机械制造装备课程设计任务书

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1、课程设计说明书1. 概述31.1 机床课程设计的目的.31.2 车床的规格系列和用处31.3 操作性能要求32. 参数拟定42.1 确定转速范围.42.2 主电机的选择43. 传动设计43.1 主传动方案拟定43.2 传动结构式、结构网的选择43.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目.53.2.2 传动式的拟定.53.2.3 结构式的拟定.63.3 转速图的拟定64. 传动件的估算74.1 v 带传动的计算.74.2 传动轴的估算104.2.1 传动轴直径的估算.114.3 齿轮齿数的确定和模数的计算124.3.1 齿轮模数的确定：.124.3.2 齿宽的确定.184.4 带轮结构设计1

2、85. 动力设计195.1 主轴刚度验算.195.1.1 选定前端悬伸量 C195.1.2 主轴支承跨距 L 的确定.195.1.3 计算主轴前端挠度.196. 箱体与润滑的设计226.1 箱体的设计226.2 润滑与密封246.3 其他256.3.1 箱座在加工过程中要注意以下几点:.256.3.2 部件装配过程要注意有几步：257.总结 .261. 概述概述1.1 机床课程设计的目的机床课程设计的目的 课程设计是在学生学完相应课程及先行课程之后进行的实习性教学环节，是大 学生的必修环节，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

3、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。1.2 车床的规格系列和用处车床的规格系列和用处普通机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。因此，对这些 基本知识和资料作些简要介绍。本次设计的是普通型车床主轴箱。 。工件最大回 转直径Dmax(mm)最高转速 及最低转 速NmaxNmin( )minr主电机功率P（kw）公比转速级数 Z主电动机的 额定转速 n( )minr3202000-4541.41121450表 1 车床的主参数（规格尺

4、寸）和基本参数1.3 操作性能要求操作性能要求（1）要求主轴正反转。（2）加工工件的材料为钢铁。（3）采用硬质合金刀具。（4）机床精度等级为普通级。2. 参数拟定参数拟定2.1 确定转速范围确定转速范围查金属切削机床表得： 45r/min，63r/min，90r/min，125r/min，180r/min，250r/min，355r/min，500r/ min，710r/min，1000r/min，1400r/min， 2000r/min。2.2 主电机的选择主电机的选择合理的确定电机功率，使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，又不 致使电机经常轻载而降低功率因素。已知电动机的功率是 4

5、KW，根据车床设计手册附录表 2 选 Y112M-4 三项异 步电动机，额定功率 4KW，满载转速 1450r/min，最大额定转矩 2.3N/m。3. 传动设计传动设计3.1 主传动方案拟定主传动方案拟定拟定传动方案，包括传动形式的选择以及开停、换向、制动、操作等整个 传动系统的确定。传动形式指传动和变速的元件、机构以及组成、安排不同特 点的传动形式、变速类型。传动方案和形式与结构的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。因此， 确定传动方案和形式，要从结构、工艺、性能及经济等方面统一考虑。传动方案有多种，传动形式更是众多，比如：传动形式上有集中传动、分离传 动；扩大变速范围可用增加传动组数，

6、也可用背轮结构、分支传动等形式；变 速箱上既可用多速电机，也可用交换齿轮、滑移齿轮、公用齿轮等。显然，可能的方案有很多，优化的方案也因条件而异。此次设计中，我们采用 集中传动形式的主轴变速箱。3.2 传动结构式、结构网的选择传动结构式、结构网的选择结构式、结构网对于分析和选择简单的串联式的传动不失为有用的方法，但对 于分析复杂的传动并想由此导出实际的方案，就并非十分有效。3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目确定传动组及各传动组中传动副的数目变速副中由于结构的限制以 2 或 3 为合适，即变速级数 Z 应为 2 和 3 的因子：，实现 12 级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副的

7、组合:baZ1) 12=322 2) 12=2323) 12=223 3.2.2 传动式的拟定传动式的拟定12 级转速变速系统的变速组，选择变速组安排方式时，考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能，应该遵守以下四个原则：（1）传动副前多后少原则（2）传动顺序与扩大顺序相一致的原则（3）变速组的降速要前快后慢，中间轴的转速不宜超过电动机的转速（4）转速图中传动比的分配以上原则，还需根据具体情况加以灵活运用。分析：和方案 2)可省掉一根轴。但有一个传动组有四个传动副。若用一个四联滑移齿 轮，则将大大增加其轴向尺寸；若用两个双联滑移齿轮，则操纵机构必须互锁 以防止两个滑移齿轮同时啮合。将使得结构

8、比较复杂。故在此不予采用。按照传动副“前多后少”的原则选择 Z=322 这一方案，但主轴换向采用双 向片式摩擦离合器结构，致使轴的轴向尺寸过大，所以此方案不宜采用，加 之主轴对加工精度、表面粗超度的影响最大。因此在主轴的传动副不宜太多， 故方案 5）亦不采用。而应先择 12=232。3）方案 4，因为 I 轴上装有双向摩擦片式离合器 M，轴向尺寸较长，为使结构 紧凑第一变速组采用了双联齿轮，而不是按照前多后少的原则，采用三个传动 副。设计车床主变速传动系时，为避免从动齿轮尺寸过大而增加箱体的径向尺寸，一般限制降速最小传动比 ；为避免扩大传动误差，减少振动噪4/1min主u声，一般限制直齿圆柱齿

9、轮最大升速比。斜齿圆柱齿轮传动较平稳，2max主u可取。因此在主变速链任一变速组的最大变速范围5.2max主u。在设计时必须保证中间变)108(25.0)5.22(min主max主max主uuR速轴的变速范围最小。综上所述：方案采用 12=2x3x23.2.3 结构式的拟定结构式的拟定传动副应前多后少的原则，故传动式 12=2x3x2，有 6 种结构式和对应的 结构网。又因为传动顺序应前密后疏，变速组的降速要前慢后快，所以结构式 为：12=2331263.3 转速图的拟定转速图的拟定图 1 正转转速图图 2 主传动系图4. 传动件的估算传动件的估算4.1 v 带传动的计算带传动的计算带传动是一

10、种挠性传动，具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等特 点，在近代机械中广泛应用。电动机转速 n=1440r/min,传递功率 P=4kW,传动比 i=1.41，每天 8 小时，工作年数 10 年。(1)确定计算功率caPPKPAca（式中为 v 带计算功率，kW、为工作情况系数、P 为电动机额定功率）caPAK查机械设计 ，由表 8-7 查的工作情况系数 1.1则（小轮转速（即电机轴转速）为 1440查机1.1 44.4caAPK PkWminr械设计图 8-10）（2）选择 V 带的带型根据、n，由机械设计图 8-10，选用 A 型普通 V 带。caP(3)确定带轮的基准直径并验算带速

11、 。ddv带轮的直径越小带的弯曲应力就越大。为提高带的寿命，小带轮的直径不宜1dd过小，即。11mindddd初选小带轮的基准直径。1dd根据普通 V 带轮的基准直径系列取主动小带轮基准直径。190ddmm由公式2)、验算带速度 ，v按公式验算带的速度1 13.14 90 14406.7860 100060 1000dd nmvs，故带速合适。smvsm3053）计算大带轮的基准直径1 21 21ddnddn1 21/290 (1 0.02)176.4ddmm式中：-小带轮转速，-大带轮转速，-带的滑动系数，一般取 0.02。nn根据普通 V 带轮的基准直径系列圆整为 180mm。(4)确定

12、V 带的中心距和基准长度adL带轮的中心距，通常根据机床的总体布局初步选定，一般可在下列范围内选取：根据经验公式1）120120.7()2()ddddddadd取取。00.7 (90 180)2 (90 180)a0500amm2）由计算带轮的基准长度公式：2 21 0012 0224dd dddddLadda023.14(18090)2 50090 1801428mm24 500dL由表 8-2 选带的基准长度 1400dLmm3)确定实际中心距0 01400 142850051452022ddLLaamm中心距的变化minmax0.0155200.015 14004990.035200.0

13、3 1400562ddaaLmmaaLmm故范围为499562mm:(5)、验算三角带的挠曲次数，故能满足要求。10001000 2 6.789.50401428mv L 次(6)、验算小带轮上的包角1根据公式21 11809018057.318057.3170120520dddd a (7)、确定三角带根数Z1）计算单根 V 带的额定功率 Pr由和，查表 8-4a 得190dd11440n 01.064P 根据，和 A 型带，查表 4-8b 得11440n 2i 00.169PkW查表 8-5 得，表 8-2 得，于是0.980K0.960LK 00()(1.0640.169) 0.980

14、0.9601.16rLPPPKKkWkW计算 V 带根数 z4.43.791.16carPzPZ 故取 4 根(8)计算单根 V 带的初拉力的最小值0min()F查表 8-3 的 A 型带V 带单位长度质量得，q=0.10kg/m由公式：22 0min2.54.4(2.50.98)()500()5000.1 6.78105.36.78 50.98capKFqvNvZK其中： -带的变速功率,KW；capv-带速,m/s；q-每米带的品质，kg/m；取 q=0.1kg/m。v = 1440r/min = 9.42m/s。（9）计算作用在轴上的压轴力pF压轴力的最小值为1 min0min170()

15、2 ()sin2 4 105.3 sin839.222opFz FN 4.2 传动轴的估算传动轴的估算传动轴除应满足强度要求外，还应满足刚度的要求，强度要求保证轴在反复载荷和扭载荷作用下不发生疲劳破坏。机床主传动系统精度要求较高，不允许有较大变形。因此疲劳强度一般不失是主要矛盾，除了载荷很大的情况外，可以不必验算轴的强度。刚度要求保证轴在载荷下不至发生过大的变形。因此，必须保证传动轴有足够的刚度。4.2.1 传动轴直径的估算传动轴直径的估算根据轴的最小直径公式，并查表表 3.2 mmnPdj491刚度要 求允许的扭转角 主 轴 一般的传动轴较低的传动轴0.5111.51.52对于一般的传动轴，取=1.1。取估算的传动轴长度为 1000mm。轴的直径：取min/710,96. 011rnj，圆整为 4444 0.96919124.1710 1.1jdmmn 轴的直径：取min/355,922. 099. 099. 098. 0212rnj,圆整为 4444 0.922919128.37355 1.1jdmmn 轴的直径：取min/125,89. 099. 098. 0323rnj,圆整为 4