金屬切削機床課程設計 車床 金屬切削機床課程設計任務書 題目:設計某機床的主傳動系統 學生呈繳設計日期2007年6月10日 給予本設計的基本條件 設計說明書應包含的內容（1）主傳動設計（2）動力設計（包括零件及組件的初步計算和驗算）（3）結構設計（主要結構分析）（4）參考文獻 本設計應完成的圖紙零號圖紙（機床主軸變速箱的展開圖）一張 本設計答疑人 時間分配比例： 發題： 2008年4月20日 開始： 2008年4月21 日 完成： 2008年6月10 日8. 設計人員：陳冰、田文濤、于金彪、王歡設計過程：計 算 及 說 明結 果1.設計目的通過機床主運動機械變速傳動系統得結構設計，在擬定傳動和變速的結構方案過程中，得到設計構思、方案分析、結構工藝性、機械制圖、零件計算、編寫技術文件和查閱技術資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設計思想，掌握基本的設計方法，并具有初步的結構分析、結構設計和計算能力。2.設計步驟2.1運動設計2.1.1確定轉速范圍：2.1.2確定公比：2.1.3轉速級數：2.1.4結構分析式。; ; 從電動機到主軸主要為降速傳動，若使傳動副較多的傳動組放在較接近電動機處可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，節省材料，也就是滿足傳動副前多后少的原則，因此取方案在降速傳動中，防止齒輪直徑過大而使徑向尺寸常限制最小傳動比 在升速時為防止產生過大的噪音和震動常限制最大轉速比。在主傳動鏈任一傳動組的最大變速范圍。在設計時必須保證中間傳動軸的變速范圍最小， 根據中間傳動軸變速范圍小的原則選擇結構網。根據電動機到主軸一般為降速傳動，接近電動機出的零件轉速較多，從而轉矩較小，尺寸也較小；傳動副較多的傳動組放在接近電動機處，可使小尺寸的零件多些，可節省材料。從而確定結構網如下： 檢查傳動組的變速范圍時，只檢查最后一個擴大組： 其中， 所以，合適。2.1.5繪制轉速圖選擇電動機一般車床若無特殊要求，多采用Y系列封閉式三相異步電動機，根據原則條件選擇Y-132M-4型Y系列籠式三相異步電動機。分配總降速傳動比由，及結合金屬切削機床表7-1各級轉速依次為：, , , ,.確定傳動軸軸數 軸數根。繪制轉速圖循傳動副前多后少，傳動線前密后疏，降速要前慢后快的原則；速時最大傳動比，降速時最小傳動比，畫轉速圖如下所示:2.1.6確定各變速組傳動副的齒數1.如圖傳動組a: ，由金屬切削機床表8.1查得，為，查得 取，則從表中查出小齒數分別為45，49，51，即，2.傳動組b: , 查表8.1，=1.12，1.26，1.57，查得 取，則從表中查出小齒輪齒數分別為28，32，34，即，3.傳動組c: ，查表8.1，=1.57,1.76，查得取，小齒輪齒數分別為25，27，即，。2.1.7繪制傳動系統圖根據軸數，齒輪副，電動機等已知條件可有如下系統圖： 2.2動力設計2.2.1各軸轉速確定： 1.確定主軸計算轉速：主軸的計算轉速為2.各傳動軸的計算轉速： a.軸根據計算轉速，計算轉速為： b.軸根據計算轉速，計算轉速為： c.軸I根據軸計算轉速，計算轉速為：d.主軸轉速誤差核算：，則 因0.7%1.2%，所以合適2.2.2帶傳動設計：電動機轉速n=1440r/min,傳遞功率P=7.5KW,傳動比i=2.286，兩班制，一天運轉16.1小時，工作年數10年。1.確定計算功率 ，2.選取V帶型 根據小帶輪的轉速和計算功率，選A型帶。3.確定基準直徑 ，查手冊，符合帶輪直徑標準。4.帶速：速度小于25m/s-35m/s,符合要求。5.計算中心距：根據初步確定中心距，。帶的基準長度，根據=由機械設計表5-6選帶的基準長度。實際中心距，：6.驗算包角7.確定皮帶根數： 根據由n=1440r/min,i=3.6,查機械設計表5-3、5-4得，查機械設計表5-8、5-6得， 則取z=5根。8.計算預緊力：由機械設計知，查機械設計表5-2得q=0.1kg/m,故9.計算作用在軸上的壓軸力由機械設計得2.3各傳動組齒輪模數的確定一般統一變速祖內的齒輪取相同的模數，選擇負荷最重的小齒輪，按簡化的接觸疲勞強度公式計算：（1）式中 ； u：大齒輪齒數與小齒輪齒數之比，外嚙合取“+”號，內嚙合取“-”號； ：小齒輪的齒數； 齒寬系數，（B為齒寬，m為模數），=6-10； ：許用接觸應力（MPa）.第傳動組：，取S=1，u=1.41，因，取查手冊標準模數系列取，。第傳動組：，查圖=0.96，取S=1，因，取查手冊標準模數系列取，第傳動組：，查圖，取S=1，因，取查手冊標準模數系列取，2.4傳動軸直徑的確定2.4.1各軸最小直徑的確定 軸的直徑：，0.7軸的直徑：，1軸的直徑：，主軸孔直徑的確定取 主軸孔直徑主軸外徑=0.7，系數為1.07因為單鍵聯結，主軸直徑應增大1.05倍主軸孔直徑，取為50mm3.傳動零件的校核齒輪的校核齒輪是按接觸疲勞強度設計，因此對其進行彎曲疲勞強度校核。校核公式如下： （4）式中 N：傳遞的額定功率（） ：齒向載荷分布系數，機床設計手冊表5.4-86； ：動載系數，機床設計手冊表5.4-87; ：工作狀況系數，有輕微沖擊或中等沖擊，取=1.2-1.6； ：壽命系數： ：齒輪的最低轉速（） ：齒輪的工作期限近似認為，p為變速副數，取15000-2000h； ：基準循環次數，彎曲載荷取； ：彎曲載荷時，對正火,調質整體淬硬件取，表面淬硬件（高頻，滲碳，氮化等）取 ：小齒輪的齒數； ：齒輪的模數（）；：齒寬（）：齒形系數：計算轉速（）=700（）a組：,， , , , b組：,， , , c組：,， , 4.主軸跨距的計算最大回轉直徑為，主軸孔直徑前軸直徑應為，初步選定，后軸直徑，根據設計方案和結構定懸伸長度求軸承剛度前軸承參數：后軸承參數：主軸最大輸出轉矩：床身上最大加工直徑約為最大回轉直徑的60%，即240，故半徑為0.12切削力 背向力 故總作用力 故主軸前端受力為在估算時，先假設初值，故前后支承的反力和 根據金屬切削機床公式可求出前、后軸承的剛度 則，主軸的當量直徑故 慣性矩為按金屬切削機床線圖9.18查得，與原假設相符，所以最佳跨距為 5.主軸的剛度驗算：（1）計算跨距 前支承圓錐孔雙列短圓柱滾子軸承，后支承圓錐孔雙列短圓柱滾子軸承。l=1200mm=1.2m（2）當量外徑（3）主軸剛度：由于故 （4）切削力的確定 最大圓周切削力須按主軸輸出全功率和最大扭矩確定之，如下公式： 式中 電動機額定功率（）；主傳動系統總功率; 主軸計算轉速（）；溜板上最大加工直徑（） 對于普通車床 徑向切削分力： 進給力： 切削合力：（5）切削力的作用點 設切削力的作用點到主軸前支承的距離為，則 為主軸前端懸伸長度； 對于普通車床，（為車床的中心高，當時） （6）靜剛度驗算 a.計算切削力作用在點引起的前端點的撓度 其中：，代入式中得到b.計算驅動力作用在兩支承之間時，主軸前端點的撓度 其中 ： ，其余與a中各值相同。 代入式中得到 c.求主軸前端點的綜合撓度 水平坐標（或H）軸上的分量代數和為： 其中 代入式中得到 水平坐標（或V）軸上的分量代數和為： 其中 代入式中得到 綜合撓度為： 綜合撓度的方向角為： 求主軸組件的剛度是將主軸前端的切削負荷、轉化為作用在點的等效載荷 代入式中得到 等效載荷的方向角為 則主軸組件的剛度值應為 即，所以可以看出該機床主軸是合格的。6.軸的校核：該軸的傳遞功率； 該軸的計算轉速軸的校核驗算一軸撓度為例以下各軸同此：（1）齒輪圓周力： 齒輪徑向力； 圓周力、徑向力的方向如圖a所示。（2）計算軸承的支反力 垂直平面上的支反力見圖b所示 水平面上的支反力見圖d所示 （3）畫彎矩圖畫截面B處的彎矩垂直面上的彎矩圖見圖c所示 水平面上的彎矩圖見圖e所示 （4）合成彎矩M見圖f所示 （5）畫扭矩圖見圖g所示 （6）畫計算彎矩圖見圖h所示 由 ，則截面B處的當量彎矩為 （7）按彎扭合成應力校核軸的強度 右圖h可見截面B處的當量彎矩最大，故校核該截面的強度 查機械設計表82得。因，故安全。（8）計算一軸的撓度； 式中P ：外加載荷（N）；b=125mm l=300mm x=50mmE=200Mp I=0.0540=1.2810 許用撓度：y=（0.010.03）m 所以y=0.009y 故符合條件。7.傳動軸支承處軸承的選擇 主軸 前支承：NN 3022K（GB/T 285-1994）；后支承：NN 3016K（GB/T 285-1994）； 軸 前支承、后支承：33208（GB/T 297-1994）；中支承：6209（GB/T 276-1994）； 軸 前支承、后支承：33209（GB/T 297-1994）；中支承：6310（GB/T 276-1994）； 軸 前支承、后支承：30310（GB/T 297-1994）；中支承：6311（GB/T 276-1994）；8.軸承校核 選擇軸的軸承進行校核 ， ,符合要求.9.總結 通過一周半的設計，金屬切削機床的課程設計任務終于完成了.雖然設計的過程比較繁瑣，而且剛開始還有些不知所措，但是在同學們的共同努力下，再加上老師的悉心指導，我終于順利地完成了這次設計任務。本次設計鞏固和深化了課堂理論教學的內容，鍛煉和培養了我綜合運用所學過的知識和理論的能力，是我獨立分析、解決問題的能力得到了強化.參考文獻1王為汪建曉主編.機械設計.武漢:華中科技大學出版社,2007年2月2何志剛主編.互換性與測量技術(第三版).北京:中國農業出版社,1994年12月3大連理工大學工程畫教研室主編.機械制圖(第五版).北京:高等教育出版社,2003年8月4黃開榜 張慶春 那海濤 主編.金屬切削機床（第2版 ）.哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,2006年7月5工程學院機械制造教研室 主編.金屬切削機床指導書.6機床設計手冊編寫組 主編.機床設計手冊（第4版 ）.北京:機械工業出版社,20