金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)說明2概要

1、目金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)級(jí)指導(dǎo)教師XXXX年XX 月XX 日學(xué)生 姓名學(xué)生所在系專業(yè) 班級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì) 課題名稱金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)語：成績：指導(dǎo)教師簽名：年月日系學(xué)術(shù)委員會(huì)意見簽名：年月日目錄第一章設(shè)計(jì)目的第一節(jié)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)11.1已知條件1_1.2結(jié)構(gòu)分析式11.3繪制轉(zhuǎn)速圖21.4繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖5第二節(jié)動(dòng)力設(shè)計(jì)5_2.1確定各軸轉(zhuǎn)速5_2.2帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)62.3各傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的確定和校核 7第三節(jié)齒輪強(qiáng)度校核9_3.1校核a傳動(dòng)組齒輪 93.2校核b傳動(dòng)組齒輪 103.3校核c傳動(dòng)組齒輪 11第四節(jié)主軸撓度的校核134.1確定各軸最小直徑134.2軸的校核13第五節(jié)主軸最佳跨距的確定14

2、5.1選擇軸頸直徑，軸承型號(hào)和最佳跨距.145.2求軸承剛度14第六節(jié)各傳動(dòng)軸支承處軸承的選擇15第七節(jié)主軸剛度的校核157.1主軸圖15計(jì)算跨距.7.2161第二章設(shè)計(jì)步驟三、總結(jié)四、參考文獻(xiàn)171819五、致謝通過機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫技術(shù)文件和查閱技術(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。1. 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)1.1已知條件1確定轉(zhuǎn)速范圍：主軸最小轉(zhuǎn)速nmin =31.5r /min 。2確定公比： =1.413轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)

3、：z=12-29 -1.2結(jié)構(gòu)分析式 12 =3X2X2 (2) 12 =2X2X3從電動(dòng)機(jī)到主軸主要為降速傳動(dòng)，3 12=23咒2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12=2x2x3方案。在降速傳動(dòng)中，防止齒輪直徑過大而使1徑向尺寸常限制最小傳動(dòng)比imin-；在升速時(shí)為防止產(chǎn)生過大的噪音和震動(dòng)常4限制最大轉(zhuǎn)速比im ax蘭2。在主傳動(dòng)鏈任一傳動(dòng)組的最大變速范圍Rmax =(imax/imin )蘭810。在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證中間傳動(dòng)軸的變速范圍最小,根據(jù)中間傳動(dòng)軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如

4、下:檢查傳動(dòng)組的變速范圍時(shí)，只檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組:R2 xXpc(P2 -n 其中 W =1.41，X2=6，P2=2所以 R2 =1.41x6x1 =8.46810，合適。1.3繪制轉(zhuǎn)速圖選擇電動(dòng)機(jī)一般車床若無特殊要求，多采用丫系列封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)，根據(jù)原則條 件選擇Y-132M-4型丫系列籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。分配總降速傳動(dòng)比總降速傳動(dòng)比 i = nmin /nd =31.5/1440 = 0.02又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nd =1440r/min不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)，因而增加一定比傳動(dòng)副。3確定傳動(dòng)軸軸數(shù)傳動(dòng)軸軸數(shù)=變速組數(shù)+定比傳動(dòng)副數(shù)+ 1 = 3 + 1 + 1 = 5。確定各級(jí)轉(zhuǎn)速并繪制轉(zhuǎn)速

5、圖z = 12確定各級(jí)轉(zhuǎn)速:由 nmim =31.5r /minW =1.41n、K、iVo1400、1000、710、500、355、250、180、125、90、63、45、31.5r/min o 在五根軸中，除去電動(dòng)機(jī)軸，其余四軸按傳動(dòng)順序依次設(shè)為I、I與n、n與m、m與v軸之間的傳動(dòng)組分別設(shè)為a、b、c。現(xiàn)由v （主軸）開始，確定I、n、m軸的轉(zhuǎn)速：傳動(dòng)組c的變速范圍為 先來確定K軸的轉(zhuǎn)速 護(hù)6 =1.416 =8 = Rmax-8,10，結(jié)合結(jié)構(gòu)式,K軸的轉(zhuǎn)速只有一和可能:125、180、250、355、確定軸n的轉(zhuǎn)速 傳動(dòng)組b的級(jí)比指數(shù)為 致傳動(dòng)比太小，可取500、710r/min

6、 o3,希望中間軸轉(zhuǎn)速較小,因而為了避免升速，又不ai3 =1/1i =1440/710 =144/71。下nIK電動(dòng)機(jī)片傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖工m =1/護(hù)=1/2.8 , 02 =1/1軸n的轉(zhuǎn)速確定為：355、500、710r/min o確定軸I的轉(zhuǎn)速對(duì)于軸I,其級(jí)比指數(shù)為1,可取ajj =1/申2 =1/2 , 2 =1/9 =1/1.41,確定軸I轉(zhuǎn)速為 710r/min o由此也可確定加在電動(dòng)機(jī)與主軸之間的定傳動(dòng)比面畫出轉(zhuǎn)速圖（電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近）r ri.5確定各變速組傳動(dòng)副齒數(shù)傳動(dòng)組a:查表 8-1, ai1 =1/2 =1/2, ai2 =1/ 1/1.41, ai3 =

7、1/1ajj =1/W2 =1/2 時(shí)：Sz =57、60、63、66、69、72、75、78ai2 =1/W=1/1.41 時(shí)：Sz=58、60、63、65、67、68、70、72、73、7768、70、72、74、76ai3 =1/1 時(shí)：Sz =58、60、62、64、66、可取Sz =72,于是可得軸I齒輪齒數(shù)分別為:24、30、36。于是 ia1 =24/48 , ia2 =30/42 , ia 36/36可得軸n上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為:傳動(dòng)組b:48、42、36。查表 8-1, bii =1/申3 =1/2.8 , b2 =1/1g =1/W3 =1/2.8 時(shí)：Sz =69、72

8、、73、76、77、80、81、84、87bi2 =1/1 時(shí)：Sz =70、72、74、76、78、80、82、84、86可取Sz =84,于是可得軸n上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為:22、 42。于是bi1 =22/62 , bi2 =42/42，得軸m上兩齒輪的齒數(shù)分別為:62、 42。傳動(dòng)組C：查表 8-1, ci1= 1/4, ic2 =2ci1/4 時(shí):Sz =84、85、89、90、94、95ic2 =2 時(shí):Sz =72、75、78、81、84、87、89、90可取Sz =90.Ci1 =1/4為降速傳動(dòng)，取軸rn齒輪齒數(shù)為18;ic2 =2為升速傳動(dòng)，取軸W齒輪齒數(shù)為30。于是得 C

9、i1 =18/72, ic2 =60/30得軸m兩聯(lián)動(dòng)齒輪的齒數(shù)分別為18, 60; 得軸W兩齒輪齒數(shù)分別為72, 30。1.4繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動(dòng)機(jī)等已知條件可有如下系統(tǒng)圖:2. 動(dòng)力設(shè)計(jì)2.1確定各軸轉(zhuǎn)速確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為n IV = nm in3=31.5咒1.413=90r/min各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：軸m可從主軸90r/min按72/18的傳動(dòng)副找上去，軸m的計(jì)算轉(zhuǎn)速125r/min ;軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 355r/min ;軸1的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 710r/min。3 各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速傳動(dòng)組c中，18/72只需計(jì)算z = 18的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min

10、; 60/30 只需計(jì)算z = 30的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為250r/min ;傳動(dòng)組b計(jì)算z = 22的齒輪, 計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min ;傳動(dòng)組a應(yīng)計(jì)算z = 24的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為710r/min。4 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差n 實(shí)=1440巧26/9256乂36/3642/42咒60/30 =1417.5r/min n 標(biāo)=1400r/min（n實(shí)n標(biāo)）n標(biāo)x100% =(1417.51400)1400咒100% =1.25% c5%所以合適。2.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min,傳遞功率P=7.5KW傳動(dòng)比i=2.03，兩班制, 天運(yùn)轉(zhuǎn)16.1小時(shí)，工作年數(shù)10年。確定計(jì)算功率取

11、Ka =1.1，貝U Pca=KAP= 1.1x7.5 = 8.25KW選取V帶型根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計(jì)算功率，選 B型帶。確定帶輪直徑和驗(yàn)算帶速查表小帶輪基準(zhǔn)直徑 dj = 125mm, cb =125咒 i =125x2.03 = 254mm驗(yàn)算帶速成-幾其中n1-小帶輪轉(zhuǎn)速，r/min ；d1-小帶輪直徑，mm3.14X125X1440。仆 /匚人、工V = 9.42m/5,25，合適。60X10004確定帶傳動(dòng)的中心距和帶的基準(zhǔn)長度設(shè)中心距為a0,則0. 55 ( dj + d2)蘭 a2 ( dd2)于是 208.45蘭a蘭758,初取中心距為a。= 400mm2帶長 L0 = 2a0

12、 中二 + d2)+ d)24a020400 十竽 35+254)+i24“405mm查表取相近的基準(zhǔn)長度Ld，Ld = 1400mm。帶傳動(dòng)實(shí)際中心距a=a0+Ld；L-397.5mm5 驗(yàn)算小帶輪的包角一般小帶輪的包角不應(yīng)小于120二a180 -d 2 dqA 、一T-X57.3 =161.4 A120。合適。 a確定帶的根數(shù)其中:PeaZ =（P0 +Ap 0）kakLApo- i H1時(shí)傳遞功率的增量;ka-按小輪包角a，查得的包角系數(shù);kL-長度系數(shù);10。為避免V型帶工作時(shí)各根帶受力嚴(yán)重不均勻，限制根數(shù)不大于8.252.19+0.46）；0.95“.90=47計(jì)算帶的張緊力FoFo

13、=500 -P_ ） + qv2vZka其中:Pea-帶的傳動(dòng)功率，KWv-帶速,m/s ；每米帶的質(zhì)量，kg/m；取q=0.17kg/m。q-v = 1440r/min = 9.42m/s。F0 =500% 8.25 x（2.50.9） + 0.17x9.422 =193.7N9.42X40.958計(jì)算作用在軸上的壓軸力a1161 4Fq 止2ZF0sin止2X4X193.7Xsin=1530N2 22.3各傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的確定和校核模數(shù)的確定：a傳動(dòng)組：分別計(jì)算各齒輪模數(shù)先計(jì)算24齒齒輪的模數(shù)：（卩 +1）Nd其中:k-公比; 卩=2 ;mr =163383 221tmZ2 如2 njNd

14、 -電動(dòng)機(jī)功率；Nd = 7.5KW;m-齒寬系數(shù);ct-齒輪傳動(dòng)許允應(yīng)力； nj -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速。今，取b lim= 600M Pa安全系數(shù)S = 1 o由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)選取Kn =0.9ct =0.9X 600 =540MPa1（2 + 1）x7.5Kn90，取 S=1, k二甘.0 pa=540M pa。g =1633割一2 八=3.72mmV8X24 X 2x540 咒710取 m = 4mra按齒數(shù)30的計(jì)算，m2 =3.13mm，可取m = 4mm按齒數(shù)36的計(jì)算，m3 = 3.39mm,可取m = 4mm于是傳動(dòng)組a的齒輪模數(shù)取 m = 4mm b = 32mmo軸I上齒輪的直

15、徑：daj = 4咒36 =144mm； da2 =4咒30 = 120mm； dag = 4咒 24 = 96mm。軸n上三聯(lián)齒輪的直徑分別為:daj =4咒36 = 144mm； da2 =4咒 42 = 168mm； das = 4咒 48 = 192mm b 傳動(dòng)組：確定軸n上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)。m =163383L（:：1）；WmZ2Ab2 nj按22齒數(shù)的齒輪計(jì)算:卩=2.8, m =355r /min可得 m = 4.8mm取 m = 5mm按42齒數(shù)的齒輪計(jì)算：可得 m = 3.55mm；于是軸n兩聯(lián)齒輪的模數(shù)統(tǒng)一取為 m = 5mm于是軸n兩聯(lián)齒輪的直徑分別為：dbi =5x2

16、2 =110mm； *2 = 542 = 210mm軸m上與軸n兩聯(lián)齒輪嚙合的兩齒輪直徑分別為:db1 =5x62=310mm；鳴=5咒42 = 210mmc 傳動(dòng)組：取 m = 5mm軸m上兩聯(lián)動(dòng)齒輪的直徑分別為:dc1 = 5 X18 = 90mm；氏2 = 5x 60 = 300mm軸四上兩齒輪的直徑分別為:d = 5咒72 = 360mm；兀=5咒 30 = 150mm。3.齒輪強(qiáng)度校核：計(jì)算公式CT F 2KT1YFa Ysabm3.1校核a傳動(dòng)組齒輪校核齒數(shù)為24的即可，確定各項(xiàng)參數(shù) P=8.25KW, n=710r/mi n.兀dn兀咒96X710T =9.55X10 X p/n

17、 = 9.55 10 x8.25/710 = 1.1 105 N -mm 確定動(dòng)載系數(shù)： V =一=一 =3.57m/S60X100060X1000齒輪精度為7級(jí)，由機(jī)械設(shè)計(jì)查得使用系數(shù) Kv =1.05 b = Wm X m = 8 X 4 = 32mm確定齒向載荷分配系數(shù)：取齒寬系數(shù)附=1非對(duì)稱 Kh p=1.12+0.18(1 +0.6為2 沖/ +0.23x10-b= 1.12 +0.18(1 +0.6)+0.23x2x32 =1.42b/h =32/(4x2) = 4,查機(jī)械設(shè)計(jì)得 K =1.27確定齒間載荷分配系數(shù)：Ft =空=羽.1“0 = 2290Nd96 Ft _1.0x22

18、90 b -32= 71.56 Y100N/m由機(jī)械設(shè)計(jì)查得確定動(dòng)載系數(shù)：K 二心匚心小呵=1.0x1.05x1.2x1.27 =1.6查表10-5YFa =2.65Fsa =1-58計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 fe =540MPa。圖 10-18 查得 Kn =0.9,S = 1.3升- OS540 =374MPa3741.3= =89.3，YFaYsa2.61.58KF=390 =28.6 89.3故合適。bm 32 X 43.2 校核b傳動(dòng)組齒輪校核齒數(shù)為22的即可，確定各項(xiàng)參數(shù) P=8.25KW, n=355r/mi n.T =9.55咒 106 咒 P/n

19、= 9.55 106 咒8.25/355 = 2.22咒 105 N -mm確定動(dòng)載系數(shù)：V =n =110咒355 =2.04m/s60X100060X1000齒輪精度為7級(jí)，由機(jī)械設(shè)計(jì)查得使用系數(shù) Kv =1.0 b =瞪 X m = 8 X 5 = 40mm確定齒向載荷分配系數(shù)：取齒寬系數(shù)叭=1非對(duì)稱 Kh p =1.12+0.18(1 +0.6%2 沖d2 +0.23x10%= 1.12 +0.18(1 +0.6) + 0.23x 10咒 40 = 1.42b/h =40/(5x2.8) =2.9,查機(jī)械設(shè)計(jì)得 K =1.27110確定齒間載荷分配系數(shù)：Ft =空=2.220 = 40

20、40NdKAFt 1.0x4040b 40= 10p- 100N/m由機(jī)械設(shè)計(jì)查得Kp = Khq =1.1確定動(dòng)載系數(shù)：K =心匚心小時(shí) i.0x 13 1.1x1.27 =1.397查表10-5YFa =272Fsa =1.57計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限crFE =540MPa。圖 10-18 查得 Kn =0.9,S = 1.3升嚴(yán)咒540 =374MPa1.3黑=晟7=87.5，魚=単沁 =28.2 914=91 J =29mmV nY 7102 n 軸的直徑：厲2 =1 咒0.98咒 0.99x0.99 = 0.922,n355r /min dx91亙=91

21、亙HhsAmmV nV 3553 m軸的直徑：n3 =咒0.98x0.99 = 0.89,n3=125r/minI4 i,、7.5耳c. 7.5x0.89 “d 91知=91 J =44mmV n11254主軸的直徑：n4 =5 咒0.99x0.98x0.98 =0.85,n4 =31.5r/min=91打歸T 61mmY 31.54.2軸的校核I軸的校核:通過受力分析，在一軸的三對(duì)嚙合齒輪副中，中間的兩對(duì)齒輪 對(duì)I軸中點(diǎn)處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來進(jìn)行校核T =9.55咒106咒 P/n = 9.55咒 1067.5咒 0.96/710 = 96.8N mFt =2XT/d =

22、2X96.8/(96X10)=2017Ny=0.03X 4 = 0.12mmP = F = Jr2 + Ft2 =2852N 已知：d =36mm E= 200X109 Pa x= 330mm, b = 228mm,、/- F X bx x( 2 -x2 -b2 )Yb =c =6x E X I x|-(-2852 228x330x(6852 -2282 -3302 卜(10)=4TT X 3646X200X109 X 一x(10)X685x1064= 0.98x10 fmYb M0m4n EI 2.1X1011 X2.39X10-6 clc n =r3= 0.658KAa 1809 0.07

23、5 ) X106查線圖I。/a =3,與原假設(shè)相符I =75x3 = 225mm。6. 各傳動(dòng)軸支承處軸承的選擇主軸前支承:I軸前支承:n軸前支承:m軸前支承:NN3020K中 支承：N219E;后支承：NN3016K 30207;后支承：30207;中支承：30208;后支承：30207NN3009后支承：30207302087. 主軸剛度的校核7.1主軸圖:1307.2計(jì)算跨距前支承為雙列圓柱滾子軸承，后支承為雙列圓柱滾子軸承I =332 +374 +12.5-31.5 =687mm=0.687m當(dāng)量外徑887de 屮 68匕2 + 754+8056 + 10代35+1044 化 80.56mm主軸剛度：由于 di/de =45/80.56 =0.5586 A 0.5故根據(jù)式（10-8）ks0：心4 -d