车床主轴箱部件设计方案Word格式.docx

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原始数据：

主要技术参数

题目

主电动机功率P/kW

3

主电动机n电/（r/min>

1500

n1

100

n2

200

n3

300

n4

400

二、工艺要求：

加工工件材料为棒料钢材，要求正反转。

加工工件表面为外圆柱表面，加工直径为φ100<

加工零件图略）。

刀具采用硬质合金刀。

工件装夹采用专用卡盘<

不作设计内容）。

机床精度等级为普通级。

三、设计内容：

1）运动设计：

根据给定的转速确定主传动的结构网、转速图、传动系统图、计算齿轮齿数。

2）动力计算：

选择电动机型号，对主要零件<

如带、齿轮、主轴、传动轴、轴承等）进行计算<

初算和验算）。

3）绘制下列图纸：

1机床主传动系统图<

画在说明书上）。

2主轴箱部件展开图及主要剖面图。

3主轴零件图。

4）编写设计说明书1份

四、设计要求：

1）设计图样必须用计算机绘制，图样正确清晰，结构完整合理，尺寸标注、技术要求规范且符合生产实际。

2）说明书条理清楚，内容充实，分析透彻，计算准确。

3）说明书中引用的内容、公式、数据必须注明出处。

五、设计期限：

六、答辩日期：

指导教师：

201X年12月23日

一.参数的拟定

1.1确定转速范围

根据任务书给定：

，根据文献[1]表1-5选取公比

，标准转速数列为200、250、315、400、500，重新取定

，

。

变速范围

，级数

，取Z=6。

1.2主电机的选择

根据文献[2]表3-2，确定电机型号为Y100L2-4，额定功率3kw，转速为1420r/min。

二.传动设计

2.1确定结构式

根据“前多后少”、“前紧后松”、“前慢后快”原则确定结构式为6=31

22。

2.2拟定结构网图

图2.1结构网图

2.3绘制转速图

图2.2专用车床主传动转速图

0~Ⅰ轴之间为带传动，传动比为

，其目的是为了防止中间变速组降速过快，缩小齿轮径向尺寸。

a变速组为Ⅰ~Ⅱ轴之间传动

；

b变速组为Ⅱ~Ⅲ轴之间传动

2.4齿轮齿数的确定

Ⅰ~Ⅱ轴之间的齿轮副齿数和Sz取90。

Ⅱ~Ⅲ轴之间的齿轮副齿数和Sz取90。

2.5拟定传动系统图

图2.3传动系统图

三、动力计算

3.1传动带的计算

V带带型选A型，根据文献[3]图8-11选定小带轮基准直径

，大带轮直径

，则大带轮直径

，圆整为125mm。

一般初选带轮中心距为

，取

相应的带长

【文献[3]式（8-22>

】

，根据文献[3]表8-2选取带长基准长度

，修正系数

实际中心距

【文献[3]式（8-23>

带的根数

【文献[3]式（8-26>

3.2传动轴径的估算

传动轴直径按扭转刚度用下列公式估算：

式中d——传动轴受扭转部分的直径（mm>

P——该传动轴的输入功率（kw>

Pd——电动机额定功率（kw>

——电动机到该轴的传动效率；

nj——该传动轴的计算转速（r/min>

[

]——每M长度允许的扭转角（deg/m>

求得d值后，应作适当修正。

当轴上有一个键槽时，d值应增大4%~5%。

根据文献[4]表2-4，取V带传动效率

=0.96，滚动轴承效率

，6、7级精度齿轮传动（稀油润滑>

效率

各传动轴的的输入功率：

Ⅰ轴

Ⅱ轴

根据文献[2]表4-13取[

]=0.8。

各轴的轴径估算：

Ⅱ轴①500r/min时

②630r/min时

③800r/min时

3.3齿轮模数计算

只计算降速比最大的齿轮副。

按接触疲劳强度计算齿轮模数

（mm>

：

分别根据文献[3]表10-2，图10-19取

分别根据文献[2]表4-17，表4-18取

根据文献[2]表4-16，齿轮材料为40Cr调质，[

]=650MPa；

计算得：

2.64

按弯曲疲劳强度计算齿轮模数

根据文献[2]表4-24，表4-16取Y=0.414,[

]=275MPa。

由以上确定齿轮模数

3.4各齿轮几何尺寸的计算

以

（1>

计算分度圆直径

（2>

计算中心距

（3>

计算齿宽

齿宽系数

0.3，

取

同理，可计算其他各齿轮的几何尺寸。

表3-1各齿轮几何尺寸

齿轮

模数m

压力角α

齿数z

分度圆直径d

齿宽b

齿顶圆直径da

Z1

20°

40

120

24

126

Z2

50

150

29

156

Z3

35

105

111

Z4

55

165

171

Z5

30

90

96

Z6

60

180

186

Z7

Z8

Z9

26

78

84

Z10

64

192

198

3.5主轴尺寸的确定

主轴直径的确定

根据文献[1]图3-30，取主轴前轴颈直径D1=75mm，根据文献[1]式（3-1>

取D2=55mm。

主轴内孔直径的确定

一般应保证

，取d=40mm。

主轴前端悬伸量的确定

根据文献[1]表3-13，取

=105mm。

（4>

主轴合理跨距的确定

，取L=4a=420mm。

四、轴承的选择

Ⅰ轴轴承：

圆锥滚子轴承30206，圆锥滚子轴承30205。

Ⅱ轴轴承：

圆锥滚子轴承30205一对。

Ⅲ轴轴承：

圆锥滚子轴承30311，推力球轴承51111，圆锥双列圆柱滚子轴承NN3015K/W33。

五、校核计算

5.1齿轮的校核

只校核降速比最大的齿轮副<

）。

齿根弯曲强度校核

根据文献[3]式（10-5a,>

，齿根危险截面的弯曲强度条件式为

载荷系数

分别根据文献[3]表10-2，图10-8表10-3查得

根据文献[2]表4-18，取

，再根据文献[3]图10-13，得

=1.03。

则

根据文献[3]表10-5，查得

【文献[3]式（10-12>

取安全系数S=1.4；

分别根据文献[3]图10-18，图10-20c，取KFN=1.0，

100.1MPa<

弯曲强度合格。

齿面接触强度校核

根据文献[3]式（10-8>

，齿面接触疲劳强度条件式为

根据文献[3]表10-6查得

分别根据文献[3]图10-19，图10-21d取

取S=1。

接触强度合格。

5.2传动轴刚度的校核

只校核Ⅰ轴。

由于中间齿轮<

即

和

）啮合时Ⅰ轴的挠度最大，所以选中间齿轮啮合时来进行校核。

根据文献[3]式（10-3>

根据文献[2]表4-15查得挠度计算公式为

为齿轮到左轴承的距离

为齿轮到右轴承的距离

为弹性模量，取

为惯性矩，

为两轴承跨距，

计算得

根据文献[2]表4-14查得，允许挠度[

]=

，所以合格。

根据文献[2]表4-15查得倾角计算公式为

根据文献[2]表4-14查得，轴承处允许倾角[

]=0.005

六、参考文献

[1]黄鹤汀主编，金属切削机床设计。

北京，机械工业出版社，1999

[2]金属切削机床课程设计指导书

[3]西北工业大学机械原理及机械零件教研室编著，机械设计<

第八版）。

北京，高等教育出版社，2006

[4]陈秀宁，施高义编著，机械设计课程设计。

杭州，浙江大学出版社，2007

[5]刘鸿文主编，材料力学Ⅰ<

第4版）。

北京，高等教育出版社，2004