1、金屬切削機(jī)床課程設(shè)計1 切削機(jī)床課程設(shè)計 設(shè)計題目 臥式車床主傳動系統(tǒng)設(shè)計 系 別 機(jī)械工程系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 班級學(xué)號 設(shè)計日期 2013 年 4 月 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計2 臥式車床設(shè)計任務(wù)書臥式車床設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計題目一、設(shè)計題目 臥式車床主傳動系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)計系數(shù)： 主軸最低轉(zhuǎn)速100, minnmin/ rmin/1250maxrn 公比 =1.26= 406. 1 電機(jī)功率 P=7.5KW 二、確定結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)二、確定結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)1. 由公式得：Z=121 -minmaxznnnR2.結(jié)構(gòu)式、傳動組和傳動副數(shù)的確定結(jié)構(gòu)式、傳動組和傳動副數(shù)的確定 傳動組

2、和傳動副數(shù)可能的方案有：12 = 43 12 = = 34 12 = 322 12 = 232 12 = 223第一行方案有時可以省掉一根軸。缺點(diǎn)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(jī)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。第二行的三個方案可根據(jù)下述原則比較：從電動機(jī)到主軸，一般為降速傳動。接近電動機(jī)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(jī)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 x2x2

3、的方案為好。結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)網(wǎng)的各種方案的確定金屬切削機(jī)床課程設(shè)計3 由知方案有 a. b. c. 631223126122231216222312d. e. f.361223122142231212422312選擇原則：I)傳動副的極限傳動比和傳動組的極限變速范圍降速傳動中，主動齒輪的最少齒數(shù)受到限制；minu41避免被動齒輪的直徑過大升速傳動比最大值2（斜齒傳動= 2.5）盡量maxumaxu減少振動和噪聲；各變速組的變速范圍=/8-10 之間；maxRmaxuminu對于進(jìn)給傳動鏈，由于轉(zhuǎn)速通常較低，零件尺寸也較小，上述限制可放寬些。 。故8 . 251進(jìn)imax進(jìn)R14在檢查傳動組的變速范

4、圍時，只需檢查最后一個擴(kuò)大組。因?yàn)槠渌鼈鲃咏M的變速范圍都比它小。應(yīng)為: max)1 -(pnRRnxnII)基本組與擴(kuò)大組的排列順序。 原則是選擇中間傳動軸變速范圍最小的方案。綜上所述，方案 a 較好631223123.結(jié)構(gòu)網(wǎng)結(jié)構(gòu)網(wǎng) 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計4 2、轉(zhuǎn)速圖、轉(zhuǎn)速圖1.因?yàn)?=1.26=1.064 所以每隔 4 個數(shù)取一個數(shù)查表 1-1 得各級轉(zhuǎn)速分別為： 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 12502.根據(jù)已知參數(shù)，取電動機(jī),額定功率 5.5KW，滿載轉(zhuǎn)速 1440。4132 sYmin/ r 本例所選定的結(jié)構(gòu)式共有三個傳動組，

5、變速機(jī)構(gòu)共需 4 軸。加上電動機(jī)軸共5 軸。故轉(zhuǎn)速圖需 5 條豎線，主軸共 12 速，電動機(jī)軸轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近，故需 12 條橫線。 軸 12 級速度 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250軸 傳動組變速 =8，所以倆個傳動副傳動比為極限值=，61ci4122ci軸 級比指數(shù) 3，取轉(zhuǎn)速為 500,630,800min/ r軸 級比指數(shù) 1，取 211ai11ai13ai金屬切削機(jī)床課程設(shè)計5金屬切削機(jī)床課程設(shè)計6四、帶輪直徑與齒輪齒數(shù)的確定四、帶輪直徑與齒輪齒數(shù)的確定1.選擇三角帶類型選工況系數(shù) X=1.1，則計算功率5 .

6、551 . 1 KNNj根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速和計算功率，三角帶取 A 型。2.確定帶輪的計算直徑2D B 型 取=90mmminD = ，其中=0.022D)-(121Dnn所以mm6012%-10980014402）（D3.確定三角帶速度smnDv/78.6100060144090100060min4.確定中心距0A =(0.72)() 取=500mm0A21DD 0A5.確定三角帶的計算長度及內(nèi)周長0lnl =2+0l0A13934)(202min221ADDDD）（查表 8-2，得 Ld=1400mm7.確定實(shí)際中心距 A 5 .4962139314005002-00llAA8.驗(yàn)算最小包角金屬

7、切削機(jī)床課程設(shè)計7000min201201723.57-180ADD9.確定三角帶根數(shù) 由kw064. 1P4-8min,/1440,90011得查表arnmmdd根據(jù) n1=1440r.min,i=1.8,和 A 型帶，查表 8-4b 得kwP15. 00查表 8-5 得96. 0,98. 0lKK（+）=1.14kwrP0P0PKlK82. 414. 1/5 . 5rcaPPz用 5 根10.確定齒輪齒數(shù)I 軸： 11ai 26.112ai 226.113ai查機(jī)械制造裝備設(shè)計表 2.1 得=72 Z3=28zS查表得 Z1=36 Z1=36 Z2=32 Z2=40 Z3=28 Z3=44

8、II 軸： 11ai 22ai查表得=72 Z2=24zSZ1=36 Z1=36 Z2=24 Z2=48III 軸：金屬切削機(jī)床課程設(shè)計8 5 . 11ai 51.22ai查表得=80 zSZ1=23 Z1=57 Z2=31 Z2=491Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9Z10Z11Z12Z13Z14Z353127374145362436484923315711.主軸轉(zhuǎn)速系統(tǒng)的驗(yàn)算 主軸轉(zhuǎn)速在使用上并不要求十分準(zhǔn)確，轉(zhuǎn)速稍低或稍高并無太大的影響，由確定的齒輪數(shù)所得的實(shí)際轉(zhuǎn)速與傳動設(shè)計理論值難以完全相符，需要驗(yàn)算主軸各級轉(zhuǎn)速，最大誤差不超過 10%1- ）（1%. 4%1-10-）（理理實(shí)nnn金

9、屬切削機(jī)床課程設(shè)計9金屬切削機(jī)床課程設(shè)計1012.傳動系統(tǒng)圖 五、傳動軸計算及其組件的設(shè)計五、傳動軸計算及其組件的設(shè)計傳動軸直徑的估算與驗(yàn)算金屬切削機(jī)床課程設(shè)計11傳動軸直徑的估算傳動軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下列公式估算傳動軸直徑)(114cmnNdj其中 N-電動機(jī)功率，nj-該傳動軸的計算轉(zhuǎn)速 r/minminn800500250100P5.395.235.074.92mind22253142因?yàn)檩S上要開鍵槽所以每個軸相應(yīng)增加 10%，軸的直徑依次為 26mm 28mm 36mm 46mm。考慮到軸是花鍵軸所以軸直徑作為花鍵軸小徑,查表得花鍵規(guī)格 NdDB(鍵數(shù)小徑大徑鍵寬)，分別是， ，。63

10、0268732288740368950468軸IIIIIIIV直徑26283646花鍵630268732288740368950468驗(yàn)算最小齒輪壁厚由上面數(shù)據(jù)可知，最小齒輪在 III 軸上，此軸徑為 35mm，查普通平鍵鍵槽尺寸表可知齒輪上所需鍵槽高度為 5mm，齒輪壁厚82185518465-2-2mhddaf軸齒輪符合設(shè)計要求。金屬切削機(jī)床課程設(shè)計12六、齒輪模數(shù)六、齒輪模數(shù)的估算與計算的估算與計算1.彎曲疲勞（根據(jù)齒輪最多的齒輪進(jìn)行計算與計算）齒輪彎曲疲勞的估算332jxwnZNm Z6：. 2500455 . 5323wmZ10：47. 2250*485 . 5323wmZ14：16

11、. 3100575 . 5323wm2.齒面點(diǎn)蝕估算3370jnNA2jjjZZAmZ6：29.825005 . 53703A29. 245272*29.82jmZ10：68.1032507553703A88. 248242*68.103jmZ14：71.1401005 . 53703A51. 357232*71.140jm齒數(shù)模數(shù)第一變速組第二變速組第三變速組mw23.473.16mj2.292.883.52取 m444核對齒輪中心距=4*(35+37)/2+4*(36+36)/2+4*(49+31)/2=448mm 小于帶輪中心距496.5mm金屬切削機(jī)床課程設(shè)計13分度圓直徑d1d2d

12、3d 4d 5 d 6 d7d8d9d10d11d12d13d141401241081481641801449614419219692124228a)齒寬由齒寬計算公式（齒寬系數(shù)，d1為小齒輪直徑）1dBdjd=0.2-1.4d兩支乘相對小齒輪作對稱布置最大兩支乘相對小齒輪作不對稱布置取中等d小齒輪作懸臂布置最小d 取 經(jīng)過計算元整及考慮到小齒輪齒寬要比大齒輪齒寬大 5-10mm,所以，最終5 . 0d各齒輪齒寬如下：B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11B12B13B147065556560507550704570556550 。b)中心距由中心距公式得2/ )(21ZZma144

13、mm2/ )(4112ZZma144mm2/ )(9723ZZma160mm2/ )(131134ZZma八軸承的選擇以及壽命校核八軸承的選擇以及壽命校核1.選擇軸承根據(jù)兩支承主軸軸承選用的一般原則：1）當(dāng)載荷較大、轉(zhuǎn)速較高時，采用雙列圓柱滾子軸承和接觸角為的雙向推60力角接觸球軸承組合；中、低速時，采用雙列圓柱滾子軸承和推力球軸承或圓錐滾子軸承的組合。金屬切削機(jī)床課程設(shè)計142）當(dāng)載荷中等、轉(zhuǎn)速較高時，采用雙列圓柱滾子軸承和角接觸球軸承的組合或采用前后支承都是角接觸球軸承的組合；中、低速時，可采用兩個圓錐滾子作前后支承軸承。3）當(dāng)載荷較小、轉(zhuǎn)速較高時，可采用前后支承都是單列角接觸球軸承的組合

14、，如果要提高軸向剛度可每個支承并列兩個軸承；中、低速時，可采用深溝球軸承和推力球軸承的組合。III主軸所需要傳遞的功率為=5.07kW，最高轉(zhuǎn)速為 800r/min，所以選用 2）中P的前后支承都是角接觸球軸承的組合。為便于安裝傳動件及支承件，主軸通常為階梯形，各段直徑向尾部逐漸減小。各段中最重要的，并對主軸結(jié)構(gòu)尺寸有決定性影響的是同主軸前軸承相配合的軸頸直徑。之前算出主軸的最小直徑1D為 50mm，則前支承軸的軸頸=50mm 選擇角接觸球軸承1D7010AC：dDB=508016。，取=40mm 選擇12)85. 07 . 0(DD 2D7008AC：dDB=4068152.軸承壽命校核當(dāng)齒

15、數(shù)為 36 與 36 齒輪嚙合時，主軸輸出最小轉(zhuǎn)速為=500r/min，此時主軸傳1n遞的最大扭矩：=96837Nmm1max9550nPT=1344.96N9max12dTFt=627.16Ntan11trFF當(dāng)齒數(shù)為 24 與 48 齒輪嚙合時，主軸輸出的最小轉(zhuǎn)速為=250r/min，此時主軸7n傳遞的最大扭矩：=193674Nmm71max9550nPT=2017.44N101max22dTFt=940.75Ntan22trFF金屬切削機(jī)床課程設(shè)計15因?yàn)椋匀∮嬎?rF1rF2rF此組合的軸承只承受徑向載荷所以主軸的當(dāng)量動載荷2rpFfP 取=1.5 則當(dāng)量動載荷=1411.125N

16、pfP軸承壽命公式： )(60106PCnLh對于球軸承取 3，為軸承的基本額定動載荷為 25.2kWC則 =379676.66h)(60106PCnLhhL所以軸承符合要求。九軸的校核九軸的校核主軸的設(shè)計主軸設(shè)計為空心軸，主軸內(nèi)孔直徑的確定：44-1-1）（實(shí)空實(shí)空DdIIKK取 0.6，得 d=21mm。內(nèi)腔用于穿插棒料。根據(jù)軸上零件定位要求設(shè)計軸如圖所示:從軸左端起第一段上有螺紋，用于裝雙螺母，對軸承進(jìn)行定位及預(yù)緊，螺紋長度為20mm，接下來裝有雙深溝球軸承，軸徑取軸的最小軸徑 65mm，考慮整個傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計需要，取第一段長度為 280mm。 第二段上裝有一個圓錐滾子軸承及兩個齒輪，

17、齒輪徑向定位使用鍵槽，各零件間軸向定位使用軸套，綜合考慮傳動系統(tǒng)中各零件的布置，取第二段長度為 253mm，軸徑為 70mm。 第三段上裝有圓錐滾子軸承，在軸向上使用軸肩與軸套定位，其軸徑為 75mm，取第三段長度為 50mm。 第三段往右為與車床配合所需，各段軸徑分別為 85mm，115mm，各段長度分別為 20mm，20mm。 加上最右段頂尖，主軸總長度為 623mm。金屬切削機(jī)床課程設(shè)計16.1 軸徑直徑主軸功率 P=4.92kw，查表，估算主軸前軸徑，mmD901。mmDDD70,)85. 07 . 0(212取后軸徑選取。.99, 1 . 11mmaDa則懸伸梁支承跨距 L0=（23

18、.5)a=347mm。但實(shí)際 L 大于 L0，所以取 L=400mm。3.6.2 主軸軸承的選擇主軸軸承的選擇主軸軸承的選擇主軸軸承的選擇 為提高剛度，主軸采用三支承，前支承和中支承為主要支承，后支承為輔助支承。是因?yàn)橹鬏S上的傳動齒輪集中在前部；容易滿足主軸的最佳跨距要求；箱體上前、中支承的同軸度加工容易保證，尺寸公差也易控制。 前軸承選用一個型號為 30218 的圓錐滾子軸承，中軸承選一個用型號為 30216 的圓錐滾子軸承，后軸承選用一個型號為 6314 深溝球軸承。前軸承 D 級精度，中軸承 E 級精度，后軸承 E 級精度。前軸承內(nèi)圈配合為 k5，外圈配合為 M6；中軸承內(nèi)圈配合為 js

19、5，外圈配合為 K6；后軸承內(nèi)圈配合為 js6，外圈配合為H7。七、齒根圓驗(yàn)算七、齒根圓驗(yàn)算1.、軸上齒輪使用花鍵周向定位金屬切削機(jī)床課程設(shè)計17小徑 d規(guī)格 NdDB26626306286283273663640746646509由上表得齒根圓強(qiáng)度校核估算軸徑2531軸直徑 d2836花鍵（Z-dDB)8-283278-36407齒根圓 d1=mz-2.5mZ8=424-2.54=86Z12=423-2.54=8221Dd (86-32)/22m合格(82-40)/2=13.572m合格2.、軸上齒輪使用平鍵周向定位金屬切削機(jī)床課程設(shè)計18主軸直徑46t15.4齒根圓 d1Z13=430-2

20、.54=110d1/2-（d/2+t1）110/2-(83/2+5.4)=8.172m合格八八 齒輪的尺寸計算齒輪的尺寸計算尺寬的計算齒寬計算公式（齒寬系數(shù)，d1為小齒輪直徑）1dBdjd=0.2-1.4d兩支乘相對小齒輪作對稱布置最大齒輪Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9Z10Z11Z12Z13Z14齒數(shù)3624303642484222426260183072分度圓d144961201441681921688816824824072120288金屬切削機(jī)床課程設(shè)計19兩支乘相對小齒輪作不對稱布置取中等d小齒輪作懸臂布置最小d軸 Zmin=24 =0.5 Bj1=0.596=48 圓整取 4

21、8d軸 Zmin=22 =0.5 Bj2=0.588=44 圓整取 44d軸 Zmin=30 =0.5 Bj4=0.5120=60d軸 Zmin=18 =0.5 Bj3=0.572=36.0 圓整取 36d在設(shè)計上，相嚙合齒輪的一對齒輪，小齒輪比大齒輪寬 5-10mmB1=72 B4=72 B2=48 B6=40 B3=60 B5=53B8=44 B10=37 B9=B7=84 B12=36 B14=29 B13=60 B11=53九、參考文獻(xiàn)九、參考文獻(xiàn)戴曙主編. 金屬切削機(jī)床. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 2011孫桓，陳作模，葛文杰主編. 機(jī)械原理第七版. 北京：高等教育出版社. 2006陸

22、鳳儀，鐘守炎主編. 機(jī)械設(shè)計第二版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 2010唐增寶，常建娥主編. 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計第三版. 武漢：華中科技大學(xué)出版社. 200610、小結(jié)小結(jié) 通過本次的課程設(shè)計，感慨頗多，收獲也很多。從中學(xué)到很多東西，做課程設(shè)計要按照一定的步驟完成設(shè)計的任務(wù)，設(shè)計中既是對課本內(nèi)容的認(rèn)識與深化了解，也要靠自己去理解分析問題，對于一次設(shè)計來說，總體布局很重要，既要有邏輯聯(lián)系，又要分類排版，在做課程設(shè)計中，感覺學(xué)習(xí)很充實(shí)。金屬切削機(jī)床課程設(shè)計20七、齒根圓驗(yàn)算七、齒根圓驗(yàn)算1.、軸上齒輪使用花鍵周向定位小徑 d規(guī)格 NdDB236232662662630628628327306303510326323510366363810由上表得金屬切削機(jī)床課程設(shè)計21齒根圓強(qiáng)度校核估算軸徑21.9328.47軸直徑 d3030花鍵（Z-dDB)6-3035106-303510齒根圓 d1=mz-2.5mZ8=422-2.54=78Z12=418-2.54=6221Dd (78-35)/22m合格(62-35)/2=13.572m合格2.、軸上齒輪使用平鍵周向定位主軸直徑83t15.4齒根圓 d1Z13=430-2.54=110d1/2-（d/2+t1）110/2-(83/2+5.4)=8.172m合格金屬切削機(jī)床課程設(shè)計22八八 齒輪的尺寸