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1、1金属切削机床课程设计任务书班级： 姓名： 题目：320mm 立式铣床主传动系统设计(混合公比要求：D= 320 m）m， Z= 18 。时间：2012 年 11 月 21 日至 2011 年 12 月 30 日 共 6 周 具体任务：1、确定机床的工艺范围及功率；2、选择变速形式（混合公比） ，绘制转速图（A3） ；3、拟定传动路线，选择传动机构，绘制传动系统图（A2）4、绘制主轴箱装配图（A0） ；5、绘制主轴箱剖面图（A1） ；6、编写设计说明书（不少于 1 万字） 。学 生 ： （签名）指导教师： （签名）机械工程系 2012 年 12 月 2目 录引 言2第 1 章 机床工艺范围的确
2、定及功率 4第 2 章 主传动系统的运动设计 5第 3 章 齿轮齿数的确定11第 4 章 带轮及 V 带设计 13第 5 章 传动设计 16第 6 章 主传动系统的结构设计 21第 7 章 计算转速 25第 8 章 主轴的校核 30第 9 章 键的选择、键的校核 32第 10 章 传动系统的润滑 37参考文献 40致 谢 443引 言机床课程设计是在学完这门课以后，进行一次学习设计的综合性练习。通过设计，运用所学过的基础课、技术基础课和专业课的理论知识，生产实习和实验等实践知识，达到巩固、加深和扩大所学知识的目的。通过设计，分析比较机床主传动中某些典型机构，进行选择和改进，学习构造设计，进行设
3、计计算和编写技术文件。完成机床主传动设计，达到学习设计步骤和方法的目的。通过机床课程设计，获得设计工作的基本技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力。并为进行一般机械的设计创造一定的条件。金属切削机床（以下简称机床）是用刀具或磨具对金属工件进行切削加工的机器。我国机床工业从无到有，从小到大，从修配到制造，从纺织到自行设计，从沿海到内地，从通用机床到专用机床，从单机到配套，不断发展壮大。目前，我国的机床工业体系已经基本形成，并设计和制造了一些具有先进水平的机床，逐步掌握了精密、高效、简短、重型等机床品种。许多工厂已试制和生产了数控车床、数控铣床、数控镗床以及加工中心。机关技术、静压技术、数显
4、装置、电子计算机等也成功地用到机床上。机床主传动系统因机床的类型、性能、规格和尺寸等因素的不同，应满足的要求也不一样。设计机床主传动系时最基本的原则就是以最经济、合理的方式满足既定的要求。在设计时应结合具体机床进行具体分析，一般应满足的基本要求有：满足机床工艺范围柔性与物流系统的可接近性刚度精度噪声生产率自动化和成本等方面的要求。本文设计的为立式铣床的传动系统，根据不同的生产要求的能力，对传动系统的要求也不尽相同，例如包括：加工工件类型加工方法加工表面形状材料工件和加工尺寸范围毛坯类型等。以及依据某些典型工艺和加工对象，兼顾其他的可能工艺加工的要求，对于大批量生产模式，工序分散，一台机床仅需对
5、一种工件完成一道或几道工序的加工，因而，范围窄，但要求的加工效率高，可采用专用机床；当单件小批量生产时，工序集中，要求机床有较大的加工范围，应采用普通机床或通用机床。所以在拟定机床技术参数时，要综合考虑机床发展趋势以及应用的领域和同国内外同类机床的对比，从而获得最优的参数，使机床设计的较为合理。 4第 1 章.机床工艺范围的确定及功率1.1 机床的工艺范围：该机床可用于铣削平面、斜面、沟槽、齿轮等。工作台可绕垂直轴在水平面正负 45 度范围内调整，如果采用分度头附件，还可加工螺旋表面。1.2 主要技术参数：根据金属切削机床设计指导选取 320 mm 立式铣床的主要参数。主电机：功率11 千瓦转
6、速1450 转/分主轴转速范围（18 级）20 1600 转/分主轴端孔锥度7:24工作台尺寸（长 x 宽）1250x320 毫米工作台最大行程：纵向700 毫米横向255 毫米垂直370 毫米5第第 2章章 . 主传动系统的运动设计主传动系统的运动设计主传动系统的运动设计是运用转速图的基本原理，以拟定满足给定的转速数列的经济合理的传动系统方案。其主要的内容包括选择变速组及其传动副数，确定各变速组中的传动比，以及计算齿轮齿数和皮带轮直径等。设计主传动系统时，一般应满足下里面的几项要求：a.机床的主轴须有足够的转速范围和转速级数（对于主传动系统为直线运动的机床则为直线速度的变速范围和变速级） ，
7、以便满足实际使用要求。b.主电动机和全部机构要能传递足够的功率和扭矩，并具有较高的传动效率。c.执行部件（如主轴组件）须有足够的精度、刚度、抗震性以及小于许可限度的热变形。d.操纵要轻便灵活、迅速、安全可靠，并须便于调整和维修。e.结构简单、润滑与密封良好，便于加工和装配，成本低。2.1. 转速图分析研究传动系统，仅有机床的传动系统图是不够的，因为他不能直观的表明主轴每一种转速是通过哪些齿轮传动的，以及各对齿轮的传动比之间的内在联系，只有算出机床的每一种转速，按转速大小排成次序，画出传动路线的转速图，才能搞清楚。转速图的概念:确定主轴的最高转速和最低转速，应该在分析所设计机床几种典型加工方式的
8、切削用量和参考现有同类型机床的技术性能的基础上，并按照“技术上先进，经济上合理”的原则进行。由于通用性机床加工对象很广，不同工序所采用的切削用量相差悬殊，而6且加工零件的尺寸变换也很大，所以要合理地确定其极限转速是一个复杂的任务，必须对有关加工工序和切削用量进行分析，在分析切削用量的过程中，应特别注意下列几点： 考虑先进加工方法，但所选的切削用量不应该是个别记录，而应该具有普遍性。 应考虑刀具材料的发展趋势。例如普通车现在大多数情况下已经采用硬质合金，目前陶瓷刀具也已开始应用等情况。 最高和最低转速不能仅用计算方法来确定。还应该和先进的同类机床比较，因为过大的转速范围不仅不能充分发挥其性能，而
9、且还可能使结构无法实现。在传动系统拟定好以后，验算各主要传动件的最大圆周速度应不超过允许值。主轴最高和最低转速可按下列计算：2-1rpmdvninaxmax102-2maximin其中：max、 in主轴最高、最低转速（r/min） ；v、 i典型工序的最大、最小切削速度（r/min） ；maxd 、 in最大、最小计算直径。采用最大速度 Vmax 的典型工序一般用为硬质合金铣刀精加工或半精加工低强度的结构钢。根据金属切削用量手册查得 Vmax=250 r/min。采用最小速度 Vmin 的典型工序为用高速钢端铣刀粗加工铸铁工件或用高速钢圆片铣刀铣削深槽。根据金属切削用量手册查得 Vmin=1
10、5 r/min.最大计算直径 dmax 可按表查得，最小计算直径 dmin=（0.20.25）dmax。 7下式中 D 为最大工件回转直径，即主参数(mm)，当典型工序为铰孔或加工螺直径 ，根据调研可推荐： =0.5D ,( 1D为刀架上最大工件回转直径） ，maxdmaxd根据 2-1，2-2 得：maxn= inax10dv= =1592.36r/min， 取 maxn=1600r/min；5014.32in= axi= =19.11 r/min， 取 in=20r/min；.与本次设计给定的参数相差不大，取计算值。2.2 主要参数的拟定(1) 确定传动公比 根据机械制造装备设计 78P公
11、式= 2-3nRmiax因为 = = =80 ， znnRmiax2016所以 = )1(Zn= 1.2578式中：Rn主轴变速范围 主轴转速数列的公比Z 主轴转速级数根据机械制造装备设计 7P， 标准公比 。这里我们取标准公比系列=1.26.根据机械制造装备设计 7， 首先找到最小极限转速 20，再每跳过3 个数取一个转速，即可得到公比为 1.26 的数列：25、31.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600。即可画出中间各级转速的公比为 =1.26，两端转1速的公比则为 = = =1.58 的转
12、速图，这就是混合公比的一种机床主212.6轴转速数列是公比 所组成的双公比的等比数列。 和采用混合公比可以根据机床的实际要求来安排转速数列，将常用的排列的8密一些，不常用的排列的疏一些，这样既扩大了机床的变速范围，又满足了使用要求，且结构紧凑又不致复杂。(2) 结构网与结构式构网或结构式可以用来分析和比较机床传动系统的方案。结构网与转速图的主要差别是，结构网只表示传动比的相对关系，而不表示传动比和转速的绝对值，而且结构网上代表传动比的射线呈对称分布。结构网也可写成结构式来表示：18=3 23329 ，式中，l8 表示变速级数；3 、3、2 分别表示各变速组的传动副数；脚标中 2、3、9 则分别
13、表示各变速组中相邻传动比的比值关系，即变速组级比指数。显然，变速组内的相邻传动比关系可以表述于结构式或结构网上。一个结构式对应一个结构网，一个结构式可以画出不同的转速图(如改变中间轴的转速)，但一个转速图只能表示出一个结构式。从上述的结构式可以表示出：传动系统的组成情况，即主轴得到种公比为 的等比数列的转速；各变速组的传动副数，即93218p0=3，p 1=3，p 2=2；各变速组中相邻传动比之间的关系，可见结构网或结构式与转速图具有一致的变速特性。(3) 拟定转速图的一般原则通过对铣床主传动系统的分析可知，拟定转速图是设计传动系统的重要内容。它对整个机床设计质量有较大影响。a.变速组及其传动
14、副数的确定 实现一定的主轴转速级数的传动系统，可由不同的变速组来组成。例如，主轴为 18 级转速的传动系统有下列几种可能实现的方案；1)18=332 2)18=3233)18=233 4)18=366)18=63 6)18=29首先应该确定，若使主轴得到 18 级转速需要选择几个变速组，以及各变速组中的传动副数。 、由于机床的传动系统通常是采用双联或三联滑移齿轮进行变速，所以每个变速组的传动副数最好取为 或 3。这样可使总的传动副数量2p最少，如采用第 1)3)种方案时，需要 3+3+2=8 对齿轮；采用第 4)及 5)种方9案时，需要 3+6=9 对齿轮；而第 6)种方案要 2+9=ll 对齿轮。若一个变速组的传动副取 时，不仅使变速箱的轴向尺寸增加，而且使操纵机构较为复杂。6p根据机床性能的要求，一般主轴的最低转速，要比电动机的转速低得多，须进行降速，才能满足主轴最低转速的要求。如果采用 或 3 时， 达到同样的2p变速级数 ，变速组的数量相应增加，这样，可利用变速组的传动副兼起降速
