_金屬切削機床課程設計 -銑床主軸箱設計（全套圖紙）

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1.題目要求及參數(shù)確定-------------------------------------------2</p><p>　　1.1設計要求--------------------------------------------------------------------2</p>

2、<p>　　1.2運動參數(shù)確定-------------------------------------------------------------2</p><p>　　1.3動力參數(shù)的確定------------------------------------------------------------2</p><p>　　2.運動設計 -------------

3、----------------------------------------- 2</p><p>　　2.1傳動組的傳動副數(shù)的確定--------------------------------------2</p><p>　　2.2結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式各種方案的選擇-------------------------------3</p><p>　　2.3擬定轉(zhuǎn)

4、速圖----------------------------------------------------4</p><p>　　2.4齒輪齒數(shù)確定--------------------------------------------------5</p><p>　　2.5傳動系統(tǒng)圖---------------------------------------------------

5、-5</p><p>　　3.傳動零件的初步計算---------------------------------------------6</p><p>　　3.1傳動軸直徑初定------------------------------------------------6</p><p>　　3.2齒輪模數(shù)的初步計算---------------------

6、----------------------7</p><p>　　4.主要零件的驗算-------------------------------------------------8</p><p>　　4.1三角膠帶傳動的計算和選定------------------------------------8</p><p>　　4.2圓柱齒輪的強度計算-----

7、-------------------------------------10</p><p>　　4.3傳動軸的驗算、強度驗算、彎曲剛度驗算---------------------14</p><p>　　4.4 滾動軸承的驗算----------------------------------------------16</p><p>　　5.總結(jié)-----

8、------------------------------------------------------------------------17</p><p>　　6.參考文獻-------------------------------------------------------18</p><p>　　1. 題目要求及參數(shù)確定</p><p><

9、b>　　1.1設計要求</b></p><p>　　1）機床的類型、用途及主要參數(shù)</p><p>　　銑床，工作時間：二班制，電動機功率：，主軸最高、最低轉(zhuǎn)速如下：</p><p><b>　　，</b></p><p>　　變速級數(shù)：z=12。</p><p>　　2）工件材

10、料：45號鋼 刀具材料：YT15</p><p>　　3）設計部件名稱：主軸箱</p><p><b>　　1.2運動參數(shù)確定</b></p><p>　　回轉(zhuǎn)主運動的機床，主運動的參數(shù)是主軸轉(zhuǎn)速。</p><p>　　最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速：=100rpm

11、=1250rpm</p><p>　　分級變速時的主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列：機床的分級變速機構(gòu)共有Z級。Z=12， 。任意兩級轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系應為：</p><p>　　據(jù)=φ11，得：φ=1.26。查表得：各軸轉(zhuǎn)速：100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250。</p><p>　　1.3動力參數(shù)的確定</p&g

12、t;<p>　　由任務書設定電動機功率：N=1.5KW。查表得應該選擇Y系列三相異步電動機電動機的型號為Y90L-4，轉(zhuǎn)速為n=1400rpm。</p><p><b>　　2.運動設計</b></p><p>　　2.1 傳動組的傳動副數(shù)的確定</p><p>　　傳動組和傳動副數(shù)可能的方案有：</p><p

13、>　　12=4*3 12=3*4 12=3*2*2 12=2*3*2 12=2*2*3</p><p>　　在上列各方案中，前兩個有時可以省掉一根軸。缺點是有一個傳動組內(nèi)有四個傳動副。如果用一個四聯(lián)滑移齒輪，則會增加軸向尺寸；如果用兩個雙聯(lián)滑移齒輪，則操縱機構(gòu)必須互鎖以防止兩個滑移齒輪同時嚙合。所以一般少用。</p><p>　　后三個方案中可根據(jù)下述原則比較：從電動

14、機到主軸，一般為降速傳動。接近電動機處的零件，轉(zhuǎn)速較高，從而轉(zhuǎn)矩較小，尺寸也就較小。如使傳動副較多 的傳動組放在接近電動機處，則可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件就可以少些，就省材料了。這就是“前多后少”的原則。從這個角度考慮，以取12=3*2*2的方案為好。</p><p>　　2.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式各種方案的選擇</p><p>　　在12=3*2*2中，又因基本組和擴大組排列順序的不

15、同而有不同的方案?？赡艿牧N方案，其結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式見圖1。在這些方案中，可根據(jù)下列原則選擇最佳方案。</p><p><b>　　圖1結(jié)構(gòu)網(wǎng)</b></p><p>　　⑴傳動副的極限傳動比和傳動組的極限變速范圍 主傳動鏈任一傳動的最大變速范圍一般為：≤8～16。</p><p>　　在檢查傳動組的變速范圍時，只需檢查最后一個擴大組。因為其

16、它傳動組的變速范圍都比它小。</p><p>　　在圖１中，方案a,b,c,e是可行的。方案d,f是不可行的。</p><p>　　⑵　基本組和擴大組的排列順序　　在可靠的四種結(jié)構(gòu)網(wǎng)方案a,b,c,e中，還要進行比較以選擇最佳方案。原則是選擇中間傳動軸變速范圍最小的方案。因為如果各方案同號傳動軸的最高轉(zhuǎn)速相同，則變速范圍小的，最低轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)矩較小，傳動件的尺寸也就可以小些。方案a的中間傳

17、動軸變速范圍最小，幫方案a最佳。即如果沒有別的要求，則應盡量使擴大順序與傳動順序一致。</p><p><b>　　擬定轉(zhuǎn)速圖</b></p><p>　　電動機和主軸的轉(zhuǎn)速是已定的，當選定了結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式后，就可分配和傳動級的傳動比并確定中間軸的轉(zhuǎn)速。再加上定比傳動，就可畫出轉(zhuǎn)速圖。中間軸的轉(zhuǎn)速如果能高一些，傳動件的尺寸也就可以小一些。但是，中間軸如果轉(zhuǎn)速過高，將會

18、引起過大的振動、發(fā)熱和噪聲。通常，希望齒輪的線速度不超過12～15m/s。對于中型車、鉆、銑等機床，中間軸的最高轉(zhuǎn)速不宜超過電動機的轉(zhuǎn)速。對于小型機床和精密機床，由于功率較小，傳動件不會過大。這時振動、發(fā)熱和噪聲是應該考慮的問題。因些更應該注意中間軸的轉(zhuǎn)速，不使過高。</p><p>　　本機床所選定的結(jié)構(gòu)式共有三個傳動組，變速機構(gòu)共需4軸。加上電動機軸共5個軸。故轉(zhuǎn)速圖共需5個豎線，主軸共12級轉(zhuǎn)速，電動機軸轉(zhuǎn)

19、速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近，幫需12條橫線?，F(xiàn)擬定轉(zhuǎn)速圖如：圖2</p><p><b>　　齒輪齒數(shù)的確定</b></p><p>　　因傳動比i采用標準公比的整數(shù)次方，齒數(shù)和S以及小齒輪齒數(shù)可以從表8-1中查得。①在傳動組a中，ia1=1,ia2=1/1.26,ia3=1/1.59。則，查I 為1，1.26，1.59的三行。有數(shù)字的即為可能方案。取S為68，則從表中查出

20、小齒輪齒數(shù)為34、30、27。即ia1=34/34,ia2=30/38,ia3=27/41。②在傳動組b中，ib1=1,ib2=1/2則查I 為1，2的兩行。有數(shù)字的即為可能方案。取S為72，則從表中查出小齒輪齒數(shù)為36、24。即ib1=36/36,ib2=24/48。③在傳動組c中，ic1=1.59/1,ic2=1/2.5則查I 為4這一行。取S為78，則從表中查出小齒輪齒數(shù)為31、22。即ic1=47/31,ic2=22/56。&l

21、t;/p><p><b>　　傳動系統(tǒng)圖的確定</b></p><p>　　3.傳動零件的初步計算</p><p>　　3.1傳動軸直徑的初定</p><p>　　根據(jù)傳動軸傳遞功率的大小,用簡化的扭轉(zhuǎn)剛度公式計算:d≥ ()</p><p>　　式中 -傳動軸受扭部分直徑(mm)</p&

22、gt;<p>　　-該軸傳遞的功率(kw) </p><p>　　-電動機的功率(kw)</p><p>　　η -電動機到該傳動軸的傳動效率</p><p>　　-被估算的傳動軸的計算轉(zhuǎn)速(r/min)</p><p>　　[Φ]-該傳動軸每米長度允許扭轉(zhuǎn)角(deg/m)一般傳動軸取[Φ]=0.5～1 本設計取

23、0.8</p><p><b>　　則軸d≥ </b></p><p><b>　　取d4=32 </b></p><p><b>　　取d3=22</b></p><p><b>　　取d2=18</b></p><p><

24、b>　　取d1=16</b></p><p>　　3.2齒輪模數(shù)的初步計算</p><p>　　初步計算齒輪模數(shù)時,按簡化的接觸疲勞強度公式進行.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進行計算.</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　式中 - 按接觸疲勞

25、強度估算的齒輪模數(shù)（mm）;</p><p>　　- 驅(qū)動電動機功率（mm）;</p><p>　　- 被估算齒輪的計算轉(zhuǎn)速(r/min)；</p><p>　　- 大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比, u＞1,外嚙合為+,內(nèi)嚙合為-;</p><p><b>　　- 齒輪齒數(shù);</b></p><p>

26、;　　-齒寬系數(shù), =6～10,B為齒寬,m為模數(shù)，本設計中取8；</p><p>　　[σ]-許用接觸應力(),查表3-9，取45鋼，整淬，σ=1100。</p><p><b>　　則C傳動組取=3。</b></p><p><b>　　則B傳動組取=3。</b></p><p><b&g

27、t;　　則A傳動組取=3。</b></p><p><b>　　4.主要零件的驗算</b></p><p>　　4.1三角膠帶傳動的計算和選定</p><p><b>　?、?確定計算功率</b></p><p>　　由表8-6[5]查得工作情況系數(shù)KA=1.2,故: Kw=1.8Kw&

28、lt;/p><p>　?、?選取V帶型號 </p><p>　　根據(jù)、n1由圖8-8[5]確定選用A型普通V帶。</p><p>　?、?確定帶輪基準直徑 </p><p>　　由表8-3[5]和表8-7[5]取主動基準直徑。</p><p>　　根據(jù)式（8-15），從動輪基準直徑</p><p&g

29、t;　　根據(jù)表8-7[5]，取=169。</p><p>　　按式（8-20）驗算帶的速度 </p><p><b>　　帶的速度合適。</b></p><p>　?、?確定A帶的基準長度和傳動中心距</p><p>　　根據(jù)＜＜,初步確定中心距。</p><p>　　根據(jù)式（8-20）計

30、算帶所需的基準長度 </p><p>　　由表8-2選帶的基準長度。</p><p>　　按式（8-21）計算實際中心距a </p><p>　?、?驗算主動輪上的包角α1 </p><p>　　由式（8-6）得： 主動輪上

31、的包角合適。</p><p>　?、?計算A帶的根數(shù)z</p><p>　　計算單根V帶的額定功率</p><p>　　由dd1=100mm和n1=2880r/min，查表8-4a得=2.05kw。</p><p>　　根據(jù)n1=2880r/min,i=1.69和A型帶，查表8－4b得</p><p>　　查表8－5得

32、＝0.98，表8－2得＝0.96，于是</p><p><b>　?。剑?.21</b></p><p><b>　　=1.63 取2</b></p><p><b>　?、?計算預緊力F0</b></p><p>　　由式(8-23)知 </p><p

33、>　　查表8-4得q=0.1kg/m，故： </p><p>　　計算作用在軸上的壓軸力 由式（8-4）得 </p><p>　　4.2圓柱齒輪的強度計算</p><p>　　在驗算算速箱中的齒輪應力時，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力和彎曲應力的驗算。這里要驗算的是齒輪5，齒輪9，

34、齒輪13這三個齒輪</p><p>　　齒輪13的齒數(shù)為22，模數(shù)為3，齒輪的接觸應力的驗算公式為： </p><p>　　彎曲應力的驗算公式為：</p><p>　　式中：——齒輪傳遞的功率（KW），( )</p><p>　　——電動機的額定功率（KW）；</p><p>　　η——從電動機到所計算齒輪的機械效率；

35、</p><p>　　——齒輪的計算轉(zhuǎn)速（r/min）;</p><p>　　m——初算的齒輪模數(shù)；</p><p>　　B——齒寬（mm）;</p><p><b>　　Z——小齒輪齒數(shù)；</b></p><p>　　u——大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，u≥1，“+”號用于外嚙合，“-”號用于內(nèi)嚙合；

36、</p><p><b>　　——壽命系數(shù)； </b></p><p>　　KT——工作期限系數(shù)：KT=m 60n1T/C0</p><p>　　T——齒輪在機床工作期限（Ts）內(nèi)的總工作時間（h），對于中型機床的齒輪取Ts=15000～20000h，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時間可近似地認為T=Ts/P,Po 變速組的傳動副數(shù)；</p&

37、gt;<p>　　n1——齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）;</p><p>　　C0——基準循環(huán)次數(shù)，查表3-1；</p><p>　　m——疲勞曲線指數(shù)，查表3-1；</p><p>　　——速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表3-2；</p><p>　　——功率利用系數(shù)，查表3-3；</p><p>　　——材料強化系

38、數(shù)，查表3-4；</p><p>　　的極限值，見表3-5，當時，則??；當時，則??；</p><p>　　——工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運動，取K1=1.2～1.6；</p><p>　　——動載荷系數(shù)，查表3-6；</p><p>　　——齒向載荷分布系數(shù)，查表3-7；</p><p>　　——標準齒輪齒形系數(shù)，查表

39、3-8；</p><p>　　[] ——許用接觸應力（），查表3-9；</p><p>　　[] ——許用彎曲應力（），查表3-9。</p><p><b>　　查得：</b></p><p><b>　　=400r/min</b></p><p>　　m=3 B=32

40、Z=20 u=2.5</p><p>　　= 1.75 K1=1.2 K2=1.3 K3=1</p><p>　　故： =881.5<1100</p><p><b>　　所以合格。</b></p><p>　　(N=1.62 K1=1.2 K2=1.3 K3=1)</p><

41、p><b>　　故合格</b></p><p>　　另外兩齒輪計算方法如上，均符合要求。 </p><p><b>　　傳動軸的驗算</b></p><p>　　受力分析：以IV軸為例進行分析，IV軸上的齒輪為滑移齒輪。通常，選擇主軸處于計算轉(zhuǎn)速（160r/min）時齒輪的嚙合位置為計算時的位置。根據(jù)本機床齒輪排列特

42、點，主軸為160r/min時，IV軸受力變形大于前者。</p><p><b>　　強度驗算</b></p><p><b>　　軸的扭轉(zhuǎn)強度校核</b></p><p>　　P=2.6 n＝160rpm</p><p>　　外力偶矩M＝(9549X2.6/160)=155.2N·m<

43、;/p><p>　　T=M D=32mm</p><p><b>　　彎曲剛度驗算</b></p><p>　　各傳動力空間角度如圖5所示，根據(jù)下表的公式計算齒輪的受力。</p><p>　　圖5各傳動力空間角度</p><p>　　表1 齒輪的受力計算</p><p>&l

44、t;b>　　撓度、傾角的計算：</b></p><p>　　分別計算出各平面撓度、傾角，然后進行合成。如下圖所示：其中</p><p>　　a=120, b=156, c=150, f=126, l=276,</p><p>　　, n=159.35, </p><p>

45、　　圖6各平面撓度、傾角合成</p><p><b>　　XOY平面內(nèi)撓度：</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)，求得</b></p><p><b>　　ZOY平面內(nèi)撓度：</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)，求得</b></p

46、><p>　　撓度的合成：，符合要求。</p><p>　　左支撐傾角計算和分析：</p><p>　　XOY平面力作用下的傾角：</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)，解得</b></p><p>　　ZOY平面力作用下的傾角：</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)

47、，解得</b></p><p>　　傾角的合成：，符合要求；</p><p>　　右支承傾角計算和分析：</p><p>　　XOY平面力作用下的傾角：</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)，解得</b></p><p>　　ZOY平面力作用下的傾角：</p><p

48、><b>　　代入數(shù)據(jù)，解得</b></p><p>　　傾角的合成：，符合要求。</p><p><b>　　鍵側(cè)擠壓應力計算：</b></p><p>　　表2 鍵側(cè)擠壓應力計算</p><p>　　4.4 滾動軸承的驗算</p><p>　　根據(jù)前面所示的Ⅱ軸受

49、力狀態(tài)，分別計算出左（A）、右（B）兩支承端支反力。</p><p><b>　　在XOY平面內(nèi)：</b></p><p><b>　　在ZOY平面內(nèi)：</b></p><p><b>　　左、端支反力為：</b></p><p>　　兩支承軸承受力狀態(tài)相同，但右端受力大，所以

50、只驗算右端軸承。</p><p>　　滾動軸承的疲勞壽命驗算： </p><p>　　其中：額定動載荷：C=11000N，《機床設計簡明手冊》；</p><p><b>　　速度系數(shù)：；</b></p><p><b>　　使用系數(shù)：；</b></p><p>　　

51、功率利用系數(shù)：，表3-3《床設計制導》；</p><p>　　轉(zhuǎn)速變化系數(shù)：，表3-2；</p><p><b>　　齒輪輪換工作系數(shù)：</b></p><p>　　當量動載荷：F=176.7N，已計算求得；</p><p>　　許用壽命：T，一般機床取10000-15000h；</p><p>

52、<b>　　壽命指數(shù)：。</b></p><p><b>　　則額定壽命：</b></p><p><b>　　經(jīng)驗算符合要求。</b></p><p><b>　　5.總結(jié)</b></p><p>　　在課程設計當中，我也遇到了一些問題。設計過程也是培養(yǎng)

53、我們認真細心的態(tài)度。</p><p>　　在此過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，使我加深了對大學所學課程理解，綜合應用，并得到進一步的鞏固，這對以后的學習和工作都有積極的意義。</p><p>　　總之，這次的課程設計讓我學到了很多東西</p><p><b>　　6.參考文獻</b></p><p>　　[1] 陳易新主

54、編. 機床課程設計指導書. 哈爾濱工業(yè)大學，1981</p><p>　　[2] 范云漲、陳兆年主編.金屬切削機床設計簡明手冊.機械工業(yè)出版社，1994</p><p>　　[3] 李洪主編. 機械制造工藝、金屬切削機床設計指導. 東北工學院出版社，1989</p><p>　　[4] 任殿閣 、張佩勤主編. 機床設計指導. 遼寧科學技術(shù)出版社，1991<