机械制造设备课程设计

《机械制造装备》课程设计计算说明书课题: 普通车床主轴箱部件设计起止日期：2013年12月22日至2013年12月27日姓名康克俭班级机设1006学号 10405700814成绩指导教师（签字）机械工程学院2013 年 12 月27日湖南工业大学课程设计任务书2013—2014学年第一学期机械工程学院（系、部）机械设计制造及自动化专业机设1006 班级课程名称：《机械制造装备设计》设计题目：普通车床(最大加工直径Φ250) 主轴箱部件设计起止日期：自 2012 年 12 月22 日至 2012 年 12 月27 日共 1 周内容及任务一、设计任务:1、车床最大加工直径为250mm.2、主要技术参数：主电机功率P（kw）主电机转速n电（r·min-1）N max（r·min-1）N min（r·min-1）公比Φ7.5 1440 1271 100 1.263、加工工件材料为钢材；4、刀具为硬质合金刀具；二、设计工作量1、运动计算：根据给定的转速确定主传动的机构图、转速图、传统系统图、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、编写设计计算说明书一份；4、绘制下列图纸：①机床主传动系统图（计算说明书中）；②主轴箱部件展开图及主要剖面图；5、设计说明书及图纸必须为计算机输出稿；6、上交作业应包括电子稿以及打印稿，设计说明书文件格式为word2003版本，平面图纸文件格式为autocad2007或以下版本，3D图为step文件格式（图纸要求包括原始零件模型数据）。

*3D图可根据学生个体情况选择。

进度安排（参考大纲）起止日期工作内容设计准备工作1）熟悉任务书，明确设计的内容和要求；2)熟悉设计指导书、有关资料、图纸等；3)观看实物，最好到生产现场，了解设计对象的工作过程与结构特点结构方案设计1）确定定位方案，选择定位元件；2）确定夹紧方案，选择夹紧元件；3）确定对刀和导向方案，设计相关装置；4）确定夹具与机床的连接方式，设计连接元件和安装基面；5）确定和设计其他装置及元件；6）确定夹具体的结构型式及夹具体在机床上的安装方式。

夹具草图的绘制1）布置图面；2）绘制定位、夹紧、导向元件；3）绘制夹具体；4）完成夹具装配草图。

夹具分析计算1）布置图面；2）绘制定位、夹紧、导向元件；3）绘制夹具体；4）完成夹具装配草图夹具分析计算1夹具精度分析；2）夹具夹紧力（有动力装置）。

装配图绘制绘制装配图。

夹具零件图绘制绘制零件图（由指导老师指定）。

编写设计计算说明书1）编写设计计算说明书，内容包括所有计算，并附有必要的简图；2）撰写设计总结。

主要参考资料1.冯辛安等著. 《机械制造装备设计》.北京：机械工业出版社2.陈立德编. 《机械制造装备设计课程设计》.北京：高等教育出版社3.陈立德编. 《机械制造装备设计》.北京：高等教育出版社4.机械工业沈阳教材编委会. 《机床课程设计答辩指南》.沈阳：东北工学院. 1990.055.戴曙著. 《金属切削机床设计》. 北京：机械工业出版社.1981.076.机械设计手册编委会. 《机械设计手册》. 北京：机械工业出版社. 2004.09指导教师（签字）：姚建民 20 年月日系（教研室）主任（签字）：年月日目录一、前言 (2)1.设计任务及目的 (2)2.课程设计的基本要求 (2)3.设计需运用的基本理论 (2)二、运动设计1.原始数据 (3)2. 参数的拟定 (4)3. 确定转速图 (5)4.确定齿轮齿数 (6)5.带传动的设计（V型） (6)6.计算转速 (7)7.验算主轴的转速误差n (7)8.传动系统图的绘制 (8)三、动力设计1.电机的选择 (9)2.各轴的传递功率 (11)3.确定各齿轮的模数 (13)4.确定各轴直径 (14)四、结构设计1.设计主轴组件 (15)2.主轴的验算 (15)五、结束语 (6)六、参考文献 (17)一、前言1、设计任务及目的课程设计是机械制造装备设计课程的一个重要的实践环节，巩固和扩大学生的基础技术课和专业课程学习中所获得的知识。

通过课程设计的实践，可以使学生学会理论联系实际的工作方法，并培养其独立的工作能力；初步了解到机械制造装备设计的方法和步骤；熟悉相关的标准、规格、手册和资料的运用；编写设计说明书，绘制部件装配图及零件工作图以及如何合理地组织工作，为毕业论文、毕业设计以及科学研究和工程技术工作积累经验。

设计过程中，要求学生充分利用所学到的知识，独立地、创造性地进行自己的设计工作，使设计符合先进的设计思想。

在设计中，应充分地考虑结构的工艺性、机构的工作可靠性、装拆方便、操纵简单、零件的强度、刚度和寿命。

同时要求保证技术安全和维修保养等。

本课程设计，要求学生掌握夹具、专用机床主轴箱设计的一般方法和步骤。

2、课程设计的基本要求通过本课程设计，应使学生在以下几方面得到锻炼：1、掌握机械制造装备先进的设计原理和方法。

2、提高机械制造装备总体设计和结构设计能力。

学生通过机械制造装备设计的训练，以获得满足要求的机械制造装备，设计出高效、经济合理的设备。

3、学会使用设计手册及图书资料。

掌握与本设计有关的各种资料的名称及用途，做到熟练运用。

3、设计需运用的基本理论机械制造装备设计是综合机械设计制造及其自动化专业（或相关专业）的所学知识，它涉及金属切削机床的基本理论、机械制造工艺学、电气控制、机床夹具设计、物流与运输、机械加工生产线等方面的知识。

二运动设计1，原始数据电动机功率P（Kw）电机转速n0主轴最低转速n min公比Φ转速级数z7.5 1440 100 1.26 122，参数的拟定2.1主轴的各级转速已知n min =100，公比Φ=1.26.由转速级数为12，R n=n max/n min=ϕz-1可以得出主轴各级转速，即公比为1.26的等比数列100,126,159,200,252,318，400，504,635,801,1009,1271.2.2传动组传动副数的确定设计的车床转速级数为12级，故有以下几种传动方案：（1）12=3×4 （2）12=4×3（3）12=3×2×2 （4）12=2×3×2（5）12=2×2×32.3方案的比较方案（1）和方案（2）第一行方案有时可以省掉一根轴。

缺点是有一个传动组内有四个传动副。

如果用一个四联滑移齿轮，则会增加轴向尺寸；如果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，所以一般少用。

故方案（1）（2）不合理。

方案（3），严格遵循了“前多后少”的设计原则，把尽可能多的传动副置于前面，让尽可能多传动副处于较高速的状态，这样就可以尽量减轻它们的受力情况，从而可以减小其尺寸，从而减少整体尺寸；方案（4），没有遵循了“前多后少”的设计原则，但是由于采用第（3）种方案的话，会增大轴I的轴向尺寸；为了使轴I的轴向尺寸不至于太长，把二联滑移齿轮放在轴I，三联滑移齿轮放在轴∏；这样的话可以使轴I的尺寸不太大，又可以使较多的传动副放在相对高速的位置。

方案（5）较之方案（3）（4）主轴箱轴向尺寸会较大些。

在Ⅰ轴如果安置换向摩擦离合器时，为减少轴向尺寸，第一变速组的变速副数不能多，以2为宜。

综上所诉，选方案（4）12=2×3×22.4结构式的拟定对于12=2×3×2传动式，有6种结构式和对应的结构网。

分别为：6212⨯3⨯2=12 6132⨯3⨯2=12 1422⨯3⨯2=122412⨯3⨯2=12 3162⨯3⨯2=12 1262⨯3⨯2=12因为轴I 上有离合器，为避免离合器干涉齿轮啮合，必须使其中一个齿轮的齿根圆直径大于离合器的最大直径。

故采用此扩大顺序61323212⨯⨯=2.5转速图的绘制查《机床设计指导 》有，车床的I 轴的转速一般取700--1000 r/min 左右比较合适，故在本设计车床中，取I 轴的转速I n =750 r/min ；2.6 确定各变速组变速副齿数齿轮齿数的确定，当各变速组的传动比确定以后，可确定齿轮齿数。

对于定比传动的齿轮齿数可依据机械设计手册推荐的方法确定。

对于变速组内齿轮的齿数，如传动比是标准公比的整数次方时，变速组内每对齿轮的齿数和z S 及小齿轮的齿数可以从【1】表3-9中选取。

一般在主传动中，最小齿数应大于18～20。

采用三联滑移齿轮时，应检查滑移齿轮之间的齿数关系：三联滑移齿轮的最大齿轮之间的齿数差应大于或等于4，以保证滑移是齿轮外圆不相碰。

根据【1】94P ,查表3-9各种常用变速比的使用齿数。

⑴、变速组a:∵2/1/121==ϕi a ，41.1/1/12==ϕi a ； 2/1/121==ϕi a 时：=z S ……57、60、63、66、69、72、75、78…… 41.1/1/12==ϕi a 时：=z S ……58、60、63、65、67、68、70、72、73、77…… 可取=z S 84,于是可得轴Ⅰ齿轮齿数分别为：28、35。

于是56/281=a i ，49/352=a i ，可得轴Ⅱ上的三联齿轮齿数分别为：56、49。

⑵、变速组b:根据【1】94P ,查表3-9各种常用变速比的使用齿数,∵4/1/141==ϕi b ，2/12=i b ,11/13==i b 4/1/141==ϕi b 时：=z S ……87、89、90、91、92……2/12=i b 时：=z S ……87、89、90、91……11/12==i b 时：=z S ……86、88、90、91……可取 =z S 90，于是可得轴Ⅱ上两联齿轮的齿数分别为：18、30、45。

于是 72/181=i b ，60/302=i b ，45/452=i b ，得轴Ⅲ上两齿轮的齿数分别为：72，60、45。

⑶、变速组c:根据【1】94P ,查表3-9各种常用变速比的使用齿数,4/11=i c ,22=c i4/11=i c 时：=z S ……、85、89、90、94、95、108……22=c i 时： =z S ……84、87、89、90、108……可取 =z S 108.4/11=i c 为降速变速，取轴Ⅲ齿轮齿数为22；22=i c 为升速变速，取轴Ⅳ齿轮齿数为36。

于是得86/221=i c ,36/722=i c得轴Ⅲ两联动齿轮的齿数分别为22，72；得轴Ⅳ两齿轮齿数分别为86，36。

2.7 绘制变速系统图根据轴数，齿轮副，电动机等已知条件可有如下系统图：2.8结构设计结构设计的内容、技术要求和方案设计主轴变速箱的结构包括传动件（传动变速系统图轴、轴承、带轮、齿轮、离合器和制动器等）、主轴组件、操纵机构、润滑密封系统和箱体及其联结件的结构设计与布置，用一张展开图和若干张横截面图表示。