车床主轴箱设计_说明书[1]概论

蚌埠学院课程设计任务书学院：机械工程与自动化学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：孟清泉学号：51201012025 课程设计题目：金属切削机床课程设计——车床主轴箱设计起迄日期：2015.12.7——2015.12.20课程设计地点：指导教师：系主任：蚌埠学院机械制造装备设计课程设计任务书层次：本科专业：2012级机械设计制造与自动化学生姓名孟清泉学号51201012025 指导教师甘瑞霞课题类别车床主传动系统设计设计时间2015年12月7日至2015年12月20日月20日课题名称最大加工直径为400mm的普通车床的主轴箱部件设计一、机械制造装备设计课程设计的主要内容与要求机械制造专业学生的机械制造装备设计课程设计是其在校学习阶段的一个重要教学环节。

通过课程设计的实践，综合地运用装备设计课程和其他先修课程的理论和实际知识，进一步培养与提高学生分析和解决工程实际问题的机械设计能力，使学生掌握机床主轴箱设计的一般方法和步骤，也能够培养学生的计算能力、绘图能力、文字表述能力、文献检索能力以及综合分析能力，能够使学生的工程意识和技术素质得到显著提高。

（一）原始数据：主电动机功率3kW，最高转速，最低转速，公比工件材料：钢铁材料；刀具材料：硬质合金（二）设计内容1、运动设计：根据给定的转速范围及公比确定变速级数，绘制结构网、转速图、传动系统图、计算齿轮齿数等参数。

2、动力计算：根据电机功率及转速，确定各传动件的计算转速，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、绘制下列图纸：（1）机床主传动系统图（画在说明书上）（2）主轴箱部件展开图及主要剖面图（A0）（3）主轴零件图（A1或A0）4、编写设计说明书一份（不少于20页）。

二、应收集的资料及主要参考文献关慧贞，徐文骥编著.机械制造装备设计课程设计指导书.机械工业出版社.2013陈立德主编.机械制造装备设计课程设计指导书.机械工业出版社.2007三、进度计划及指导安排第1周：熟悉课题，收集资料，运动设计、动力设计、绘制主轴箱部件图草图第2周：主要零件验算、绘制主轴箱部件图、绘制主轴零件图整理资料，编写设计说明书，准备答辩任务书审定日期年月日指导教师（签字）任务书下达日期年月日学生（签字）目录一、概述 (1)1.1金属切削机床在国民经济中的地位 (1)1.2机床课程设计的目的 (1)1.3车床的规格系列和用处 (1)1.4 操作性能要求 (1)二、参数的拟定 (2)2.1 确定转速范围 (2)2.2 主电机选择 (2)三、传动设计 (2)3.1 主传动方案拟定 (2)3.2 传动结构式、结构网的选择 (3)3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目 (3)3.2.2 传动式的拟定 (3)3.2.3 结构式的拟定 (3)3.3转速图的拟定 (4)四、传动件的估算 (4)4.1 三角带传动的计算 (4)4.2 传动轴的估算 (7)4.2.1 传动轴直径的估算 (7)4.3 齿轮齿数的确定和模数的计算 (8)4.3.1 齿轮齿数的确定 (8)4.3.2 齿轮模数的计算 (8)4.3.4齿宽确定 (10)4.4 带轮结构设计 (11)五、动力设计 (11)5.1主轴刚度验算 (11)5.1.1 选定前端悬伸量C (11)5.1.2 主轴支承跨距L的确定 (11)5.1.3 计算C点挠度 (12)5.2 齿轮校验 (14)六、结构设计及说明 (15)6.1 结构设计的内容、技术要求和方案 (15)6.2 展开图及其布置 (15)6.3 齿轮块设计 (16)6.3.1其他问题 (16)6.4 主轴组件设计 (17)七、总结 (17)八、参考文献 (18)一、概述1.1金属切削机床在国民经济中的地位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，又称为“工作母机”或“工具机”。

在现代机械制造工业中，金属切学机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量，约占机器总制造工作量的40%～60%。

机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。

1.2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1.3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变速箱。

主要用于加工回转体。

表1 车床的主参数（规格尺寸）和基本参数1.4 操作性能要求1）具有皮带轮卸荷装置2）手动操纵双向摩擦片离合器实现主轴的正反转及停止运动要求 3）主轴的变速由变速手柄完成二、参数的拟定 2.1 确定转速范围查金属切削机床表7-1得：160r/min ，200r/min ，250r/min ，315r/min ，400r/min ，500r/min ，630r/min ，800r/min ，1000r/min ，1250r/min ，1600r/min ，2000r/min. 2.2 主电机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JO2-32-4，额定功率4kw ，满载转速1430 minr，最大额定转距2.2mN。

三、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、幻想、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。

3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目级数为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 =传动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：b a Z 3⨯2= ，可以有三种方案：12=3×2×2；12=2×3×2；12=2×2×3； 3.2.2 传动式的拟定12级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。

主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，因此主轴上齿轮少些为好。

最后一个传动组的传动副常选用2。

综上所述，传动式为12=2×3×2。

3.2.3 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=12，2412⨯3⨯2=12 3162⨯3⨯2=12 1262⨯3⨯2=12初选12612232=⨯⨯的方案。

3.3转速图的拟定图1正转转速图图2主传动系图四、传动件的估算4.1 三角带传动的计算三角带传动中，轴间距A可以加大。

由于是摩擦传递，带与轮槽间会有打滑，宜可缓和冲击及隔离振动，使传动平稳。

带轮结构简单，但尺寸大，机床中常用作电机输出轴的定比传动。

(1)选择三角带的型号根据公式： 1.1 5.5 6.05ca a P K P KW ==⨯=式中P---电动机额定功率，a K --工作情况系数查《机械设计》图8-8因此选择A 型带，尺寸参数为B=80mm ，d b =11mm ，h=10，︒=40ϕ。

(2)确定带轮的计算直径1D ，2D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1D 不宜过小，即min D D ≥1。

查《机械设计》表8-3，8-7取主动轮基准直径1D =100m由公式()ε-=11212D n n D 式中：1n -小带轮转速，2n -大带轮转速，ε-带的滑动系数，一般取0.02。

所以()2144014010.02220.5800D mm =⨯-=，由《机械设计A 》表8-7取园整为224mm 。

(3)确定三角带速度 按公式113.1412514409.42601000601000D n m V s π⨯⨯===⨯⨯(4)初定中心距带轮的中心距，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()()120120.72D D A D D mm +<<+ 取()2125224698mm ⨯+=，取0A =600mm. (5)三角带的计算基准长度0L()()021221004-++2+2=A D D D D A L π()()202241253.1426001252241751.9324700L mm -=⨯+⨯++=⨯由《机械设计》表8-2，圆整到标准的计算长度 1800L mm = (6)验算三角带的挠曲次数 100010.3140s mvu L==≤次，符合要求。

(7)确定实际中心距A0A 6001800175226242L L A mm -=+=+-÷=（） (8)验算小带轮包角α000021118057.51170.9120D D Aα-≈-⨯=>，主动轮上包角合适。

(9)确定三角带根数Z 根据《机械设计》式8-22得00calp z p p k k α=+∆传动比121440/800 1.8v i v === 查表8-5c ，8-5d 得0p ∆= 0.15KW,0p = 1.32KW 查表8-8，k α=0.98；查表8-2，l k =0.96()6.05Z 4.31.320.150.98 1.01==+⨯⨯所以取Z 5= 根 (10)计算预紧力查《机械设计》表8-4，q=0.1kg/m2022.550016.05 2.550010.17.547.5450.98130.1ca p F qv vz k N α⎛⎫=-+⎪⎝⎭⎛⎫=⨯-+⨯⎪⨯⎝⎭=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。