机床设计说明书.

《机械制造技术基础》

课程设计说明书（机械制造及其自动化专业）

（机床部分）

设计题目：车床主轴箱设计

设计者：刘阳

学号： ************

***师：**

山东大学机械制造及其自动研究所

二O一三年一月

1、设计目的

通过机床主运动机械变速传动系统得结构设计，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，并具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。

2、各运动参数的确定

2.1确定传动方案 2.1.1已知条件

【1】确定转速范围：主轴最小转速nmin=40 r/min 【2】确定公比： 1.41φ= 【3】转速级数：9z =

2.1.2结构分析式

⑴ 13933=⨯

从电动机到主轴主要为降速传动，若使传动副较多的传动组放在较接近电动机处可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，节省材料，也就是满足传动副前多后少的原则，因该机床级数较小，在无重复级数出现的情况下采用13933=⨯方案。在降速传动中，防止齿轮直径过大而使径向尺寸常限制最小传动比4

1

min ≥

i ；在升速时为防止产生过大的噪音和震动常限制最大转速比2max ≤i 。在主传动链任一传动组的最大变速范围()10~8min max max ≤=i i R 。在设计时必须保证中间传动轴的变速范围最小，根据中间传动轴变速范围小的原则选择结构网。从而确定结构网如下：

检查传动组的变速范围时，只检查最后一个扩大组：

()1222-⨯⨯=P X R ϕ 其中 1.41φ=，23X =，32=P 所以 2R 1.41328.648~10=⨯⨯=≤，合适。

2.1.3绘制转速图

【1】确定传动轴轴数

传动轴轴数 = 变速组数 + 定比传动副数 + 1 = 2 + 1 + 1 = 4。 【2】确定各级转速并绘制转速图

由nmin=40, ϕ=1.41,z=9确定各级转速，分别为632、446、316、228、

158、114、80、56、40min r

。

在四根轴中，除去电动机轴，其余三轴按传动顺序依次设为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。Ⅰ与Ⅱ、Ⅱ与Ⅲ轴之间的传动组分别设为a 、b 。 (1) 先确定轴Ⅱ的转速

传动组b 的级比指数为2，希望中间轴转速较小，因而为了避免升速，又不致传动比太小，可取

212i b φ==，21/1/1.4i b φ==4

31/1/4i b φ==

轴Ⅱ的转速确定为： 316、228、158r/min 。 (2) 确定轴Ⅰ的转速

对于轴Ⅰ，其级比指数为1,可取

11/1/1.4i a φ==，221/1/2i a φ==，0

31/1i a φ==

确定轴Ⅰ转速为316r/min 。

由此也可确定加在电动机与主轴之间的定传动比720/320 2.25i ==。下面画出转速图（电动机转速与主轴最高转速相近）。

【3】确定各变速组传动副齿数 (1) 传动组a:

查文献【8】表6-411/1/1.4i a φ==，221/1/2i a φ==，3

31/1/2.8i a φ==

031/1i a φ==时： =ΣZ ……64、66、68、70、72、74、76、78、80、82、84……

11/1/1.4i a φ==时：=ΣZ ……65、67、68、70、72、73、75、77、79、80…… 221/1/2i a φ==时：=ΣZ ……63、66、69、72、75、78、81、84、86、87……

可取=z S 72

在0

31/1i a φ==一行中找到最小1Z 36=

在11/1/1.4i a φ==一行中找到最小2Z 30=

在2

21/1/2i a φ==一行中找到最小3Z 24=

于是可得轴Ⅰ齿轮齿数分别为：36、30、24。 于是136/36a i =，230/42a i =，324/48a i = 可得轴Ⅱ上的三联齿轮齿数分别为：36、42、48。

(2) 传动组b:

查文献【8】表6-4, 212i b φ==，21/1/1.4i b φ==4

31/1/4i b φ==

212i b φ==时： =ΣZ ……107、108、110、111、113、114……

21/1/1.4i b φ==时=ΣZ ……107、108、109、110、111、113、114、115…… 431/1/4i b φ==时=ΣZ ……104、105、109、110、114、115……

可取 =z S 110，于是可得轴Ⅱ上的最小齿数分别为：46、37、22。 可得Ⅲ轴上的三联齿的齿数分别为64、73、88。

2.1.4绘制传动系统图

根据轴数，齿轮副，电动机等已知条件可有如下系统图：

2.2 选取电动机

【1】计算切削力Z F （N ）

Z F =1900p a 0.75f =1900⨯3.5⨯0.750.35=3026 N ； 其中背吃刀量p a =3.5mm ，f =0.35 文献[6]表2-4 切削速度v=90 m/min 文献[6]表2-4 【2】计算切削功率0P (kw ) 0302690

4.46120061200Z F v P kw

⨯⨯=== 【3】计算主电动机功率1P (kw )

1 4.4

5.50.8

P P kw η

=

=

= 选取的电机额定功率应大于功率1P ,查文献【3】表2-3选取Y1602M -8,其额定功率为5.5kw ，额定满载转速为720min r ，最大额定转距2.0。

2.3 带传动设计

电动机转速n=720r/min,传递功率P=5.5KW,传动比i=2.22，两班制， 一天运转16小时，工作年数10年。

2.3.1确定计算功率

取=A K 1.2，文献【4】表11.5 则ca A P K P 1.2 5.5 6.6KW ==⨯=

2.3.2选取V 带型

根据小带轮的转速和计算功率，文献【4】表11.15(P188)选A 型带。

2.3.3确定带轮直径和验算带速

1、初选小带轮的基准直径

查文献【4】图11.15和表11.6查得小带轮基最小直径1

75d mm =

1100d mm =