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1、目 录1. 概述和机床参数确定21.1机床运动参数的确定21.2机床动力参数的确定21.3机床布局2 2. 主传动系统运动设计32.1确定变速组传动副数目32.2确定变速组的扩大顺序42.3绘制转速图42.4确定齿轮齿数42.5确定带轮直径52.6绘制传动系统图5 3估算传动件参数 确定其结构尺寸53.1确定计算转速53.2确定轴的最小直径63.3估算传动齿轮模数63.4普通V带的选择和计算7 4结构设计84.1带轮设计84.2齿轮块设计84.3传动轴轴承的选择84.4主轴组件84.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计94.6主轴箱体设计94.7主轴换向与制动结构设计9 5.齿轮强度校核95.校
2、核a传动组齿轮 95.2校核b传动组齿轮 105.3校核c传动组齿轮116. 传动轴的刚度验算 127.花键键侧压溃应力验算 168.主轴组件验算 169 滚动轴承的验算 18总 结 19参考文献 201.概述1机床课程设计的目的机床课程设计，是在金属切削机床课程之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计，使学生在拟定传动和变速的结构的结构方案过程中，得到设计构思，方案分析，结构工艺性，机械制图，零件计算，编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。轻型车床是根据机械加工业
3、发展需要而设计的一种适应性强，工艺范围广，结构简单，制造成本低的万能型车床。它被广泛地应用在各种机械加工车间，维修车间。它能完成多种加工工序；车削内圆柱面，圆锥面，成形回转面，环形槽，端面及内外螺纹，它可以用来钻孔，扩孔，铰孔等加工。1.1 机床运动参数的确定（1） 确定调速范围Rn已知最低转速nmin=31.5r/min，最高转速nmax=1400r/min，变速级数Z=12，则公比：=1.41，转速调整范围： Rn=nmax/nmin=45。（2） 求出转速系列根据最低转速nmin=31.5r/min，最高转速nmax=1400r/min，公比=1.41，按机床课程设计指导书（陈易新编）表
4、5选出标准转速数列：31.5，45，63，90，125，180，250，355，500，710，1000，1400 1.2机床动力参数的确定已知电动机功率为N=4kw，根据机床设计指导（任殿阁主编）附录41选择主电动机为Y112M-4，其主要技术数据见下表1：表1 Y112M-4技术参数转速（r/min）额定功率（kw）满载时堵转电流堵转转矩最大转矩同步转速（r/min）级数电流（A）效率（%）功率因数额定电流（倍）额定转矩（倍）额定转矩（倍）144046.882.50.817.02.22.3150041.3机床布局确定结构方案1）主轴传动系统采用V带，齿轮传动。2）传动型采用集中传动。3）制
5、动采用式摩擦离合器和带式制动器。4）变速系统采用多联划移齿轮变速。5）润滑系统采用飞溅油润滑。2）布局采用卧式车床常规的布局形式。机床主要由主轴箱，皮鞍，刀架，尾架，进给箱，溜扳箱，车身等6个部件组成。主轴的空间位子布局图图12 主传动系统运动设计2.1确定变速组传动副数目实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合：1）12=3 2）12=43 3）12=3 4）12232 5) 12223第一行方案中可省一根轴。但缺点是一个转动组里有四个传动副。如果用一个四连滑移齿轮则会加大轴向尺寸；如果用两个双连滑移齿轮则操纵机构必须互锁以防止两个滑移齿轮同时啮合故这个方案不行。第二行方案中可
6、根据下述原则比较：从电动机到主轴，一般为降速传动。接近电动机处的零件，转速较高，从而转矩较小，尺寸也较小。如使传动副有较多的传动组在接近电动机处，则使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件少些，可以节省材料。故选择12=3的方案为好。2.2确定变速组的扩大顺序12=3的传动副组合，其传动组的顺序又可有以下六种形式：1） 12=312326 2） 12=3126233） 12=322126 4） 12=3421225） 12=322621 6） 12=342221 选着中间轴的变速范围最小的方案，变速范围小，转速高，转矩较小，传动件的尺寸九可以小些，尽量使扩大组的顺序要与传动顺序一致的原则。所以选择方案
7、1）较为合理。结构网图如下： 图2 传动系统的结构网2.3绘制转速图 图3转速图2.4确定齿轮齿数利用查表法由金属切削机床（大连理工 戴曙主编）表81，求出各传动组齿轮齿数表2 各传动组齿轮齿数变速组第一变速组第二变速组第三变速组齿数和728490齿轮Z1Z2Z5Z4Z5Z6Z7Z8Z9Z10Z11Z12齿数3636244842422262603018722.5确定带轮直径确定计算功率 K-工作情况系数 工作时间为二班制 查表得K=1.2N-主动带轮传动的功率计算功率为Nj=1.2x4=4.8kw根据计算功率和小带轮的转速选用的V带型号为A ， 查表26得小带轮直径推荐植为90mm ，大带轮直
8、径 圆整为200mm2.6绘制传动系统图 图4传动系统图3 估算传动件参数 确定其结构尺寸3.1确定计算转速轴：710 轴：355 轴：125 主轴：90传动组a： 传动组b： 传动组c： 3.2确定轴的最小直径表3估算传动轴直径计算公式轴号计算转速电机至该轴传动效率输入功率估计轴的最小直径mmI7100.962.8821II3550.9222.76625III1250.852.55323.3估算传动齿轮模数-轴：按齿轮弯曲疲劳计算：=（为大齿轮的计算转速，根据转速图确定）按齿面点蚀计算：取A=60由中心距A及齿数计算模数： 圆整为 模数因取和中较大值。故第一变数组齿轮模数因取m=2.0-轴：
9、按齿轮弯曲疲劳计算：=按齿面点蚀计算：取A=74由中心距A及齿数计算模数：同理 第二转动组齿轮模数取m=2.0-轴：按齿轮弯曲疲劳计算：=按齿面点蚀计算：取A=113故第三传动组取m=2.53.4普通V带的选择和计算设计功率 （kw） V带选择的型号为A型两带轮的中心距范围内选择。中心距过小时，胶带短因而增加胶带的单位时间弯曲次数降低胶带寿命；反之，中心距过大，在带速较高时易引起震动。计算胶带速度初定中心距 初定为400mm计算带的基准长度：按上式计算所得的值查表选取计算长查金属切削机床设计指导表23取实际中心距 393.5mm 中心距的变化范围374.75431核算定小带轮包角求得合格.带的
10、根数 Z=Pca/Pr Pca=3.6kw Pr=1.13kw 取4根V带。4结构设计4.1带轮设计根据V带计算，选用4根A型V带。由于I轴安装了摩擦离合器，为了改善它们的工作条件，保证加工精度，采用了卸荷带轮结构。4.2齿轮块设计机床的变速系统采用了滑移齿轮变速机构。根据各传动组的工作特点，基本组的齿轮采用了销钉联结装配式结构。第二扩大组，由于传递的转矩较大，则采用了整体式齿轮。所有滑移出论与传动轴间均采用了花键联结。从工艺的角度考虑，其他固定齿轮也采用花键联结。由于主轴直径较大，为了降低加工成本而采用了单键联结。4.3传动轴轴承的选择 轴：30207型圆锥滚子轴承 轴：30207型圆锥滚子
11、轴承和NN3009型双列圆柱滚子轴承 轴：30208型圆锥滚子轴承4.4主轴组件本车床为普通精度级的轻型机床，为了简化结构，主轴采用了轴向后端定位的两支承主轴主件。前轴承采用了NN3020K型双列圆柱滚子轴承，后支承采用了NN3016K型双列圆柱滚子轴承，中支承N219E型圆柱滚子轴承。为了保证主轴的回转精度，主轴前后轴承均用压块式防松螺母调整轴承的间隙。主轴前端采用了圆锥定心结构型式。前轴承为C级精度，后轴承为D级精度。4.5操纵机构 、滑系统设计 、封装置设计为了适应不同的加工状态，主轴的转速经常需要调整。根据各滑依齿轮变速传动组的特点，分别采用了集中变速操纵机构和单独操纵机构。主轴箱采用飞溅式润
