金屬切削機(jī)床設(shè)計課程設(shè)計中心高為200mm的專用車床的主軸箱部件設(shè)計（全套圖紙）

1、中心高為200mm的專用車床的主軸箱部件設(shè)計一、 設(shè)計目的1二、 設(shè)計步驟21. 運(yùn)動設(shè)計21.1 已知主要技術(shù)參數(shù)21.2 結(jié)構(gòu)分析式21.3 轉(zhuǎn)速圖31.4 傳動系統(tǒng)圖42. 動力計算52.1 電機(jī)的選取52.2 各傳動軸的設(shè)計52.2.1 軸52.2.2 軸62.2.3 軸62.2.4 軸62.3 確定各齒輪齒數(shù)72.3.1 、（第一擴(kuò)大組）72.3.2 、（基本組）72.3.3 換向齒輪 、82.4 帶傳動設(shè)計83.齒輪和軸的強(qiáng)度校核103.1基本組齒輪的校核103.1.1齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核103.1.2 齒根疲勞強(qiáng)度的校核113.2軸強(qiáng)度校核123.2.1 確定外加載荷123.2

2、.2 計算彎矩133.2.3 校核軸的彎曲強(qiáng)度154. 軸承的選擇和校核164.1軸承的選擇164.2 軸承的校核16三、 總結(jié)17四、 參考文獻(xiàn)181、 設(shè)計目的全套圖紙，加153893706 通過機(jī)床主運(yùn)動機(jī)械變速傳動系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設(shè)計，在擬定傳動和變速的結(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(jī)械制圖、零件計算、編寫與技術(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，并且具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算能力，為以后的畢業(yè)設(shè)計，以及將來的工作打下基礎(chǔ)。2、 設(shè)計步驟1. 運(yùn)動設(shè)計 1.1 已知主要技術(shù)參數(shù) 主動電動機(jī)功率p=2.2kw,主電機(jī)功率,同

3、理，參考指導(dǎo)書，確定公比：，轉(zhuǎn)速級數(shù)：。 1.2 結(jié)構(gòu)分析式 由于設(shè)計轉(zhuǎn)速之間不存在標(biāo)準(zhǔn)公比，故設(shè)計時設(shè)計成6級轉(zhuǎn)速；有兩種方案可以選擇：（1） （2） 根據(jù)傳動副較多的變速組安排在前面，傳動副較少的變速組安排在后面的原則，選擇（1）方案。在降速中為了防止降速過快而導(dǎo)致齒輪徑向尺寸增大，常限制最小傳動比 ；在升速時為了防止過大的噪聲和震動，常限制最大傳動比。在主傳動鏈任一傳動組的最大變速范圍。在設(shè)計時必須保證中間傳動軸的變速范圍最小，根據(jù)中間傳動軸的變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。并且在一般情況下，應(yīng)盡量使基本組安排在傳動順序最高的位置，使傳動件的轉(zhuǎn)矩也較小。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下： 結(jié)構(gòu)網(wǎng) 檢查傳動

4、組的變速范圍時，最后一個擴(kuò)大組變速范圍最大，故只檢查最后一個擴(kuò)大組：，式中經(jīng)檢驗(yàn)其合適。 1.3 轉(zhuǎn)速圖 （1）確定傳動軸軸數(shù)n 本次設(shè)計不考慮車床正反轉(zhuǎn)，故設(shè)計時不需設(shè)有換向離合器和換向齒輪，所以傳動軸數(shù)n=變速組數(shù)+電機(jī)軸數(shù)+1=2+1+1+1=5；在5根軸中，除去電動機(jī)軸，其余四軸按傳動順序依次設(shè)為、。與之間為v帶傳動，取傳動比，與之間為齒輪傳動，傳動比，與軸之間為基本組，與之間為第一擴(kuò)大組，級比指數(shù)取4。 （2）確定各級轉(zhuǎn)速并繪制轉(zhuǎn)速圖 由 確定各級轉(zhuǎn)速：360、260、160、80r/min,相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速參考金屬切削機(jī)床設(shè)計選取450、315、224、160、112、80r/min

5、。參考設(shè)計轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，我們?nèi)』M級比指數(shù)為1，第一擴(kuò)大組級比指數(shù)為4，得到轉(zhuǎn)速圖如下： 轉(zhuǎn)速圖 1.4 傳動系統(tǒng)圖 根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動機(jī)等已知條件可繪制出傳動系統(tǒng)圖：電動機(jī)先通過v帶降速傳動到軸，軸與軸之間通過三對齒輪進(jìn)行降速，其為基本組，而與之間為第一擴(kuò)大組，通過兩對齒輪進(jìn)行傳遞，從而帶動主軸轉(zhuǎn)動，傳動系統(tǒng)圖如下圖所示：傳動系統(tǒng)圖 2. 動力計算 2.1 電機(jī)的選取根據(jù)已給參數(shù)，主電動機(jī)功率為，查手冊選取電動機(jī)型號為y112m-6，額定滿載轉(zhuǎn)速為960；選取滾動軸承的效率；v帶傳動的效率；齒輪傳動的效率；背吃刀量，0.25，切削力；當(dāng)最低轉(zhuǎn)速時，切削速度因此切削功率 2.2 各傳動軸

6、的設(shè)計 2.2.1 軸 （1）材料選?。?采用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，其許用剪切應(yīng)力。 （2）計算直徑轉(zhuǎn)速越高，傳遞的扭矩越小，在取用相同材料的情況下，相應(yīng)的軸徑也可設(shè)計 的小些。為高速軸，為了保證強(qiáng)度足夠，選?。?2.2.2 軸 （1）材料選?。?主軸采用45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 （2）計算直徑： 根據(jù)功率，參考機(jī)械制造裝備表2-5得主軸前軸頸直徑，主軸后頸直徑。 2.2.3 軸 （1）材料選?。?采用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，其許用剪切應(yīng)力。 （2）計算直徑： 軸的輸入功率： 軸的轉(zhuǎn)速; 軸的輸入扭矩： 根據(jù)得 取 2.2.4 軸 （1）材料選取： 采用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，其許用剪切應(yīng)力。 （2）計算直徑： 軸

7、的輸入功率： 軸的轉(zhuǎn)速： 軸的輸入轉(zhuǎn)矩： 根據(jù)得 同樣取 2.3 確定各齒輪齒數(shù) 2.3.1 、（第一擴(kuò)大組）根據(jù)，查機(jī)床主軸變速箱設(shè)計簡明手冊表b-9得，故；取模數(shù)，故最小齒數(shù)=37.2 參考金屬切削機(jī)床設(shè)計取。；在降速最大的一對 齒輪副中，故，對于的齒輪副，得。 2.3.2 、（基本組）根據(jù)，參考機(jī)床主軸 變速箱設(shè)計簡明手冊表b-9得，故;取模數(shù)，故最小齒數(shù)=17.5，參考金屬切削機(jī)床設(shè)計取。，在降速最大的一對齒輪副中，取，對于的齒輪副，得；同理，對于的齒輪副， ，解得。 2.3.3 減速齒輪 、 電機(jī)通過v帶傳動到軸，軸與軸之間采用一對齒輪傳動，可設(shè)計成傳動比 ，模數(shù)也取。 2.4 帶傳

8、動設(shè)計 電動機(jī)轉(zhuǎn)速，傳遞功率，傳動比，兩班制，一天運(yùn)轉(zhuǎn)16小時，工作年數(shù)15年。 （1）確定計算功率 取，則 （2）選取v帶型 參考機(jī)械設(shè)計圖8-11選b型帶。 （3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑和驗(yàn)算帶速 參考機(jī)械設(shè)計表8-6和表8-8，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑，大帶輪的基準(zhǔn)直徑，參考機(jī)械設(shè)計表8-8圓整取驗(yàn)算帶速，式中，代入求得： ，合適。（4）確定帶傳動的中心距和帶的基準(zhǔn)長度根據(jù) ，得，取中心距。參考機(jī)械設(shè)計表8-2選取帶的基準(zhǔn)長度。帶傳動實(shí)際中心距； （5）驗(yàn)算小帶輪的包角一般不應(yīng)小于。，合適。 （6）確定帶的根數(shù)由和查機(jī)械設(shè)計表8-4得；同理，參考機(jī)械設(shè)計表8-4b得；查機(jī)械設(shè)計表8-5得，故代入到

9、公式為避免v型帶工作時各根帶受力嚴(yán)重不均勻，限制根數(shù)不大于10，此處選?。?（7）計算帶的張緊力 式中： 為帶的傳動功率,； 為帶速,m/s; q為每米帶的質(zhì)量，；取q=0.1; （8）計算作用在軸上的壓軸力 3.齒輪和軸的強(qiáng)度校核 3.1基本組齒輪的校核根據(jù)gb10015-88選取為7級精度，其中采用40（調(diào)質(zhì)處理）硬度為280hbs，大齒輪選用45鋼（調(diào)質(zhì)處理），硬度為240hbs，兩者材料硬度相差40hbs。 3.1.1齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核 （1）小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩； （2）齒寬系數(shù)參考機(jī)械設(shè)計表10-7取； （3）小齒輪分度圓直徑； （4）齒數(shù)比； （5）參考機(jī)械設(shè)計表10-6和圖10

10、-21，選取材料的彈性影響系數(shù)，小齒輪的接觸強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸強(qiáng)度極限；計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：設(shè)計工作壽命為15年，每年工作300天，兩班制；0 參考機(jī)械設(shè)計圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)，；計算接觸疲勞許用應(yīng)力，安全系數(shù)取，失效概率為%； （6）小齒輪圓周速度根據(jù)，7級精度，由機(jī)械設(shè)計圖10-8得動載系數(shù)；設(shè)計的為直齒輪，所以；由機(jī)械設(shè)計表10-2查得使用系數(shù)；表10-4用插值法查得7級精度，小齒輪相對軸承不對稱布置時，；故載荷系數(shù);齒面接觸疲勞 所以齒面接觸疲勞強(qiáng)度符合要求。 3.1.2 齒根疲勞強(qiáng)度的校核 （1）小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩 ； （2）齒寬系數(shù)參考機(jī)械設(shè)計表10-7取； （3）小齒輪

11、分度圓直徑； （4）齒寬齒高比：；參考機(jī)械設(shè)計圖10-13取，載荷系數(shù) ； （5）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)，參考機(jī)械設(shè)計圖10-20c和圖10-18，選取小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，彎曲疲勞壽命系數(shù)；因此有： （6）參考機(jī)械設(shè)計表10-5查得 齒根彎曲強(qiáng)度校核： 所以齒根彎曲疲勞強(qiáng)度符合要求。 3.2軸強(qiáng)度校核由于軸工作中受到的載荷最大，跨度也大，故選取軸進(jìn)行校核。 3.2.1 確定外加載荷 （1）齒輪的受力：主軸的輸入功率；主軸的輸入扭矩：；齒輪受到的切向力：齒輪與相互嚙合，因此兩者受到大小相等，方向相反的力，所以受到的切向力，徑向力 （2）齒輪的受力：切

12、向力：；徑向力：； 3.2.2 計算彎矩軸的受力圖如下： 受力圖 （1）在平面內(nèi)，根據(jù)靜力受力平衡可得 代入數(shù)據(jù)求得；oa段： ；ab段: ;bc段： ；彎矩圖如下： 彎矩圖從圖中可以看出b處彎矩最大，為 （2）在平面內(nèi)，根據(jù)靜力平衡得到 代入數(shù)據(jù)求得；oa段： ；ab段： ；bc段： ；得出彎矩圖如下： 彎矩圖從彎矩圖中可以看出b處彎矩最大，為 3.2.3 校核軸的彎曲強(qiáng)度由彎矩圖可知b處為危險截面，因此對b處進(jìn)行彎矩校核。其合成彎矩所以軸彎曲強(qiáng)度符合要求。 4. 軸承的選擇和校核 4.1軸承的選擇軸：前支承、后支承均選擇6205；軸：前支承選擇6205，中支承選擇6206，后支承選擇620

13、5；軸：前支承選擇6205，中支承選擇6208，后支承選擇6205；軸：前支承選擇234416b/p5,nn3016k/p6;后支承：選擇nn3013k/p6。 4.2 軸承的校核軸的受力最大，故只需校核軸上的軸承。o處的軸承受到的力：c處的軸承受到的力：故校核o處的軸承。參考機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計表8-155，6205的基本額定動載荷，基本額定靜載荷，參考機(jī)械設(shè)計表13-6，表13-5，取，；當(dāng)量動載荷軸承的使用壽命設(shè)計軸承的使用壽命為4年，每年工作300天，兩班制，則 ，故壽命符合要求。3、 總結(jié)本次關(guān)于專用車床的主軸箱部件設(shè)計的課程設(shè)計告一段落了，雖然在其過程中遇到了許多問題，但在老師的指導(dǎo)下及其同學(xué)的幫助下，還是完成了此次任務(wù)。這次的課程設(shè)計中有許多我們比較生硬的知識，例如皮帶輪的設(shè)計等，通過此次設(shè)計，不僅對我學(xué)過的課本知識進(jìn)行了一次復(fù)習(xí)與鞏固，也讓我學(xué)到了平時接觸較少的機(jī)械知識，讓我明白了計算結(jié)合實(shí)際的重要性，培養(yǎng)我有關(guān)這方面的設(shè)計能力，為以后接觸到相關(guān)的事情打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。4、 參考文獻(xiàn)1 黃鶴汀主編。金屬切削機(jī)床設(shè)計m北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.122 濮良貴，紀(jì)名剛主編。機(jī)械設(shè)計m北京：高等教育出版社，20