机械制造装备课程设计任务书.docx
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机械制造装备课程设计任务书
白城师范学院机械工程学院
课程设计说明书
1.概述..........................................................................................................................
3
1.1
机床课程设计的目的.............................................................................................
3
1.2
车床的规格系列和用处........................................................................................
3
1.3
操作性能要求........................................................................................................
3
2.参数拟定..................................................................................................................
4
2.1
确定转速范围.........................................................................................................
4
2.2
主电机的选择........................................................................................................
4
3.传动设计..................................................................................................................
4
3.1
主传动方案拟定....................................................................................................
4
3.2
传动结构式、结构网的选择................................................................................
4
3.2.1
确定传动组及各传动组中传动副的数目.................................................
5
3.2.2
传动式的拟定.............................................................................................
5
3.2.3
结构式的拟定.............................................................................................
6
3.3
转速图的拟定........................................................................................................
6
4.传动件的估算..........................................................................................................
7
4.1
v带传动的计算....................................................................................................
7
4.2
传动轴的估算....................................................................................................
10
4.2.1
传动轴直径的估算.................................................................................
11
4.3
齿轮齿数的确定和模数的计算........................................................................
12
4.3.1
齿轮模数的确定：
...................................................................................
12
4.3.2
齿宽的确定...............................................................................................
18
4.4
带轮结构设计....................................................................................................
18
5.动力设计................................................................................................................
19
5.1
主轴刚度验算.......................................................................................................
19
5.1.1
选定前端悬伸量C..................................................................................
19
5.1.2
主轴支承跨距L的确定........................................................................
19
5.1.3
计算主轴前端挠度...................................................................................
19
1
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6.箱体与润滑的设计................................................................................................
22
6.1
箱体的设计..........................................................................................................
22
6.2
润滑与密封..........................................................................................................
24
6.3
其他......................................................................................................................
25
6.3.1
箱座在加工过程中要注意以下几点:
.......................................................
25
6.3.2
部件装配过程要注意有几步：
................................................................
25
7.总结..........................................................................................................................
26
2
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1.概述
1.1机床课程设计的目的
课程设计是在学生学完相应课程及先行课程之后进行的实习性教学环节，是大学生的必修环节，其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计，使学生在拟定传动和变速的结构的结构方案过程中，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，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。
1.2车床的规格系列和用处
普通机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。
因此，对这些基本知识和资料作些简要介绍。
本次设计的是普通型车床主轴箱。
。
工件最大回
最高转速
主电机功率
公比
转速级数Z
主电动机的
转直径
及最低转
额定转速n
P（kw）
速
Dmax
（r
）
NmaxNmin
（mm）
min
（r
）
min
320
2000-45
4
1.41
12
1450
表1车床的主参数（规格尺寸）和基本参数
1.3操作性能要求
（1）要求主轴正反转。
（2）加工工件的材料为钢铁。
（3）采用硬质合金刀具。
（4）机床精度等级为普通级。
3
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2.参数拟定
2.1确定转速范围
查金属切削机床表得：
45r/min，63r/min，90r/min，125r/min，180r/min，250r/min，355r/min，500r/min，710r/min，1000r/min，1400r/min，2000r/min。
2.2主电机的选择
合理的确定电机功率，使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。
已知电动机的功率是4KW，根据《车床设计手册》附录表2选Y112M-4三项异步电动机，额定功率4KW，满载转速1450r/min，最大额定转矩2.3N/m。
3.传动设计
3.1主传动方案拟定
拟定传动方案，包括传动形式的选择以及开停、换向、制动、操作等整个传动系统的确定。
传动形式指传动和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的传动形式、变速类型。
传动方案和形式与结构的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。
因此，确定传动方案和形式，要从结构、工艺、性能及经济等方面统一考虑。
传动方案有多种，传动形式更是众多，比如：
传动形式上有集中传动、分离传动；扩大变速范围可用增加传动组数，也可用背轮结构、分支传动等形式；变速箱上既可用多速电机，也可用交换齿轮、滑移齿轮、公用齿轮等。
显然，可能的方案有很多，优化的方案也因条件而异。
此次设计中，我们采用集中传动形式的主轴变速箱。
3.2传动结构式、结构网的选择
结构式、结构网对于分析和选择简单的串联式的传动不失为有用的方法，但对于
4
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分析复杂的传动并想由此导出实际的方案，就并非十分有效。
3.2.1确定传动组及各传动组中传动副的数目
变速副中由于结构的限制以
2或3为合适，即变速级数Z应为2和3的因子：
Z
a
b
，实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副的组合:
1）12=3×2×22）12=2×3×2
3）12=2×2×3
3.2.2传动式的拟定
12级转速变速系统的变速组，选择变速组安排方式时，考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能，应该遵守以下四个原则：
（1）传动副前多后少原则
（2）传动顺序与扩大顺序相一致的原则
（3）变速组的降速要前快后慢，中间轴的转速不宜超过电动机的转速
（4）转速图中传动比的分配
以上原则，还需根据具体情况加以灵活运用。
分析：
和方案2）可省掉一根轴。
但有一个传动组有四个传动副。
若用一个四联滑移齿轮，则将大大增加其轴向尺寸；若用两个双联滑移齿轮，则操纵机构必须互锁以防止两个滑移齿轮同时啮合。
将使得结构比较复杂。
故在此不予采用。
按照传动副“前多后少”的原则选择Z=3×2×2这一方案，但主轴换向采用双向片式摩擦离合器结构，致使Ⅰ轴的轴向尺寸过大，所以此方案不宜采用，加之主轴对加工精度、表面粗超度的影响最大。
因此在主轴的传动副不宜太多，故方案5）亦不采用。
而应先择12=2×3×2。
3）方案4，因为I轴上装有双向摩擦片式离合器M，轴向尺寸较长，为使结构紧凑第一变速组采用了双联齿轮，而不是按照前多后少的原则，采用三个传动副。
设计车床主变速传动系时，为避免从动齿轮尺寸过大而增加箱体的径向尺寸，一
般限制降速最小传动比u主min
1/4；为避免扩大传动误差，减少振动噪声，
一般限制直齿圆柱齿轮最大升速比
u主max
2
。
斜齿圆柱齿轮传动较平稳，可取
u主max
2.5
。
因此在主变速链任一变速组的最大变速范围
R主max
u主maxu主min（2~2.5）0.25
（8~10）。
在设计时必须保证中间变
速轴的变速范围最小。
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综上所述：
方案采用12=2x3x2
3.2.3结构式的拟定
传动副应前多后少的原则，故传动式12=2x3x2，有6种结构式和对应的结构网。
又因为传动顺序应前密后疏，变速组的降速要前慢后快，所以结构式为：
12=23×31×26
3.3转速图的拟定
图1正转转速图
6
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图2主传动系图
4.传动件的估算
4.1v带传动的计算
带传动是一种挠性传动，具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等特点，在近代机械中广泛应用。
电动机转速n=1440r/min,传递功率P=4kW,传动比i=1.41，每天8小时，工作年数10年。
（1）确定计算功率Pca
PcaKAP
（式中Pca为v带计算功率，kW、KA为工作情况系数、P为电动机额定功率）
查《机械设计》，由表8-7查的工作情况系数1.1
则PcaKAP1.14
4.4kW（小轮转速（即电机轴转速）为
1440rmin查《机
械设计》图8-10）
（2）选择V带的带型
根据Pca、n，由《机械设计》图
8-10，选用A型普通V带。
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（3）确定带轮的基准直径dd并验算带速v。
带轮的直径越小带的弯曲应力就越大。
为提高带的寿命，小带轮的直径dd1不宜
过小，即dd1dd1min。
初选小带轮的基准直径dd1。
根据《普通V带轮的基准直径系列》取主动小带轮基准直径dd190mm。
由公式
2）、验算带速度v，
按公式验算带的速度
dd1n1
3.14
901440
6.78m
v
60
1000
601000
s
∵5msv30ms，故带速合适。
3）计算大带轮的基准直径
dd2
n1
dd11
1
90（10.02）1m7m6.4
n2
dd21/2
式中：
n-小带轮转速，n-大带轮转速，-带的滑动系数，一般取0.02。
根据《普通V带轮的基准直径系列》圆整为180
mm。
（4）确定V带的中心距a和基准长度Ld
带轮的中心距，通常根据机床的总体布局初步选定，一般可在下列范围内选取：
根据经验公式
1）0.7（dd1
dd2）
a0
2（dd1
dd2）
取0.7（90
180）
a0
2（90
180）取a0500mm。
2）由计算带轮的基准长度公式：
8
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2
Ld0
2a0
dd1dd2
dd2dd1
4a0
2
Ld0
25003.14
90180（180290）
1428mm
2
4
500
由表8-2选带的基准长度
Ld
1400mm
3）确定实际中心距
aa0
LdLd0
500
14001428
514mm
520
2
2
amin
a
0.015Ld
520
0.015
1400
499mm
中心距的变化amax
a
0.03Ld
520
0.031400
562mm
故范围为499562mm
（5）、验算三角带的挠曲次数
1000mv100026.78
9.5040次
L1428，故能满足要求。
（6）、验算小带轮上的包角1
根据公式
1180
dd2dd157.3
180
1809057.3170120
a
520
（7）、确定三角带根数Z
1）计算单根V带的额定功率Pr
由dd1
90和n1
1440，查表8-4a得P01.064
根据n1
1440，i2和A型带，查表4-8b得P00.169kW
查表8-5得K
0.980，表8-2得KL0.960，于是
Pr（P0P0）KKL（1.0640.169）0.9800.960kW1.16kW
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计算V带根数z
Pca
4.4
z
3.79
Pr
1.16
Z故取4根
（8）计算单根V带的初拉力的最小值（F0）min
查表8-3的A型带《V带单位长度质量》得，q=0.10kg/m
由公式：
（F0）min
500
pca（
2.5K
）qv2
500
4.4
（2.50.98）
0.16.782
105.3N
vZ
K
6.785
0.98
其中：
pca-带的变速功率,KW；
v-带速,m/s；
q-每米带的品质，kg/m；取q=0.1kg/m。
v=1440r/min=9.42m/s。
（9）计算作用在轴上的压轴力Fp
压轴力的最小值为
（Fp）min
2z（F0）minsin
1
24105.3sin170o
839.2N
2
2
4.2传动轴的估算
传动轴除应满足强度要求外，还应满足刚度的要求，强度要求保证轴在反复载荷和扭载荷作用下不发生疲劳破坏。
机床主传动系统精度要求较高，不允许有较大变形。
因此疲劳强度一般不失是主要矛盾，除了载荷很大的情况外，可以不必验算轴的强度。
刚度要求保证轴在载荷下不至发生过大的变形。
因此，必须保证传动轴有足够的刚度。
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4.2.1传动轴直径的估算
d
914
Pmm
根据轴的最小直径公式，
nj
，并查表表3.2
刚度要
主
轴
一般的传动轴
较低的传动轴
求
允许的扭转角
[
]
0.5—1
1—1.5
1.5—2
对于一般的传动轴，取[
]=1.1。
取估算的传动轴长度为1000mm。
①Ⅰ轴的直径：
取
1
0.96,n1j
710r/min
d
91
4
4
914
4
0.96
24.1mm
nj
710
1.1
，圆整为
②Ⅱ轴的直径：
取
2
1
0.98
0.99
0.990.922,nj2
355r/min
4
4
4
0.922
d
91
91
4
355
28.37mm
nj
1.1
圆整为
升级会员 