金属切削机床课程设计说明书

目录第1章概述 11.1 金属切削机床课程设计目的 11.2 机床的分类和功用 11.3 操作性能要求 1第2章机床参数的拟定 12.1 公比的确定 1 2.2 转速系列的选择 2 2.3 主电机选择 2第3章机床传动设计 23.1 主传动方案拟定 2 3.2 传动结构式、结构网的选择 2 3.3 转速图的拟定 4 3.4 齿轮齿数的确定 5 3.5 传动系统图 6第4章传动件的估算 74.1 普通V带的选择和计算 7 4.2 传动轴的计算转速 8 4.3 传动轴直径的估算 8 4.4 带轮结构设计 10 4.5 齿轮齿数的确定 10 4.6 齿轮模数的计算 11 4.7 齿轮齿宽的确定 13第5章动力校核 145.1 齿轮的弯曲疲劳强度计算 14 5.2 传动轴的刚度校验 16 5.3 滚动轴承的验算 19第6章主轴位置及传动示意图 206.1 结构设计的内容、技术要求和方案 20 6.2 展开图及其布置 21 6.3 I轴（输入轴）的设计 21 6.4 齿轮块设计 22 6.5 传动轴设计 23 6.6 主轴主件设计 24第7章个人总结 26参考文献第1章概述1.1 金属切削机床课程设计的目的金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，习惯上简称为机床。

机床课程设计，在于通过设计，比较分析机床主传动中某些典型机构，进行选择和改进，学习构造设计，进行设计计算和编写技术文件。

完成机床主传动设计，达到学习设计步骤和方法的目的。

在此过程中，学习查阅有关的设计手册、设计标准和资料，达到累计设计知识和提高设计能力的目的。

并获得设计工作的基本技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力。

同时，学生在拟定传动和变速的结构方案过程中，进行设计构思，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 机床的分类和功用根据我国制定的机床型号编制方法，目前将机床分为12大类，包括车床、钻床、镗床、磨床、铣床、拉床、锯床、刨插床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、特种加工机床和其它机床。

机床工业为各种类型的机械制造提供先进的制造技术与优质高效的机床设备，促进了机械制造工业的的生产能力和工艺水平的提提高。

一个国家的机床工业的技术水平，在很大程度上标志着国家的工业生产能力和科学技术水平。

本次的金属切削机床课程设计，进行的是普通铣床主轴箱的设计。

1.3 操作性能要求(1)具有皮带轮卸荷装置(2)主轴的变速由变速手柄，和滑移齿轮完成第2章机床参数的拟定2.1 公比的确定（1）确定变速范围Rn及公比已知最高转速nmax =2000rpm，最低转速nmin=160rpm，变速级数Z=12。

变速范围：R n=n maxn min=2000160=12.5 R n=φz−1则公比ϕ=1.258，取为1.262.2 转速系列的选择根据最高转速n max=2000rpm，最低转速n min=160rpm，公比ϕ=1.258取为1.26，查《金属切削机床》（戴曙编）表7-1标准数列表，选出标准转速为：表2-1 标准转速2.3 主电机的选择已知电动机功率为N=7.5kw，查询《金属切削机床设计简明手册》表11-32知，选择主电动机为Y132M-4，其主要技术数据见下表：表2-2 主电机技术数据第3章机床传动设计3.1 主传动方案拟定拟定传动方案，包括传动型式的选择以及开停、换向、制动、操纵等整个传动系统的确定。

传动型式则指传动和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的传动型式、变速类型。

传动方案和型式与结构的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。

因此，确定传动方案和型式，要从结构、工艺、性能及经济等多方面统一考虑。

传动方案有多种，传动型式更是众多，比如：传动型式上有集中传动，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、分支传动等型式；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，我们采用集中传动型式的主轴变速箱。

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。

（1）传动组合和传动副数的确定级数为Z 的传动系统由若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有1Z 、2Z 、…… 个传动副。

即 321Z Z Z Z =本设计中传动级数为Z=12。

实现12级主轴变速的传动组和传动副数可能的方案：（1）12=4⨯3（2）12=3⨯4（3）12=3×2×2（4）12＝2×3×2（5）12=2⨯2⨯3。

方案中（1）和（2）可省一根轴，但是有一个传动组内有四个变速传动副，如果用一个四联滑移齿轮，会增加轴向尺寸。

这种方案不宜采用。

后三种方案，可以使传动副较多的传动组放在接近电动机处，则可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件少些，这样节省了材料。

这就是“前多后少”的原则，从这个角度考虑，以取12=3×2×2的方案为好。

（2）结构式、结构网的确定对于12=3×2×2传动形式，有6种结构式，分别为：表3-1 6种结构式根据○1传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围：在降速传动时，有i min ≥14；在升速传动时，有i max ≤2。

○2基本组扩大组的排列顺序：原则是选择中间传动轴变速范围最小的方案，故选13612322=⨯⨯的方案。

即如果没有别的要求，则应尽量使扩大顺序与传动顺序一致。

根据级比指数分配使传动顺序与扩大顺序相一致，选择方案63122312⨯⨯=，由于不表示转速数值，故可设计成对称形式，如下图所示：图3-1 12级传动系统的结构网结构网表示各传动组的传动副数和各传动组的级比指数。

结构式63122312⨯⨯=，其中12表示主轴转速级数，3、2、2的次序表示传动顺序，数值表示各传动组的传动副数；各传动组的级比指数，分别为1、3、6，即结构式中的各个下标；扩大顺序，可从级比指数看出。

3.3 转速图的拟定选定的结构式共有三个传动组，变速机构共需4轴，加上电动机共5轴，故转速图需5条竖线，如下图所示。

主轴共12速，故需12条横线。

中间各轴的转速可以从电动机轴往后推，也可以从主轴开始往前推。

通常以往前推比较方便，即先决定轴三的转速。

(1)变速齿轮传动副传动比的确定（i =n 1n 2=z 2z 1）Ⅲ轴：轴Ⅲ传动组c 的变速范围为661.264ϕ==，可知两个传动副的传动比必为：i c1=φ2=1.6 i c2=1φ4=12.5因此轴Ⅲ有六种转速，分别是：400r/min 、500r/min 、630r/min 、800 r/min 、1000 r/min 、1250r/min Ⅱ轴:：轴Ⅱ转动组b 的级比指数为3，在传动比极限的范围内，轴Ⅱ的转速最高可为800 r/min 、1000 r/min 、1250r/min ，传动比为：i b1=1 1i b2=1φ3=12其三种转速为800 r/min、1000 r/min、1250r/min Ⅰ轴：由轴Ⅱ和轴Ⅲ知，同理，轴Ⅰ的传动比为：i a1=1 1i a2=1φ=11.25i a3=1φ2=11.56所以，轴Ⅰ的转速为1250r/min根据以上计算，可得12级传动系统的转速图为：图3-2 12级传动系统的转速图3.4 齿轮齿数的确定基本组：传动比为i a1=11,i a2=1φ=11.25,i a3=1φ=11.56齿数和S z=72,查《金属切削机床》（戴曙编）表8-1，知小齿轮齿数分别为36、28、32第一扩大组：传动比为i b1=11,i b2=1φ=12齿数和S z=84,查《金属切削机床》（戴曙编）表8-1，知小齿轮齿数分别为42、28第二扩大组：传动比为i c1=φ21=1.6,i c2=1φ=12.5齿数和S z=84,查《金属切削机床》（戴曙编）表8-1，知小齿轮齿数分别为35、26因此可得各传动组齿轮齿数位：表3-2 齿轮齿数3.5 传动系统图第4章 传动件的估算4.1 普通V 带的选择和计算（1）确定计算功率P ca 计算功率P ca =K A N [KW]N ——主动带轮传动的功率7.5N KW =K A ——工作情况系数工作时间为二班制K A =1.2 故 P ca =1.2×7.5=9 （2）选择三角胶带的型号根据小带轮的转速：n 1=1440rpm 和P ca =9，查《机械设计》图8-11选用A 型带。

（3）确定带轮直径12,D D小轮直径D 应满足条件: 1min D D ≥(mm)而D min =75mm ，故1D =100mm大轮直径()ε-=11212D n n D ，其中2n 为大轮的转速2n =1250rpm D 2=14401250×100=115.2mm ，取D 2=250mm （4）计算胶带速度νv =πD 1n 160000=3.14×100×144060000=7.54m/s（5）初定中心距a 0两带轮中心距应在a 0=(0.7~2)(D 1+D 2)mm故a 0为245mm-700mm ，取a 0=450mm（6）计算胶带的长度0LL 0=2a 0+π(D 1+D 2)+(D 2−D 1)20=2×450+3.142×350+（250−100）24×450=1462mm 查《机械设计》表8—2，选带的标准计算长度L=1400mm 。

（7）计算胶带弯曲次数μ111000[]40[]m S S Lνμ--=≤ 带轮的个数m=2 μ=1000×2×7.541400=10.77≤40次/S 符合要求（8）计算实际中心距aa ≈a 0+L −L 0=450+1400−1462=419mm 中心距的变化范围为192.5~608.5mm (9)小带轮包角α1α1=1800−(D 2−D 1)57.30a=1600≥1200(10)确定三角胶带的根数Zz =P ca P r=P ca (P 0+∆P 0)K a K Lca P （计算功率）P ca =K A N ，A K （工作情况系数）A K =1.2，可得P ca =1.2×7.5=90P （单根V 带基本额定功率），查《机械设计》表8-4a ，知0P =1.32kw ∆P 0（额定功率增量），查《机械设计》表8-4b ，知∆P 0=0.08kwa K （包角系数），查《机械设计》表8-5，知a K =0.95 L K （长度系数），查《机械设计》表8-2，知L K =0.99 则z =4.8,所以z=5根4.2 传动轴的计算转速（1）主轴的计算转速n j根据《金属切削机床》（戴曙编）表8-2，中型车床主轴的计算转速为主轴从最低速算起，第一个三分之一转速范围内的最高一级转速，即n j =n min φ23−1所以，n j =315r/min （2）传动轴计算转速n j轴Ⅲ的最低转速400r/min 经传动组c 可使主轴得到160r/min 和630r/min 两种转速。