機(jī)床課程設(shè)計(jì)說明書

1、機(jī)床課程設(shè)計(jì)說明書班 級(jí)：05071002設(shè) 計(jì) 者：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：李 樹 軍完成時(shí)間：2013.10.11 目錄1.設(shè)計(jì)任務(wù)12. 傳動(dòng)設(shè)計(jì)12.1 主電機(jī)的選擇12.2 確定公比和主軸和各級(jí)轉(zhuǎn)速12.3 選擇結(jié)構(gòu)式22.4 擬定轉(zhuǎn)速圖23. 傳動(dòng)件的估算43.1 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)43.2 傳動(dòng)軸的估算73.2.1 各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速73.2.2 傳動(dòng)軸軸徑的估算73.3 確定齒輪齒數(shù)、模數(shù)和尺寸93.3.1 齒輪齒數(shù)的確定93.3.2 齒輪模數(shù)的計(jì)算103.3.3 齒輪尺寸123.4 軸承的選擇144 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)144.1 卸荷裝置144.2 雙向摩擦片離合器154.3 制動(dòng)裝置154.4 主軸

2、結(jié)構(gòu)164.4.1 主軸主要尺寸164.4.2 主軸端部結(jié)構(gòu)164.4.3 主軸軸承配置174.4.4 齒輪與主軸的連接174.4.5 主軸的密封與潤滑185 總結(jié)196 參考文獻(xiàn)201.設(shè)計(jì)任務(wù) 完成變速級(jí)數(shù)為12級(jí)的機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)主軸變速箱設(shè)計(jì)。 車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)：1 電動(dòng)機(jī)功率N=3 kw；2 車床達(dá)到的最高切削轉(zhuǎn)速=1600 r/min，最小轉(zhuǎn)速=35.5 rmin;3 轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)z=12；4 加工工件最大回轉(zhuǎn)直徑為320。2. 傳動(dòng)設(shè)計(jì)2.1 主電機(jī)的選擇 已知主電機(jī)的功率為N=3 kw，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中表17-7選取主電機(jī)為三相異步電機(jī)，型號(hào)為Y100L2-4

3、，額定功率為3 kw，滿載轉(zhuǎn)速為1430 r/min。2.2 確定公比和主軸和各級(jí)轉(zhuǎn)速變速范圍 =/=1600/35.5=45 公比1.412.3 選擇結(jié)構(gòu)式 由“前多后少”的原則得： 12=322但是，由于主軸換向需要在軸上安裝摩擦離合器，在結(jié)構(gòu)上要求有一齒輪的齒根圓大于離合器的直徑，同時(shí)，如果軸上有3個(gè)變速傳動(dòng)副會(huì)導(dǎo)致軸的尺寸加大，為減小軸軸向尺寸，第一傳動(dòng)組的傳動(dòng)副已2為宜。故，選用以下方案較為合理： 12=232根據(jù)“前疏后密”的原則得： 12=213226最后擴(kuò)大組的變速范圍： r=7.858， 在允許的變速范圍內(nèi)。2.4 擬定轉(zhuǎn)速圖為了將運(yùn)動(dòng)引入主軸箱并且使中間的二變速組降速緩慢，

4、以減小結(jié)構(gòu)的徑向尺寸，在變速組的最前面加入一組帶傳動(dòng)。正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖如圖1.所示，反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖如圖2.所示。 圖1.正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖圖2.反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖 正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍：35.51600r/min 反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍：502256r/min，但實(shí)際實(shí)用中轉(zhuǎn)速2256r/min用不到，故實(shí)際反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍為：501600r/min。3. 傳動(dòng)件的估算3.1 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)已知條件：帶傳動(dòng)傳遞的功率為P=3 kw，小帶輪轉(zhuǎn)速=1430 r/min,大帶輪的轉(zhuǎn)速=782 r/min,故傳動(dòng)比i=1.83。1 確定計(jì)算功率 由機(jī)械設(shè)計(jì)教材，查表8-7得：工作情況系數(shù)=1.1 2 選擇V帶帶型 由機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖8-11得：選取A型

5、V帶。3 確定V帶的基準(zhǔn)直接dd，并驗(yàn)算帶速 由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表8-8得：選取小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=100 mm。 故，帶速 合理。 大帶輪基準(zhǔn)直徑 4 確定中心距、V帶的基準(zhǔn)長度Ld 中心距范圍： 即， 198 mm566 mm 取中心距=400 mm 相應(yīng)帶長為： 由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表8-2得：取帶的基準(zhǔn)長度為 =1250 mm。 故，中心距為：中心距的變動(dòng)范圍：=a-0.015*=401-0.015*1250=382 mm=a+0.03*=401+0.03*1250=438 mm5 驗(yàn)算小帶輪的包角 小帶輪的包角為： 合理。6 確定V帶根數(shù) V帶根數(shù)為： 由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表8-2得：帶長修正系

6、數(shù)=0.93； 由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表8-4a得：V帶基本額定功率=1.32； 由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表8-4b得：V帶額定功率的增量=0.15； 由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表8-5得：包角修正系數(shù)=0.96； 取V帶的根數(shù)Z=3。3.2 傳動(dòng)軸的估算3.2.1 各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： 軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速: =140 r/min 軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： =393 r/min 軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： =782 r/min3.2.2 傳動(dòng)軸軸徑的估算 軸：由于在數(shù)值上N ,故按扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算軸直徑取=110軸： 由于在數(shù)值上N ,故按扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算軸直徑 取=110 軸： 由于在數(shù)值上N ,故按扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算軸直徑取=110主軸： 主軸前軸

7、頸直徑根據(jù)主電機(jī)功率確定，主電機(jī)功率在2.3-3.6 kw之間時(shí)，主軸前軸頸直徑取70-90 mm之間。該機(jī)床主軸前軸頸直徑取為90 mm。 主軸后軸頸直徑為 =（0.7-0.85）*=63-76.5 mm3.3 確定齒輪齒數(shù)、模數(shù)和尺寸3.3.1 齒輪齒數(shù)的確定第一變速組齒輪：傳動(dòng)比 查機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)教材表7.1，取齒數(shù)和Sz=76查的 Z1=31 Z2=45 Z3=25 Z4=51第二變速組齒輪：傳動(dòng)比 考慮該變速組中采用三聯(lián)滑移齒輪，需要保證最大齒輪之間的齒數(shù)差大于或等于4，使滑移時(shí)齒輪外圓不相碰。查機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)教材表7.1，取齒數(shù)和Sz=78則 Z5=46 Z6=32 Z7=32

8、 Z8=46 Z9=20 Z10=50第三變速組齒輪：傳動(dòng)比 取齒數(shù)和Sz=120則 3.3.2 齒輪模數(shù)的計(jì)算第一變速組中齒輪：按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度估算： （其中nj、z為該變速組中最大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速與齒數(shù)，下同）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度估算：取中心距A=73 mm，故，綜合上述結(jié)果，暫取該變速組中齒輪模數(shù)為m=2 mm，但是考慮到軸的直徑，為了防止齒根到輪轂的距離太?。X根到輪轂的距離S2*m），需要增大齒輪直徑，故，實(shí)際第一變速組齒輪模數(shù)m=3 mm。 第二變速組中齒輪：按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度估算： 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度估算： 取中心距A=103 mm，故， 綜合上述結(jié)果，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3 mm。第三

9、變速組中的齒輪：按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度估算：按齒面接觸疲勞強(qiáng)度估算：取中心距A=115 mm，則，綜合上述結(jié)果，可取第三變速組中齒輪模數(shù)m=2.5mm，但是考慮到主軸和軸的徑向尺寸，為了防止齒根到輪轂的距離S2*m，需要增大齒輪直徑，故，實(shí)際第三變速組齒輪模數(shù)m=3 mm。3.3.3 齒輪尺寸該車床主軸變速箱所有齒輪均取標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，壓力角=20，齒頂高系數(shù)=1，頂隙系數(shù)=0.25。根據(jù)以下公式確定齒輪尺寸：齒 頂 高： 齒 根 高： 分度圓直徑： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 齒 寬： B=(6-10)m直齒圓柱齒輪的實(shí)際齒寬，在按 B=(6-10)*m計(jì)算后再適當(dāng)圓整，并且將小齒輪的齒寬在圓

10、整的基礎(chǔ)上需要加寬（5-10）mm，以防止大小齒輪因裝配誤差而產(chǎn)生軸向錯(cuò)位時(shí)導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大齒輪單位齒寬的工作載荷。將齒輪的尺寸數(shù)據(jù)如表1.所示。齒輪齒數(shù)模數(shù)/mm分度圓直徑/mm齒頂高/mm齒根高/mm齒厚/mm第一變速組3139333.753045135252575305115325第二變速組46313833.752532963032963046138252060305817425第三變速組80324033.752540120302472309628825反轉(zhuǎn)3239633.75303239633.7525 表1.齒輪參數(shù)表3.4 軸承的選擇軸屬于高速軸，轉(zhuǎn)速高、受載小，故選擇輕型軸

11、承：深溝球軸承16008。軸、選用中型軸承: 軸：角接觸球軸承7007C； 軸：角接觸球軸承7009C。主軸選用重型軸承：大端選擇雙列圓柱滾子軸承 NN3018K， 小端選用角接觸球軸承7213C。軸上空套齒輪所用軸承為深溝球軸承61809。軸上空套齒輪所用軸承為深溝球軸承61806。4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 卸荷裝置將運(yùn)動(dòng)帶入變速箱的帶輪一般都安裝在軸端，軸受到帶輪施加的彎矩作用，軸變形較大，結(jié)構(gòu)上應(yīng)注意加強(qiáng)軸的剛度或使軸部受帶的拉力減小，該設(shè)計(jì)中采用卸荷裝置來消除帶輪施加給軸的彎矩。采用的卸荷裝置是把帶輪通過軸承裝在與箱體連接的法蘭盤上，通過法蘭盤將V帶的拉力傳遞到箱壁上；通過花鍵套筒，將帶輪的

12、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到軸。4.2 雙向摩擦片離合器車床上的反轉(zhuǎn)一般用于加工螺紋時(shí)退刀。車螺紋時(shí)，換向頻率較高。實(shí)現(xiàn)政反轉(zhuǎn)的變換方案很多，我們采用正反向離合器。正反向的轉(zhuǎn)換在不停車的狀態(tài)下進(jìn)行，常采用片式摩擦離合器。I軸上裝有摩擦離合器，兩端的齒輪是空套在軸上，當(dāng)離合器接通時(shí)才和軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。但脫開的另一端齒輪，與軸回轉(zhuǎn)方向是相反的，二者的相對(duì)轉(zhuǎn)速很高（約為兩倍左右）?？仗X輪與軸之間的軸承可以用滾動(dòng)軸承也可以用滑動(dòng)軸承?；瑒?dòng)軸承在一些性能和維修上不如滾動(dòng)軸承，但它的徑向尺寸小。該處選用滾動(dòng)軸承，空套齒輪需要有軸向定位，軸承需要潤滑。 I軸上裝有摩擦離合器，由于組成離合器的零件很多，裝配很不方便，一般都是

13、在箱外組裝好I軸在整體裝入箱內(nèi)。故，要求箱體與法蘭盤連接處的孔徑要大于軸上最大齒輪的軸徑。4.3 制動(dòng)裝置制動(dòng)裝置主要用于車床停車過程中克服主軸箱中各運(yùn)動(dòng)件的慣性，在摩擦離合器脫開時(shí)，使主軸迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)，以縮短輔助時(shí)間，提高工作效率。制動(dòng)裝置與摩擦片離合器通過同一操縱機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，在操縱桿處有鎖緊鋼珠。離合器壓緊后，制動(dòng)帶必須完全與制動(dòng)輪松開。4.4 主軸結(jié)構(gòu)4.4.1 主軸主要尺寸 前面計(jì)算得：主軸前軸頸直徑=90 mm； 主軸后軸頸直徑為 =63-76.5 mm。 根據(jù)實(shí)際情況取主軸后軸頸直徑為65 mm。 根據(jù)機(jī)床與主軸的類型，可以選取主軸懸伸量與前軸頸直徑之比=0.6-1.25。故，懸伸量

14、=54-112.5，根據(jù)實(shí)際情況，懸伸量取為110 mm。 主軸最佳跨距根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初定為=330550 mm。由于實(shí)際跨距與最佳跨距不相等，根據(jù)公式 （其中為合理跨距）取合理跨距為593 mm。 通過主軸孔最大棒料直徑，故主軸內(nèi)孔直徑選取為。4.4.2 主軸端部結(jié)構(gòu) 采用卡口型（C型）主軸端部結(jié)構(gòu)，代號(hào)為C6，尺寸查現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)第1496頁。 主軸前端孔為莫氏6號(hào)圓錐孔。 主軸頭部需要淬火，硬度為5055。其他部分處理后，調(diào)整硬度為220250。4.4.3 主軸軸承配置 大多數(shù)機(jī)床主軸采用兩個(gè)支承，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但為了提高主軸剛度也有用三個(gè)支承的了。三支承結(jié)構(gòu)要求箱體上三支撐孔

15、具有良好的同心度，否則溫升和空載功率增大，效果不一定好。三孔同心在工藝上難度較大，故該處選用兩支承。 前支承采用雙列圓柱滾子軸承，后支承采用兩個(gè)背靠背對(duì)的角接觸球軸承。主軸的軸向定位采用前端定位，主軸受熱后向后伸長不會(huì)影響主軸前端的軸向位置精度和剛度，同時(shí)這種結(jié)構(gòu)便于軸承間隙的調(diào)整。 主軸軸承精度要求比一般傳動(dòng)軸高。前軸承的誤差對(duì)主軸前端的影響最大，所以前軸承的精度一般比后軸承選擇高一級(jí)。4.4.4 齒輪與主軸的連接 連接處采用平鍵，平鍵用兩個(gè)（相隔180布置），兩側(cè)平鍵不但平衡較好，而且平鍵高度較低，避免因齒輪鍵槽太深導(dǎo)致小齒輪輪轂厚度不夠的問題。4.4.5 主軸的密封與潤滑 主軸轉(zhuǎn)速高，必

16、須保證充分潤滑，一般常用單獨(dú)的油管將油引到軸承處。 主軸是兩端外伸的軸，防止漏油更為重要而困難。防漏的措施有兩種： 加密封裝置防止油外流： 主軸轉(zhuǎn)速高，多采用非接觸式的密封裝置，形式很多，一種軸與軸承蓋之間留0.10.3的間隙（間隙越小，密封效果越好，但工藝?yán)щy）。還有一種是在軸承蓋的孔內(nèi)開一個(gè)或幾個(gè)并列的溝槽（圓弧形或形），效果比上一種好些。在軸上增開了溝槽（矩形或鋸齒形），效果又比前兩種好。 在有大量切屑、灰塵和冷卻液的環(huán)境中工作時(shí)，可采用曲路密封，曲路可做成軸向或徑向。徑向式的軸承蓋要做成剖分式，較為復(fù)雜。 疏導(dǎo)：在適當(dāng)?shù)牡胤阶龀龌赜吐?，使油能順利地流回到油箱? 總結(jié) 機(jī)床課程設(shè)計(jì)任務(wù)

17、完成了，在同學(xué)們的共同努力下，再加上老師的悉心指導(dǎo)，我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)過的知識(shí)和理論的能力、是我獨(dú)立分析、解決問題的能力得到了強(qiáng)化。機(jī)床課程設(shè)計(jì)使理論與實(shí)踐更加接近，加深了理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化了對(duì)課程的認(rèn)識(shí)。 通過此次設(shè)計(jì)，使我們?cè)诨纠碚摰木C合運(yùn)用及正確解決現(xiàn)實(shí)問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我們的思考、解決問題的能力。雖然設(shè)計(jì)的過程比較繁瑣，而且剛開始還有些不知所措，在查閱相關(guān)資料的基礎(chǔ)上慢慢分析思考，最終完成了這次為期三禮拜的機(jī)床課程設(shè)計(jì)，最重要的是對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過程有了全新的了解和體會(huì)，不會(huì)像當(dāng)初不知所措，同

18、時(shí)也提高了大家自己動(dòng)手，結(jié)合自己所學(xué)的理論知識(shí)落實(shí)到具體的設(shè)計(jì)實(shí)踐，激發(fā)了自己獨(dú)立思考，從全局整體出發(fā)考慮的能力。三個(gè)禮拜看似漫長而枯燥的課程設(shè)計(jì)，這需要耐心和持之以恒的精神，對(duì)于培養(yǎng)我們腳踏實(shí)地，一步一個(gè)腳印做事，是個(gè)很好的培養(yǎng)機(jī)會(huì)?？傊?，通過這次課程設(shè)計(jì)，在提高自我能力的基礎(chǔ)上，我對(duì)自己所學(xué)的課程有了更深刻的了解。6 參考文獻(xiàn) 【1】楊雪寶.機(jī)械制造裝備與設(shè)計(jì).西北工業(yè)大學(xué)出版社.2010年4月 【2】李育錫.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).高等教育出版社.2008年6月 【3】濮良貴.紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社.2006年5月 【4】現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.2006年6月電機(jī)型號(hào)：Y100L2-4額