軸承機(jī)床課程設(shè)計(jì)

1、 機(jī)床作為機(jī)械裝備的母機(jī)，它的發(fā)展動(dòng)力主要來源 于其下游產(chǎn)業(yè)，目前，機(jī)床的下游產(chǎn)業(yè)造船、工程 機(jī)械、航空航天、汽車、鐵路、電力設(shè)備、風(fēng)電設(shè)備、 動(dòng)力設(shè)備、制冷設(shè)備和石化設(shè)備等，都得到了蓬勃發(fā)展 所以機(jī)床工業(yè)的發(fā)展正面臨最佳機(jī)遇。但是我國(guó)的機(jī)床 在質(zhì)量、可靠性和穩(wěn)定性方面尚與國(guó)際水平有一定差距， 主要表現(xiàn)在設(shè)計(jì)方法落后，設(shè)計(jì)資料老化，長(zhǎng)期仿制國(guó) 外產(chǎn)品，基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，因此很難發(fā)展高檔產(chǎn)品 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)需求的變化，機(jī)床的設(shè)計(jì) 理論和制造技術(shù)也在不斷地發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)和分析技術(shù) 的飛速進(jìn)步，為機(jī)床設(shè)計(jì)方法的發(fā)展提供了有力的技術(shù)支 撐。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助工程已在機(jī)床設(shè)計(jì)的各 個(gè)階段

2、得到了應(yīng)用。機(jī)床的設(shè)計(jì)理論和方法由人工繪圖向 計(jì)算機(jī)繪圖過渡，改變了傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，由定性設(shè) 計(jì)向定量設(shè)計(jì)、由靜態(tài)的和線性分析向動(dòng)態(tài)的和非線性分 析、由可行性設(shè)計(jì)向最佳設(shè)計(jì)過渡。 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，使得機(jī)床的傳動(dòng)與結(jié)構(gòu)發(fā)生 了重大變化，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以方便地實(shí)現(xiàn)機(jī)床的單軸運(yùn) 動(dòng)及多軸聯(lián)動(dòng)，從而可以省去復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 使其結(jié)構(gòu)及布局也得到很大改善。 1、機(jī)床設(shè)計(jì)的基本要求 2、機(jī)床設(shè)計(jì)的步驟 3、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 3.1、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 3.2、動(dòng)力設(shè)計(jì) 3.3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工藝范圍 生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度 精度和剛度 可靠性 機(jī)床的成本和生產(chǎn)周期 與物流系統(tǒng)的可親性 柔性 環(huán)境保護(hù) 1、機(jī)

3、床設(shè)計(jì)的基本要求 調(diào)查研究：市場(chǎng)對(duì)機(jī)床的需求情況；國(guó)內(nèi)外同類型機(jī)床的 先進(jìn)技術(shù)、發(fā)展趨勢(shì)和有關(guān)的科技動(dòng)向等。 主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)（極限轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)、電機(jī)功率等） 總體方案設(shè)計(jì)：包括運(yùn)動(dòng)功能、基本參數(shù)、機(jī)床總體布局、 傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、主要部件的結(jié)構(gòu)草圖、 試驗(yàn)結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合分析等。 技術(shù)詳細(xì)設(shè)計(jì)：繪制機(jī)床總圖、部件裝配圖（主軸箱）、 液壓與電氣裝配圖，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)計(jì)算和動(dòng)力計(jì)算，然后進(jìn) 行零件圖設(shè)計(jì)（主軸）和編寫各種技術(shù)文件。 整機(jī)綜合評(píng)價(jià)。 2、機(jī)床設(shè)計(jì)的步驟 課程設(shè)計(jì)名稱 軸承機(jī)床課程設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 專業(yè)班 級(jí) 設(shè)計(jì)題目 加工200mm軸承套圈多刀半自動(dòng)車床主軸箱 設(shè)計(jì) 一、

4、課程設(shè)計(jì)目的 通過機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使學(xué)生在擬定 傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案分析、 結(jié)構(gòu)工藝、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫技術(shù)文件和查詢技 術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基 本的設(shè)計(jì)方法，并培養(yǎng)學(xué)生具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)和計(jì)算能力。 3 3、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容、技術(shù)條件和要求 1 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的機(jī)床用途、規(guī)格（加工200mm軸承套圈用多刀半自 動(dòng)車床主軸箱）和極限轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)，通過分析比較擬定傳 動(dòng)結(jié)構(gòu)方案（包括結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)網(wǎng)）和傳動(dòng)系統(tǒng)圖，確定傳動(dòng) 副的傳動(dòng)比以及齒輪的齒數(shù)，并計(jì)算主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)

5、速的相對(duì)誤差。 2 動(dòng)力設(shè)計(jì) 給定電機(jī)功率，同時(shí)結(jié)合傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速，初算傳動(dòng)軸直徑、 齒輪模數(shù)，確定皮帶型號(hào)及根數(shù)、摩擦片式離合器的尺寸和片 數(shù)以及制動(dòng)器尺寸。完成裝配草圖，驗(yàn)算傳動(dòng)件（軸、齒輪、 軸承）的應(yīng)力、變形或壽命是否在允許范圍內(nèi)，同時(shí)驗(yàn)算主軸 的靜剛度。 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 進(jìn)行主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)軸系、變速機(jī)構(gòu)、主軸部件、箱體、操縱機(jī)構(gòu)、 潤(rùn)滑與密封等的布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制主軸箱裝配圖（A1圖紙 一張）和主軸零件圖（折合A1圖紙一張）。 4 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 三、時(shí)間安排 1 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 1天 2 動(dòng)力設(shè)計(jì) 3天 3 裝配圖和零件圖繪制 4.5天 4 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 1天 5 設(shè)計(jì)答辯 0.

6、5天 四、主要參考文獻(xiàn) 1機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 2機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社 3機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社 4金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 機(jī)床的工藝范圍指機(jī)床適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力。 包括：機(jī)床可完成的工序種類，所加工零件的類型、材料和 尺寸范圍、毛坯種類、加工精度和表面粗燥度。 如果機(jī)床的工藝范圍過寬，將使機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能充分 發(fā)揮機(jī)床各部件的性能； 如果機(jī)床的工藝范圍較窄，可使機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)自 動(dòng)化，提高生產(chǎn)率。 通用機(jī)床都具有較寬的工藝范圍；數(shù)控機(jī)床的工藝范圍比傳 統(tǒng)通用機(jī)床更寬，使其具有良好的柔性；專用機(jī)床和專門化 機(jī)床則應(yīng)合理地縮小工藝范圍。

7、 BACK 機(jī)床的可靠性是指其在額定壽命期內(nèi)，在正常工 作條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)故障的概率。 由于故障會(huì)造成加工中的部分廢品，故可靠性也 常用廢品率來表示. 廢品率低則說明可靠性好。 BACK 可親性是指機(jī)床與物流系統(tǒng)之間進(jìn)行物料（工件、 刀具、切屑）交接的方便程度。 對(duì)于單機(jī)工作形式的普通機(jī)床，是由人進(jìn)行物料 交接的，要求機(jī)床的使用、操作、清理、維護(hù)方便。 對(duì)于自動(dòng)化柔性制造系統(tǒng)，機(jī)床與物流系統(tǒng)(如輸 送線)是自動(dòng)進(jìn)行物料交接的，要求機(jī)床結(jié)構(gòu)形式開放 性好，物料交接方便 BACK 機(jī)床的柔性，是指其適應(yīng)加工對(duì)象變化的能力， 包括空間上的柔性和時(shí)間上的柔性。 所謂空間柔性也就是功能柔性，指在同

8、一時(shí)期內(nèi)， 機(jī)床能夠適應(yīng)多品種小批量的加工，即機(jī)床的運(yùn)動(dòng)功 能和刀具數(shù)目多，工藝范圍廣。 所謂時(shí)間上的柔性也就是結(jié)構(gòu)柔性，指的是在不 同時(shí)期，機(jī)床各部件重新組合，即通過機(jī)床重構(gòu)，改 變其功能，以適應(yīng)產(chǎn)品更新變化快的要求。 BACK 確定轉(zhuǎn)速確定轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)級(jí)數(shù)Z Z 已知轉(zhuǎn)速范圍：主軸最大、最小轉(zhuǎn)速 公比取 =1.41 變速范圍： 3.1、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) min max n n R n rpmn200045 41.1 例：已知 1298.11198.101 41.1lg )452000lg( 1 lg lg n R z 確定結(jié)構(gòu)式及結(jié)構(gòu)確定結(jié)構(gòu)式及結(jié)構(gòu)網(wǎng)網(wǎng) 由于結(jié)構(gòu)上的限制，變速組中的傳動(dòng)副數(shù)目通常選

9、用2或3為宜。即： 12=322， 12=232， 12=223 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。也就是要求滿足傳動(dòng)副前 多后少的原則于是取結(jié)構(gòu)式12=322 從軸到軸可傳遞12 種轉(zhuǎn)速。 結(jié)構(gòu)網(wǎng) 結(jié)構(gòu)式： 12=322 傳動(dòng)系統(tǒng)圖 繪制轉(zhuǎn)速圖 主軸的各級(jí)轉(zhuǎn)速為等比數(shù)列。 為了結(jié)構(gòu)緊湊、減小振動(dòng)和噪聲，通常限制： “前緩后急”原則：傳動(dòng)在前的傳動(dòng)組，其降速比小， 而在后的傳動(dòng)組，其降速比大 1:4 1:11:1 1:2.82 1:2 1:1.41 2:1 45 63 90 125 180 355 500 7

10、10 轉(zhuǎn)速圖 齒輪齒數(shù)的齒輪齒數(shù)的確定確定 1: 1.25 1.25:1 1.78:1 電機(jī)軸 1440 1:1.35 1:2.82 三對(duì)傳動(dòng)副，傳動(dòng)比為： : 1 i1.78:1 : 2 i1.25:1 : 3 i1:1.25 在表中，可滿足條件的齒數(shù)和有： 50、 56、 61、 70、 72 等。 : 1 i : 2 i : 3 i 18 32 22 28 28 22 20 36 22 39 25 45 26 46 25 31 31 25 27 34 31 39 32 40 34 27 39 31 40 32 選擇哪一組？選擇哪一組？ （1）根切）根切 （2）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu) 電機(jī)功率的估算

11、在主傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)方案未確定之前，可按下式進(jìn)行估 算： 3.2、動(dòng)力設(shè)計(jì) 主軸的估算 在設(shè)計(jì)之初，由于確定的僅僅是一個(gè)設(shè)計(jì)方案，具 體構(gòu)造尚未確定，因此，只能根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，初步 確定出主軸的直徑。 12 )85.07.0(DD 計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 計(jì)算轉(zhuǎn)速的定義：傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速。 （1）等比傳動(dòng)，中型通用機(jī)床（C6132、C6140） 1 3 min z j nn （2）等比傳動(dòng)，大型通用機(jī)床 3 min z j nn （3）立式鉆床、搖臂鉆床 1 4 min z j nn 中間傳動(dòng)軸的估算 按扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算： 411 n N d j d NN j n N ：該傳動(dòng)軸傳遞的額定功率。 ：電機(jī)到該軸

12、傳動(dòng)件傳動(dòng)效率總值。 d：當(dāng)量直徑。 ：計(jì)算轉(zhuǎn)速。 ：允許扭轉(zhuǎn)角。 ：電機(jī)功率。 d N 齒輪模數(shù)的估算 按接觸疲勞強(qiáng)度或彎曲強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)比較 復(fù)雜，而且有些系統(tǒng)只有在齒輪各參數(shù)都已知道的 情況后方可確定，所以，只在草圖完成后校核用。 在畫草圖之前，先估算，再選用標(biāo)準(zhǔn)齒輪模數(shù)。一 般同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，一個(gè)主軸變速 箱中的齒輪采用12種模數(shù)。傳動(dòng)功率的齒輪模數(shù) 一般取大于2mm。在中型機(jī)床中，主軸變速箱中的齒 輪模數(shù)常?。?.5、3、4。 按齒面點(diǎn)蝕估算的齒輪中心距： mm n P A j 3 1 1 )(370 式中，P：該齒輪傳遞的功率（KW）。 min)/：大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速（ 1 rn j 由中心距 A 及齒數(shù)z1、z2，可求齒輪模數(shù)為： ) 2 21 mm zz A mj（ 也可由下式計(jì)算： 3 1 321 2 1 )1(4 ) 340000 ( jmj n KKNK iz i m 設(shè)計(jì)主軸箱、變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動(dòng)件（傳動(dòng)軸、 軸承、齒輪、帶輪、離合器、制動(dòng)器、卸荷裝置 等）、主軸組件、箱體及聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及布置。 3.3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 變速箱展開圖 主軸箱展開圖 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題 （1）結(jié)構(gòu)上是否產(chǎn)生碰撞和干涉現(xiàn)象 l是否同一變