金属切削机床课程设计说明书

目录前言 (1)第一章课程设计的容和要求 (2)1.1机床课程设计容 (2)1.2机床课程设计的要求 (2)第二章课程设计的步骤和方法 (3)2.1运动设计 (3)2.1.1确定极限转速 (3)2.1.2确定结构式 (3)2.1.3绘制转速图 (4)2.1.4绘制传动系统图 (5)2.2传动零件初步计算 (8)2.2.1求各轴计算转速 (8)2.2.2传动轴直径的初定 (8)2.2.3齿轮模数的初步计算 (9)2.2.4计算各齿轮参数 (10)2.2.5确定各轴间距 (12)2.2.6三角带的计算和初定 (12)2.2.7多片摩擦离合器计算 (14)2.3传动零件验算 (15)2.3.1直齿圆柱齿轮应力的校验 (15)2.3.2主轴弯曲刚度验算 (17)2.3.3主轴静刚度验算 (18)2.3.4滚动轴承的验算 (21)第三章结构设计及说明 (21)3.1结构设计的容、技术要求和方案 (21)3.2展开图及其布置 (22)3.3 I轴（输入轴）的设计 (23)3.4齿轮块的设计 (23)3.5传动轴设计 (24)3.6主轴组件设计 (25)3.7其他问题 (28)设计心得 (28)参考文献 (28)前言机床课程设计是在金属切削机床课程之后进行的实践性教学环节。

其目的自在于通机床主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、编写技术文件盒查阅技术资料等方面的中和训练，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。

本设计是一个综合性要求较高的学生课程设计，综合运用了机械设计，金属切削机床，机械制造技术等主要课程。

第一章是课程设计题目容及要求，第二章讲述的是课程设计的各个步骤。

第一节是基本参数的选定，传动的确定，第二节是对各传动零件进行设计计算、对设计的传动零件进行校核以及对机床结构进行设计，第三章主要对各结构设计要求进行说明。

整个设计过程需要查阅各类书籍与手册图册才能够顺利完成。

本次旨在培养学生综合的设计能力，为接下来的毕业设计和学生以后的工作设计打好基础。

第一章课程设计的容和要求1.1 机床课程设计的容一、设计题目：普通车床主轴箱设计二、设计一台中型普通车床有级变速主轴箱。

具体参数如下：三、设计容：1、运动设计：根据给定的机床用途、规格、极限转速、转速数列公比，通过分析比较拟定传动结构方案和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转速与标准转速的相对误差。

2、动力设计：根据给定的电动机功率和传动件的计算转速，初算传动轴直径、齿轮模数；确定皮带型号及根数摩擦片离合器的尺寸和摩擦片数及制动器尺寸，完成装配草图后，要验算传动件的应力，变形或寿命是否在允许围，还要验算主轴组件的静刚度。

3、结构设计：进行主运动传动轴系、变速机构、主轴组件、箱体、操纵机构、润滑与密封等的布置和结构设计。

1.2 机床课程设计的要求一、床头箱功能要求1、主轴箱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、主轴变速由变速操纵手柄完成（只画出操纵手柄在床头箱外部的位置及操纵手柄在床头箱上连接固定方式）；4、床头箱与机床床身的联接参照C618K—1车床的床头箱结构形式。

第二章 课程设计的步骤和方法2.1运动设计2.1.1 确定极限转速一、正转：n R n n =min max，1-=z n R ϕ 。

又因为ϕ=1.41，所以，得 45≈n R 则，min/11.31min /451400max min r r R n n n ===，由《金属切削机床》表7-1， 取m in/5.31min r n =。

由于，606.141.1=，m in/1440m in,/5.31max min r n r n ==，得车床正转的转速数列为：31.5、45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400r/min ，12级转速。

二、反转：由62122/Z =÷==正反Z ，m in/15401.114001.1max max r n n =⨯==正反，由《金属切削机床》表7-1，取min/1600max r n =反，41.1=ϕ。

57.541.1161===--Z n R ϕ，min/25.287min /57.51600max min r r R n n n ≈==反反， 由《金属切削机床》表7-1，取r/m in280min =反n 。

则反转各级转速为：280、400、560、800、1120、1600r/min 。

2.1.2确定结构式一、确定传动副数目级数为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 、… 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；二、传动式的拟定（1）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。

2、I 轴需要安置换向摩擦离合器时，为减少轴向尺寸，第一传动组的传动副数不宜多，所以选2为宜。

3、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较好。

故最后一个传动组的传动副选用2。

综上所述，传动式为12=2×3×2。

三、 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由于本次设计的机床I 轴装有摩擦离合器，在结构上要求有一齿轮的齿根圆大于离合器的直径。

中间传动轴转速围最小。

初选12612232=⨯⨯的方案。

四、验算主轴变速围应等于变速传动中各个变速组围的乘积，需检查最后一个扩大组，变速围是否超过极限值。

3r =1.416*(2-1)=7.8<8 ，因此所选结构式比较合理。

2.1.3绘制转速图一、选定电动机查《金属切削机床课程设计指导书》附录2，选用Y132S-4的电动机，此电动机高效，节能。

起动转矩大，噪声低，振动小，运动安全可靠，其安装尺寸见《金属切削机床课程设计指导书》附录3额定功率5.5kw ，，最大额定转距2.2，其满载转速1440 r/min ，同步转速为1500 r/min 。

二、总降速传动比 总降速传动比：022.014005.31max min ===I I n n u 将总降速传动比按着“先缓后急”的递减原则分配结合串联的各变速组中的最小传动比。

三、确定传动轴的轴数传动轴数=变速组数+定比传动副数+1=3+0+1=4 四、转速图绘制先按传动轴数及主轴转速级数求格数，画出网格，用以绘制转速图，在转速图上，先分配从电动机转速到主轴最低转速的总降速比，在串联的双轴传动间画上u (k →k+1)min 。

再按结构式级比分配规律画上各变速组的传动比射线，从而确定了各传动副的传动比。

（一）确定各轴的转速和传动组1、中间轴转速可以从主轴开始往前推，即可先决定轴III 的转速。

传动组c 变速围max 66841.1R ===ϕ，可知两个传动副的传动比为极限值：121,1412241ϕϕ====c c i i 故轴III 的六种转速只有一种可能，即125、180、250、355、500、710r/min 。

2、II 轴转速。

传动组b 的级比指数为2，希望中间轴转速较小，因为为避免升速，又不使轴II 的传动比太小，可取111,211,41132241======b b b i i i ϕϕ 轴II 的确定转速为：500、710r/min 。

3、I 轴转速。

对于轴I ：111,41.11121====a a i i ϕ确定轴I 转速为710r/min 4、电动机与轴I 之间带传动比27101440≈=i （二）转速图如下：2.1.4绘制传动系统图一、确定各变速组齿轮传动副的齿数（一）确定各变速组齿轮传动副的齿数时应根据以下原则：1、受齿轮最小齿数min Z 的限制，机床主传动系统一般只取min Z ≥18～20，以避免产生根切现象。

2、套装在轴上的小齿轮还考虑到齿根圆到它的键槽深处的最小尺寸应大于基圆齿厚，以防断裂，则其最小齿数min Z 应为min Z ≥1.03D/m +5.6式中 D —齿轮花键孔的外径（mm ）,单键槽的取其孔中心至键槽槽底的尺寸两倍; m —齿轮模数（mm ）;3、min S 还受最小传动比m in u 和允许的最大齿数和max Z S 的约束，机床主传动的最小极限传动比取m in u ≥1/4。

中型机床一般取120,100~70max ==S S z 。

4、z S 的选取不要使两轴中心距过小，否则可能导致两轴轴承过近，在等长的多轴变速系统中，还可能使前后变速组的齿轮顶圆与轴相碰，即k 轴上前一个变速组中的最大被动齿轮max Z 的齿顶圆与（k+1）轴的外径dk+1相碰，或（k+1）轴上的后一个变速组中的最大主动齿轮max Z 的齿顶圆与k 轴外径dk 相碰。

5、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。

对于变速组齿轮的齿数，如传动比是标准公比的整数次方时，变速组每对齿轮的齿数和及小齿轮的齿数可以从表3-6（机械制造装备设计）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。

（二）第一组齿轮： 传动比：111,41.11121====a a i i ϕ，由《金属切削机床》表8-1，取84=z S 。

轴I 齿轮齿数取Z 1=35,Z 2=42，轴II 两联齿齿数分别为Z 3=49,Z 4=42。

（三）第二组齿轮： 传动比：111,211,41132241======b b b i i i ϕϕ，由《金属切削机床》表8-1，取90=z S 。

轴II 三联滑移齿齿数为：Z 5=30、Z 6=45、Z 7=18； 轴III 与轴II 配合齿齿数为Z 8=60、Z 9=45、Z 10=72。

（四）第三组齿轮：传动比：21,4112241====ϕϕc c i i ，由《金属切削机床》表8-1，取110=z S 。

轴III 上两联齿齿数为：Z 11=73、Z 12=22；轴IV 齿轮齿数为Z 13=37、Z 14=88。