机床课程设计说明书

1、金属切削机床课程设计CA6140型车床 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 nmin =31.5r/min 。 2 确定公比：=1.41 3 转速级数：z=12 1.2结构分析式 12 =3 2 2 12 = 2 2 3 312=2 3 2 从电动机到主轴主要为降速传动，若使

2、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12 =2 2 3方案。在降速传动中，防止齿轮直径过大而使 1 径向尺寸常限制最小传动比gn -丄；在升速时为防止产生过大的噪音和震动常 4 限制最大转速比ima吕2。在主传动链任一传动组的最大变速范围 Rmax二imax gn乞810。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。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: R2 = X2P2 -1 其中即-1.41，X2=6，P2 =2 所以 R2 =1

3、.41 6 1=8.46 乞 8 10，合适。 1.3绘制转速图 选择电动机 一般车床若无特殊要求，多采用丫系列封闭式三相异步电动机，根据原则条 件选择Y-132M-4型丫系列笼式三相异步电动机。 分配总降速传动比 总降速传动比 i 二 nmin /nd =31.5/1440 = 0.02 又电动机转速nd =1440r/min不符合转速数列标准，因而增加一定比传动 副。 3确定传动轴轴数 传动轴轴数=变速组数+定比传动副数+ 1 = 3 + 1 + 1 = 5。 确定各级转速并绘制转速图 由nmm =31.5r/min即=1.41z = 12确定各级转速： 1400、1000、710、500

4、、355、250、180、125、90、63、45、31.5r/min。 在五根轴中，除去电动机轴，其余四轴按传动顺序依次设为I、 U、川、肌 I与nn与川、川与W轴之间的传动组分别设为 a、b、c。现由W （主轴）开 始，确定i、u、川轴的转速： 先来确定川轴的转速 传动组C的变速范围为 =1-41 Rmax 【8,10，结合结构式， 川轴的转速只有一和可能： 125、180、250、355、500、710r/min。 确定轴U的转速 传动组b的级比指数为3，希望中间轴转速较小，因而为了避免升速，又不 致传动比太小，可取 bi1 =1/3 =1/2.8，bi2 =1/1 轴U的转速确定为：3

5、55、500、710r/min。 确定轴I的转速 对于轴I,其级比指数为1,可取 =1/ 2 =1/2，ai2 =1/ =1/1.41，ai3=1/1 确定轴I转速为710r/min 。 由此也可确定加在电动机与主轴之间的定传动比i二1440/710 = 144/71。下 面画出转速图（电动机转速与主轴最高转速相近）。 电动机 传动系统的转速图 5确定各变速组传动副齿数 传动组a: 查表 8-1,玄衬=1/ 2 =1/2，ai2 =1/=1/1.41，ai 1/1 aii =1/ 2 =1/2 时：Sz 二57、60、63、66、69、72、75、78 ai2 =1/=1/1.41 时：Sz

6、=58、60、63、65、67、68、70、72、73、77 ai3 =1/1 时：Sz 二58、60、62、64、66、68、70、72、74、76 可取Sz =72,于是可得轴I齿轮齿数分别为：24、30、36。 于是 ia1 =24/48 , ia2 =30/42 , ia3 =36/36 可得轴U上的三联齿轮齿数分别为：48、42、36。 传动组b: 查表 8-1,“1 =1/护=1/2.8, b2 =1/1 bi1 =1/ 3 =1/2.8 时：Sz 二69、72、73、76、77、80、81、84、87 bi2=1/1 时：Sz=70、72、74、76、78、80、82、84、86

7、 可取Sz =84,于是可得轴U上两联齿轮的齿数分别为：22、42。 于是bi1 =22/62 , bi2 = 42/42，得轴川上两齿轮的齿数分别为：62、42 传动组C： 查表 8-1, Ci1 =1/4,心=2 5 =1/4 时：Sz 二84、85、89、90、94、95 ic2 =2 时：Sz 二72、75、78、81、84、87、89、90 可取Sz =90. Ci1 =1/4为降速传动，取轴川齿轮齿数为18; ic2 =2为升速传动，取轴W齿轮齿数为 30。 于是得 ci1 =18/72, ic2 =60/30 得轴川两联动齿轮的齿数分别为 18, 60; 得轴W两齿轮齿数分别为7

8、2, 30。 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: -5 - 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 niv - 幕3 min -31.5 1.413 =90r/ min 各传动轴的计算转速: 轴川可从主轴90r/min按72/18的传动副找上去，轴川的计算转速 125r/min ;轴儿的计算转速为 355r/min ;轴1的计算转速为 710r/min。 3 各齿轮的计算转速 传动组c中，18/72只需计算z = 18的齿轮，计算转速为355r/min ; 60/30 只需计算z = 30的齿轮，计算转速为250r/min

9、;传动组b计算z = 22的齿轮, 计算转速为355r/min ;传动组a应计算z = 24的齿轮，计算转速为710r/min。 4 核算主轴转速误差 n实=1440126/ 256 36/36 42/42 60/30 =1417.5r/min n 标=1400r/min 金属切削机床课程设计CA6140型车床 （n实-n标） 100% (1417.5 -1400) 1400 100% =1.25% :： 5% 所以合适。 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=2.03，两班制, 天运转16.1小时，工作年数10年。 确定计算功率取 KA =1

10、.1，贝U Pca=KAP=1.1 7.5=8.25KW 选取V带型 根据小带轮的转速和计算功率，选 B型带。 确定带轮直径和验算带速 查表小带轮基准直径 d1 =125mm, d2 =125 i =125 2.03 =254mm 验算带速成八冷 其中n1-小带轮转速，r/min ； v=314 125 1440 =9.42m/s 5,25，合适。 d1-小带轮直径，mm 60 1000 4确定带传动的中心距和带的基准长度 设中心距为a0,则 0. 55 ( d1 d2)乞a乞2 (d1 d2) 于是 208.45_a_758,初取中心距为a。= 400mm 带长 L。=2a?（dd2） -d

11、j2 4a 2 =2 400 节(125 254) J25=1405mm 查表取相近的基准长度Ld， Ld = 1400mm。 L 一 L 带传动实际中心距 a=a =397.5mm 验算小带轮的包角 一般小带轮的包角不应小于120 d 2 - di 宀:18021 57.3 =161.4- 120。合适。 a 确定带的根数 Pea (P0P0)k：.kL 其中：厶P0 - i =1时传递功率的增量; k-.-按小轮包角，查得的包角系数; kL-长度系数; 10。 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 8.25 (2.19 0.46) 0.95 0.90 7计算带的张紧力F。

12、 F。 = 500 Pea vZ 2.5-k：. )qv 其中：Pea-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 = 1440r/min = 9.42m/s。 8 2525 092 F0 =500() 0.17 9.422 =193.7N 9.42 40.95 8计算作用在轴上的压轴力 已161 4 FQ： 2ZF0sin 1 :- 2 4 193.7 sin1530 N 2 2 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: mi = 163383 mZ2 叫二2nj I

13、-公比;= 2 ; Nd-电动机功率； 肌=7.5KW; m-齿宽系数； 匚-齿轮传动许允应力； nj-计算齿轮计算转速。 匚 K N Gim S 取二Hm = 600MPa,安全系数S = 1 -12 - 由应力循环次数选取Kn =0.9 0.9 600 匚540MPa 1 Kn 二 0.90，取 S=1, L I - K Hlim1 = 0.90 600 MPa 二 540MPa S1 m1 =3.72mm =16338寸22 十1）5 8 汉242 汉 2 汉5402 疋 710 取 m = 4mm 按齿数30的计算，m2 = 3.13mm，可取m = 4mm 按齿数36的计算，m3 =

14、 3.39mm,可取m = 4mm 于是传动组a的齿轮模数取 m = 4mm b = 32mmo 轴I上齿轮的直径： da1 =4 36 = 144mm； da2 =4 30 =120mm； da3 =424 =96mm。 轴U上三联齿轮的直径分别为： da1 =4 36 =144mm； da2 = 4 42 = 168mm； da3 =4 48 =192mm b 传动组： 确定轴U上另两联齿轮的模数 m = 163383 L 1）肌 mz22 nj 按22齿数的齿轮计算： J = 2.8, nj = 355r / min 可得 m = 4.8mm； 取 m = 5mm 按42齿数的齿轮计算：

15、 可得 m = 3.55mm； 于是轴U两联齿轮的模数统一取为 m = 5mm 于是轴U两联齿轮的直径分别为： dbi =522 =110mm； db2 =542 =210mm 轴川上与轴U两联齿轮啮合的两齿轮直径分别为： db1 =5 62 =310mm； db2 = 5 42 = 210mm c 传动组： 取 m = 5mm 轴川上两联动齿轮的直径分别为： dc1 =5 18 = 90mm； dc2 =5 60 = 300mm 轴四上两齿轮的直径分别为： d“ =5 72 = 360mm； d；2 =5 30 = 150mm。 3.齿轮强度校核：计算公式匚F =2KT1丫FaYsa bm

16、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/mi n, T =9.55 106 P/n =9.55 1068.25/710 =1.1 105N mm dn 二 96 710 小“， 确疋动载系数：v3.57 m/s 60 000601000 齿轮精度为7级，由机械设计查得使用系数 Kv =1.05 (3) b =胃爲 m =8 4 = 32mm 确定齿向载荷分配系数：取齿宽系数d=1 非对称 K =1.12 0.18 1 0.6 d2 d2 0.23 10Jb 1.12 0.18(10.6) - 0.23 10； 32=1.42 b/h =32

17、/(4 2)=4,查机械设计得 K =1.27 5 确定齿间载荷分配系数：Ft二空二102290N d96 KAFt b 1.0 2290 32 = 71.56100N/m由机械设计查得 Kh -：二心=1.2 确定动载系数:K 二 KaKvKf：.Kh：. =1. 1.05 1.2 1.27 =1.6 查表10-5 YFa = 2.65Fsa =1.58 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二FE = 540Mpa。 图 10-18 查得 Kn =0.9,S = 1.3 J 0.9 540 1.3 = 374Mpa 6 YFaYSa 374 2.65 1.58 -89.3

18、KFt bm 1.6 2290 32 4 -28.6 89.3 故合适。 3.2 校核b传动组齿轮 校核齿数为22的即可，确定各项参数 P=8.25KW, n=355r/mi n, 665 T =9.55 10 P/n =9.55 108.25/355 =2.22 10 N mm dn -110 355, 确疋动载系数：v2.04m/ s 60 000 601000 齿轮精度为7级，由机械设计查得使用系数 Kv =1.0 b Vm m =8 5 =40mm 确定齿向载荷分配系数：取齿宽系数 非对称 K-1.12 0.18 1 0.6 d2 d2 0.23 10Jb 1.12 0.18(1 0.6) 0.23 10 40=1.42 b/h =40/(5 2.8) =2.9,查机械设计得 K =1.27 5 确定齿间载荷分配系数：Ft二竺=2 2.22 104040N d110 KAFt b 1.0 4040 40 = 101 -100N /m由机械设计查得 Kf：.二 Kh：.二1.1 确定动载系数:K 二 KaKvKf：.Kh：. =1.0 1.0 1.1 1.27