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1、西北工业大学大学机床课程设计说明书机床课程设计说明书 目录1、 前言21.1金属切削机床在国民经济中的地位21.2机床课程设计的目的21.3设计内容和要求22、参数的拟定32.1车床的规格系列和用处32.2 确定极限转速32.3 主电机选择33.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43.2.2 传动式的拟定43.2.3 结构式的拟定53.3转速图的拟定54. 传动件的估算74.1 V带传动的计算74.2 传动轴的估算94.2.1 确定各轴转速94.2.2 传动轴直径的估算104.3 齿轮齿数的确定和模数的计算114.
2、3.1 齿轮齿数的确定114.3.2 齿轮模数的计算124.3.4 齿宽确定154.4 带轮结构设计164.5 片式摩擦离合器的选择和计算165. 动力设计185.1主轴刚度验算185.1.1 选定前端悬伸量C185.1.2 主轴支承跨距L的确定185.1.3 计算C点挠度185.2 齿轮校验205.3轴承的校验216、结构设计及说明226.1 I轴（输入轴）的设计226.2 齿轮块设计236.3 传动轴的设计246.4 主轴组件设计256.4.1 各部分尺寸的选择256.4.2 主轴轴承266.4.3 润滑与密封277、总结288、参考文献291、 前言1.1金属切削机床在国民经济中的地位装
3、备制造业是保证国民经济发展建设的基础，装备制造业的技术水平和现代化水平决定着整个国民经济水平的发展,肩机床的属性决定了它在国民经济中的重要地位，负着为国民经济各部门提供现代化装备的任务，它为工业、农业、运输业、科研和国防等部门提供各种机器、仪器和工具，是国民经济赖以发展的基础，机床的种类、质量和加工效率直接影响着其他机械产品的生产技术水平和经济效益。因此，机床工业的现代化水平和规模，以及所拥有机床的数量和质量是一个国家工业发达程度的重要标志之一。1.2机床课程设计的目的1、课程设计属于机械系统设计课的延续，通过设计实践，进一步学习和掌握机械系统设计的一般方法。2、培养综合运用机械制图、机械设计
4、基础、精度设计、金属工艺学、材料热处理及结构工艺等相关知识，进行工程设计的能力。3、培养实用手册、图册、有关资料及设计标准规则的能力。4、提高技术总结及编制技术文件的能力。1.3设计内容和要求设计内容：独立完成变速级数为12的机床主传动系统主轴变速箱的设计。基本要求：1、 课程设计必须独立的进行，每人必须完成展开图、截面图图样设计各一张，能够较清楚地表达各轴和传动件的空间位置及有关结构。2、 根据设计任务书要求，合理的确定尺寸、运动及动力等相关参数。3、 正确利用结构式、转速图等设计工具，认真进行方案分析。4、 正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。说明书要求用工程术语，文字通顺
5、简练，字迹工整。完成任务：1） 课程设计说明书一份2） 主轴箱展开图一张3） 主轴剖面图一张2、参数的拟定2.1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C6140主轴变速箱。主要用于加工回转体。车床的主参数（规格尺寸）和基本参数（GB1582-79，JB/Z143-79）工件最大回转直径D(mm)正转最低转速nmin( )电机功率N（kw）公比转速级数Z40031.55.51.41122.2 确定极限转速由nmin=31.5, =1.41,z=12确定各级转速，分别为1400、1000、710、5
6、00、355、250、180、125、90、63、45、31.5。2.3 主电机选择合理的确定电机功率N，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5.5KW，根据车床设计手册附录表2选Y132S-4，额定功率5.5，满载转速1440 ，最大额定转距2.2。3.传动设计3.1 主传动方案拟定拟定传动方案，包括传动型式的选择以及开停、幻想、制动、操纵等整个传动系统的确定。传动型式则指传动和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的传动型式、变速类型。传动方案和型式与结构的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。因此，确定传动方案和型式，要从结构
7、、工艺、性能及经济等多方面统一考虑。传动方案有多种，传动型式更是众多，比如：传动型式上有集中传动，分离传动；扩大变速范围可用增加传动组数，也可用背轮结构、分支传动等型式；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，我们采用集中传动型式的主轴变速箱。3.2 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级数为Z的传动系统由若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有、个传动副。即
8、 传动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： ，可以有三种方案： 12=322；12=232；12=223；3.2.2 传动式的拟定 12级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。在轴如果安置换向摩擦离合器时，为减少轴向尺寸，第一传动组的传动副数不能多，以2为宜。主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，因此主轴上齿轮少些为好。最后一个传动组的传动副常选用2。综上所述，传动式为12=232。3.2.3 结构式的拟定对于12=232传动式，有6种结构式和对应的结构网。分别为：， ， ， 由于本次设计的机床I轴装有摩擦离合器，在
9、结构上要求有一齿轮的齿根圆大于离合器的直径。初选的方案。3.3转速图的拟定图3-1 正转转速图图3-2 反转转速图图3-3主传动系图4. 传动件的估算4.1 V带传动的计算V带传动中，轴间距A可以加大。由于是摩擦传递，带与轮槽间会有打滑，宜可缓和冲击及隔离振动，使传动平稳。带轮结构简单，但尺寸大，机床中常用作电机输出轴的定比传动。(1) 选择V带的型号根据公式式中P-电动机额定功率，-工作情况系数(此处取为1.1)。 查机械设计图5-10，因此选择A型带，尺寸参数为B=80mm，=11mm，h=10，。(2)确定带轮的计算直径，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
10、过小，即。查机械设计取主动轮基准直径=125。由公式 式中：-小带轮转速，-大带轮转速，-带的滑动系数，一般取0.02。所以 ，由机械设计V带带轮基准直径的标准系列，取圆整为250mm。实际传动比 传动比误差相对值 一般允许误差5%，所选大带轮直径可选。(3)确定三角带速度按公式 在525m/s之间，满足带速要求。(4)初定中心距带轮的中心距，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 即 ，取=500mm.(5)V带的计算基准长度 由机械设计表5-4，选取带轮的基准长度为。(6)确定实际中心距(7)验算小带轮包角，主动轮上包角合适。(8)确定V带根数由式 查表5-
11、9，5-6 得= 0.17KW,= 1.92KW查表5-11，=0.98；查表5-12，=0.99 所以取根.(9)验算V带的挠曲次数 ，符合要求。(10)计算带的张紧力和压轴力查机械设计表5-2，q=0.1kg/m 单根带的张紧力 带轮轴的压轴力 4.2 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 确定各轴转速 (1)
12、 确定主轴计算转速：主轴的计算转速为(2) 各传动轴的计算转速： 轴可从主轴90r/min按22/88的传动副找上去，轴的计算转速125r/min；轴的计算转速为500r/min；轴的计算转速为710r/min。（3）核算主轴转速误差 主轴各级实际转速值用下式计算：式中 分别为第一、第二、第三变速组齿轮传动比，取0.02 。 正转实际转速反转实际转速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：%其中为主轴标准转速。正转转速误差表主轴转速标准转速31.5456390125180实际转速31.3843.9362.7687.87125.52175.73转速误差%0.302.340.382.
13、370.422.37主轴转速n7n8n9n10n11n12标准转速25035550071010001400实际转速247.66346.72495.31693.44990.631386.88转速误差%0.942.300.942.300.940.94 转速误差满足要求。反转转速误差表主轴转速标准转速47.5951903757501500实际转速46.6093.19186.38367.73735.461470.93转速误差%1.901.901.901.901.901.90 转速误差满足要求。4.2.2 传动轴直径的估算其中：P-电动机额定功率 K-键槽系数 A-系数-从电机到该传动轴之间传动件的传动效率的乘积；-该传动轴的计算转速。计算转速是传动件能传递全部功率的最低转速。各传动件的计算转速可以从转速图上，按主轴的计算转速和相应的传动关系确定。查机械制造装备设计表3-11，I、II、III轴都是花键轴，;轴是单键轴，。1轴的直径：，取28mm.2轴的直径：，取30mm.3轴的直径：,取42.5mm.4主轴的直径：,取50mm.此轴径为平均轴径，设计时可相应调整。4.3 齿轮齿数的确定和模数的计算4.3.1 齿轮齿数的确定当各变速组的传动比确定以后，
