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1、下载可编辑目录1. 前言12设计目的：13设计内容和要求：131运动设计132动力计算：233结构设计234编写设计说明书24设计过程：241机床主传动系统运动设计：2411确定极限转速2412确定公比3413确定结构网或结构式：3414绘制转速图:4415确定各变速组此轮传动副齿数:5416核算主轴转速误差5417传动系统图65主要零件的计算：651三角胶带传动的计算和选定：6511确定计算功率：6512选择三角胶带的型号：6513确定带轮的直径、：7514计算胶带速度：7515计算胶带的长度：7516 计算实际中心矩A:7517定小带轮的包角：7518确定三角胶带的根数：8519预紧力85
2、110计算带传动作用在轴上力852传动件的选择和计算：852 1传动轴的计算：8522主轴轴颈的确定：9523主轴轴承设计9524齿轮模数的计算：106主轴零件的验算1261齿轮的验算：1262轴的验算：13621花键轴侧挤压应力的验算137润滑与密封14.专业.整理.1.前言 金属切削机床是人类在改造自然的长期实践生产中，不断改进生产工具的基础上产生和发展起来的。最原始的机床是依靠双手的往复运动，在工件上钻孔。最初的加工对象是木料。为加工回转体，出现了依靠人力使工件往复回转的原始车床。在原始加工阶段，人既是提供机床的动力，又是操纵者。近些年来，随着电子技术、计算机技术、信息技术以及激光技术等
3、的发展并应用于机床领域，使机床的发展进入了一个新时代。人不仅不需要提供动力，连操纵都交给及其了。人只需要规定电脑 的工作程序，由电脑去操作机床。紧张、重复性的操作都可由电脑完成，而且不会出错。自动化、精密化、高效化和多样化成为这时代机床发展的特征，用以满足社会多种多样越来越高的要求，推动社会生产力的发展。机床课程设计是在完成金属切削机床及其相关的课程之后进行的实习性教学环节。通过机床主轴传动系统的机械变速机构的设计，使学生在拟定传动机构、装配结构和制造结构的各种发案以及在机械设计制图、零件计算和编写技术等方面得到综合训练，以培养学生具有初步的结构分析与结构设计计算能力。2设计目的：通过本课程设
4、计的训练，使学生初步掌握机床的运动设计（包括主轴箱、变速箱传动链），动力计算（包括确定电机型号，主轴、传动轴、齿轮的计算转速），以及关键零部件的强度校核，获得工程师必备设计能力的初步训练，从而提高分析问题、解决问题尽快适应工程实践的能力。3设计内容和要求：31运动设计：根据所给定的转速范围及变速级数，拟定机床主运动传动结构方案(包括传动结构式、转速分布图)和传动系统图，确定各传动副的传动比，计算齿轮的齿数，主轴实际转速及与标准转速的相对误差。32动力计算：选择电动机型号及转速，确定传动件的计算转速、对主要零件（如皮带、齿轮、主轴、轴承等）进行计算（初算和验算）。33结构设计进行主传动系统的轴系
5、、变速机构、主轴组件等的布置和设计并绘制展开图、剖面图、主要零件工作图。34编写设计说明书1）机床的类型、用途及主要参数主轴转速范围 =1400，=31.5变速级数：z=12，电动机功率：。2）工件材料：45号钢 刀具材料：YT153）设计部件名称：车床主轴箱4设计过程：41机床主传动系统运动设计：411确定极限转速=1400，=31.5=44.44412确定公比 =1.41413确定结构网或结构式： 传动组和传动副数的确定：传动组和传动副数可能的方案有： 在上列的两行方案中，第一行方案有时可以省掉一根轴。缺点是有一个传动组内有四个传动副。如果用一个四联滑移齿轮，会增加轴向尺寸；如果用两个双联
6、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。所以一般少用。第二行的三个方案可根据下述原则比较：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，尺寸也就较小。如使传动副较多的传动组放在接近电动机处，则可使小尺寸的零件多些，小尺寸的零件少些，就省材料了。这就是“前多后少“原则。从这个角度考虑原则方案为好。结构网或结构式的各种方案的选择：在中，又因基本组和扩大组的不同而不同的方案。可能的六种方案：a: b: c:d: e: f:主传动链任一传动组的最大变速范围一般为=a.b.c.e符合要求。 再根据原则“选择中间传动轴变速范围最小的方案。因为各方案同号传动轴的
7、最高转速相同，则变速范围小的，最低速较高，转矩较小，传动件的尺寸也就可以小些。故方案a较佳。 拟定转速图：先决定轴III的转速：传动组c： 这样就确定了轴III的六种转速只有一种可能，即为125、180、250、355、500、710。随后决定轴II的转速。传动组b的级比指数是3，在传动比极限值得范围内，轴II的转速最高可为500、710、1000，最低可为180、250、355，可取 ，轴II的转速确定为：355、500、710。同理轴I的转速可取： ，轴I的转速确定为710414绘制转速图:确定电动机的转速：由给定的电动机功率，参照表12-16，选取电动机的转速为1430，其型号为：Y10
8、0L1-4。绘制转速图：选定的结构共有三个传动组，变速机构共需4轴，加上电动机5轴，转速图需5条竖线，主轴12转速，需12条横线。 图1 12级传动系统的转速图415确定各变速组此轮传动副齿数: =、60、63、66、69、72、75、 =、60、63、65、67、68、70、72、73、75、 =、60、62、64、66、68、70、72、74、取=72，查出齿轮的齿数分别为：36、30、24即36/36，30/42，24/48，同理：42/42，22/62，60/30, 18/72416核算主轴转速误差经计算，主轴工作在最高转速时，实际传动比与理论传动比之间的差距最大，转速误差为：（0.9
9、93-0.979）/0.979=0.0143=1.43%，而10（1.41-1）%=4.1%，得1.43%4.1%，则主轴转速误差较小。417传动系统图 图2 12级传动系统图5主要零件的计算：51三角胶带传动的计算和选定：511确定计算功率： =1.23=3.6主动带轮传动的功率 工作情况系数，查表512选择三角胶带的型号：初步由图决定选用型513确定带轮的直径、：小轮直径应满足：，为三角胶带带轮的最小计算直径，尽量选用较大的直径，以减小胶带的弯曲应力，从而提高胶带的使用寿命。根据表8-45查得=63,取80。，计算取=160。514计算胶带速度：=6515计算胶带的长度： 初定中心距A0,
10、取0.7（D1+D2）A02(D1+D2),可大致取A0=350mm=1081.56 由表8-25选取L=1000516 计算实际中心矩A:=309.22517定小带轮的包角： 经计算 =,符合设计要求。518确定三角胶带的根数：,根数取整，取z=2；519预紧力 =5110计算带传动作用在轴上力 = 52传动件的选择和计算：52 1传动轴的计算： 式中，d传动轴受扭部分的直径 N该轴传递的功率（kw） 电动机的功率 电动机到该传动轴的传动功率见表 主轴为空心轴：式中：-最大加工直径522主轴轴颈的确定：主轴前轴颈=6080 主轴后轴颈523主轴轴承设计1）轴承类型的选择主轴前轴承有两种常用的
11、类型：双列短圆柱滚子轴承。承载能力大，可同时承受径向力和轴向力，结构比较简单，但允许的极限转速低一些。与双列短圆柱滚子轴承配套使用承受轴向力的轴承有三种：600角双向推力向心球轴承。是一种新型轴承，在近年生产的机床上广泛采用。具有承载能力大，允许极限转速高的特点。外径比同规格的双列圆柱滚子轴承小一些。在使用中，这种轴承不承受径向力。推力球轴承。承受轴向力的能力最高，但允许的极限转速低，容易发热。向心推力球轴承。允许的极限转速高，但承载能力低，主要用于高速轻载的机床。2）轴承的配置大多数机床主轴采用两个支撑，结构简单，制造方便，但为了提高主轴刚度也有用三个支撑的了。三支撑结构要求箱体上三支撑孔具
12、有良好的同心度，否则温升和空载功率增大，效果不一定好。三孔同心在工艺上难度较大，可以用两个支撑的主要支撑，第三个为辅助支撑。辅助支撑轴承（中间支撑或后支撑）保持比较大的游隙（约0.030.07），只有在载荷比较大、轴产生弯曲变形时，辅助支撑轴承才起作用。轴承配置时，除选择轴承的类型不同外，推力轴承的布置是主要差别。推力轴承布置在前轴承、后轴承还是分别布置在前、后轴承，影响着温升后轴的伸长方向以及结构的负责程度，应根据机床的实际要求确定。在配置轴承时，应注意以下几点： 每个支撑点都要能承受径向力。 两个方向的轴向力应分别有相应的轴承承受。 径向力和两个方向的轴向力都应传递到箱体上，即负荷都由机床
13、支撑件承受。3）轴承的精度和配合主轴轴承精度要求比一般传动轴高。前轴承的误差对主轴前端的影响最大，所以前轴承的精度一般比后轴承选择高一级。普通精度级机床的主轴，前轴承的选或级，后轴承选或级。选择轴承的精度时，既要考虑机床精度要求，也要考虑经济性。轴承与轴和轴承与箱体孔之间，一般都采用过渡配合。另外轴承的内外环都是薄壁件，轴和孔德形状误差都会反映到轴承滚道上去。如果配合精度选的太低，会降低轴承的回转精度，所以轴和孔的精度应与轴承精度相匹配。4） 轴承间隙的调整为了提高主轴的回转精度和刚度，主轴轴承的间隙应能调整。把轴承调到合适的负间隙，形成一定的预负载，回转精度和刚度都能提高，寿命、噪声和抗震性也有改善。预负载使轴承内产生接触变形，过大的预负载对提高刚度没有明显的小果，而磨损发热量和噪声都会增大，轴承寿命将因此而降低。轴承间隙的调整量，应该能方便而且能准确地控制，但调整机构的结构不能太复杂。双列短圆柱滚子轴承内圈相对外圈可以移动，当内圈向大端轴向移动时，由于1：12的内錐孔，内圈将胀大消除间隙。其他轴承调整也有与主轴轴承相似的问题。特别要注意：调整落幕的端面与螺纹中心线的垂直度，隔套两个端面的平行度都由较高要求，否则，调整时可能将轴承压偏而破坏精度。隔套越长，误差的影响越小。螺 母端面对螺纹中心线垂直度、轴上和孔上套简两端平行度等均有严格的精度要求。524齿轮模数的计算：
