機床課程設(shè)計說明書

1、機床課程設(shè)計說明書班 級：05071002設(shè) 計 者：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：李 樹 軍完成時間：2013.10.11 目錄1.設(shè)計任務(wù)12. 傳動設(shè)計12.1 主電機的選擇12.2 確定公比和主軸和各級轉(zhuǎn)速12.3 選擇結(jié)構(gòu)式22.4 擬定轉(zhuǎn)速圖23. 傳動件的估算43.1 帶傳動的設(shè)計43.2 傳動軸的估算73.2.1 各軸的計算轉(zhuǎn)速73.2.2 傳動軸軸徑的估算73.3 確定齒輪齒數(shù)、模數(shù)和尺寸93.3.1 齒輪齒數(shù)的確定93.3.2 齒輪模數(shù)的計算103.3.3 齒輪尺寸123.4 軸承的選擇144 結(jié)構(gòu)設(shè)計144.1 卸荷裝置144.2 雙向摩擦片離合器154.3 制動裝置154.4 主軸

2、結(jié)構(gòu)164.4.1 主軸主要尺寸164.4.2 主軸端部結(jié)構(gòu)164.4.3 主軸軸承配置174.4.4 齒輪與主軸的連接174.4.5 主軸的密封與潤滑185 總結(jié)196 參考文獻201.設(shè)計任務(wù) 完成變速級數(shù)為12級的機床主傳動系統(tǒng)主軸變速箱設(shè)計。 車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)：1 電動機功率N=3 kw；2 車床達到的最高切削轉(zhuǎn)速=1600 r/min，最小轉(zhuǎn)速=35.5 rmin;3 轉(zhuǎn)速級數(shù)z=12；4 加工工件最大回轉(zhuǎn)直徑為320。2. 傳動設(shè)計2.1 主電機的選擇 已知主電機的功率為N=3 kw，根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計中表17-7選取主電機為三相異步電機，型號為Y100L2-4

3、，額定功率為3 kw，滿載轉(zhuǎn)速為1430 r/min。2.2 確定公比和主軸和各級轉(zhuǎn)速變速范圍 =/=1600/35.5=45 公比1.412.3 選擇結(jié)構(gòu)式 由“前多后少”的原則得： 12=322但是，由于主軸換向需要在軸上安裝摩擦離合器，在結(jié)構(gòu)上要求有一齒輪的齒根圓大于離合器的直徑，同時，如果軸上有3個變速傳動副會導(dǎo)致軸的尺寸加大，為減小軸軸向尺寸，第一傳動組的傳動副已2為宜。故，選用以下方案較為合理： 12=232根據(jù)“前疏后密”的原則得： 12=213226最后擴大組的變速范圍： r=7.858， 在允許的變速范圍內(nèi)。2.4 擬定轉(zhuǎn)速圖為了將運動引入主軸箱并且使中間的二變速組降速緩慢，

4、以減小結(jié)構(gòu)的徑向尺寸，在變速組的最前面加入一組帶傳動。正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖如圖1.所示，反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖如圖2.所示。 圖1.正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖圖2.反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖 正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍：35.51600r/min 反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍：502256r/min，但實際實用中轉(zhuǎn)速2256r/min用不到，故實際反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍為：501600r/min。3. 傳動件的估算3.1 帶傳動的設(shè)計已知條件：帶傳動傳遞的功率為P=3 kw，小帶輪轉(zhuǎn)速=1430 r/min,大帶輪的轉(zhuǎn)速=782 r/min,故傳動比i=1.83。1 確定計算功率 由機械設(shè)計教材，查表8-7得：工作情況系數(shù)=1.1 2 選擇V帶帶型 由機械設(shè)計教材圖8-11得：選取A型

5、V帶。3 確定V帶的基準(zhǔn)直接dd，并驗算帶速 由機械設(shè)計教材表8-8得：選取小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=100 mm。 故，帶速 合理。 大帶輪基準(zhǔn)直徑 4 確定中心距、V帶的基準(zhǔn)長度Ld 中心距范圍： 即， 198 mm566 mm 取中心距=400 mm 相應(yīng)帶長為： 由機械設(shè)計教材表8-2得：取帶的基準(zhǔn)長度為 =1250 mm。 故，中心距為：中心距的變動范圍：=a-0.015*=401-0.015*1250=382 mm=a+0.03*=401+0.03*1250=438 mm5 驗算小帶輪的包角 小帶輪的包角為： 合理。6 確定V帶根數(shù) V帶根數(shù)為： 由機械設(shè)計教材表8-2得：帶長修正系

6、數(shù)=0.93； 由機械設(shè)計教材表8-4a得：V帶基本額定功率=1.32； 由機械設(shè)計教材表8-4b得：V帶額定功率的增量=0.15； 由機械設(shè)計教材表8-5得：包角修正系數(shù)=0.96； 取V帶的根數(shù)Z=3。3.2 傳動軸的估算3.2.1 各軸的計算轉(zhuǎn)速 主軸的計算轉(zhuǎn)速： 軸的計算轉(zhuǎn)速: =140 r/min 軸的計算轉(zhuǎn)速： =393 r/min 軸的計算轉(zhuǎn)速： =782 r/min3.2.2 傳動軸軸徑的估算 軸：由于在數(shù)值上N ,故按扭轉(zhuǎn)剛度計算軸直徑取=110軸： 由于在數(shù)值上N ,故按扭轉(zhuǎn)剛度計算軸直徑 取=110 軸： 由于在數(shù)值上N ,故按扭轉(zhuǎn)剛度計算軸直徑取=110主軸： 主軸前軸

7、頸直徑根據(jù)主電機功率確定，主電機功率在2.3-3.6 kw之間時，主軸前軸頸直徑取70-90 mm之間。該機床主軸前軸頸直徑取為90 mm。 主軸后軸頸直徑為 =（0.7-0.85）*=63-76.5 mm3.3 確定齒輪齒數(shù)、模數(shù)和尺寸3.3.1 齒輪齒數(shù)的確定第一變速組齒輪：傳動比 查機械制造裝備設(shè)計教材表7.1，取齒數(shù)和Sz=76查的 Z1=31 Z2=45 Z3=25 Z4=51第二變速組齒輪：傳動比 考慮該變速組中采用三聯(lián)滑移齒輪，需要保證最大齒輪之間的齒數(shù)差大于或等于4，使滑移時齒輪外圓不相碰。查機械制造裝備設(shè)計教材表7.1，取齒數(shù)和Sz=78則 Z5=46 Z6=32 Z7=32

8、 Z8=46 Z9=20 Z10=50第三變速組齒輪：傳動比 取齒數(shù)和Sz=120則 3.3.2 齒輪模數(shù)的計算第一變速組中齒輪：按齒根彎曲疲勞強度估算： （其中nj、z為該變速組中最大齒輪的計算轉(zhuǎn)速與齒數(shù)，下同）按齒面接觸疲勞強度估算：取中心距A=73 mm，故，綜合上述結(jié)果，暫取該變速組中齒輪模數(shù)為m=2 mm，但是考慮到軸的直徑，為了防止齒根到輪轂的距離太小（齒根到輪轂的距離S2*m），需要增大齒輪直徑，故，實際第一變速組齒輪模數(shù)m=3 mm。 第二變速組中齒輪：按齒根彎曲疲勞強度估算： 按齒面接觸疲勞強度估算： 取中心距A=103 mm，故， 綜合上述結(jié)果，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3 mm。第三

9、變速組中的齒輪：按齒根彎曲疲勞強度估算：按齒面接觸疲勞強度估算：取中心距A=115 mm，則，綜合上述結(jié)果，可取第三變速組中齒輪模數(shù)m=2.5mm，但是考慮到主軸和軸的徑向尺寸，為了防止齒根到輪轂的距離S2*m，需要增大齒輪直徑，故，實際第三變速組齒輪模數(shù)m=3 mm。3.3.3 齒輪尺寸該車床主軸變速箱所有齒輪均取標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，壓力角=20，齒頂高系數(shù)=1，頂隙系數(shù)=0.25。根據(jù)以下公式確定齒輪尺寸：齒 頂 高： 齒 根 高： 分度圓直徑： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 齒 寬： B=(6-10)m直齒圓柱齒輪的實際齒寬，在按 B=(6-10)*m計算后再適當(dāng)圓整，并且將小齒輪的齒寬在圓

10、整的基礎(chǔ)上需要加寬（5-10）mm，以防止大小齒輪因裝配誤差而產(chǎn)生軸向錯位時導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大齒輪單位齒寬的工作載荷。將齒輪的尺寸數(shù)據(jù)如表1.所示。齒輪齒數(shù)模數(shù)/mm分度圓直徑/mm齒頂高/mm齒根高/mm齒厚/mm第一變速組3139333.753045135252575305115325第二變速組46313833.752532963032963046138252060305817425第三變速組80324033.752540120302472309628825反轉(zhuǎn)3239633.75303239633.7525 表1.齒輪參數(shù)表3.4 軸承的選擇軸屬于高速軸，轉(zhuǎn)速高、受載小，故選擇輕型軸

11、承：深溝球軸承16008。軸、選用中型軸承: 軸：角接觸球軸承7007C； 軸：角接觸球軸承7009C。主軸選用重型軸承：大端選擇雙列圓柱滾子軸承 NN3018K， 小端選用角接觸球軸承7213C。軸上空套齒輪所用軸承為深溝球軸承61809。軸上空套齒輪所用軸承為深溝球軸承61806。4 結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1 卸荷裝置將運動帶入變速箱的帶輪一般都安裝在軸端，軸受到帶輪施加的彎矩作用，軸變形較大，結(jié)構(gòu)上應(yīng)注意加強軸的剛度或使軸部受帶的拉力減小，該設(shè)計中采用卸荷裝置來消除帶輪施加給軸的彎矩。采用的卸荷裝置是把帶輪通過軸承裝在與箱體連接的法蘭盤上，通過法蘭盤將V帶的拉力傳遞到箱壁上；通過花鍵套筒，將帶輪的

12、旋轉(zhuǎn)運動傳遞到軸。4.2 雙向摩擦片離合器車床上的反轉(zhuǎn)一般用于加工螺紋時退刀。車螺紋時，換向頻率較高。實現(xiàn)政反轉(zhuǎn)的變換方案很多，我們采用正反向離合器。正反向的轉(zhuǎn)換在不停車的狀態(tài)下進行，常采用片式摩擦離合器。I軸上裝有摩擦離合器，兩端的齒輪是空套在軸上，當(dāng)離合器接通時才和軸一起轉(zhuǎn)動。但脫開的另一端齒輪，與軸回轉(zhuǎn)方向是相反的，二者的相對轉(zhuǎn)速很高（約為兩倍左右）?？仗X輪與軸之間的軸承可以用滾動軸承也可以用滑動軸承?；瑒虞S承在一些性能和維修上不如滾動軸承，但它的徑向尺寸小。該處選用滾動軸承，空套齒輪需要有軸向定位，軸承需要潤滑。 I軸上裝有摩擦離合器，由于組成離合器的零件很多，裝配很不方便，一般都是

13、在箱外組裝好I軸在整體裝入箱內(nèi)。故，要求箱體與法蘭盤連接處的孔徑要大于軸上最大齒輪的軸徑。4.3 制動裝置制動裝置主要用于車床停車過程中克服主軸箱中各運動件的慣性，在摩擦離合器脫開時，使主軸迅速停止轉(zhuǎn)動，以縮短輔助時間，提高工作效率。制動裝置與摩擦片離合器通過同一操縱機構(gòu)實現(xiàn)，在操縱桿處有鎖緊鋼珠。離合器壓緊后，制動帶必須完全與制動輪松開。4.4 主軸結(jié)構(gòu)4.4.1 主軸主要尺寸 前面計算得：主軸前軸頸直徑=90 mm； 主軸后軸頸直徑為 =63-76.5 mm。 根據(jù)實際情況取主軸后軸頸直徑為65 mm。 根據(jù)機床與主軸的類型，可以選取主軸懸伸量與前軸頸直徑之比=0.6-1.25。故，懸伸量

14、=54-112.5，根據(jù)實際情況，懸伸量取為110 mm。 主軸最佳跨距根據(jù)經(jīng)驗公式初定為=330550 mm。由于實際跨距與最佳跨距不相等，根據(jù)公式 （其中為合理跨距）取合理跨距為593 mm。 通過主軸孔最大棒料直徑，故主軸內(nèi)孔直徑選取為。4.4.2 主軸端部結(jié)構(gòu) 采用卡口型（C型）主軸端部結(jié)構(gòu)，代號為C6，尺寸查現(xiàn)代實用機床設(shè)計手冊第1496頁。 主軸前端孔為莫氏6號圓錐孔。 主軸頭部需要淬火，硬度為5055。其他部分處理后，調(diào)整硬度為220250。4.4.3 主軸軸承配置 大多數(shù)機床主軸采用兩個支承，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但為了提高主軸剛度也有用三個支承的了。三支承結(jié)構(gòu)要求箱體上三支撐孔

15、具有良好的同心度，否則溫升和空載功率增大，效果不一定好。三孔同心在工藝上難度較大，故該處選用兩支承。 前支承采用雙列圓柱滾子軸承，后支承采用兩個背靠背對的角接觸球軸承。主軸的軸向定位采用前端定位，主軸受熱后向后伸長不會影響主軸前端的軸向位置精度和剛度，同時這種結(jié)構(gòu)便于軸承間隙的調(diào)整。 主軸軸承精度要求比一般傳動軸高。前軸承的誤差對主軸前端的影響最大，所以前軸承的精度一般比后軸承選擇高一級。4.4.4 齒輪與主軸的連接 連接處采用平鍵，平鍵用兩個（相隔180布置），兩側(cè)平鍵不但平衡較好，而且平鍵高度較低，避免因齒輪鍵槽太深導(dǎo)致小齒輪輪轂厚度不夠的問題。4.4.5 主軸的密封與潤滑 主軸轉(zhuǎn)速高，必

16、須保證充分潤滑，一般常用單獨的油管將油引到軸承處。 主軸是兩端外伸的軸，防止漏油更為重要而困難。防漏的措施有兩種： 加密封裝置防止油外流： 主軸轉(zhuǎn)速高，多采用非接觸式的密封裝置，形式很多，一種軸與軸承蓋之間留0.10.3的間隙（間隙越小，密封效果越好，但工藝?yán)щy）。還有一種是在軸承蓋的孔內(nèi)開一個或幾個并列的溝槽（圓弧形或形），效果比上一種好些。在軸上增開了溝槽（矩形或鋸齒形），效果又比前兩種好。 在有大量切屑、灰塵和冷卻液的環(huán)境中工作時，可采用曲路密封，曲路可做成軸向或徑向。徑向式的軸承蓋要做成剖分式，較為復(fù)雜。 疏導(dǎo)：在適當(dāng)?shù)牡胤阶龀龌赜吐?，使油能順利地流回到油箱? 總結(jié) 機床課程設(shè)計任務(wù)

17、完成了，在同學(xué)們的共同努力下，再加上老師的悉心指導(dǎo)，我順利地完成了這次設(shè)計任務(wù)。本次設(shè)計鞏固和深化了課堂理論教學(xué)的內(nèi)容，鍛煉和培養(yǎng)了我綜合運用所學(xué)過的知識和理論的能力、是我獨立分析、解決問題的能力得到了強化。機床課程設(shè)計使理論與實踐更加接近，加深了理論知識的理解，強化了對課程的認識。 通過此次設(shè)計，使我們在基本理論的綜合運用及正確解決現(xiàn)實問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我們的思考、解決問題的能力。雖然設(shè)計的過程比較繁瑣，而且剛開始還有些不知所措，在查閱相關(guān)資料的基礎(chǔ)上慢慢分析思考，最終完成了這次為期三禮拜的機床課程設(shè)計，最重要的是對整個設(shè)計過程有了全新的了解和體會，不會像當(dāng)初不知所措，同

18、時也提高了大家自己動手，結(jié)合自己所學(xué)的理論知識落實到具體的設(shè)計實踐，激發(fā)了自己獨立思考，從全局整體出發(fā)考慮的能力。三個禮拜看似漫長而枯燥的課程設(shè)計，這需要耐心和持之以恒的精神，對于培養(yǎng)我們腳踏實地，一步一個腳印做事，是個很好的培養(yǎng)機會。總之，通過這次課程設(shè)計，在提高自我能力的基礎(chǔ)上，我對自己所學(xué)的課程有了更深刻的了解。6 參考文獻 【1】楊雪寶.機械制造裝備與設(shè)計.西北工業(yè)大學(xué)出版社.2010年4月 【2】李育錫.機械設(shè)計課程設(shè)計.高等教育出版社.2008年6月 【3】濮良貴.紀(jì)名剛.機械設(shè)計.高等教育出版社.2006年5月 【4】現(xiàn)代實用機床設(shè)計手冊編委會.現(xiàn)代實用機床設(shè)計手冊.機械工業(yè)出版社.2006年6月電機型號：Y100L2-4額