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1、中北大学课程设计说明书第 1 页中北大学课程设计任务书06/07 学年第 一 学期全套图纸，加学 院： 机械工程与自动化学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 学 号：S13 课程设计题目： 金属切削机床课程设计 （车床主轴箱设计） 起 迄 日 期： 1 月 4 日 1 月 17 日 课程设计地点： 机械工程与自动化学院 指 导 教 师： 系 主 任： 中北大学课程设计说明书第 2 页下达任务书日期: 2006 年 1 月 4 日课 程 设 计 任 务 书1设计目的：通过本课程设计的训练，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，
2、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。同时巩固金属切削机床课程的基本理论和基本知识。1运用所学的理论及实践知识，进行机床设计的初步训练，培养学生的综合设计能力；2掌握机床设计（主轴箱或变速箱）的方法和步骤；3掌握设计的基本技能，具备查阅和运用标准、手册、图册等有关技术资料的能力；4基本掌握绘图和编写技术文件的能力2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：1机床的类型、用途及主要参数车床，工作时间：二班制，电动机功率： ，主轴最高、最低转速如下：4NKW，rpmn40maxrpn5.31i变速级数：z=12。2工件材料：
3、45 号钢 刀具材料：YT153设计部件名称：主轴箱3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文) 、图纸、实物样品等：中北大学课程设计说明书第 3 页设计任务1运动设计：根据所给定的转速范围及变速级数， ，确定公比，绘制结构网、转速图、计算齿轮齿数。2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） 。设计工作量要求：1主轴箱展开图、剖面图各一张；2、主轴零件图一张；3机床传动系统图一张；4编写课程设计说明书一份。 （A415 页）课 程 设 计 任 务 书4主要参考文献：1.陈易新.金属切削机床课程设计指导书.
4、 北京: 机械工业出版社, 1987.72.范云涨.金属切削机床设计简明手册. 北京: 机械工业出版社,1994.73.戴曙. 金属切削机床. 北京: 机械工业出版社,1993.54.李洪.机械制造工艺及金属切削机床设计指导.东北工学院出版社，1989.35.吴宗泽.罗圣国 .机械设计课程设计手册。北京：高等教育出版社，19925设计成果形式及要求：图纸和说明书 6工作计划及进度：中北大学课程设计说明书第 4 页2007 年1 月 4 日 1 月 5 日 调查阶段1 月 6 日 1 月 14 日 设计阶段1 月 15 日 1 月 16 日 考核阶段1 月 17 日 最终答辩答辩或成绩考核系主任
5、审查意见：签字： 年 月 日目 录1. 机床总体设计52. 主传动系统运动设计52.1 拟定结构式52.2 结构网或结构式各种方案的选择62.2.1 传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围62.2.2 基本组和扩大组的排列顺序 62.3 绘制转速图72.4 确定齿轮齿数72.5 确定带轮直径82.6 验算主轴转速误差82.7 绘制传动系统图83估算传动件参数 确定其结构尺寸103.1 确定传动见件计算转速103.2 确定主轴支承轴颈尺寸103.3 估算传动轴直径103.4 估算传动齿轮模数103.5 普通 V 带的选择和计算114结构设计.124.1 带轮设计124.2 齿轮块设计12中北大
6、学课程设计说明书第 5 页4.3 轴承的选择134.4 主轴主件134.5 操纵机构134.6 滑系统设计134.7 封装置设计134.8 主轴箱体设计134.9 主轴换向与制动结构设计135.传动件验算145.1 齿轮的验算145.2 传动轴的验算165.3 花键键侧压溃应力验算195.4 滚动轴承的验算205.5 主轴组件验算201.机床总体设计轻型车床是根据机械加工业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
7、孔等加工。机床结构布局：（1）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）主轴换向，制动采用双向片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。2主传动系统运动设计21 拟定结构式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=4 3 43）12=3 4）12=2 2中北大学课程设计说明书第 6 页5）12=2 32在上述的方案中 1 和 2 有时
8、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的话则会增加轴向尺寸；如果用两个滑移双联齿轮，则操纵机构必须互梭以防止两个滑移齿轮同时啮合。所以一般少用。3、4、5 方案可根据下面原则比较：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，大尺寸的零件就可少些，就省材料了。这就是“前多后少”的原则。从这个角度考虑，以取 12=3 的方案为好。2设计的机床的最高转速 最低转速rpmn140maxrpmn5.31i变速范围 Z=12 .inaxR公比为 =1.414412.5
9、.3140n主轴转速共 12 级分别为 31.5 45 63 90 125 180 250 355 500 710 1000 1400 则最大相对转速损失率: %29104.maxA选用 4kw 的电动机 型号为 Y112M-4 转速为 1440r/min2.2 结构网或结构式各种方案的选择在 12=2 中，又因基本组和扩大组排列顺序的不同而有不同的方案。可能的六种方32案，其结构网和结构式见下面的图。在这些方案中可根据下列原则选择最佳方案。2.2.1 传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围 在降速传动时，为防止被动齿轮的直径过大而使径向尺寸太大，常限制最小传动比1/4。在升速时，为防止产生
10、过大的震动和噪声，常限制最大传动比 。因此主传动min 2i链任一传动组的最大变速范围一般为 。108minaxauR方案 a、b、c、d 是可行的。方案 d、f 是不可行的。2.2.2 基本组和扩大组的排列顺序 a： 12=3 b: 12=3 c: 12=36312612162d： 12=3 e: 12=3 f: 12=324 4在可行的四种方案 a、b、c、d 中，还要进行比较以选择最佳的方案。原则是中间传动中北大学课程设计说明书第 7 页轴变速范围最小的方案 。因为如果各方案同号传动轴的最高转速相同，则变速 范围小的，最低转速较高，转矩较小，传动件的尺寸也就可以小些。比较图中的方案 a
11、b c e，方案 a 的中间轴变速范围最小，鼓方案 a 最佳。如果没有别的要求，则计量使扩大顺序和传动顺序一致。 b)d)f)a)c)e)图 1-12 级结构网的务种方案2.3 绘制转速图中北大学课程设计说明书第 8 页传IIIIV1407532018963451.(r/min)(r/min)70:1436:42:8:6:7图 2-转速图2.4 确定齿轮齿数利用查表法求出各传动组齿轮齿数。表 1-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 72 84 90齿轮 654321Z10987Z132Z4齿数 36 36 30 42 24 48 42 42 22 62 60 30
12、 18 722.5 确定带轮直径确定计算功率 kNjK-工作情况系数 工作时间为两班制 查表的 k=1.1N-主动带轮传动的功率计算功率为 kwj 4.1.根据计算功率和小带轮的转速选用三角带型号为 O 型。查表的小带轮直径推荐植为 100中北大学课程设计说明书第 9 页大带轮直径 mDnD203714212.6 验算主轴转速误差主轴各级实际转速值的计算公式为: cbadEun)1(2式中： 、 、 分别为第一、第二、第三变速组齿轮传动比. aua转速误差用主轴实际转速与标准转速相对误差的绝对值表示: )%1(0实 际 标 准实 际 n表 2-转速误差表主轴转速 1234n56n78n910n112n标准转速r/min1400 1000 710 500 355 250
