我的機床設計2

1、機械制作裝備設計之課程設計說明書 系別：機械工程系學號：200903620138專業(yè)：機械制造與自動化名字：吳建穎 目錄第一章 課程設計任務書2第二章 機床的主要參數(shù)的確定3第三章 主傳動系統(tǒng)的擬定6第四章 傳動系統(tǒng)圖和轉(zhuǎn)速圖10第五章 齒輪的傳動設計11第六章 軸的設計15第七章 帶傳動設計17第八章 軸承的選擇19第九章 箱體的結(jié)構設計20第十章 潤滑與密封22第十一章 設計優(yōu)缺點、存在問題23第十二章 課程設計小結(jié)23第十三章 參考文獻資料24第一章 機械制造裝備設計課程設計任務書一、設計題目：設計一臺加工直徑最大范圍是320的普通車床的主傳動系統(tǒng)。主要技術參數(shù)1、轉(zhuǎn)速范圍： n=401

2、8002、轉(zhuǎn)速級數(shù)： z=123、電動機功率： 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、設計要求1、運動設計：確定公比 ，擬定轉(zhuǎn)速圖、繪制傳動系統(tǒng)圖、計算齒輪齒數(shù)。2、動力設計：確定各傳動件的計算轉(zhuǎn)速、對主要零件進行計算（初算和驗算）。3、繪制圖紙：主軸箱展開圖1張（a1）.4、編制設計說明書。*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?？绍囅魍鈭A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)構復雜、自動化程度不高，所以一

3、般用于單件、小批生產(chǎn)。第二章 機床的主參數(shù)和其他主要技術要求主參數(shù)和基本參數(shù)主參數(shù)機床主參數(shù)系列通常是等比數(shù)列。普通車床和升降臺銑床的主參數(shù)均采用公比為1.41的數(shù)列，該系列符合國際iso標準中的優(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，我國作為參數(shù)標準的值，基本上取,這樣給設計留一定的余地，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【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。在機床結(jié)構允許的條件下，通孔直徑盡量取大些。參數(shù)標準規(guī)定了通孔直徑d的最小值。所以由參考文獻一（表2）d=36mm。3.主軸頭號根據(jù)機床主參數(shù)值大小采用不同號數(shù)的主軸頭（415號），號值數(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【一】（表2）可知主軸頭號取4.54.裝刀基面至主軸中心距離h()為了使用戶，提高刀具的標準化程度，根據(jù)機械工業(yè)部成都工具研究所的刀具桿標準，規(guī)定了h=22。5.最大工件長度l （）最大工件長度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)時容納的工件長度。為了有利組織生產(chǎn)，采用分段等差的長度數(shù)列。所以由參考文獻【一】（表2）得l=900。2、運

5、動參數(shù) 1） 公比的確定 主軸極限轉(zhuǎn)速的確定后，根據(jù)機床的使用性能和結(jié)構要求，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【一】中表21選出標準轉(zhuǎn)速數(shù)列公比=1.41。 2） 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)的確定 按任務書要求z=12 由于十二級變速屬于中小型機床，標準公比選取，因為1.41=.首先找到40，然后每跳過5個數(shù)取一個數(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、動力參數(shù)動力參數(shù)包括機床驅(qū)動的各種電動機的功率轉(zhuǎn)矩。因為機床各傳動件的結(jié)構參數(shù)(軸或絲杠直徑、齒輪或渦輪的數(shù)、傳動帶的類型及根等)都是根據(jù)動力參數(shù)設計計算的

6、。主傳動電動機功率的確定 電動機的額定功率為： = （取k=1.0） 所以， =由設計要求知，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的電動機作為原動機。則由機械設計基礎課程設計指導中表2-1、表2-3、表2-4知，應選取y112m-4型號電動機。電動機型號額定功率/kw電動機轉(zhuǎn)速（r/min）總傳動比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速y112m-44kw150014401.6第三章 主傳動系統(tǒng)設計1. 主傳動系統(tǒng)的傳動方式采用集中傳動方式2. 計算傳動比如下： 第一變速組（），有三對齒輪組成，其傳動比如下： = 1 =1/=0.71 =1/=0.5 第二變速組（），有兩對齒輪組

7、成，其傳動比如下： =1 =1/=0.36 第二變速組（），有兩對齒輪組成，其傳動比如下： =1.99 =0.252. 結(jié)構式 從電動機到主軸主要為降速傳動，若使傳動副較多的傳動組放在較接近電動機處可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，節(jié)省材料，也就是滿足傳動副前多后少的原則，因此取確定結(jié)構式方案。在降速傳動中，防止齒輪直徑過大而使徑向尺寸常限制最小傳動比 ；在升速時為防止產(chǎn)生過大的噪音和震動常限制最大轉(zhuǎn)速比。在主傳動鏈任一傳動組的最大變速范圍。在設計時必須保證中間傳動軸的變速范圍最小。 *臥式車床主變傳動系統(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副的數(shù)目該機床的變速范圍較大，必

8、須經(jīng)過較長的傳動鏈減速才能把電動機的轉(zhuǎn)速降到主軸所需的轉(zhuǎn)速，通常采用p=2或3，因此，共需三個變速組。2.確定不同傳動副數(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.確定變速組的擴大順序。根據(jù)“前密后疏”原則，選擇 的結(jié)構式。4.驗算變速組的變速范圍。最后擴大組的變速范圍，在允許的變速范圍內(nèi)。（最后擴大組的變速范圍限制在5.計算各軸轉(zhuǎn)速 由于公比=1.41是標準公比，轉(zhuǎn)速范圍是n=401800 r/min，轉(zhuǎn)速級數(shù)z=12，因此轉(zhuǎn)速數(shù)列可從文獻（1）表2-6中直接查出，各軸標準轉(zhuǎn)速如下：軸號轉(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.計算各軸的輸入功率及輸出轉(zhuǎn)矩電動機額定功率p=4kw，電機及各軸的傳動效率都取=0.96。由公式、 得：軸號輸出功率 （kw）最大輸出轉(zhuǎn)矩 （nm）i3.8340.7ii3.6876.4iii3.53208.9iv3.40811.77. 齒輪齒數(shù)的確定為了便于設計和制造，主傳動系統(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)，這是因為各齒輪副的速度變化不大，受力情況差別不大當各對齒輪模數(shù)相同時，且不采用變位齒輪

10、的齒數(shù)和也必然相等。參考文獻【一】表2-2中橫行表示一對齒輪的齒數(shù)和，縱列表示一對齒輪的傳動比，表中間的數(shù)值表示一對齒輪副的小齒輪齒數(shù)。當時，表示升速傳動，所以小齒輪為從動輪。當時，表示降速傳動，所以小齒輪為主動輪，這是要用傳動比的倒數(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【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系統(tǒng)圖 下圖為轉(zhuǎn)速圖第五章 齒輪的傳動設計1.各速組齒輪的結(jié)構尺寸： 第一變速組齒輪結(jié)構尺寸的計算：電動機功率，v帶效率為,軸承(對)效率為傳遞功率，主動輪轉(zhuǎn)速n1=625r/min，最大傳動比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，原動機為電動機。1.材料、熱處理方法。可選一般齒輪材料如下：小齒輪選用45號鋼，調(diào)制處理，；大齒輪選用45號鋼，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。減速器為一般齒輪傳動，估計圓周速度不大于6，根據(jù)參考文獻【二】中的表8-4，初選7 級精度。 3. 按齒面接觸疲勞強度設計齒輪，齒輪承載能力應

12、由齒面接觸疲勞強度決定。 a) 載荷系數(shù)k：查參考文獻【二】中表8-5，取k=1.2.b) 轉(zhuǎn)矩：=（）c) 接觸疲勞許用應力: 由參考文獻【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【二】的圖8-11，得 按一般可靠性要求，查參考文獻【二】的表8-8，取=1.1,則 d) 計算小齒輪分度圓直徑： 查參考文獻【二】中的表8-10，取d=0.4 =107.56mm 取d1=108mm.e) 計算圓周速度： 因，故所取的7級精度合適。 確定主要參數(shù)，計算主要幾何尺寸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. 按齒根彎曲疲勞強度校核。由參考文獻【二】的式（8-5）得出，若則校核合格。（a） 齒形系數(shù)：查參考文獻【二】的表8-6得： ，（b） 應力修正系數(shù):查參考文獻【二】的表8-7得： ，（c） 許用彎曲應力： 由參考文獻【二】的圖8-8查得，由參考文獻【二】的表8-8查得由參考文獻【二】的圖8-

14、9查得,由參考文獻【二】的式8-5可得： 故齒根彎曲疲勞強度校核合格。2、各組齒輪結(jié)構尺寸列表如上述方法計算各齒輪結(jié)構尺寸，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 軸的設計選擇主軸的材料 由于主軸承受的扭矩較大并且是空心軸，由文獻【二】中的表11-

15、1和表11-3所以選用調(diào)質(zhì)處理，硬度，。在主軸箱的設計中，、軸為光軸，不作特殊要求，這里僅對主軸進行設計和校核。（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【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【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)構設計 段：d1=60mm 段：d2=64mm 段：采用圓錐滾子軸承結(jié)構， d=60mm 段：考慮軸肩取d4=80mm； 軸的總長。（4）驗算軸的疲勞強度a) 畫出軸的受力簡圖（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) 畫當量彎矩圖（f）轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪力按脈動循環(huán)變化，取，截面c處的當量彎矩校核危險截面c的強度，該軸強度足夠。第七章 帶傳動設計 已知：電動機功率，轉(zhuǎn)速，傳動比i=2.3，每天工作16小時。1、確定計算功率和選擇帶型號 （1）確定計算功率 由參考文獻【二】的表10-4得：ka=1.3 由參考文獻【二】中式（10-10）得：pc=ka x p=1.3x4=5.2 kw(2)選擇帶型號由文獻【二

17、】的圖10-9得：選用a型v帶2、確定帶輪基準直徑，并驗算帶速（1） 確定帶輪基準直徑 由文獻【二】的圖10-9得，推薦的小帶輪基準直徑為80100，并按文獻【二】中表10-6，考慮帶輪直徑大對帶的工作壽命有利，取=100。則 d2=ixd1=2.3x100=230mm根據(jù)文獻【二】的表10-6取標準值d2=250mm（2）驗算帶速 在范圍內(nèi)，合適。3、確定帶長和中心距（1） 初定中心距 根據(jù)題意取a=700mm（2） 確定v帶的基準長度 由文獻【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【二】的表10-2

18、取ld=2000mm（3） 確定實際中心距根據(jù)文獻【二】中公式（10-13）得 a=a0+(ld-ld0)/2=886.8mm中心距變動范圍為862mm935.6mm（4） 驗算小帶輪包角 由文獻【二】中式（10-14）得 ，合適。4、確定v帶的根數(shù) 由文獻【二】中表10-7查取，；從文獻【二】中表10-5查取，查表10-2??；由文獻【二】中式（10-15）得參照文獻【二】中表10-3，取。5、計算v帶的預拉力和軸向壓力 （1）單根v帶的初拉力 由文獻【二】中表10-1查得，由式（10-16）得（2） 計算v帶作用在軸上的壓力由文獻【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，配合處傳動軸的軸徑是30mm，同時一軸也不會承受軸向力故也選用深溝球軸承，型號：6206。 2. 軸：軸徑:30mm,采用深溝球軸承，型號：6206。3. 軸：軸徑:35mm,采用深溝球軸承, 型號：6207。4. 主軸：主軸是傳動系統(tǒng)之中最為關鍵的部分，因此應該合理的選擇軸承。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：7216c 軸徑:60mm,角接觸球軸承，型號：7212c。第九章 箱體的結(jié)構設計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根據(jù)床身或?qū)к壍囊蠖?。箱體要進行時效處理。2 、箱體結(jié)構1、箱體結(jié)構設計要點（1） 根據(jù)齒輪傳動的中心距、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)構尺寸、工藝要求，確定箱體的結(jié)構尺寸，繪制箱體。如箱蓋，箱座及螺栓的尺寸。（3） 根據(jù)齒輪的轉(zhuǎn)速確定軸承潤滑的方法與裝置，選擇軸承端蓋的類型。（4） 附件設計與選擇。同時，可以進行軸系的結(jié)構設計，選擇軸承和聯(lián)軸器。 箱體的尺寸名稱符號尺寸關系箱座壁厚

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軸承旁凸臺半徑外箱壁至軸承端面距離鑄造過渡尺寸x 見“一般標準”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產(chǎn)生縮孔或裂紋，箱體的結(jié)構應有良好的鑄造工藝性。3、加工工藝性對結(jié)構的要求 由于生產(chǎn)批量和加工方法不同，對零件結(jié)構有不同要求，因此設計時要充分注意加工工藝對結(jié)構的要求。4、裝配工藝對結(jié)構的要求 為了更快更省力地裝配機器，必須充分注意裝配工藝對接否設計的要求。第十章 潤滑與密封：1、齒輪的潤滑：采用浸油潤滑，由于低速級大齒輪的速度為：查課程設計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、軸承的潤滑采用飛濺潤滑在箱座凸緣面上開設導油溝，并設擋油盤，以防止軸承旁齒輪嚙合時，所擠出的熱油濺入軸承內(nèi)部，增加軸承的阻力。3、潤滑油的選擇齒輪與軸承用同種