CA6140金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 題目:設(shè)計(jì)某機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng) 學(xué)生呈繳設(shè)計(jì)日期2007年6月10日 給予本設(shè)計(jì)的基本條件 設(shè)計(jì)說(shuō)明書應(yīng)包含的內(nèi)容（1）主傳動(dòng)設(shè)計(jì)（2）動(dòng)力設(shè)計(jì)（包括零件及組件的初步計(jì)算和驗(yàn)算）（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（主要結(jié)構(gòu)分析）（4）參考文獻(xiàn) 本設(shè)計(jì)應(yīng)完成的圖紙零號(hào)圖紙（機(jī)床主軸變速箱的展開(kāi)圖）一張 本設(shè)計(jì)答疑人 時(shí)間分配比例： 發(fā)題： 2008年4月20日 開(kāi)始： 2008年4月21 日 完成： 2008年6月10 日8. 設(shè)計(jì)人員：設(shè)計(jì)過(guò)程：計(jì) 算 及 說(shuō) 明結(jié) 果1.設(shè)計(jì)目的通過(guò)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(guò)程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝

2、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(shù)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。2.設(shè)計(jì)步驟運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)確定轉(zhuǎn)速范圍：2.1.2確定公比：2.1.3轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)：2.1.4結(jié)構(gòu)分析式。; ; 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，也就是滿足傳動(dòng)副前多后少的原則，因此取方案在降速傳動(dòng)中，防止齒輪直徑過(guò)大而使徑向尺寸常限制最小傳動(dòng)比 在升速時(shí)為防止產(chǎn)生過(guò)大的噪音和震動(dòng)常限制最大轉(zhuǎn)速比。在主傳動(dòng)鏈任一傳動(dòng)組的最大變速范圍。在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證中間傳動(dòng)軸的變速范圍最小

3、， 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)。根據(jù)電動(dòng)機(jī)到主軸一般為降速傳動(dòng)，接近電動(dòng)機(jī)出的零件轉(zhuǎn)速較多，從而轉(zhuǎn)矩較小，尺寸也較??；傳動(dòng)副較多的傳動(dòng)組放在接近電動(dòng)機(jī)處，可使小尺寸的零件多些，可節(jié)省材料。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下： 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： 其中， 所以，合適。2.1.5繪制轉(zhuǎn)速圖選擇電動(dòng)機(jī)一般車床若無(wú)特殊要求，多采用Y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Y系列籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。分配總降速傳動(dòng)比由，及結(jié)合金屬切削機(jī)床表7-1各級(jí)轉(zhuǎn)速依次為：, , , ,.確定傳動(dòng)軸軸數(shù) 軸數(shù)根。繪制轉(zhuǎn)速圖循傳動(dòng)副前多后少，傳動(dòng)線前密后疏，降速要前慢后快的

4、原則；速時(shí)最大傳動(dòng)比，降速時(shí)最小傳動(dòng)比，畫轉(zhuǎn)速圖如下所示:確定各變速組傳動(dòng)副的齒數(shù)1.如圖傳動(dòng)組a: ，由金屬切削機(jī)床表查得，為，查得 取，則從表中查出小齒數(shù)分別為45，49，51，即，2.傳動(dòng)組b: , 查表8.1，=1.12，1.，查得 取，則從表中查出小齒輪齒數(shù)分別為28，32，34，即，3.傳動(dòng)組c: ，查表8.1，=，查得取，小齒輪齒數(shù)分別為25，27，即，。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： 動(dòng)力設(shè)計(jì)各軸轉(zhuǎn)速確定： 1.確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為2.各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： a.軸根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)速，計(jì)算轉(zhuǎn)速為： b.軸根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)速，計(jì)算轉(zhuǎn)速為： c.軸

5、I根據(jù)軸計(jì)算轉(zhuǎn)速，計(jì)算轉(zhuǎn)速為：d.主軸轉(zhuǎn)速誤差核算：，則 因0.7%1.2%，所以合適帶傳動(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=2.286，兩班制，一天運(yùn)轉(zhuǎn)16.1小時(shí)，工作年數(shù)10年。1.確定計(jì)算功率 ，2.選取V帶型 根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計(jì)算功率，選A型帶。3.確定基準(zhǔn)直徑 ，查手冊(cè)，符合帶輪直徑標(biāo)準(zhǔn)。4.帶速：速度小于25m/s-35m/s,符合要求。5.計(jì)算中心距：根據(jù)初步確定中心距，。帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，根據(jù)=由機(jī)械設(shè)計(jì)表5-6選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。實(shí)際中心距，：6.驗(yàn)算包角7.確定皮帶根數(shù)： 根據(jù)由n=1440r/min,i=,查機(jī)械設(shè)計(jì)表5-3、5-4得，

6、查機(jī)械設(shè)計(jì)表5-8、5-6得， 則取z=5根。8.計(jì)算預(yù)緊力：由機(jī)械設(shè)計(jì)知，查機(jī)械設(shè)計(jì)表5-2得q=0.1kg/m,故9.計(jì)算作用在軸上的壓軸力由機(jī)械設(shè)計(jì)得各傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的確定一般統(tǒng)一變速祖內(nèi)的齒輪取相同的模數(shù)，選擇負(fù)荷最重的小齒輪，按簡(jiǎn)化的接觸疲勞強(qiáng)度公式計(jì)算：（1）式中 ； u：大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比，外嚙合取“+”號(hào)，內(nèi)嚙合取“-”號(hào)； ：小齒輪的齒數(shù)； 齒寬系數(shù)，（B為齒寬，m為模數(shù)），=6-10； ：許用接觸應(yīng)力（MPa）.第傳動(dòng)組：，取S=1，u=，因，取查手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列取，。第傳動(dòng)組：，查圖=0.96，取S=1，因，取查手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列取，第傳動(dòng)組：，查圖，取S=1，因，

7、取查手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列取，傳動(dòng)軸直徑的確定各軸最小直徑的確定 軸的直徑：，軸的直徑：，1軸的直徑：，主軸孔直徑的確定取 主軸孔直徑主軸孔直徑，取為50mm3.傳動(dòng)零件的校核齒輪的校核齒輪是按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，因此對(duì)其進(jìn)行彎曲疲勞強(qiáng)度校核。校核公式如下： （4）式中 N：傳遞的額定功率（） ：齒向載荷分布系數(shù)，機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)表5.4-86； ：動(dòng)載系數(shù)，機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)表5.4-87; ：工作狀況系數(shù)，有輕微沖擊或中等沖擊，取=1.2-1.6； ：壽命系數(shù)： ：齒輪的最低轉(zhuǎn)速（） ：齒輪的工作期限近似認(rèn)為，p為變速副數(shù)，取15000-2000h； ：基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，彎曲載荷取； ：彎曲載荷時(shí)，對(duì)正火,調(diào)質(zhì)

8、整體淬硬件取，表面淬硬件（高頻，滲碳，氮化等）取 ：小齒輪的齒數(shù)； ：齒輪的模數(shù)（）；：齒寬（）：齒形系數(shù)：計(jì)算轉(zhuǎn)速（）=700（）a組：,， , , , b組：,， , , c組：,， , 4.主軸跨距的計(jì)算最大回轉(zhuǎn)直徑為，主軸孔直徑前軸直徑應(yīng)為，初步選定，后軸直徑，根據(jù)設(shè)計(jì)方案和結(jié)構(gòu)定懸伸長(zhǎng)度求軸承剛度前軸承參數(shù)：后軸承參數(shù)：主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩：床身上最大加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的60%，即240切削力 背向力 故總作用力 故主軸前端受力為在估算時(shí)，先假設(shè)初值，故前后支承的反力和 根據(jù)金屬切削機(jī)床公式可求出前、后軸承的剛度 則，主軸的當(dāng)量直徑故 慣性矩為按金屬切削機(jī)床線圖查得，與原假設(shè)相符，

9、所以最佳跨距為 5.主軸的剛度驗(yàn)算：（1）計(jì)算跨距 前支承圓錐孔雙列短圓柱滾子軸承，后支承圓錐孔雙列短圓柱滾子軸承。l=1200mm=1.2m（2）當(dāng)量外徑（3）主軸剛度：由于故 （4）切削力的確定 最大圓周切削力須按主軸輸出全功率和最大扭矩確定之，如下公式： 式中 電動(dòng)機(jī)額定功率（）；主傳動(dòng)系統(tǒng)總功率; 主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速（）；溜板上最大加工直徑（） 對(duì)于普通車床 徑向切削分力： 進(jìn)給力： 切削合力：（5）切削力的作用點(diǎn) 設(shè)切削力的作用點(diǎn)到主軸前支承的距離為，則 為主軸前端懸伸長(zhǎng)度； 對(duì)于普通車床，（為車床的中心高，當(dāng)時(shí)） （6）靜剛度驗(yàn)算作用在點(diǎn)引起的前端點(diǎn)的撓度 其中：，代入式中得到作用在兩支

10、承之間時(shí)，主軸前端點(diǎn)的撓度 其中 ： ，其余與a中各值相同。 代入式中得到 點(diǎn)的綜合撓度 水平坐標(biāo)（或H）軸上的分量代數(shù)和為： 其中 代入式中得到 水平坐標(biāo)（或V）軸上的分量代數(shù)和為： 其中 代入式中得到 綜合撓度為： 綜合撓度的方向角為： 求主軸組件的剛度是將主軸前端的切削負(fù)荷、轉(zhuǎn)化為作用在點(diǎn)的等效載荷 代入式中得到 等效載荷的方向角為 則主軸組件的剛度值應(yīng)為 即，所以可以看出該機(jī)床主軸是合格的。6.軸的校核：該軸的傳遞功率； 該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速軸的校核驗(yàn)算一軸撓度為例以下各軸同此：（1）齒輪圓周力： 齒輪徑向力； 圓周力、徑向力的方向如圖a所示。（2）計(jì)算軸承的支反力 垂直平面上的支反力見(jiàn)圖b

11、所示 水平面上的支反力見(jiàn)圖d所示 （3）畫彎矩圖畫截面B處的彎矩垂直面上的彎矩圖見(jiàn)圖c所示 水平面上的彎矩圖見(jiàn)圖e所示 （4）合成彎矩M見(jiàn)圖f所示 （5）畫扭矩圖見(jiàn)圖g所示 （6）畫計(jì)算彎矩圖見(jiàn)圖h所示 由 ，則截面B處的當(dāng)量彎矩為 （7）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 右圖h可見(jiàn)截面B處的當(dāng)量彎矩最大，故校核該截面的強(qiáng)度 查機(jī)械設(shè)計(jì)表82得。因，故安全。（8）計(jì)算一軸的撓度； 式中P ：外加載荷（N）；b=125mm l=300mm x=50mm4010 許用撓度：y=（0.010.03）m 所以y=0.009y 故符合條件。7.傳動(dòng)軸支承處軸承的選擇 主軸 前支承：NN 3022K（GB/T

12、285-1994）；后支承：NN 3016K（GB/T 285-1994）； 軸 前支承、后支承：33208（GB/T 297-1994）；中支承：6209（GB/T 276-1994）； 軸 前支承、后支承：33209（GB/T 297-1994）；中支承：6310（GB/T 276-1994）； 軸 前支承、后支承：30310（GB/T 297-1994）；中支承：6311（GB/T 276-1994）； 選擇軸的軸承進(jìn)行校核 ， ,符合要求.9.總結(jié) 通過(guò)一周半的設(shè)計(jì)，金屬切削機(jī)床的課程設(shè)計(jì)任務(wù)終于完成了.雖然設(shè)計(jì)的過(guò)程比較繁瑣，而且剛開(kāi)始還有些不知所措，但是在同學(xué)們的共同努力下，再加上

13、老師的悉心指導(dǎo)，我終于順利地完成了這次設(shè)計(jì)任務(wù)。本次設(shè)計(jì)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(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)和理論的能力，是我獨(dú)立分析、解決問(wèn)題的能力得到了強(qiáng)化.參考文獻(xiàn)1王為汪建曉主編.機(jī)械設(shè)計(jì).武漢:華中科技大學(xué)出版社,2007年2月2何志剛主編.互換性與測(cè)量技術(shù)(第三版).北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,1994年12月3大連理工大學(xué)工程畫教研室主編.機(jī)械制圖(第五版).北京:高等教育出版社,2003年8月4黃開(kāi)榜 張慶春 那海濤 （第2版 ）.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2006年7月5工程學(xué)院機(jī)械制造教研室 主編.金屬切削機(jī)床指導(dǎo)書.6（第4版 ）.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007年2月