機械制造裝備課程設(shè)計

1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學(xué)習(xí)與交流機械制造裝備課程設(shè)計.精品文檔.機械制造裝配課程設(shè)計 加工裝備課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：普通車床的傳動系統(tǒng)設(shè)計學(xué) 院、系： 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 專 業(yè)： 08機制（5）班 學(xué) 號： 08124024 學(xué) 生 姓 名： 胡陳林 指導(dǎo)教師姓名： 楊義 最終評定成績： 附圖1： 臥式車床主軸箱斷面圖 附圖2：臥式車床主軸箱部件展開圖 附圖3： 主軸零件圖目 錄一、概述 4二、參數(shù)的擬定 5 三、傳動設(shè)計 5 四、傳動件的估算7五、動力設(shè)計156、 結(jié)構(gòu)設(shè)計及說明197、 參考文獻218、 心得體會229、 機械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書231、 概述

2、1.1機床課程設(shè)計的目的 課程設(shè)計是在學(xué)生學(xué)完相應(yīng)課程及先行課程之后進行的實習(xí)性教學(xué)環(huán)節(jié)，是大學(xué)生的必修環(huán)節(jié)，其目的在于通過機床運動機械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使學(xué)生在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計構(gòu)思，方案分析，結(jié)構(gòu)工藝性，機械制圖，零件計算，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)計思想，掌握基本的設(shè)計方法，并培養(yǎng)學(xué)生具有初步的結(jié)構(gòu)分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算能力。1.2 車床的規(guī)格系列和用處普通機床的規(guī)格和類型有系列型譜作為設(shè)計時應(yīng)該遵照的基礎(chǔ)。因此，對這些基本知識和資料作些簡要介紹。本次設(shè)計的是普通型車床主軸變速箱。主要用于加工回轉(zhuǎn)體。工件最大回轉(zhuǎn)直徑D(mm)

3、正轉(zhuǎn)最高轉(zhuǎn)速Nmax( )電機功率N（kw）公比轉(zhuǎn)速級數(shù)Z400250041.4112表1 車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)1.3 操作性能要求（1）具有皮帶輪卸荷裝置（2）手動操作縱雙向摩擦片離合器實現(xiàn)主軸的正反轉(zhuǎn)及停止運動要求（3）主軸的變速由變速手柄完成二、參數(shù)擬定2.1確定轉(zhuǎn)速范圍 查金屬切削機床表得：56r/min，80r/min，112r/min，160r/min，224r/min，315r/min，450r/min，630r/min，900r/min，1250r/min，1800r/min， 2500r/min。2.2 主電機的選擇合理的確定電機功率，使機床既能充分發(fā)揮其使用性

4、能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機經(jīng)常輕載而降低功率因素。已知電動機的功率是4KW，根據(jù)車床設(shè)計手冊附錄表2選Y132S-4，額定功率5.5KW，滿載轉(zhuǎn)速1440r/min，最大額定轉(zhuǎn)矩2.3N/m。三、傳動設(shè)計3.1 主傳動方案擬定 擬定傳動方案，包括傳動形式的選擇以及開停、換向、制動、操作等整個傳動系統(tǒng)的確定。傳動形式指傳動和變速的元件、機構(gòu)以及組成、安排不同特點的傳動形式、變速類型。 傳動方案和形式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相關(guān)，和工作性能也有關(guān)系。因此，確定傳動方案和形式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟等方面統(tǒng)一考慮。傳動方案有多種，傳動形式更是眾多，比如：傳動形式上有集中傳動、分離傳動；擴大變速范

5、圍可用增加傳動組數(shù)，也可用背輪結(jié)構(gòu)、分支傳動等形式；變速箱上既可用多速電機，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。此次設(shè)計中，我們采用集中傳動形式的主軸變速箱。3.2 傳動結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)對于分析和選擇簡單的串聯(lián)式的傳動不失為有用的方法，但對于分析復(fù)雜的傳動并想由此導(dǎo)出實際的方案，就并非十分有效。 3.2.1 確定傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目級數(shù)為Z的傳動系統(tǒng)由若干個順序的傳動組組成，各傳動組分別有、個傳動副。傳動副中由于結(jié)構(gòu)的限制以2或3為合適，即變速級數(shù)Z應(yīng)為2和3的因子：有以下三種方案：12=3×2×

6、2. 3.2.2 傳動式的擬定12級轉(zhuǎn)速傳動系統(tǒng)的傳動組，選擇傳動組安排方式時，考慮到機床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu)、裝置和性能。主軸對加工精度、表面粗糙度的影響很大，因此主軸上的齒輪少些為好。最后一個傳動組的傳動副常選用2。綜上所述，傳動式為12=3×22。 3.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定 傳動副應(yīng)前多后少的原則，故12=322傳動式，有6種結(jié)構(gòu)式和對應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。又因為傳動順序應(yīng)前密后疏，變速組的降速要前慢后快，所以結(jié)構(gòu)式為： 12=3223.3 轉(zhuǎn)速圖的擬定電動機 I II III IV 正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖四、 傳動件的估算4.1 三角帶傳動的計算三角帶傳動中，軸間距A可以加大。由于是摩擦傳遞，帶與

7、輪槽間會有打滑，宜可緩和沖擊及隔離振動，使傳動平穩(wěn)。帶輪結(jié)構(gòu)簡單，但尺寸大，機床中常用作電機輸出軸的定比傳動。(1)選擇三角帶的型號 根據(jù)公式： 式中P-電動機額定功率，-工作情況系數(shù) 查機械設(shè)計圖8-8因此選擇A型帶，尺寸參數(shù)為B=80mm，=11mm，h=10，。(2)確定帶輪的計算直徑，帶輪的直徑越小帶的彎曲應(yīng)力就越大。為提高帶的壽命，小帶輪的直徑不宜過小，即。查機械設(shè)計表8-3，8-7取主動輪基準(zhǔn)直徑=100m由公式 式中：-小帶輪轉(zhuǎn)速，-大帶輪轉(zhuǎn)速，-帶的滑動系數(shù)，一般取0.02。所以，由機械設(shè)計A表8-7取園整為224mm。(3)確定三角帶速度按公式 (4)初定中心距帶輪的中心距，

8、通常根據(jù)機床的總體布局初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)選?。?根據(jù)經(jīng)驗公式 取，取=600mm. (5)三角帶的計算基準(zhǔn)長度 由機械設(shè)計表8-2，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計算長度 (6)驗算三角帶的撓曲次數(shù) ，符合要求。 (7)確定實際中心距(8)驗算小帶輪包角，主動輪上包角合適。(9)確定三角帶根數(shù)根據(jù)機械設(shè)計式8-22得傳動比查表8-5c，8-5d 得= 0.15KW,= 1.32KW查表8-8，=0.98；查表8-2，=0.96所以取 根(10)計算預(yù)緊力查機械設(shè)計表8-4，q=0.1kg/m4.2 傳動軸的估算傳動軸除應(yīng)滿足強度要求外，還應(yīng)滿足剛度的要求，強度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲

9、勞破壞。機床主傳動系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大變形。因此疲勞強度一般不失是主要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗算軸的強度。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過大的變形。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。4.2.1 傳動軸直徑的估算其中：P-電動機額定功率 K-鍵槽系數(shù) A-系數(shù)-從電機到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積；-該傳動軸的計算轉(zhuǎn)速。計算轉(zhuǎn)速是傳動件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動件的計算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動關(guān)系確定。查機械制造裝備設(shè)計表3-8取I，IV軸的K=1.05，A=100；II，III軸是花鍵軸，取K=1.06，A=2.0。所以 ， 取30m

10、m, 取35mm , 取40mm此軸徑為平均軸徑，設(shè)計時可相應(yīng)調(diào)整。4.3 齒輪齒數(shù)的確定和模數(shù)的計算4.3.1 齒輪齒數(shù)的確定當(dāng)各變速組的傳動比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對于定比傳動的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機械設(shè)計手冊推薦的方法確定。對于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時，變速組內(nèi)每對齒輪的齒數(shù)和及小齒輪的齒數(shù)可以從表3-6（機械制造裝備設(shè)計）中選取。一般在主傳動中，最小齒數(shù)應(yīng)大于1820。采用三聯(lián)滑移齒輪時，應(yīng)檢查滑移齒輪之間的齒數(shù)關(guān)系：三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于4，以保證滑移是齒輪外圓不相碰。第一組齒輪：傳動比：, u2=1/1.26,u3=1/1.58查機械

11、制造裝備設(shè)計表3-6，齒數(shù)和取72=36，=42，=32,Z4=36,Z5=32,Z6=42；第二組齒輪：傳動比：,u2=1/2， 齒數(shù)和取72： Z7=36，Z8 =24，Z9=36,Z10=48；第三組齒輪：傳動比：u1=1.58,u2=1/2.52 齒數(shù)和取72： Z11=43，Z12 =20，Z13=27，Z14=50;4.3.2 齒輪模數(shù)的計算(1) 一般同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，選擇負荷最重的小齒輪按簡化的接觸疲勞強度公式計算 式中：按疲勞接觸強度計算的齒輪模數(shù) 驅(qū)動電機功率 計算齒輪的計算轉(zhuǎn)速 大齒輪齒數(shù)和小齒輪齒數(shù)之比 小齒輪齒數(shù)齒寬系數(shù)，（B為齒寬，m為模數(shù)），許用接觸應(yīng)

12、力 傳動組a模數(shù)： 傳動組b模數(shù)： 傳動組c模數(shù)： 故選取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。 (4)標(biāo)準(zhǔn)齒輪：從機械原理 表10-2查得以下公式齒頂圓 齒根圓 分度圓 齒頂高 齒根高 齒輪的具體值見表齒輪尺寸表齒輪齒數(shù)z模數(shù)m分度圓d齒頂圓齒根圓齒頂高齒根高1362.5909583.752.53.1252402.510010593.752.53.1253322.5808573.752.53.1254362.5909583.752.53.1255322.5808573.752.53.1256402.510010593.752.53.1257362.5909583.752.53.1258242.5606553.752.5

13、3.1259362.5909583.752.53.12510482.5120125113.752.53.12511433129132125.2533.7512203606356.2533.7513273818487.2533.7514503150153146.2533.754.3.4齒寬確定 由公式得：第一套嚙合齒輪 第二套嚙合齒輪 第三套嚙合齒輪 一對嚙合齒輪，為了防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯位時導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒的載荷，設(shè)計上，應(yīng)主動輪比小齒輪齒寬大所以，4.4 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 查機械設(shè)計P156頁，當(dāng)。D是軸承外徑，查機械零件手冊確定選用深溝球軸承6211，d=55mm,D=1

14、00mm。帶輪內(nèi)孔尺寸是軸承外徑尺寸100mm。齒機械設(shè)計表8-10確定參數(shù)得： 帶輪寬度： 分度圓直徑：，五、動力設(shè)計5.1主軸剛度驗算 5.1.1 選定前端懸伸量C參考機械裝備設(shè)計P121，根據(jù)主軸端部的結(jié)構(gòu)，前支承軸承配置和密封裝置的型式和尺寸，這里選定C=120mm. 5.1.2 主軸支承跨距L的確定 一般最佳跨距 ，考慮到結(jié)構(gòu)以及支承剛度因磨損會不斷降低，應(yīng)取跨距L比最佳支承跨距大一些，再考慮到結(jié)構(gòu)需要，這里取L=600mm。5.1.3 計算C點撓度 1）周向切削力的計算其中,故，故。1） 驅(qū)動力Q的計算參考車床主軸箱指導(dǎo)書，其中所以 3）軸承剛度的計算 這里選用4382900系列雙

15、列圓柱子滾子軸承 根據(jù)求得： 4）確定彈性模量，慣性距I；和長度。 軸的材產(chǎn)選用40Cr，查簡明機械設(shè)計手冊P6，有 主軸的慣性距I為： 主軸C段的慣性距Ic可近似地算： 切削力P的作用點到主軸前支承支承的距離S=C+W，對于普通車床，W=0.4H，（H是車床中心高，設(shè)H=200mm)。 則： 根據(jù)齒輪、軸承寬度以及結(jié)構(gòu)需要，取b=60mm 計算切削力P作用在S點引起主軸前端C點的撓度代入數(shù)據(jù)并計算得=0.1299mm。 計算驅(qū)動力Q作用在兩支承之間時，主軸前端C點子的撓度計算得：=-0.0026mm 求主軸前端C點的終合撓度水平坐標(biāo)Y軸上的分量代數(shù)和為，計算得：=0.0297mm.。綜合撓度

16、。綜合撓度方向角，又。因為，所以此軸滿足要求。5.2 齒輪校驗 在驗算算速箱中的齒輪應(yīng)力時，選相同模數(shù)中承受載荷最大，齒數(shù)最小的齒輪進接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的驗算。這里要驗算的是齒輪2，齒輪7，齒輪12這三個齒輪。齒輪12的齒數(shù)為18，模數(shù)為4，齒輪的應(yīng)力： 1）接觸應(yīng)力： u-大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比； -齒向載荷分布系數(shù)；-動載荷系數(shù)；-工況系數(shù)；-壽命系數(shù)查機械裝備設(shè)計表10-4及圖10-8及表10-2分布得假定齒輪工作壽命是48000h，故應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為查機械裝備設(shè)計圖10-18得，所以：2） 彎曲應(yīng)力：查金屬切削手冊有Y=0.378，代入公式求得：=158.5Mpa 查機械設(shè)計圖10-

17、21e,齒輪的材產(chǎn)選，大齒輪、小齒輪的硬度為60HRC，故有，從圖10-21e讀出。因為：，故滿足要求，另外兩齒輪計算方法如上，均符合要求。六、結(jié)構(gòu)設(shè)計及說明6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案設(shè)計主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動件（傳動軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動器等）、主軸組件、操縱機構(gòu)、潤滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計由于時間的限制，一般只畫展開圖。主軸變速箱是機床的重要部件。設(shè)計時除考慮一般機械傳動的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個方面的問題。精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動效率要求，主軸前軸承處溫度和溫升的控制，結(jié)構(gòu)工藝性，

18、操作方便、安全、可靠原則，遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計時整個機床設(shè)計的重點，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計中不可避免要經(jīng)過反復(fù)思考和多次修改。在正式畫圖前應(yīng)該先畫草圖。6.2 展開圖及其布置展開圖就是按照傳動軸傳遞運動的先后順序，假想將各軸沿其軸線剖開并將這些剖切面平整展開在同一個平面上。I軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。有兩種布置方案，一是將兩級變速齒輪和離合器做成一體。齒輪的直徑受到離合器內(nèi)徑的約束，齒根圓的直徑必須大于離合器的外徑，負責(zé)齒輪無法加工。這樣軸的間距加大。另一種布置方案是離合器的左右部分分別裝在同軸線的軸上，左邊部分接通，得到一級反向轉(zhuǎn)動，右邊接通得到三級反向轉(zhuǎn)動。這種齒輪

19、尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第一種方案，通過空心軸中的拉桿來操縱離合器的結(jié)構(gòu)。齒輪在軸上布置很重要，關(guān)系到變速箱的軸向尺寸，減少軸向尺寸有利于提高剛度和減小體積。6.3 齒輪塊設(shè)計齒輪是變速箱中的重要元件。齒輪同時嚙合的齒數(shù)是周期性變化的。也就是說，作用在一個齒輪上的載荷是變化的。同時由于齒輪制造及安裝誤差等，不可避免要產(chǎn)生動載荷而引起振動和噪音，常成為變速箱的主要噪聲源，并影響主軸回轉(zhuǎn)均勻性。在齒輪塊設(shè)計時，應(yīng)充分考慮這些問題。齒輪塊的結(jié)構(gòu)形式很多，取決于下列有關(guān)因素：1） 是固定齒輪還是滑移齒輪；2） 移動滑移齒輪的方法；3） 齒輪精度和加工方法；變速箱中齒輪用于傳遞動力和運動。它的精度選

20、擇主要取決于圓周速度。采用同一精度時，圓周速度越高，振動和噪聲越大，根據(jù)實際結(jié)果得知，圓周速度會增加一倍，噪聲約增大6dB。工作平穩(wěn)性和接觸誤差對振動和噪聲的影響比運動誤差要大，所以這兩項精度應(yīng)選高一級。不同精度等級的齒輪，要采用不同的加工方法，對結(jié)構(gòu)要求也有所不同。6.3.1其他問題滑移齒輪進出嚙合的一端要圓齒，有規(guī)定的形狀和尺寸。圓齒和倒角性質(zhì)不同，加工方法和畫法也不一樣，應(yīng)予注意。選擇齒輪塊的結(jié)構(gòu)要考慮毛坯形式（棒料、自由鍛或模鍛）和機械加工時的安裝和定位基面。盡可能做到省工、省料又易于保證精度。齒輪磨齒時，要求有較大的空刀（砂輪）距離，因此多聯(lián)齒輪不便于做成整體的，一般都做成組合的齒輪

21、塊。有時為了縮短軸向尺寸，也有用組合齒輪的。6.4 主軸組件設(shè)計主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。安裝工件（車床）或者刀具（車床、鉆床等）的主軸參予切削成形運動，因此它的精度和性能直接影響加工質(zhì)量（加工精度和表面粗糙度），設(shè)計時主要圍繞著保證精度、剛度和抗振性，減少溫升和熱變形等幾個方面考慮。主軸形狀與各部分尺寸不僅和強度、剛度有關(guān)，而且涉及多方面的因素。1） 內(nèi)孔直徑車床主軸由于要通過棒料，安裝自動卡盤的操縱機構(gòu)及通過卸頂尖的頂桿，必須是空心軸。為了擴大使用范圍，加大可加工棒料直徑，車床主軸內(nèi)孔直徑有增大的趨勢。2） 軸頸直徑設(shè)計時，一般先估算或擬定一個尺寸，結(jié)構(gòu)確定后再進行核算。3） 前錐孔直

22、徑前錐孔用來裝頂尖或其他工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏錐孔。4） 支撐跨距及懸伸長度為了提高剛度，應(yīng)盡量縮短主軸的外伸長度。選擇適當(dāng)?shù)闹慰缇啵话阃扑]?。?=35，跨距小時，軸承變形對軸端變形的影響大。所以，軸承剛度小時，應(yīng)選大值，軸剛度差時，則取小值。七、參考文獻1、機械制造裝備設(shè)計 機械工業(yè)出版社 關(guān)慧貞主編2、加工裝備（機床）課程設(shè)計指導(dǎo)書 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社 楊義主編 3、機械零件設(shè)計手冊 機械工業(yè)出版社4、金屬切削機床設(shè)計 機械工業(yè)出版社5、經(jīng)濟型數(shù)控機床系統(tǒng)設(shè)計 上海科學(xué)技術(shù)出版社6、機床設(shè)計手冊 機械工業(yè)出版社八、心得體會流星的光輝來自星體的摩擦，珍珠的晶瑩來自貝殼的眼淚，成功的背后需要我們?yōu)橹冻龊艽蟮呐ΑＭㄟ^兩周的奮斗，在楊義老師悉心的指導(dǎo)下，在同學(xué)