金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì) 銑床主軸箱設(shè)計(jì)（全套圖紙）

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1、中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書目錄全套圖紙，加1538937061.題目要求及參數(shù)確定-21.1設(shè)計(jì)要求-21.2運(yùn)動參數(shù)確定-21.3動力參數(shù)的確定-22.運(yùn)動設(shè)計(jì) - 22.1傳動組的傳動副數(shù)的確定-22.2結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式各種方案的選擇-32.3擬定轉(zhuǎn)速圖-42.4齒輪齒數(shù)確定-52.5傳動系統(tǒng)圖-53.傳動零件的初步計(jì)算-63.1傳動軸直徑初定-63.2齒輪模數(shù)的初步計(jì)算-74.主要零件的驗(yàn)算-84.1三角膠帶傳動的計(jì)算和選定-84.2圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算-104.3傳動軸的驗(yàn)算、強(qiáng)度驗(yàn)算、彎曲剛度驗(yàn)算-144.4 滾動軸承的驗(yàn)算-165.總結(jié)-176.參考文獻(xiàn)-181. 題目要求及參數(shù)確定1.1

2、設(shè)計(jì)要求1）機(jī)床的類型、用途及主要參數(shù)銑床，工作時間：二班制，電動機(jī)功率：，主軸最高、最低轉(zhuǎn)速如下：，變速級數(shù)：z=12。2）工件材料：45號鋼 刀具材料：YT153）設(shè)計(jì)部件名稱：主軸箱1.2運(yùn)動參數(shù)確定 回轉(zhuǎn)主運(yùn)動的機(jī)床，主運(yùn)動的參數(shù)是主軸轉(zhuǎn)速。 最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速：=100rpm =1250rpm 分級變速時的主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列：機(jī)床的分級變速機(jī)構(gòu)共有Z級。Z=12， 。任意兩級轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系應(yīng)為：據(jù)=11，得：=1.26。查表得：各軸轉(zhuǎn)速：100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250。1.3動力參數(shù)的確定 由任務(wù)書設(shè)定電動機(jī)功率：N=1.

3、5KW。查表得應(yīng)該選擇Y系列三相異步電動機(jī)電動機(jī)的型號為Y90L-4，轉(zhuǎn)速為n=1400rpm。2.運(yùn)動設(shè)計(jì)2.1 傳動組的傳動副數(shù)的確定 傳動組和傳動副數(shù)可能的方案有： 12=4*3 12=3*4 12=3*2*2 12=2*3*2 12=2*2*3 在上列各方案中，前兩個有時可以省掉一根軸。缺點(diǎn)是有一個傳動組內(nèi)有四個傳動副。如果用一個四聯(lián)滑移齒輪，則會增加軸向尺寸；如果用兩個雙聯(lián)滑移齒輪，則操縱機(jī)構(gòu)必須互鎖以防止兩個滑移齒輪同時嚙合。所以一般少用。后三個方案中可根據(jù)下述原則比較：從電動機(jī)到主軸，一般為降速傳動。接近電動機(jī)處的零件，轉(zhuǎn)速較高，從而轉(zhuǎn)矩較小，尺寸也就較小。如使傳動副較多 的傳動

4、組放在接近電動機(jī)處，則可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件就可以少些，就省材料了。這就是“前多后少”的原則。從這個角度考慮，以取12=3*2*2的方案為好。2.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式各種方案的選擇 在12=3*2*2中，又因基本組和擴(kuò)大組排列順序的不同而有不同的方案?？赡艿牧N方案，其結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式見圖1。在這些方案中，可根據(jù)下列原則選擇最佳方案。圖1結(jié)構(gòu)網(wǎng)傳動副的極限傳動比和傳動組的極限變速范圍 主傳動鏈任一傳動的最大變速范圍一般為：816。 在檢查傳動組的變速范圍時，只需檢查最后一個擴(kuò)大組。因?yàn)槠渌鼈鲃咏M的變速范圍都比它小。在圖中，方案a,b,c,e是可行的。方案d,f是不可行的?；窘M和擴(kuò)大組

5、的排列順序在可靠的四種結(jié)構(gòu)網(wǎng)方案a,b,c,e中，還要進(jìn)行比較以選擇最佳方案。原則是選擇中間傳動軸變速范圍最小的方案。因?yàn)槿绻鞣桨竿杺鲃虞S的最高轉(zhuǎn)速相同，則變速范圍小的，最低轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)矩較小，傳動件的尺寸也就可以小些。方案a的中間傳動軸變速范圍最小，幫方案a最佳。即如果沒有別的要求，則應(yīng)盡量使擴(kuò)大順序與傳動順序一致。2.3 擬定轉(zhuǎn)速圖 電動機(jī)和主軸的轉(zhuǎn)速是已定的，當(dāng)選定了結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式后，就可分配和傳動級的傳動比并確定中間軸的轉(zhuǎn)速。再加上定比傳動，就可畫出轉(zhuǎn)速圖。中間軸的轉(zhuǎn)速如果能高一些，傳動件的尺寸也就可以小一些。但是，中間軸如果轉(zhuǎn)速過高，將會引起過大的振動、發(fā)熱和噪聲。通常，希望齒輪

6、的線速度不超過1215m/s。對于中型車、鉆、銑等機(jī)床，中間軸的最高轉(zhuǎn)速不宜超過電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。對于小型機(jī)床和精密機(jī)床，由于功率較小，傳動件不會過大。這時振動、發(fā)熱和噪聲是應(yīng)該考慮的問題。因些更應(yīng)該注意中間軸的轉(zhuǎn)速，不使過高。圖2轉(zhuǎn)速圖 本機(jī)床所選定的結(jié)構(gòu)式共有三個傳動組，變速機(jī)構(gòu)共需4軸。加上電動機(jī)軸共5個軸。故轉(zhuǎn)速圖共需5個豎線，主軸共12級轉(zhuǎn)速，電動機(jī)軸轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近，幫需12條橫線。現(xiàn)擬定轉(zhuǎn)速圖如：圖22.4 齒輪齒數(shù)的確定因傳動比i采用標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方，齒數(shù)和S以及小齒輪齒數(shù)可以從表8-1中查得。在傳動組a中，ia1=1,ia2=1/1.26,ia3=1/1.59。則，查I

7、為1，1.26，1.59的三行。有數(shù)字的即為可能方案。取S為68，則從表中查出小齒輪齒數(shù)為34、30、27。即ia1=34/34,ia2=30/38,ia3=27/41。在傳動組b中，ib1=1,ib2=1/2則查I 為1，2的兩行。有數(shù)字的即為可能方案。取S為72，則從表中查出小齒輪齒數(shù)為36、24。即ib1=36/36,ib2=24/48。在傳動組c中，ic1=1.59/1,ic2=1/2.5則查I 為4這一行。取S為78，則從表中查出小齒輪齒數(shù)為31、22。即ic1=47/31,ic2=22/56。2.5 傳動系統(tǒng)圖的確定 圖3傳動系統(tǒng)圖3.傳動零件的初步計(jì)算3.1傳動軸直徑的初定根據(jù)傳

8、動軸傳遞功率的大小,用簡化的扭轉(zhuǎn)剛度公式計(jì)算:d ()式中 -傳動軸受扭部分直徑(mm) -該軸傳遞的功率(kw) -電動機(jī)的功率(kw) -電動機(jī)到該傳動軸的傳動效率 -被估算的傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速(r/min) -該傳動軸每米長度允許扭轉(zhuǎn)角(deg/m)一般傳動軸取=0.51 本設(shè)計(jì)取0.8則軸d 取d4=32 取d3=22取d2=18取d1=163.2齒輪模數(shù)的初步計(jì)算初步計(jì)算齒輪模數(shù)時,按簡化的接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行.一般同一變速組中的齒輪取同一模數(shù),選擇負(fù)荷最重的小齒輪進(jìn)行計(jì)算. 則 式中 - 按接觸疲勞強(qiáng)度估算的齒輪模數(shù)（mm）; - 驅(qū)動電動機(jī)功率（mm）; - 被估算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速(

9、r/min)； - 大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比, u1,外嚙合為+,內(nèi)嚙合為-; - 齒輪齒數(shù); -齒寬系數(shù), =610,B為齒寬,m為模數(shù)，本設(shè)計(jì)中取8； -許用接觸應(yīng)力(),查表3-9，取45鋼，整淬，=1100。 則C傳動組取=3。則B傳動組取=3。則A傳動組取=3。4.主要零件的驗(yàn)算4.1三角膠帶傳動的計(jì)算和選定 確定計(jì)算功率由表8-65查得工作情況系數(shù)KA=1.2,故: Kw=1.8Kw 選取V帶型號 根據(jù)、n1由圖8-85確定選用A型普通V帶。 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 由表8-35和表8-75取主動基準(zhǔn)直徑。 根據(jù)式（8-15），從動輪基準(zhǔn)直徑 根據(jù)表8-75，取=169。 按式（8-20）

10、驗(yàn)算帶的速度 帶的速度合適。 確定A帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距 根據(jù),初步確定中心距。 根據(jù)式（8-20）計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長度 由表8-2選帶的基準(zhǔn)長度。 按式（8-21）計(jì)算實(shí)際中心距a 驗(yàn)算主動輪上的包角1 由式（8-6）得： 主動輪上的包角合適。 計(jì)算A帶的根數(shù)z計(jì)算單根V帶的額定功率由dd1=100mm和n1=2880r/min，查表8-4a得=2.05kw。根據(jù)n1=2880r/min,i=1.69和A型帶，查表84b得查表85得0.98，表82得0.96，于是2.21=1.63 取2 計(jì)算預(yù)緊力F0由式(8-23)知 查表8-4得q=0.1kg/m，故： 計(jì)算作用在軸上的壓軸力 由式

11、（8-4）得 4.2圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算在驗(yàn)算算速箱中的齒輪應(yīng)力時，選相同模數(shù)中承受載荷最大，齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算。這里要驗(yàn)算的是齒輪5，齒輪9，齒輪13這三個齒輪齒輪13的齒數(shù)為22，模數(shù)為3，齒輪的接觸應(yīng)力的驗(yàn)算公式為： 彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算公式為： 式中：齒輪傳遞的功率（KW），( ) 電動機(jī)的額定功率（KW）； 從電動機(jī)到所計(jì)算齒輪的機(jī)械效率； 齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）; m初算的齒輪模數(shù)； B齒寬（mm）; Z小齒輪齒數(shù)； u大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，u1，“+”號用于外嚙合，“-”號用于內(nèi)嚙合； 壽命系數(shù)； KT工作期限系數(shù)：KT=m 60n1T/C0 T齒輪在機(jī)床工

12、作期限（Ts）內(nèi)的總工作時間（h），對于中型機(jī)床的齒輪取Ts=1500020000h，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時間可近似地認(rèn)為T=Ts/P,Po 變速組的傳動副數(shù)； n1齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）; C0基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，查表3-1； m疲勞曲線指數(shù)，查表3-1； 速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表3-2； 功率利用系數(shù)，查表3-3； 材料強(qiáng)化系數(shù)，查表3-4； 的極限值，見表3-5，當(dāng)時，則??；當(dāng)時，則??； 工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運(yùn)動，取K1=1.21.6； 動載荷系數(shù)，查表3-6； 齒向載荷分布系數(shù)，查表3-7； 標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒形系數(shù)，查表3-8； 許用接觸應(yīng)力（），查表3-9； 許用彎曲應(yīng)力（），查表3-

13、9。查得： =400r/min m=3 B=32 Z=20 u=2.5 = 1.75 K1=1.2 K2=1.3 K3=1 故： =881.51100所以合格。 (N=1.62 K1=1.2 K2=1.3 K3=1)故合格另外兩齒輪計(jì)算方法如上，均符合要求。 4.3 傳動軸的驗(yàn)算受力分析：以IV軸為例進(jìn)行分析，IV軸上的齒輪為滑移齒輪。通常，選擇主軸處于計(jì)算轉(zhuǎn)速（160r/min）時齒輪的嚙合位置為計(jì)算時的位置。根據(jù)本機(jī)床齒輪排列特點(diǎn)，主軸為160r/min時，IV軸受力變形大于前者。強(qiáng)度驗(yàn)算軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核P=2.6 n160rpm外力偶矩M(9549X2.6/160)=155.2NmT=M

14、 D=32mm彎曲剛度驗(yàn)算各傳動力空間角度如圖5所示，根據(jù)下表的公式計(jì)算齒輪的受力。 圖5各傳動力空間角度 表1 齒輪的受力計(jì)算傳遞功率P(kw)轉(zhuǎn)速nr/(min)傳動轉(zhuǎn)矩TN(mm)齒輪壓力角齒面摩擦角齒輪Z4齒輪Z9切向力Ft1NF1在X軸投影Fz1NF1在Z軸投影Fz1N分度圓直徑d1mm切向力Ft2NF1在X軸投影Fz2NF1在Z軸投影Fz2N分度圓直徑d2Mm5.550057603.2206-1200.1-1200.1585.31201252.21252.2-610.775撓度、傾角的計(jì)算：分別計(jì)算出各平面撓度、傾角，然后進(jìn)行合成。如下圖所示：其中a=120, b=156, c=1

15、50, f=126, l=276, n=159.35, 圖6各平面撓度、傾角合成XOY平面內(nèi)撓度： 代入數(shù)據(jù)，求得 ZOY平面內(nèi)撓度： 代入數(shù)據(jù)，求得 撓度的合成：，符合要求。 左支撐傾角計(jì)算和分析：XOY平面力作用下的傾角： 代入數(shù)據(jù)，解得ZOY平面力作用下的傾角： 代入數(shù)據(jù)，解得傾角的合成：，符合要求；右支承傾角計(jì)算和分析： XOY平面力作用下的傾角： 代入數(shù)據(jù)，解得ZOY平面力作用下的傾角：代入數(shù)據(jù)，解得傾角的合成：，符合要求。鍵側(cè)擠壓應(yīng)力計(jì)算： 表2 鍵側(cè)擠壓應(yīng)力計(jì)算計(jì)算公式最大轉(zhuǎn)矩花鍵軸小徑花鍵軸大徑花鍵數(shù)載荷系數(shù)工作長度許用應(yīng)力許用應(yīng)力結(jié)論72580263060.8176301.3

16、9合格4.4 滾動軸承的驗(yàn)算根據(jù)前面所示的軸受力狀態(tài)，分別計(jì)算出左（A）、右（B）兩支承端支反力。在XOY平面內(nèi)： 在ZOY平面內(nèi)： 左、端支反力為： 兩支承軸承受力狀態(tài)相同，但右端受力大，所以只驗(yàn)算右端軸承。滾動軸承的疲勞壽命驗(yàn)算： 其中：額定動載荷：C=11000N，機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊； 速度系數(shù)：； 使用系數(shù)：； 功率利用系數(shù)：，表3-3床設(shè)計(jì)制導(dǎo)；轉(zhuǎn)速變化系數(shù)：，表3-2； 齒輪輪換工作系數(shù)： 當(dāng)量動載荷：F=176.7N，已計(jì)算求得； 許用壽命：T，一般機(jī)床取10000-15000h； 壽命指數(shù)：。 則額定壽命： 經(jīng)驗(yàn)算符合要求。5.總結(jié)在課程設(shè)計(jì)當(dāng)中，我也遇到了一些問題。設(shè)計(jì)過程也是

17、培養(yǎng)我們認(rèn)真細(xì)心的態(tài)度。在此過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，使我加深了對大學(xué)所學(xué)課程理解，綜合應(yīng)用，并得到進(jìn)一步的鞏固，這對以后的學(xué)習(xí)和工作都有積極的意義。總之，這次的課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多東西6.參考文獻(xiàn)1 陳易新主編. 機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)，19812 范云漲、陳兆年主編.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊.機(jī)械工業(yè)出版社，19943 李洪主編. 機(jī)械制造工藝、金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo). 東北工學(xué)院出版社，19894 任殿閣 、張佩勤主編. 機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo). 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，19915 吳宗澤、羅圣國主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊.高等教育出版社，1992 6 戴曙主編. 金屬切削機(jī)床. 機(jī)械工業(yè)出版社，19937 上海紡織工學(xué)院等主編. 機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，197919