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

1、<p><b>　　一、 設(shè)計(jì)目的2</b></p><p><b>　　二、 設(shè)計(jì)步驟2</b></p><p><b>　　1. 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)2</b></p><p>　　1.1 已知主要技術(shù)參數(shù)2</p><p>　　1.2 結(jié)構(gòu)分析式2</p&g

2、t;<p><b>　　1.3 轉(zhuǎn)速圖3</b></p><p>　　1.4 傳動(dòng)系統(tǒng)圖4</p><p><b>　　2. 動(dòng)力計(jì)算5</b></p><p>　　2.1 電機(jī)的選取5</p><p>　　2.2 各傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)5</p><p>　

3、　2.2.1 軸Ⅱ6</p><p>　　2.2.2 軸Ⅴ6</p><p>　　2.2.3 軸Ⅳ6</p><p>　　2.2.4 軸Ⅲ7</p><p>　　2.3 確定各齒輪齒數(shù)7</p><p>　　2.3.1 、（第一擴(kuò)大組）7</p><p>　　2.3.2 、、（基本組

4、）7</p><p>　　2.3.3 換向齒輪 、8</p><p>　　2.4 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.齒輪和軸的強(qiáng)度校核10</p><p>　　3.1基本組齒輪的校核10</p><p>　　3.1.1齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核10</p><p>　　3.1.2

5、齒根疲勞強(qiáng)度的校核11</p><p>　　3.2軸強(qiáng)度校核12</p><p>　　3.2.1 確定外加載荷12</p><p>　　3.2.2 計(jì)算彎矩13</p><p>　　3.2.3 校核軸的彎曲強(qiáng)度15</p><p>　　4. 軸承的選擇和校核16</p><p>　　

6、4.1軸承的選擇16</p><p>　　4.2 軸承的校核16</p><p><b>　　三、 總結(jié)17</b></p><p>　　四、 參考文獻(xiàn)18</p><p><b>　　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

7、擬定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方</p><p>　　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(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并且具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力，為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)，以及將來(lái)的工作打下基礎(chǔ)。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)步驟</b></p><p>

8、<b>　　運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1.1 已知主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　主動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率P=2.2kw,主電機(jī)功率,,</p><p><b>　　,,,同理，</b></p><p>　　，參考指導(dǎo)書，確定公比：，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)：。</p><p>　　1.

9、2 結(jié)構(gòu)分析式 </p><p>　　由于設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速之間不存在標(biāo)準(zhǔn)公比，故設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)成6級(jí)轉(zhuǎn)速；</p><p>　　有兩種方案可以選擇：（1） （2） </p><p>　　根據(jù)傳動(dòng)副較多的變速組安排在前面，傳動(dòng)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(guò)快而導(dǎo)致齒輪徑向尺寸增大，常限制最小傳動(dòng)比 ；在升速時(shí)為了防止過(guò)大的噪聲和震動(dòng)，

10、常限制最大傳動(dòng)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，根據(jù)中間傳動(dòng)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</p><p>　　組安排在傳動(dòng)順序最高的位置，使傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)矩也較小。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下：</p><p><b>　　結(jié)構(gòu)網(wǎng)</b></p><p>　　檢查傳動(dòng)組的變速范

11、圍時(shí)，最后一個(gè)擴(kuò)大組變速范圍最大，故只檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組：，式中</p><p><b>　　經(jīng)檢驗(yàn)其合適。</b></p><p><b>　　1.3 轉(zhuǎn)速圖</b></p><p>　?。?）確定傳動(dòng)軸軸數(shù)N</p><p>　　本次設(shè)計(jì)不考慮車床正反轉(zhuǎn)，故設(shè)計(jì)時(shí)不需設(shè)有換向離合器和換向齒輪，所

12、以傳動(dòng)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(dòng)機(jī)軸Ⅰ，其余四軸按傳動(dòng)順序依次設(shè)為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。Ⅰ與Ⅱ之間為V帶傳動(dòng)，取傳動(dòng)比，Ⅱ與Ⅲ之間為齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比，Ⅲ與Ⅳ軸之間為基本組，Ⅳ與Ⅴ之間為第一擴(kuò)大組，級(jí)比指數(shù)取4。</p><p>　　（2）確定各級(jí)轉(zhuǎn)速并繪制轉(zhuǎn)速圖</p><p>　　由 確定各級(jí)轉(zhuǎn)速：360、260、160、80r/min,相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)

13、轉(zhuǎn)速參考[金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)]選取450、315、224、160、112、80r/min。參考設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，我們?nèi)』M級(jí)比指數(shù)為1，第一擴(kuò)大組級(jí)比指數(shù)為4，得到轉(zhuǎn)速圖如下：</p><p><b>　　轉(zhuǎn)速圖</b></p><p><b>　　1.4 傳動(dòng)系統(tǒng)圖</b></p><p>　　根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動(dòng)機(jī)等

14、已知條件可繪制出傳動(dòng)系統(tǒng)圖：電動(dòng)機(jī)先通過(guò)</p><p>　　V帶降速傳動(dòng)到Ⅱ軸，Ⅲ軸與Ⅳ軸之間通過(guò)三對(duì)齒輪進(jìn)行降速，其為基本組，而</p><p>　　Ⅳ與Ⅴ之間為第一擴(kuò)大組，通過(guò)兩對(duì)齒輪進(jìn)行傳遞，從而帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)系</p><p><b>　　統(tǒng)圖如下圖所示：</b></p><p><b>　　傳動(dòng)

15、系統(tǒng)圖</b></p><p><b>　　2. 動(dòng)力計(jì)算</b></p><p><b>　　2.1 電機(jī)的選取</b></p><p>　　根據(jù)已給參數(shù)，主電動(dòng)機(jī)功率為，查手冊(cè)選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y112M-6，額定滿載轉(zhuǎn)速為960；選取滾動(dòng)軸承的效率；V帶傳動(dòng)的效率；齒輪傳動(dòng)的效率；背吃刀量，0.25，切削力

16、；當(dāng)最低轉(zhuǎn)速時(shí)，切削速度因此切削功率</p><p>　　2.2 各傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.2.1 軸Ⅱ</b></p><p><b>　?。?）材料選?。?lt;/b></p><p>　　采用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，其許用剪切應(yīng)力。</p><p><b

17、>　?。?）計(jì)算直徑</b></p><p>　　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(jì) </p><p>　　的小些。Ⅱ?yàn)楦咚佥S，為了保證強(qiáng)度足夠，選?。?lt;/p><p><b>　　2.2.2 軸Ⅴ</b></p><p><b>　

18、?。?）材料選?。?lt;/b></p><p>　　主軸采用45鋼，調(diào)質(zhì)處理。</p><p><b>　　（2）計(jì)算直徑：</b></p><p>　　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。</p><p><b>　　2.2.3 軸Ⅳ</b></p&

19、gt;<p><b>　　（1）材料選?。?lt;/b></p><p>　　采用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，其許用剪切應(yīng)力。</p><p><b>　?。?）計(jì)算直徑：</b></p><p><b>　?、糨S的輸入功率：</b></p><p><b>　?、糨S的

20、轉(zhuǎn)速; </b></p><p><b>　?、糨S的輸入扭矩： </b></p><p><b>　　根據(jù)得</b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　2.2.4 軸Ⅲ</b></p><

21、;p><b>　　（1）材料選?。?lt;/b></p><p>　　采用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，其許用剪切應(yīng)力。</p><p><b>　?。?）計(jì)算直徑：</b></p><p><b>　　Ⅲ軸的輸入功率：</b></p><p><b>　?、筝S的轉(zhuǎn)速： &l

22、t;/b></p><p><b>　　Ⅲ軸的輸入轉(zhuǎn)矩： </b></p><p><b>　　根據(jù)得</b></p><p><b>　　同樣取</b></p><p>　　2.3 確定各齒輪齒數(shù)</p><p>　　2.3.1 、（第一擴(kuò)大組）

23、</p><p>　　根據(jù)，查《機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表B-9得，故</p><p>　?。蝗∧?shù)，故最小齒數(shù)=37.2</p><p>　　參考《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》取。；在降速最大的一對(duì) 齒輪副中，，故，對(duì)于的齒輪副，，，得。</p><p>　　2.3.2 、、（基本組）</p><p>　　根據(jù)，參

24、考《機(jī)床主軸 變速箱設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表B-9得，故;取模數(shù)，故最小齒數(shù)</p><p>　　=17.5，參考《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》取。，在降速最大的</p><p>　　一對(duì)齒輪副中，，取，</p><p>　　對(duì)于的齒輪副，，，得</p><p>　?。煌?，對(duì)于的齒輪副， ，，</p><p><b>　　解

25、得。</b></p><p>　　2.3.3 減速齒輪 、</p><p>　　電機(jī)通過(guò)V帶傳動(dòng)到Ⅱ軸，Ⅱ軸與Ⅲ軸之間采用一對(duì)齒輪傳動(dòng)，可設(shè)計(jì)成傳動(dòng)比 ，模數(shù)也取。</p><p>　　2.4 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)</p><p>　　電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，傳遞功率，傳動(dòng)比，兩班制，一天運(yùn)轉(zhuǎn)16小時(shí)，工作年數(shù)15年。</p><

26、;p>　?。?）確定計(jì)算功率 取，則</p><p>　　（2）選取V帶型 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖8-11選B型帶。</p><p>　?。?）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑和驗(yàn)算帶速</p><p>　　參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》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(jì)》表8-8圓整取</p><p>　　驗(yàn)算帶速，式中，，

27、代入求得：</p><p><b>　　，合適。</b></p><p>　?。?）確定帶傳動(dòng)的中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度</p><p>　　根據(jù) ，得，取中心距。</p><p>　　參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-2選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。</p><p><b>　　帶傳動(dòng)實(shí)際中心距；</b&g

28、t;</p><p>　?。?）驗(yàn)算小帶輪的包角</p><p><b>　　一般不應(yīng)小于。</b></p><p><b>　　，合適。</b></p><p><b>　?。?）確定帶的根數(shù)</b></p><p>　　由和查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-4得；

29、同理，參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-4b得；查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-5得，故代入到公式</p><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，此處選取；</p><p>　　（7）計(jì)算帶的張緊力</p><p>　　式中： 為帶的傳動(dòng)功率,；</p><p><b>　　為帶速,m/s;</b><

30、;/p><p>　　q為每米帶的質(zhì)量，；取q=0.1;</p><p>　?。?）計(jì)算作用在軸上的壓軸力</p><p>　　3.齒輪和軸的強(qiáng)度校核</p><p>　　3.1基本組齒輪的校核</p><p>　　根據(jù)GB10015-88選取為7級(jí)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

31、），硬度為240HBS，兩者材料硬度相差40HBS。</p><p>　　3.1.1齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核</p><p>　　（1）小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　??；</b></p><p>　?。?）齒寬系數(shù)參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-7?。?lt;/p><p>　?。?）小齒輪分度圓直

32、徑；</p><p><b>　?。?）齒數(shù)比；</b></p><p>　?。?）參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-6和圖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；</p><p><b>　　計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：</b></p><p>　　設(shè)計(jì)工作壽命為15年，每年工

33、作300天，兩班制；</p><p><b>　　0 </b></p><p>　　參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)，；</p><p>　　計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力，安全系數(shù)取，失效概率為%；</p><p>　　（6）小齒輪圓周速度</p><p>　　根據(jù)，7級(jí)精度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》

34、圖10-8得動(dòng)載系數(shù)；</p><p>　　設(shè)計(jì)的為直齒輪，所以；</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-2查得使用系數(shù)；表10-4用插值法查得7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)軸承不對(duì)稱布置時(shí)，；</p><p><b>　　故載荷系數(shù);</b></p><p><b>　　齒面接觸疲勞</b></p

35、><p>　　所以齒面接觸疲勞強(qiáng)度符合要求。</p><p>　　3.1.2 齒根疲勞強(qiáng)度的校核</p><p>　　（1）小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩 </p><p><b>　??；</b></p><p>　　（2）齒寬系數(shù)參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-7??；</p><p>　?。?）小

36、齒輪分度圓直徑；</p><p>　?。?）齒寬齒高比：；</p><p>　　參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-13取，載荷系數(shù)</p><p><b>　　；</b></p><p>　　（5）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)，參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-20c和圖10-18，選

37、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)；</p><p><b>　　因此有：</b></p><p>　?。?）參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-5查得 </p><p><b>　　齒根彎曲強(qiáng)度校核：</b></p><p>　　所以齒根彎曲疲勞強(qiáng)度符合要求。</p&g

38、t;<p><b>　　3.2軸強(qiáng)度校核</b></p><p>　　由于Ⅳ軸工作中受到的載荷最大，跨度也大，故選取Ⅳ軸進(jìn)行校核。</p><p>　　3.2.1 確定外加載荷</p><p><b>　　（1）齒輪的受力：</b></p><p><b>　　主軸的輸入功率

39、；</b></p><p><b>　　主軸的輸入扭矩：；</b></p><p><b>　　齒輪受到的切向力：</b></p><p>　　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</p><p>　　受到的切向力，徑向力</p><p>&l

40、t;b>　?。?）齒輪的受力：</b></p><p><b>　　切向力：；</b></p><p><b>　　徑向力：；</b></p><p>　　3.2.2 計(jì)算彎矩</p><p><b>　　軸Ⅳ的受力圖如下：</b></p>&l

41、t;p><b>　　受力圖</b></p><p>　　（1）在平面內(nèi)，根據(jù)靜力受力平衡可得 </p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)求得；</b></p><p><b>　　OA段： ；</b></p><p><b>　　AB段: ;</b>

42、;</p><p><b>　　BC段： ；</b></p><p><b>　　彎矩圖如下：</b></p><p><b>　　彎矩圖</b></p><p>　　從圖中可以看出B處彎矩最大，為</p><p>　?。?）在平面內(nèi)，根據(jù)靜力平衡得

43、到 </p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)求得；</b></p><p><b>　　OA段： ；</b></p><p><b>　　AB段： ；</b></p><p><b>　　BC段： ；</b></p><p&

44、gt;<b>　　得出彎矩圖如下：</b></p><p><b>　　彎矩圖</b></p><p>　　從彎矩圖中可以看出B處彎矩最大，為</p><p>　　3.2.3 校核軸的彎曲強(qiáng)度</p><p>　　由彎矩圖可知B處為危險(xiǎn)截面，因此對(duì)B處進(jìn)行彎矩校核。</p><p

45、><b>　　其合成彎矩</b></p><p>　　所以Ⅳ軸彎曲強(qiáng)度符合要求。</p><p>　　4. 軸承的選擇和校核</p><p><b>　　4.1軸承的選擇</b></p><p>　　軸Ⅱ：前支承、后支承均選擇6205；</p><p>　　軸Ⅲ：前支承

46、選擇6205，中支承選擇6206，后支承選擇6205；</p><p>　　軸Ⅳ：前支承選擇6205，中支承選擇6208，后支承選擇6205；</p><p>　　軸Ⅴ：前支承選擇234416B/P5,NN3016K/P6;后支承：選擇NN3013K/P6。</p><p><b>　　4.2 軸承的校核</b></p><

47、p>　　軸Ⅳ的受力最大，故只需校核軸Ⅳ上的軸承。</p><p>　　O處的軸承受到的力：</p><p>　　C處的軸承受到的力：</p><p><b>　　故校核O處的軸承。</b></p><p>　　參考《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表8-155，6205的基本額定動(dòng)載荷，基本額定靜載荷，參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-6

48、，表13-5，取，；</p><p><b>　　當(dāng)量動(dòng)載荷</b></p><p><b>　　軸承的使用壽命</b></p><p>　　設(shè)計(jì)軸承的使用壽命為4年，每年工作300天，兩班制，則</p><p><b>　　，故壽命符合要求。</b></p>&

49、lt;p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　本次關(guān)于專用車床的主軸箱部件設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì)告一段落了，雖然在其過(guò)程中遇到了許多問(wèn)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)。</p><p>　　這次的課程設(shè)計(jì)中有許多我們比較生硬的知識(shí)，例如皮帶輪的設(shè)計(jì)等，通過(guò)此次設(shè)計(jì)，不僅對(duì)我學(xué)過(guò)的課本知識(shí)進(jìn)行了一次復(fù)習(xí)與鞏固，也讓我學(xué)到了平時(shí)接觸較少的機(jī)

50、械知識(shí)，讓我明白了計(jì)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(jì)能力，為以后接觸到相關(guān)的事情打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 黃鶴汀主編。金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.12</p><p>　　[2] 濮良貴，紀(jì)名剛主編。機(jī)械設(shè)計(jì)[M]北京：高等教育出版社，2006

51、.5</p><p>　　[3] 黃鶴汀主編。機(jī)械制造裝備[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.12</p><p>　　[4] 陳秀寧，施高義主編。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M]杭州：浙江大學(xué)出版社，2007.4</p><p>　　[5] 劉鴻文主編。材料力學(xué) [M] 北京：：高等教育出版社，2004.4</p><p>　　[6] 陳于萍，周兆