機(jī)床課程設(shè)計(jì)--- ca6140型車(chē)床

1、<p><b>　　機(jī)床課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　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)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫(xiě)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

2、有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)步驟</b></p><p><b>　　1.運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1.1已知條件</b></p><p>　　[1]確定轉(zhuǎn)速范圍：主軸最小轉(zhuǎn)速。</p><

3、p><b>　　[2]確定公比：</b></p><p><b>　　[3]轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)：</b></p><p><b>　　1.2結(jié)構(gòu)分析式</b></p><p>　?、?⑵ [3] </p><p>　　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

4、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(mǎn)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， </p><p>　　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)。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下：</p><p&g

5、t;　　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：</p><p><b>　　其中，， </b></p><p><b>　　所以 ，合適。</b></p><p><b>　　1.3 繪制轉(zhuǎn)速圖</b></p><p><b>　?、胚x擇電動(dòng)機(jī)</b&g

6、t;</p><p>　　一般車(chē)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)。</p><p><b>　?、品峙淇偨邓賯鲃?dòng)比</b></p><p><b>　　總降速傳動(dòng)比 </b></p><p>　　又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)

7、準(zhǔn)，因而增加一定比傳動(dòng)副。</p><p>　　[3]確定傳動(dòng)軸軸數(shù)</p><p>　　傳動(dòng)軸軸數(shù) = 變速組數(shù) + 定比傳動(dòng)副數(shù) + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。</p><p>　?、却_定各級(jí)轉(zhuǎn)速并繪制轉(zhuǎn)速圖</p><p>　　由 　　z = 12確定各級(jí)轉(zhuǎn)速：</p><p>　　1400、1000

8、、710、500、355、250、180、125、90、63、45、31.5r/min。</p><p>　　在五根軸中，除去電動(dòng)機(jī)軸，其余四軸按傳動(dòng)順序依次設(shè)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。Ⅰ與Ⅱ、Ⅱ與Ⅲ、Ⅲ與Ⅳ軸之間的傳動(dòng)組分別設(shè)為a、b、c?，F(xiàn)由Ⅳ（主軸）開(kāi)始，確定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速：</p><p><b>　　先來(lái)確定Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速</b></p><p&

9、gt;　　傳動(dòng)組c 的變速范圍為，結(jié)合結(jié)構(gòu)式，</p><p>　?、筝S的轉(zhuǎn)速只有一和可能：</p><p>　　125、180、250、355、500、710r/min。</p><p><b>　?、?確定軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　傳動(dòng)組b的級(jí)比指數(shù)為3，希望中間軸轉(zhuǎn)速較小，因而為了避免升速，又不致傳動(dòng)

10、比太小，可取</p><p><b>　　，</b></p><p>　　軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速確定為：355、500、710r/min。</p><p><b>　?、鄞_定軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　對(duì)于軸Ⅰ，其級(jí)比指數(shù)為1,可取</p><p><b>　　，，

11、</b></p><p>　　確定軸Ⅰ轉(zhuǎn)速為710r/min。</p><p>　　由此也可確定加在電動(dòng)機(jī)與主軸之間的定傳動(dòng)比。下面畫(huà)出轉(zhuǎn)速圖（電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近）。</p><p>　　[5]確定各變速組傳動(dòng)副齒數(shù)</p><p><b>　?、賯鲃?dòng)組a:</b></p><p

12、><b>　　查表8-1, ，，</b></p><p>　　時(shí)：……57、60、63、66、69、72、75、78……</p><p>　　時(shí)：……58、60、63、65、67、68、70、72、73、77……</p><p>　　時(shí)：……58、60、62、64、66、68、70、72、74、76……</p><p&

13、gt;　　可取72,于是可得軸Ⅰ齒輪齒數(shù)分別為：24、30、36。</p><p><b>　　于是，，</b></p><p>　　可得軸Ⅱ上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為：48、42、36。</p><p><b>　?、趥鲃?dòng)組b:</b></p><p><b>　　查表8-1, ，</

14、b></p><p>　　時(shí)：……69、72、73、76、77、80、81、84、87……</p><p>　　時(shí)：……70、72、74、76、78、80、82、84、86……</p><p>　　可取 84，于是可得軸Ⅱ上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：22、42。</p><p>　　于是 ，，得軸Ⅲ上兩齒輪的齒數(shù)分別為：62、42。<

15、/p><p><b>　　③傳動(dòng)組c:</b></p><p><b>　　查表8-1,,</b></p><p>　　時(shí)：……84、85、89、90、94、95……</p><p>　　時(shí)： ……72、75、78、81、84、87、89、90……</p><p><b&g

16、t;　　可取 90.</b></p><p>　　為降速傳動(dòng)，取軸Ⅲ齒輪齒數(shù)為18；</p><p>　　為升速傳動(dòng)，取軸Ⅳ齒輪齒數(shù)為30。</p><p><b>　　于是得,</b></p><p>　　得軸Ⅲ兩聯(lián)動(dòng)齒輪的齒數(shù)分別為18，60；</p><p>　　得軸Ⅳ兩齒輪齒數(shù)

17、分別為72，30。</p><p>　　1.4 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖</p><p>　　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：</p><p><b>　　2.動(dòng)力設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 </p><p>　　⑴確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為</p

18、><p>　　⑵各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： </p><p>　　軸Ⅲ可從主軸90r/min按72/18的傳動(dòng)副找上去，軸Ⅲ的計(jì)算轉(zhuǎn)速</p><p>　　125r/min；軸Ⅱ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min；軸Ⅰ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為710r/min。</p><p>　　[3]各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速</p><p>　　傳動(dòng)組c中，18/

19、72只需計(jì)算z = 18 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min；60/30只需計(jì)算z = 30的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為250r/min；傳動(dòng)組b計(jì)算z = 22的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min；傳動(dòng)組a應(yīng)計(jì)算z = 24的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為710r/min。</p><p>　　[4]核算主軸轉(zhuǎn)速誤差</p><p><b>　　所以合適。</b></p>&l

20、t;p>　　2.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)</p><p>　　電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min,傳遞功率P=7.5KW,傳動(dòng)比i=2.03，兩班制，</p><p>　　一天運(yùn)轉(zhuǎn)16.1小時(shí)，工作年數(shù)10年。</p><p>　?、糯_定計(jì)算功率 取1.1，則</p><p><b>　　⑵選取V帶型</b></p&

21、gt;<p>　　根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計(jì)算功率，選B型帶。</p><p>　?、谴_定帶輪直徑和驗(yàn)算帶速</p><p>　　查表小帶輪基準(zhǔn)直徑,</p><p><b>　　驗(yàn)算帶速成</b></p><p>　　其中 -小帶輪轉(zhuǎn)速，r/min；</p><p>　　-小帶輪直徑

22、，mm；</p><p><b>　　，合適。</b></p><p>　　[4]確定帶傳動(dòng)的中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度</p><p><b>　　設(shè)中心距為,則</b></p><p>　　0．55（）a2（）</p><p>　　于是 208.45a758,初取中心

23、距為400mm。</p><p><b>　　帶長(zhǎng)</b></p><p>　　查表取相近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，。</p><p><b>　　帶傳動(dòng)實(shí)際中心距</b></p><p>　　[5]驗(yàn)算小帶輪的包角</p><p>　　一般小帶輪的包角不應(yīng)小于。</p>&

24、lt;p><b>　　。合適。</b></p><p><b>　　[6]確定帶的根數(shù)</b></p><p>　　其中： -時(shí)傳遞功率的增量；</p><p>　　-按小輪包角，查得的包角系數(shù)；</p><p><b>　　-長(zhǎng)度系數(shù)；</b></p>

25、<p>　　為避免V型帶工作時(shí)各根帶受力嚴(yán)重不均勻，限制根數(shù)不大于10。</p><p>　　[7]計(jì)算帶的張緊力</p><p>　　其中： -帶的傳動(dòng)功率,KW；</p><p><b>　　v-帶速,m/s；</b></p><p>　　q-每米帶的質(zhì)量，kg/m；取q=0.17kg/m。<

26、/p><p>　　v = 1440r/min = 9.42m/s。</p><p>　　[8]計(jì)算作用在軸上的壓軸力</p><p>　　2.3 各傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的確定和校核</p><p><b>　?、拍?shù)的確定：</b></p><p>　　a傳動(dòng)組：分別計(jì)算各齒輪模數(shù)</p>

27、<p>　　先計(jì)算24齒齒輪的模數(shù)：</p><p>　　其中: -公比 ； = 2；</p><p>　　-電動(dòng)機(jī)功率； = 7.5KW；</p><p><b>　　-齒寬系數(shù)；</b></p><p>　　-齒輪傳動(dòng)許允應(yīng)力;</p><p>　　-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速。&

28、lt;/p><p>　　， 取= 600MPa,安全系數(shù)S = 1。</p><p><b>　　由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)選取</b></p><p><b>　　，取S=1，。</b></p><p><b>　　取m = 4mm。</b></p><p>　　按齒

29、數(shù)30的計(jì)算，，可取m = 4mm；</p><p>　　按齒數(shù)36的計(jì)算，, 可取m = 4mm。</p><p>　　于是傳動(dòng)組a的齒輪模數(shù)取m = 4mm，b = 32mm。</p><p><b>　　軸Ⅰ上齒輪的直徑：</b></p><p><b>　　。</b></p>

30、<p>　　軸Ⅱ上三聯(lián)齒輪的直徑分別為：</p><p><b>　　b傳動(dòng)組：</b></p><p>　　確定軸Ⅱ上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)。</p><p>　　按22齒數(shù)的齒輪計(jì)算：</p><p>　　可得m = 4.8mm；</p><p><b>　　取m = 5mm。&

31、lt;/b></p><p>　　按42齒數(shù)的齒輪計(jì)算：</p><p>　　可得m = 3.55mm；</p><p>　　于是軸Ⅱ兩聯(lián)齒輪的模數(shù)統(tǒng)一取為m = 5mm。</p><p>　　于是軸Ⅱ兩聯(lián)齒輪的直徑分別為：</p><p>　　軸Ⅲ上與軸Ⅱ兩聯(lián)齒輪嚙合的兩齒輪直徑分別為：</p>

32、<p><b>　　c傳動(dòng)組：</b></p><p><b>　　取m = 5mm。</b></p><p>　　軸Ⅲ上兩聯(lián)動(dòng)齒輪的直徑分別為：</p><p>　　軸四上兩齒輪的直徑分別為：</p><p>　　3. 齒輪強(qiáng)度校核：計(jì)算公式</p><p>　　

33、3.1校核a傳動(dòng)組齒輪</p><p>　　校核齒數(shù)為24的即可，確定各項(xiàng)參數(shù)</p><p>　?、?P=8.25KW,n=710r/min,</p><p><b>　　⑵確定動(dòng)載系數(shù)：</b></p><p>　　齒輪精度為7級(jí)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得使用系數(shù)</p><p><b>

34、　?、?lt;/b></p><p>　　⑷確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)</p><p><b>　　非對(duì)稱(chēng)</b></p><p><b>　　,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得</b></p><p>　?、纱_定齒間載荷分配系數(shù): </p><p><b>　　由《機(jī)

35、械設(shè)計(jì)》查得</b></p><p><b>　?、蚀_定動(dòng)載系數(shù): </b></p><p>　?、瞬楸?10-5 </p><p>　?、逃?jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 </p><p>　　圖10-18查得 ,S = 1.3</

36、p><p><b>　　， </b></p><p><b>　　故合適。</b></p><p>　　3.2 校核b傳動(dòng)組齒輪</p><p>　　校核齒數(shù)為22的即可，確定各項(xiàng)參數(shù)</p><p>　?、?P=8.25KW,n=355r/min,</p>&l

37、t;p><b>　?、拼_定動(dòng)載系數(shù)：</b></p><p>　　齒輪精度為7級(jí)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得使用系數(shù)</p><p><b>　?、?lt;/b></p><p>　?、却_定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)</p><p><b>　　非對(duì)稱(chēng)</b></p>

38、<p><b>　　,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得</b></p><p>　　⑸確定齒間載荷分配系數(shù): </p><p><b>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得</b></p><p><b>　?、蚀_定動(dòng)載系數(shù): </b></p><p>　　⑺查表 10-5 </p>

39、<p>　?、逃?jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 </p><p>　　圖10-18查得 ,S = 1.3</p><p><b>　　， </b></p><p><b>　　故合適。</b></p><p>　　3.

40、3校核c傳動(dòng)組齒輪</p><p>　　校核齒數(shù)為18的即可，確定各項(xiàng)參數(shù)</p><p>　?、?P=8.25KW,n=355r/min,</p><p><b>　?、拼_定動(dòng)載系數(shù)：</b></p><p>　　齒輪精度為7級(jí)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得使用系數(shù)</p><p><b>　　

41、⑶</b></p><p>　　⑷確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)</p><p><b>　　非對(duì)稱(chēng)</b></p><p><b>　　,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得</b></p><p>　?、纱_定齒間載荷分配系數(shù): </p><p><b>　　由《機(jī)械設(shè)

42、計(jì)》查得</b></p><p><b>　?、蚀_定動(dòng)載系數(shù): </b></p><p>　?、瞬楸?10-5 </p><p>　　⑻計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 </p><p>　　圖10-18查得 ,S = 1.3</p&

43、gt;<p><b>　　， </b></p><p><b>　　故合適。</b></p><p>　　4. 主軸撓度的校核</p><p>　　4.1 確定各軸最小直徑</p><p><b>　　[1]Ⅰ軸的直徑：</b></p><p&

44、gt;<b>　　[2]Ⅱ軸的直徑：</b></p><p><b>　　[3]Ⅲ軸的直徑：</b></p><p><b>　　[4]主軸的直徑：</b></p><p><b>　　4.2軸的校核</b></p><p>　?、褫S的校核：通過(guò)受力分析，

45、在一軸的三對(duì)嚙合齒輪副中，中間的兩對(duì)齒輪對(duì)Ⅰ軸中點(diǎn)處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來(lái)進(jìn)行校核</p><p><b>　　。</b></p><p>　　Ⅱ軸、Ⅲ軸的校核同上。</p><p>　　5. 主軸最佳跨距的確定</p><p>　　400mm車(chē)床，P=7.5KW.</p><p&g

46、t;　　5.1 選擇軸頸直徑,軸承型號(hào)和最佳跨距</p><p>　　前軸頸應(yīng)為75-100mm,初選=100mm,后軸頸取,前軸承為NN3020K,后軸承為NN3016K,根據(jù)結(jié)構(gòu),定懸伸長(zhǎng)度</p><p>　　5.2 求軸承剛度</p><p><b>　　考慮機(jī)械效率</b></p><p><b>

47、　　主軸最大輸出轉(zhuǎn)距</b></p><p>　　床身上最大加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的60%,取50%即200,故半徑為0.1.</p><p><b>　　切削力 </b></p><p><b>　　背向力 </b></p><p><b>　　故總的作用力 &

48、lt;/b></p><p>　　次力作用于頂在頂尖間的工件上主軸尾架各承受一半,</p><p>　　故主軸軸端受力為 </p><p><b>　　先假設(shè) </b></p><p><b>　　前后支撐分別為</b></p><p><b>　　根據(jù)&l

49、t;/b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　6. 各傳動(dòng)軸支承處軸承的選擇</p><p>　　主軸 前支承：NN3020K;中支承：N219E;后支承：NN3016K</p><p>　　Ⅰ軸 前支承：30207;后支承：30207</p><p>　　

50、Ⅱ軸 前支承：30207;中支承：NN3009;后支承：30207</p><p>　?、筝S 前支承：30208;后支承：30208</p><p>　　7. 主軸剛度的校核</p><p><b>　　7.1 主軸圖:</b></p><p><b>　　7.2 計(jì)算跨距</b></

51、p><p>　　前支承為雙列圓柱滾子軸承，后支承為雙列圓柱滾子軸承</p><p><b>　　當(dāng)量外徑</b></p><p><b>　　主軸剛度：由于</b></p><p>　　故根據(jù)式（10-8）</p><p>　　對(duì)于機(jī)床的剛度要求，取阻尼比</p>

52、<p>　　當(dāng)v=50m/min,s=0.1mm/r時(shí),,</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　計(jì)算 </b></p><p>　　可以看出，該機(jī)床主軸是合格的.</p><p><b>　　三、總結(jié)</b></p>&l

53、t;p>　　金屬切削機(jī)床的課程設(shè)計(jì)任務(wù)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.</p><p><b>　　四、參考文獻(xiàn)</b></p><p

54、>　?。?］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(shū).</p><p>　?。?］濮良貴 紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)(第七版).北京:高等教育出版社,2001年6月</p><p>　　[3］毛謙德 李振清主編.《袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》第二版.機(jī)械工業(yè)出版社,2002年5月</p><p>　?。?］《減速器實(shí)用技術(shù)手冊(cè)》編輯委員會(huì)編.減速器實(shí)用技術(shù)手冊(cè).北京

55、:機(jī)械工業(yè)出版社,1992年</p><p>　　［5］戴曙 主編.金屬切削機(jī)床.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005年1月</p><p>　　[6]《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫(xiě)組 主編.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1980年8月</p><p>　?。?］華東紡織工學(xué)院 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 天津大學(xué)主編.機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè).上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社,1979年6月</p&