金属切削机床课程设计剖析

中北大学

信息商务学院课程设计说明书

学生姓名：刘杨鑫学号： 12020145X44 系：机械工程系

专业：机械设计制造及其自动化

题目：金属切削机床课程设计

铣床主轴箱设计

指导教师：马维金职称: 教授

刘中柱讲师

2016年1月10日

目录

1.机床设定和参数确定 (1)

1. 1机床各种参数确定

2.机构运动设计 (3)

2.1传动组、传动副地确定

2.2结构式、结构网的选择

2.3传动系统图

2.4轴、齿轮的计算转速

2.5确定主轴支承轴颈尺寸

3.估算传动件参数确定其结构尺 (9)

3.1传动轴直径初定

3.2主轴轴颈直径的确定

3.3齿轮模数的初步计算

4.传动件验算 (10)

4.1三角胶带传动的计算和选定

4.2圆柱齿轮的强度计算

4.4 滚动轴承的验算

5. 课程设计感想 (18)

6. 参考文献 (19)

1. 机床设定和参数确定

. 1.1. 确定机床的各种参数：

机床传动系统的变速组大多采用双联齿轮或三联齿轮。运动参数： 回转主运动的机床，

主运动的参数是主轴转速。其数列的公比φ应选取标准的公比值，取公比φ=1.26。

主轴转速级数：12126

.1lg 5

.12lg 1lg lg =+=+=

ϕn R z 式中Rn 为主轴变速范围：1005

.333350

min max ===

n n R n 。 动力参数：由任务书设定电动机功率：N=4KW 。查表应选用Y 系列三相异步电动机Y112M-4（同步转速1500r/min ，50HZ ，380V ），额定转矩2.2KNm ，转速1440 r/min ，效率84.5%。功率因素cos φ=0.82。为相邻两刀齿间的轴向距离。t 的大小主要影响容屑槽的尺寸和同时工作齿数的多少。确定t 时首先应满足容屑空间的需要，其次应使同时工作齿数多于3个。拉刀切削齿距t 一般按下列经验公式求也：t=（1.3～1.6）l 式中l ——拉削长度。精切齿可适当减小。

变速组大多采用双联齿轮或三联齿轮，因此转速级数宜为2、3因子的乘积，即

n m Z 23⋅=为宜，其中m 、n 为正整数

2. 机构运动设计

2.1 确定传动组和传动副：

有以下几种传动副组合可以实现12级主轴转速变化的传动系统 1）4312⨯= 2）3412⨯= 3）22312⨯⨯= 4）23212⨯⨯= 5）32212⨯⨯=

方案1）、2）可以省一根传动轴，但是其中一个传动组内有四个传动副，果增大了该轴

的轴向尺寸这种方案不宜采用。

因此，选取方案3比较合适。 2.2 选择结构式和结构网：

方案3中又有六种不同的情况：

1）63122312⨯⨯= 2）61222312⨯⨯= 3）16222312⨯⨯=

4）36122312⨯⨯= 5）21422312⨯⨯= 6）12422312⨯⨯=

根据级比指数分配要“前密后疏”的原则，即传动顺序与扩大顺序相一致，应选用

63122312⨯⨯=，其结构网如下图所示：

63122312⨯⨯=

图一

检验最大扩大组的变速范围：012(1)6(21)2 1.264P P P r ϕ-⨯-===，符合设计原则要求。

2.3 转速图的拟定：

在其中的三种传动副中，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，电动机轴与主轴最高转速相近，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。

传动组c 的变速范围为6

6

1.264ϕ==，可知两个传动副的传动比为：

14

11

2.5c i ϕ== 22 1.611c i ϕ== 这样就确定了轴Ⅲ的六种转速只有一种可能，即为：250、315、400、500、630、800r/min 。 随后决定轴Ⅱ的转速，传动组b 的级比指数为3，在传动比极限范围内，轴Ⅰ的最高转速可为：630、800、1000r/min ，最底转速可为：315、400、500 r/min 。为了避免升速，又不能使传动比太小，可取：13

1

12b i ϕ=

=

，211

1

b i ϕ==。轴Ⅱ的转速确定为500、630、800 r/min 。 同理，对于轴Ⅰ，可取：12

21

111.26 1.6a i ϕ=

=

=，2

111.26a i ϕ==，31

1

a i =。轴Ⅰ的转速：800 r/min 。电动机轴与轴Ⅰ之间为带传动，传动比接近

211

1.6ϕ

=。

图二

2.4 确定个传动组的齿轮齿数

验算主轴转速误差，主轴各级实际转速值用下式计算：

1

2

(1)E a b c D n n D εμμμ=⨯

⨯-⨯⨯⨯实 式中，1D 、2D 分别为大、小带轮的直径；a μ、b μ、c μ分别为第一、二、三变速组的齿轮传动比。

表一：转速误差表

转速误差用主轴实际转速与标准转速相对误差的绝对值表示：

00

101 2.6n n n n ϕ-∆=

≤-=标

实00标

（），计算值如表二。： 2.5 计算各种轴的转速：

各传动轴：轴Ⅲ可从主轴为200r/min 按28/70的传动副找上去，似应为500r/min ，但由 于轴Ⅲ上的最底转速250r/min 经传动组c 可使主轴得到100和400r/min 两种转速，400r/min

主轴：根据教材表8-2，中型机床主轴的计算转速是第一个三分之一转速范围内的最高一级转速，即为m in /2004r n =；

动力参数：由任务书设定电动机功率：N=4KW 。查表应选用Y 系列三相异步电动机Y112M-4（同步转速1500r/min ，50HZ ，380V ），额定转矩2.2KNm ，转速1440 r/min ，效率84.5%。功率因素cos φ=0.82。