6102 触载荷取 m=3;弯曲载荷取 m=6; 【 5】 2 上,取 【 5】 2 上,取 【 5】 2 上, K 3K =K 【 5】 2 上,取 2K =1 1K 【 5】 2 上, 1K =1 16 【 5】 2 上, Y= j ,查 【 4】,表 4 j =650 w 查 【 4】,表 4 w =275 根据上述公式,可求得及查取值可求得: j=635 jw=78 w( 3) 扩大组齿轮计算 。 第一扩大组 齿轮几何尺寸见下表 齿轮 3 4 齿数 34 48 48 34 分度圆直径 119 168 168 119 齿顶圆直径 126 175 175 126 齿根圆直径 宽 25 25 25 25 第二 扩大组齿轮几何尺寸见下表 齿轮 5 6 齿数 64 32 32 64 分度圆直径 224 112 112 224 齿顶圆直径 231 119 119 231 齿根圆直径 宽 25 25 25 25 按扩大组最小齿轮计算 。 小齿轮用 40质处理,硬度 241286均 17 取 260齿轮用 45 钢,调质处理,硬度 229286均取 240 同理根据基本组的计算, 查文献 【 6】, 可得 K= 2K =1, 1K =1, m=355; 可求得: j=619 jw=135 w动轴最小轴径的初定 由【 5】式 6,传动轴直径按扭转刚度用下式计算: d=4 或 d=91 4 式中 N* T=9550000; = 01 。 各轴最小轴径如表 3 表 3最小轴径 轴 号 轴 轴 最小轴径 35 40 18 轴合理跨距的计算 由于电动机功率 P=据【 1】表 轴径应为 6090步选取0轴径的 0据设计方案,前轴承为 轴承为圆锥滚 子轴承。定悬伸量 a=120轴孔径为 30 轴承刚度,主轴最大输出转矩 T=95509550905=该 机床为车床 的最大加工直径为 300床身上最常用的最大加工直径,即经济加工直径约为最大回转直径的 50%,这里取 60%,即 180半径为 切削力(沿 y 轴) 4716N 背向力(沿 x 轴) c=2358N 总作用力 F= 22F =力作用于工件上,主轴端受力为 F= 先假设 l/a=2, l=3a=240后支承反力 40240120=B=F40120=据 文献 【 1】式 得: iz 前 支承的刚度: ; N/ m ; 轴的当量外径 80+60)/2=70惯性矩为 I=64 )4 =10 =3 = 【 1】图 3 原假设接近,所以最佳跨距0l=120 40理跨距为( 0l ,取合理跨距 l=360 根据结构的需要,主轴的实际跨距大于合理跨距,因此需要采取措施 19 增加主轴的刚度,增大轴径:前轴径 D=100轴径 d=80轴承 采用双列圆柱滚子轴承,后支承采用背对背安装的角接触球轴承。 第 4 章 主要零部件的选择 承的选择 带轮靠近段安装双列角接触球轴承代号 7007C 另一安装 深沟 球轴承 6012 称布置 深沟 球轴承 6009 端安装双列角接触球轴承代号 7015C 另一安装端角接触球轴承代号 7010C 中 间布置角接触球轴承代号 7012C 的规格 0 N d =8 规格: 4轴弯曲刚度校核 ( 1)主轴刚度符合要求的条件如下: a 主轴的前端部挠度 0 . 0 0 0 2 5 2 5 0 . 1 0 5 b 主轴在前轴承处的倾角 0 . 0 0 1 r a d容 许 值 轴 承 c 在安装齿轮处的倾角 0 . 0 0 1 r a d容 许 值 齿 (2)计算如下: 前支撑为双列圆柱滚子轴承,后支撑为角接触轴承架立放圆柱滚子轴承跨距L=450当量外径 21 = 52 1 1 04 5 0 20 主轴刚度: 因为 di/5/285=以孔对刚度的影响可忽略; 4442410)110450(03)()(103 442kN/度要求:主轴的刚度可根据机床的稳定性和精度要求来评定 61010 ( ) 1 7 6
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