我的機(jī)床設(shè)計(jì)2

1、機(jī)械制作裝備設(shè)計(jì)之課程設(shè)計(jì)說明書 系別：機(jī)械工程系學(xué)號(hào)：200903620138專業(yè)：機(jī)械制造與自動(dòng)化名字：吳建穎 目錄第一章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2第二章 機(jī)床的主要參數(shù)的確定3第三章 主傳動(dòng)系統(tǒng)的擬定6第四章 傳動(dòng)系統(tǒng)圖和轉(zhuǎn)速圖10第五章 齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)11第六章 軸的設(shè)計(jì)15第七章 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)17第八章 軸承的選擇19第九章 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20第十章 潤(rùn)滑與密封22第十一章 設(shè)計(jì)優(yōu)缺點(diǎn)、存在問題23第十二章 課程設(shè)計(jì)小結(jié)23第十三章 參考文獻(xiàn)資料24第一章 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)一臺(tái)加工直徑最大范圍是320的普通車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)。主要技術(shù)參數(shù)1、轉(zhuǎn)速范圍： n=401

2、8002、轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)： z=123、電動(dòng)機(jī)功率： p=4kw 被加工零件的材料： 鋼、 鑄鐵 刀具材料： 高速鋼、硬質(zhì)合金二、設(shè)計(jì)要求1、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)：確定公比 ，擬定轉(zhuǎn)速圖、繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖、計(jì)算齒輪齒數(shù)。2、動(dòng)力設(shè)計(jì)：確定各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速、對(duì)主要零件進(jìn)行計(jì)算（初算和驗(yàn)算）。3、繪制圖紙：主軸箱展開圖1張（a1）.4、編制設(shè)計(jì)說明書。*車床用途* ca6132型臥式車床萬能性大，適用于加工各種軸類、套筒類、輪盤類零件上的回轉(zhuǎn)表面。可車削外圓柱面、車削端面、切槽和切斷、鉆中心孔、鉆孔、鏜孔、鉸孔、車削各種螺紋、車削內(nèi)外圓錐面、車削特型面、滾花和盤繞彈簧等。加工范圍廣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自動(dòng)化程度不高，所以一

3、般用于單件、小批生產(chǎn)。第二章 機(jī)床的主參數(shù)和其他主要技術(shù)要求主參數(shù)和基本參數(shù)主參數(shù)機(jī)床主參數(shù)系列通常是等比數(shù)列。普通車床和升降臺(tái)銑床的主參數(shù)均采用公比為1.41的數(shù)列，該系列符合國(guó)際iso標(biāo)準(zhǔn)中的優(yōu)先系列。普通車床的主參數(shù)d的系列是：250、320、400、500、630、800、1000、1250mm。普通車床的基本參數(shù)1.刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑（）由于刀架組件剛性一般較弱，為了提高生產(chǎn)效率，我國(guó)作為參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的值，基本上取,這樣給設(shè)計(jì)留一定的余地，在刀架剛度允許的條件下能保證使用要求，可以取較大的值。所以查參考文獻(xiàn)【一】（表2）得=160。2.主軸通孔直徑d 普通車床主軸通孔徑主要用于棒料加

4、工。在機(jī)床結(jié)構(gòu)允許的條件下，通孔直徑盡量取大些。參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了通孔直徑d的最小值。所以由參考文獻(xiàn)一（表2）d=36mm。3.主軸頭號(hào)根據(jù)機(jī)床主參數(shù)值大小采用不同號(hào)數(shù)的主軸頭（415號(hào)），號(hào)值數(shù)等于法蘭直徑的1/25.4而取其整數(shù)值。所以由參考文獻(xiàn)【一】（表2）可知主軸頭號(hào)取4.54.裝刀基面至主軸中心距離h()為了使用戶，提高刀具的標(biāo)準(zhǔn)化程度，根據(jù)機(jī)械工業(yè)部成都工具研究所的刀具桿標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了h=22。5.最大工件長(zhǎng)度l （）最大工件長(zhǎng)度l是指尾座在床身處于最后位置，尾座頂尖套退入尾座孔內(nèi)時(shí)容納的工件長(zhǎng)度。為了有利組織生產(chǎn)，采用分段等差的長(zhǎng)度數(shù)列。所以由參考文獻(xiàn)【一】（表2）得l=900。2、運(yùn)

5、動(dòng)參數(shù) 1） 公比的確定 主軸極限轉(zhuǎn)速的確定后，根據(jù)機(jī)床的使用性能和結(jié)構(gòu)要求，選擇主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比值，根據(jù)極限轉(zhuǎn)速，按參考文獻(xiàn)【一】中表21選出標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列公比=1.41。 2） 主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)的確定 按任務(wù)書要求z=12 由于十二級(jí)變速屬于中小型機(jī)床，標(biāo)準(zhǔn)公比選取，因?yàn)?.41=.首先找到40，然后每跳過5個(gè)數(shù)取一個(gè)數(shù)，即可得到公比為的數(shù)列：40，56，80，112，160，224，315，450，630，900，1250，1800.3、動(dòng)力參數(shù)動(dòng)力參數(shù)包括機(jī)床驅(qū)動(dòng)的各種電動(dòng)機(jī)的功率轉(zhuǎn)矩。因?yàn)闄C(jī)床各傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)參數(shù)(軸或絲杠直徑、齒輪或渦輪的數(shù)、傳動(dòng)帶的類型及根等)都是根據(jù)動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算的

6、。主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定 電動(dòng)機(jī)的額定功率為： = （取k=1.0） 所以， =由設(shè)計(jì)要求知，加工直徑最大范圍是320的普通車床常選用同步轉(zhuǎn)速為r/min或r/min的電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)。則由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)中表2-1、表2-3、表2-4知，應(yīng)選取y112m-4型號(hào)電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kw電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）總傳動(dòng)比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速y112m-44kw150014401.6第三章 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1. 主傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)方式采用集中傳動(dòng)方式2. 計(jì)算傳動(dòng)比如下： 第一變速組（），有三對(duì)齒輪組成，其傳動(dòng)比如下： = 1 =1/=0.71 =1/=0.5 第二變速組（），有兩對(duì)齒輪組

7、成，其傳動(dòng)比如下： =1 =1/=0.36 第二變速組（），有兩對(duì)齒輪組成，其傳動(dòng)比如下： =1.99 =0.252. 結(jié)構(gòu)式 從電動(dòng)機(jī)到主軸主要為降速傳動(dòng)，若使傳動(dòng)副較多的傳動(dòng)組放在較接近電動(dòng)機(jī)處可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，節(jié)省材料，也就是滿足傳動(dòng)副前多后少的原則，因此取確定結(jié)構(gòu)式方案。在降速傳動(dòng)中，防止齒輪直徑過大而使徑向尺寸常限制最小傳動(dòng)比 ；在升速時(shí)為防止產(chǎn)生過大的噪音和震動(dòng)常限制最大轉(zhuǎn)速比。在主傳動(dòng)鏈任一傳動(dòng)組的最大變速范圍。在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證中間傳動(dòng)軸的變速范圍最小。 *臥式車床主變傳動(dòng)系統(tǒng)圖和轉(zhuǎn)速圖的擬定*1.確定變速組的數(shù)目和各變速組中傳動(dòng)副的數(shù)目該機(jī)床的變速范圍較大，必

8、須經(jīng)過較長(zhǎng)的傳動(dòng)鏈減速才能把電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降到主軸所需的轉(zhuǎn)速，通常采用p=2或3，因此，共需三個(gè)變速組。2.確定不同傳動(dòng)副數(shù)的各變速組的排列順序。根據(jù)“前多后少”的原則，選擇的方案。3.確定變速組的擴(kuò)大順序。根據(jù)“前密后疏”原則，選擇 的結(jié)構(gòu)式。4.驗(yàn)算變速組的變速范圍。最后擴(kuò)大組的變速范圍，在允許的變速范圍內(nèi)。（最后擴(kuò)大組的變速范圍限制在5.計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速 由于公比=1.41是標(biāo)準(zhǔn)公比，轉(zhuǎn)速范圍是n=401800 r/min，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)z=12，因此轉(zhuǎn)速數(shù)列可從文獻(xiàn)（1）表2-6中直接查出，各軸標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速如下：軸號(hào)轉(zhuǎn)速 （r/min）i900ii900, 630, 450iii900, 630, 4

9、50, 315, 224, 160iv1800, 1250, 900, 630, 450, 315, 224, 160, 112, 80, 56, 40 6.計(jì)算各軸的輸入功率及輸出轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)額定功率p=4kw，電機(jī)及各軸的傳動(dòng)效率都取=0.96。由公式、 得：軸號(hào)輸出功率 （kw）最大輸出轉(zhuǎn)矩 （nm）i3.8340.7ii3.6876.4iii3.53208.9iv3.40811.77. 齒輪齒數(shù)的確定為了便于設(shè)計(jì)和制造，主傳動(dòng)系統(tǒng)中所采用的齒輪模數(shù)的種類盡可能少一些。在同一變速組內(nèi)一般都采用相同的模數(shù)，這是因?yàn)楦鼾X輪副的速度變化不大，受力情況差別不大當(dāng)各對(duì)齒輪模數(shù)相同時(shí)，且不采用變位齒輪

10、的齒數(shù)和也必然相等。參考文獻(xiàn)【一】表2-2中橫行表示一對(duì)齒輪的齒數(shù)和，縱列表示一對(duì)齒輪的傳動(dòng)比，表中間的數(shù)值表示一對(duì)齒輪副的小齒輪齒數(shù)。當(dāng)時(shí)，表示升速傳動(dòng)，所以小齒輪為從動(dòng)輪。當(dāng)時(shí)，表示降速傳動(dòng)，所以小齒輪為主動(dòng)輪，這是要用傳動(dòng)比的倒數(shù)查表。查出小齒輪的齒數(shù)后，將齒數(shù)和減去小齒輪的齒數(shù)。表中空白格，表示沒有合適的齒數(shù)采用查表法確定齒輪齒數(shù)：據(jù)參考文獻(xiàn)【一】表2-2確定齒輪齒數(shù)如下：軸軸-軸-軸各齒輪齒數(shù)z1=36z2=24z3=30z4=34z5=18z6=60z7=18z1=36z2=48z3=42z4=34z5=50z6=30z7=72第四章 傳動(dòng)系統(tǒng)圖和轉(zhuǎn)速圖根據(jù)數(shù)據(jù)繪制出兩圖如上，上圖

11、為臥式車床變速傳動(dòng)系統(tǒng)圖 下圖為轉(zhuǎn)速圖第五章 齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)1.各速組齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸： 第一變速組齒輪結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算：電動(dòng)機(jī)功率，v帶效率為,軸承(對(duì))效率為傳遞功率，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1=625r/min，最大傳動(dòng)比2，載荷平穩(wěn)，單向回轉(zhuǎn)，單班制工作，工作期限10年，每年按300天計(jì)，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)。1.材料、熱處理方法?？蛇x一般齒輪材料如下：小齒輪選用45號(hào)鋼，調(diào)制處理，；大齒輪選用45號(hào)鋼，正火處理，硬質(zhì)差40,在規(guī)定的3050范圍內(nèi)。2.選擇精度等級(jí)。減速器為一般齒輪傳動(dòng)，估計(jì)圓周速度不大于6，根據(jù)參考文獻(xiàn)【二】中的表8-4，初選7 級(jí)精度。 3. 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪，齒輪承載能力應(yīng)

12、由齒面接觸疲勞強(qiáng)度決定。 a) 載荷系數(shù)k：查參考文獻(xiàn)【二】中表8-5，取k=1.2.b) 轉(zhuǎn)矩：=（）c) 接觸疲勞許用應(yīng)力: 由參考文獻(xiàn)【二】的圖8-12查得： 950 ，850。接觸疲勞壽命系數(shù):由公式n=得 查參考文獻(xiàn)【二】的圖8-11，得 按一般可靠性要求，查參考文獻(xiàn)【二】的表8-8，取=1.1,則 d) 計(jì)算小齒輪分度圓直徑： 查參考文獻(xiàn)【二】中的表8-10，取d=0.4 =107.56mm 取d1=108mm.e) 計(jì)算圓周速度： 因，故所取的7級(jí)精度合適。 確定主要參數(shù)，計(jì)算主要幾何尺寸1) 齒數(shù)：，2) 模數(shù): m=d/z=3 3) 分度圓直徑： d1=mxz=3x36=10

13、8 d2=mxz=3x36=1084）中心距: a=(d1+d2)/2=108mm 5)齒根圓直徑： =3x(36-2-0.25x2)=100.5mm df2=m(z2-2h-2c)=3x(36-2-0.5)=100.5mm 7）齒寬：b=0.3xd1=31.6 經(jīng)處理后取b2=30，取b1也為30mm. 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。由參考文獻(xiàn)【二】的式（8-5）得出，若則校核合格。（a） 齒形系數(shù)：查參考文獻(xiàn)【二】的表8-6得： ，（b） 應(yīng)力修正系數(shù):查參考文獻(xiàn)【二】的表8-7得： ，（c） 許用彎曲應(yīng)力： 由參考文獻(xiàn)【二】的圖8-8查得，由參考文獻(xiàn)【二】的表8-8查得由參考文獻(xiàn)【二】的圖8-

14、9查得,由參考文獻(xiàn)【二】的式8-5可得： 故齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核合格。2、各組齒輪結(jié)構(gòu)尺寸列表如上述方法計(jì)算各齒輪結(jié)構(gòu)尺寸，如下表所示：齒輪z1=36z1=36z2=30z2=42z3=24z3=48z4=34z4=34z5=18z5=50z6=30z6=60z7=18z7=72模數(shù)3 3 3 3 3 3 3分度圓直徑1089072102549054108126144102150180216中心距 108108108102102 135 135齒寬3030303030353530303030303535第六章 軸的設(shè)計(jì)選擇主軸的材料 由于主軸承受的扭矩較大并且是空心軸，由文獻(xiàn)【二】中的表11-

15、1和表11-3所以選用調(diào)質(zhì)處理，硬度，。在主軸箱的設(shè)計(jì)中，、軸為光軸，不作特殊要求，這里僅對(duì)主軸進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核。（1）選擇主軸的材料 由于主軸承受的扭矩較大并且是空心軸，由文獻(xiàn)【二】中的表11-1和表11-3所以選用調(diào)質(zhì)處理，硬度，。（2）按扭矩初算軸的直徑 ，齒輪效率，軸承效率，根據(jù)文獻(xiàn)【二】中式（11-2），并查表11-2，取c=100，則考慮有鍵槽并且是空心軸故取d=65mm.（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 段：d1=60mm 段：d2=64mm 段：采用圓錐滾子軸承結(jié)構(gòu)， d=60mm 段：考慮軸肩取d4=80mm； 軸的總長(zhǎng)。（4）驗(yàn)算軸的疲勞強(qiáng)度a) 畫出軸的受力簡(jiǎn)圖（a）已知小齒輪， t=9

16、550000xp/n=757000(nm)求圓周力，徑向力b) 畫水平面的彎矩圖（b）軸承支反力，水平面彎矩c) 畫垂直平面彎矩圖（c）軸承支反力，垂直面彎矩d) 畫合成彎矩圖（d）e) 畫轉(zhuǎn)矩圖（e）f) 畫當(dāng)量彎矩圖（f）轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪力按脈動(dòng)循環(huán)變化，取，截面c處的當(dāng)量彎矩校核危險(xiǎn)截面c的強(qiáng)度，該軸強(qiáng)度足夠。第七章 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 已知：電動(dòng)機(jī)功率，轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)比i=2.3，每天工作16小時(shí)。1、確定計(jì)算功率和選擇帶型號(hào) （1）確定計(jì)算功率 由參考文獻(xiàn)【二】的表10-4得：ka=1.3 由參考文獻(xiàn)【二】中式（10-10）得：pc=ka x p=1.3x4=5.2 kw(2)選擇帶型號(hào)由文獻(xiàn)【二

17、】的圖10-9得：選用a型v帶2、確定帶輪基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速（1） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 由文獻(xiàn)【二】的圖10-9得，推薦的小帶輪基準(zhǔn)直徑為80100，并按文獻(xiàn)【二】中表10-6，考慮帶輪直徑大對(duì)帶的工作壽命有利，取=100。則 d2=ixd1=2.3x100=230mm根據(jù)文獻(xiàn)【二】的表10-6取標(biāo)準(zhǔn)值d2=250mm（2）驗(yàn)算帶速 在范圍內(nèi)，合適。3、確定帶長(zhǎng)和中心距（1） 初定中心距 根據(jù)題意取a=700mm（2） 確定v帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 由文獻(xiàn)【二】中公式（10-12）得 ld0=2a0+#/2(d1+d2)+(d1-d2)x(d1-d2)/4a0=1626.8mm根據(jù)文獻(xiàn)【二】的表10-2

18、取ld=2000mm（3） 確定實(shí)際中心距根據(jù)文獻(xiàn)【二】中公式（10-13）得 a=a0+(ld-ld0)/2=886.8mm中心距變動(dòng)范圍為862mm935.6mm（4） 驗(yàn)算小帶輪包角 由文獻(xiàn)【二】中式（10-14）得 ，合適。4、確定v帶的根數(shù) 由文獻(xiàn)【二】中表10-7查取，；從文獻(xiàn)【二】中表10-5查取，查表10-2??；由文獻(xiàn)【二】中式（10-15）得參照文獻(xiàn)【二】中表10-3，取。5、計(jì)算v帶的預(yù)拉力和軸向壓力 （1）單根v帶的初拉力 由文獻(xiàn)【二】中表10-1查得，由式（10-16）得（2） 計(jì)算v帶作用在軸上的壓力由文獻(xiàn)【二】中式（10-17）得 第八章 軸承的選擇1. 軸：一軸的

19、前后端與箱體外壁配合，配合處傳動(dòng)軸的軸徑是30mm，同時(shí)一軸也不會(huì)承受軸向力故也選用深溝球軸承，型號(hào)：6206。 2. 軸：軸徑:30mm,采用深溝球軸承，型號(hào)：6206。3. 軸：軸徑:35mm,采用深溝球軸承, 型號(hào)：6207。4. 主軸：主軸是傳動(dòng)系統(tǒng)之中最為關(guān)鍵的部分，因此應(yīng)該合理的選擇軸承。末端軸徑: 80mm，從主軸末端到前端依次選擇軸承為角接觸球軸承，型號(hào)：7216c 軸徑:60mm,角接觸球軸承，型號(hào)：7212c。第九章 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1 、箱體材料 箱體多采用鑄造方法獲得，也有用鋼板焊接而成。鑄造箱體常用材料為ht15-33,強(qiáng)度要求較高的箱體用ht20-40，只有熱變形要求

20、小的情況下才采用合金鑄鐵，采用ht20-40。與床身做成一體的箱體材料應(yīng)根據(jù)床身或?qū)к壍囊蠖?。箱體要進(jìn)行時(shí)效處理。2 、箱體結(jié)構(gòu)1、箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1） 根據(jù)齒輪傳動(dòng)的中心距、齒頂圓直徑、齒寬 等幾何尺寸，確定減速器的箱體的內(nèi)部大小。由中心距確定箱體的長(zhǎng)度，由齒頂圓直徑確定箱體的高度。由齒寬來確定箱體的寬度。（2） 依據(jù)鑄造（或焊接）箱體的結(jié)構(gòu)尺寸、工藝要求，確定箱體的結(jié)構(gòu)尺寸，繪制箱體。如箱蓋，箱座及螺栓的尺寸。（3） 根據(jù)齒輪的轉(zhuǎn)速確定軸承潤(rùn)滑的方法與裝置，選擇軸承端蓋的類型。（4） 附件設(shè)計(jì)與選擇。同時(shí)，可以進(jìn)行軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選擇軸承和聯(lián)軸器。 箱體的尺寸名稱符號(hào)尺寸關(guān)系箱座壁厚

21、25mm箱蓋壁厚12mm箱蓋凸緣厚27箱座凸緣厚27箱座底凸緣厚45地腳螺釘數(shù)目6軸承旁凸臺(tái)半徑外箱壁至軸承端面距離鑄造過渡尺寸x 見“一般標(biāo)準(zhǔn)”中的“鑄造過渡斜度”齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離齒輪端面與內(nèi)箱壁距離箱蓋、箱座肋厚 2、鑄造工藝性要求 為了便于鑄造以及防止鑄件冷卻時(shí)產(chǎn)生縮孔或裂紋，箱體的結(jié)構(gòu)應(yīng)有良好的鑄造工藝性。3、加工工藝性對(duì)結(jié)構(gòu)的要求 由于生產(chǎn)批量和加工方法不同，對(duì)零件結(jié)構(gòu)有不同要求，因此設(shè)計(jì)時(shí)要充分注意加工工藝對(duì)結(jié)構(gòu)的要求。4、裝配工藝對(duì)結(jié)構(gòu)的要求 為了更快更省力地裝配機(jī)器，必須充分注意裝配工藝對(duì)接否設(shè)計(jì)的要求。第十章 潤(rùn)滑與密封：1、齒輪的潤(rùn)滑：采用浸油潤(rùn)滑，由于低速級(jí)大齒輪的速度為：查課程設(shè)計(jì)p19表3-3大齒輪浸油深度為六分之一大齒輪半徑，所以取浸油深度為30mm。2、軸承的潤(rùn)滑采用飛濺潤(rùn)滑在箱座凸緣面上開設(shè)導(dǎo)油溝，并設(shè)擋油盤，以防止軸承旁齒輪嚙合時(shí)，所擠出的熱油濺入軸承內(nèi)部，增加軸承的阻力。3、潤(rùn)滑油的選擇齒輪與軸承用同種