12級機床主軸箱課程設(shè)計

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1、目錄1. 前言12設(shè)計目的：13設(shè)計內(nèi)容和要求：131運動設(shè)計132動力計算：233結(jié)構(gòu)設(shè)計234編寫設(shè)計說明書24設(shè)計過程：241機床主傳動系統(tǒng)運動設(shè)計：2411確定極限轉(zhuǎn)速2412確定公比3413確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式：3414繪制轉(zhuǎn)速圖:4415確定各變速組此輪傳動副齒數(shù):5416核算主軸轉(zhuǎn)速誤差5417傳動系統(tǒng)圖65主要零件的計算：651三角膠帶傳動的計算和選定：6511確定計算功率：6512選擇三角膠帶的型號：6513確定帶輪的直徑、：7514計算膠帶速度：7515計算膠帶的長度：7516 計算實際中心矩A:7517定小帶輪的包角：7518確定三角膠帶的根數(shù)：8519預(yù)緊力85110計算

2、帶傳動作用在軸上力852傳動件的選擇和計算：852 1傳動軸的計算：8522主軸軸頸的確定：9523主軸軸承設(shè)計9524齒輪模數(shù)的計算：106主軸零件的驗算1261齒輪的驗算：1262軸的驗算：13621花鍵軸側(cè)擠壓應(yīng)力的驗算137潤滑與密封141.前言 金屬切削機床是人類在改造自然的長期實踐生產(chǎn)中，不斷改進生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來的。最原始的機床是依靠雙手的往復(fù)運動，在工件上鉆孔。最初的加工對象是木料。為加工回轉(zhuǎn)體，出現(xiàn)了依靠人力使工件往復(fù)回轉(zhuǎn)的原始車床。在原始加工階段，人既是提供機床的動力，又是操縱者。近些年來，隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)以及激光技術(shù)等的發(fā)展并應(yīng)用于機床領(lǐng)域，

3、使機床的發(fā)展進入了一個新時代。人不僅不需要提供動力，連操縱都交給及其了。人只需要規(guī)定電腦 的工作程序，由電腦去操作機床。緊張、重復(fù)性的操作都可由電腦完成，而且不會出錯。自動化、精密化、高效化和多樣化成為這時代機床發(fā)展的特征，用以滿足社會多種多樣越來越高的要求，推動社會生產(chǎn)力的發(fā)展。機床課程設(shè)計是在完成金屬切削機床及其相關(guān)的課程之后進行的實習(xí)性教學(xué)環(huán)節(jié)。通過機床主軸傳動系統(tǒng)的機械變速機構(gòu)的設(shè)計，使學(xué)生在擬定傳動機構(gòu)、裝配結(jié)構(gòu)和制造結(jié)構(gòu)的各種發(fā)案以及在機械設(shè)計制圖、零件計算和編寫技術(shù)等方面得到綜合訓(xùn)練，以培養(yǎng)學(xué)生具有初步的結(jié)構(gòu)分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計計算能力。2設(shè)計目的：通過本課程設(shè)計的訓(xùn)練，使學(xué)生初步掌握

4、機床的運動設(shè)計（包括主軸箱、變速箱傳動鏈），動力計算（包括確定電機型號，主軸、傳動軸、齒輪的計算轉(zhuǎn)速），以及關(guān)鍵零部件的強度校核，獲得工程師必備設(shè)計能力的初步訓(xùn)練，從而提高分析問題、解決問題盡快適應(yīng)工程實踐的能力。3設(shè)計內(nèi)容和要求：31運動設(shè)計：根據(jù)所給定的轉(zhuǎn)速范圍及變速級數(shù)，擬定機床主運動傳動結(jié)構(gòu)方案(包括傳動結(jié)構(gòu)式、轉(zhuǎn)速分布圖)和傳動系統(tǒng)圖，確定各傳動副的傳動比，計算齒輪的齒數(shù)，主軸實際轉(zhuǎn)速及與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速的相對誤差。32動力計算：選擇電動機型號及轉(zhuǎn)速，確定傳動件的計算轉(zhuǎn)速、對主要零件（如皮帶、齒輪、主軸、軸承等）進行計算（初算和驗算）。33結(jié)構(gòu)設(shè)計進行主傳動系統(tǒng)的軸系、變速機構(gòu)、主軸組件等的

5、布置和設(shè)計并繪制展開圖、剖面圖、主要零件工作圖。34編寫設(shè)計說明書1）機床的類型、用途及主要參數(shù)主軸轉(zhuǎn)速范圍 =1400，=31.5變速級數(shù)：z=12，電動機功率：。2）工件材料：45號鋼 刀具材料：YT153）設(shè)計部件名稱：車床主軸箱4設(shè)計過程：41機床主傳動系統(tǒng)運動設(shè)計：411確定極限轉(zhuǎn)速=1400，=31.5=44.44412確定公比 =1.41413確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式： 傳動組和傳動副數(shù)的確定：傳動組和傳動副數(shù)可能的方案有： 在上列的兩行方案中，第一行方案有時可以省掉一根軸。缺點是有一個傳動組內(nèi)有四個傳動副。如果用一個四聯(lián)滑移齒輪，會增加軸向尺寸；如果用兩個雙聯(lián)滑移齒輪，則操縱機構(gòu)必須

6、互鎖以防止兩個滑移齒輪同時嚙合。所以一般少用。第二行的三個方案可根據(jù)下述原則比較：從電動機到主軸，一般為降速傳動。接近電動機處的零件，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組放在接近電動機處，則可使小尺寸的零件多些，小尺寸的零件少些，就省材料了。這就是“前多后少“原則。從這個角度考慮原則方案為好。結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式的各種方案的選擇：在中，又因基本組和擴大組的不同而不同的方案?？赡艿牧N方案：a: b: c:d: e: f:主傳動鏈任一傳動組的最大變速范圍一般為=a.b.c.e符合要求。 再根據(jù)原則“選擇中間傳動軸變速范圍最小的方案。因為各方案同號傳動軸的最高轉(zhuǎn)速相同，則變速范圍

7、小的，最低速較高，轉(zhuǎn)矩較小，傳動件的尺寸也就可以小些。故方案a較佳。 擬定轉(zhuǎn)速圖：先決定軸III的轉(zhuǎn)速：傳動組c： 這樣就確定了軸III的六種轉(zhuǎn)速只有一種可能，即為125、180、250、355、500、710。隨后決定軸II的轉(zhuǎn)速。傳動組b的級比指數(shù)是3，在傳動比極限值得范圍內(nèi)，軸II的轉(zhuǎn)速最高可為500、710、1000，最低可為180、250、355，可取 ，軸II的轉(zhuǎn)速確定為：355、500、710。同理軸I的轉(zhuǎn)速可取： ，軸I的轉(zhuǎn)速確定為710414繪制轉(zhuǎn)速圖:確定電動機的轉(zhuǎn)速：由給定的電動機功率，參照表12-16，選取電動機的轉(zhuǎn)速為1430，其型號為：Y100L1-4。繪制轉(zhuǎn)速圖：

8、選定的結(jié)構(gòu)共有三個傳動組，變速機構(gòu)共需4軸，加上電動機5軸，轉(zhuǎn)速圖需5條豎線，主軸12轉(zhuǎn)速，需12條橫線。 圖1 12級傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖415確定各變速組此輪傳動副齒數(shù): =、60、63、66、69、72、75、 =、60、63、65、67、68、70、72、73、75、 =、60、62、64、66、68、70、72、74、取=72，查出齒輪的齒數(shù)分別為：36、30、24即36/36，30/42，24/48，同理：42/42，22/62，60/30, 18/72416核算主軸轉(zhuǎn)速誤差經(jīng)計算，主軸工作在最高轉(zhuǎn)速時，實際傳動比與理論傳動比之間的差距最大，轉(zhuǎn)速誤差為：（0.993-0.979）/0.

9、979=0.0143=1.43%，而10（1.41-1）%=4.1%，得1.43%4.1%，則主軸轉(zhuǎn)速誤差較小。417傳動系統(tǒng)圖 圖2 12級傳動系統(tǒng)圖5主要零件的計算：51三角膠帶傳動的計算和選定：511確定計算功率： =1.23=3.6主動帶輪傳動的功率 工作情況系數(shù)，查表512選擇三角膠帶的型號：初步由圖決定選用型513確定帶輪的直徑、：小輪直徑應(yīng)滿足：，為三角膠帶帶輪的最小計算直徑，盡量選用較大的直徑，以減小膠帶的彎曲應(yīng)力，從而提高膠帶的使用壽命。根據(jù)表8-45查得=63,取80。，計算取=160。514計算膠帶速度：=6515計算膠帶的長度： 初定中心距A0,取0.7（D1+D2）A

10、01,外嚙合為+,內(nèi)嚙合為-號,齒輪齒數(shù)齒寬系數(shù)， 許用接觸應(yīng)力（），查表求計算轉(zhuǎn)速：a:主軸 車床主軸的計算轉(zhuǎn)速是第一個三分之一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最高一級轉(zhuǎn)速為90r/minb:各傳動軸 軸III可從主軸90r/min按72/18的傳動副找上去為355r/min，但由于軸III 的最低轉(zhuǎn)速125r/min經(jīng)傳動組c可使主軸得到31.5r/min和250 r/min兩種轉(zhuǎn)速。250 r/min要傳遞全部功率，所以軸III得計算轉(zhuǎn)速應(yīng)為125r/min，軸II的計算轉(zhuǎn)速可按傳動組b推上去，得355r/min.c:各齒輪 傳動組c中，22/56只需計算z=18的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為355r/min;60/3

11、0只需計算z=30,計算轉(zhuǎn)速為250r/min,選擇較大的模數(shù)作為傳動組c齒輪的模數(shù)。計算得z=18時,模數(shù)較大，=3.2mm,取=2.5mm傳動組b中，z=22，=355r/min,=2.84,取=3mm傳動組a中，z=24，=710r/min, =2.23,取=2.5mm,表1 齒輪參數(shù)齒數(shù)分度圓直徑齒寬模數(shù)齒頂圓直徑齒根圓直徑3690202.59583.752460202.56553.753075202.58068.7548120202.5125113.7542105202.511098.7542126243132118.5226624312658.562186243192178.560

12、240324248230187232480623012032412811072288324296278 6主軸零件的驗算 61齒輪的驗算： 在驗算變速箱的齒輪強度時，選相同模數(shù)中承受載荷最大的、齒數(shù)最小的齒輪進行接觸和彎曲疲勞強度驗算。一般對高速傳動齒輪主要驗算接觸疲勞強度，對低速傳動齒輪主要驗算彎曲疲勞強度。經(jīng)分析本設(shè)計中=22齒輪承受載荷最大，且轉(zhuǎn)速低，進行彎曲應(yīng)力驗算。 經(jīng)查表和得： =125 62軸的驗算：621花鍵軸側(cè)擠壓應(yīng)力的驗算，, 622主軸組件的剛度驗算1）變形量的允許值 驗算軸端撓度普通： 經(jīng)驗：前軸承處的傾角傳動件（齒輪）處傾角齒向交角2）切削力， ，7潤滑與密封主軸轉(zhuǎn)速

13、高，必須保證充分潤滑，一般常用單獨的油管將油引到軸承處。主軸是兩端外伸的軸，防止漏油更為重要而困難。防漏的措施有兩種： 1）堵加密封裝置防止油外流。 主軸轉(zhuǎn)速高，多采用非接觸式的密封裝置，形式很多，一種軸與軸承蓋之間留0.10.3的間隙（間隙越小，密封效果越好，但工藝?yán)щy）。還有一種是在軸承蓋的孔內(nèi)開一個或幾個并列的溝槽（圓弧形或形），效果比上一種好些。在軸上增開了溝槽（矩形或鋸齒形），效果又比前兩種好。 在有大量切屑、灰塵和冷卻液的環(huán)境中工作時，可采用曲路密封，曲路可做成軸向或徑向。徑向式的軸承蓋要做成剖分式，較為復(fù)雜。 2）疏導(dǎo)在適當(dāng)?shù)牡胤阶龀龌赜吐?，使油能順利地流回到油箱。小結(jié)通過本次金

14、屬切削機床課程設(shè)計我學(xué)到了：在設(shè)計過程當(dāng)中,我通過查閱有關(guān)資料和運用所學(xué)的專業(yè)或有關(guān)知識，比如零件圖設(shè)計、金屬切削機床、以及所學(xué)軟件AUTOCAD、PRO/E的運用，設(shè)計了零件的工藝、編制了零件的加工程序等。我利用此次課程設(shè)計的機會對以往所有所學(xué)知識加以梳理檢驗，同時又可以在設(shè)計當(dāng)中查找自己所學(xué)的不足從而加以彌補。使我對專業(yè)知識得到進一步的了解和系統(tǒng)掌握。而且：（1） 通過本次設(shè)計活動將理論與實踐結(jié)合起來，鞏固和加深所學(xué)的理論知識；（2） 在整個設(shè)計過程中的各個環(huán)節(jié)可以更好的培養(yǎng)我們的創(chuàng)新思維能力、觀察分析力、工程實踐能力及綜合能力。（3） 加強了對自己專業(yè)的深刻認(rèn)識，對金屬切削機床有了新的認(rèn)

15、識。通過課程設(shè)計來檢查和考驗我們在這幾年中的所學(xué)，同時對于我們自身來說，這次課程設(shè)計很貼切地把一些實踐性的東西引入我們的設(shè)計中和平時所學(xué)的理論知識相關(guān)聯(lián)。為我們無論是在將來的工作或者是繼續(xù)學(xué)習(xí)的過程中打下一個堅實的基礎(chǔ)。致謝通過這次實踐機會，我熟悉了機床主軸箱的結(jié)構(gòu)及其功能，將理論知識運用到實踐中，并且學(xué)會利用圖書資料及網(wǎng)絡(luò)材料查詢自己需要的知識，總體上提高了設(shè)計能力。本次設(shè)計是在馬老師的悉心指導(dǎo)下完成的。她學(xué)識淵博、工作務(wù)實、積極進取的勇氣和魄力、以及對學(xué)生從嚴(yán)要求的治學(xué)態(tài)度都深深感染了我，值得我終身學(xué)習(xí)。她無私的奉獻精神是我畢生學(xué)習(xí)和追求的目標(biāo)。在今后的學(xué)習(xí)和生活之中，老師的教誨必將激勵我不斷奮發(fā)向上。同時也要感謝與我相關(guān)的課題組的同學(xué)，他們在設(shè)計中給了我很大的幫助，和他們的討論時常使我豁然開朗，他們給了我很多很好的設(shè)計建議，使我的設(shè)計加快了進程。在此向所有給予我?guī)椭椭С值睦蠋熀屯瑢W(xué)表示深深的謝意！參考文獻1 戴曙.金屬切削機床.機械工業(yè)出版社.20072 陳易新. 機床課程設(shè)計指導(dǎo)書. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)，19813 曹桄、高學(xué)滿主編.金屬切削機床掛圖.上海交通大學(xué)出版社，1984 4 任殿閣、張佩勤主編.機床設(shè)計指導(dǎo).遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1991 5 濮良貴紀(jì)名剛.機械設(shè)計.高等教育出版社，2001 6 吳宗澤羅圣過.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊，2006