机械装置制造基础

广西工学院

课 程 设 计

课程名称 机械制造装备设计 班 级 机自082班 学 号 2 0 0 8 0 0 1 0 1 0 52 学生姓名 潘文祥 指导教师 肖学勤 赵克政 日 期 2012年1月10日

1

广西工学院

《机械制造装备设计》课程设计任务书

设计题目： C61 25 型普通车床主运动传动系统设计

专 业：班 级：学 号：姓 名：指 导 教 师：教研室主任： 机械工程及自动化 机自082 200800101052

李宝灵

广西工学院机械系 2011年1月10日

2

设计要求

最大工件回转直径是 250 mm普通车床主轴变速箱设计

一、运动设计

1．确定各运动参数 2．确定结构式 3．绘制转速图 4．确定齿轮齿数

5．绘制传动系统图(转速图与传动系统图绘在同一张图纸) 二、动力设计

1．确定主电动机功率 2．确定各轴的直径 3．确定各齿轮的模数 三、结构设计

1．设计主轴组件 2．主轴组件的验算

3．绘制主轴组件装配图 (1号图纸) 四、编写设计说明书(不少于20页) 五、答辩。

主要参考书

1．机械制造装备设计 李庆余 机械工业出版社2003.8 2．机械设计 濮良贵 高教出版社2001

3．机械设计、机械设计基础课程设计 王昆 高教出版社1996 4．机械制造技术基础 华楚生 重大出版社

5．切削用量简明手册 艾兴 机械工业出版社2003.3 6．金属切削机床设计 戴日曙

7．金属切削机床设计 黄鹤汀 上海科学技术出版社 8．机械设计手册2机械工业出版社 9．机械设计手册3 机械工业出版社

10．金属切削机床课程设计指导书 陈易新 机械工业出版社 1 1．机械原理 孙恒 高教出版社l 996

12．机械制造装备设计 冯辛安 机械业出版社2003.8 13．金属切削机床设计手册

14．金属切削机床设计简明手册 范云涨 机械工业出版社

3

目 录

1.机床主要参数设计.......................................................5 1.1运动参数的确定......................................................5

1.1.1 主轴最低和最高转速的确定..................................................5 1.1.2 主轴转速数列的确定........................................................5

1.2 动力参数的确定......................................................6 2 主传动系统的设计.......................................................6 2.1 主传动方案拟定......................................................6 2.2 传动结构拟定式的选择................................................7

2.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目........................................7 2.2.2 两套方案比较..............................................................7

2.3 皮带轮直径和齿轮齿数的确定及转速图拟定 .............................8

2.3.1 确定皮带轮动直径..........................................................9 2.3.2 确定齿轮齿数..............................................................9 2.3.3 转速图拟定................................................................10 2.3.4 主轴转速系列的验算........................................................10 2.3.5 传动系统图的拟定..........................................................12

2.4 确定各传动轴和齿轮的计算转速.......................................12 3 传动件的估算和验算.....................................................13 3.1齿轮模数的计算 .....................................................13

3.1.1 各传动轴功率的计算........................................................13 3.1.2 齿轮模数的计算............................................................13 3.1.3 齿轮模数的验算............................................................14 3.1.4 计算各轴之间的中心距......................................................17

3.2 三角带传动的计算 ..................................................17 3.3 传动轴的估算和齿轮尺寸的计算.......................................18

3.3.1 确定各轴的直径............................................................18 3.3.2 计算各齿轮的尺寸..........................................................19

4 主轴的设计与计算.......................................................20 4.1 主轴轴径的计算 .....................................................20 4.2 验算主轴轴端的位移 ya ..............................................20 4.3 前轴承的转角及寿命的验算............................................21

4.3.1 验算前轴承处的转角θβ....................................................22 4.3.2 验算前支系寿命 ...........................................................22

5 主传动系统的结构设计...................................................23 5.1 皮带轮及齿轮块设计.................................................23 5.2 轴承的选择.........................................................23 5.3 主轴设计...........................................................23 5.4 箱体设计...........................................................23 5.5 操纵机构的设计.....................................................23 5.6 密封结构及油滑.....................................................24 6 总结、致谢............................................................24 7 参考文献..............................................................24

4

1.机床主要参数的确定

机床（机器）设计的初始，首先需要确定有关参数，他们是传动设计和机构设计的依据，影响到产品是否能满足所需要的功能要求。因此，参数拟定是机床设计中的重要环节。

1.1运动参数的确定

1.1.1 主轴最低和最高转速的确定

由<<设计指导书》》p6页表取得 Vmax = 200 m/min , Vmin = 30 m/min D= 250 mm

计算车床主轴极限转速是加工直径，按经验分别取（0.1～0.2）D和（0.45～0.5）D

主轴极限转速应为：

nmax=

1000vmax1000?200r/min= r/min =3055r/min

31.25??Dmin1000vmin1000?30r/min= r/min =76.39r/min

125??0.5?D[1][2]

。

nmin=

按典型低速工艺——高速钢车刀精车丝杠计算的最低转速

取：Vmin = 7 m/min ，加工丝杠最大直径 d = 40 mm

1000?7nmin = r/min = 55.7r/min

40??1.1.2 主轴转速数列的确定

1.确定转速范围Rn定公比?确定主轴转速数例.

转速范围 R=

以? =1.41和? =1.26代入R=?nmax3055=54 （2-4） ?nmin55.7 z-1

式，得Z=12.79, 考虑到设计的结构复杂程度要适中，

故采用常规的扩大转动，所以选级数Z=12。

标准数列表给出以? =1.41的从1～10000的数值，因? =1.41=1.066，从表中找到nmax=2500，得：

3150、2240、1600、1120、800、560、400、280、200、140、106、75共12级转速。

5

齿宽b=(8～12)m=8?4=30mm

齿顶圆直径 da1=88mm da2=232mm 齿根圆直径 df1=70mm df2=214mm

(3)Ⅲ～Ⅳ轴间的齿轮尺寸 m=3 a=157.5mm

a> z1=21 z2=84

分度圆直径 d1=63mm d2=252mm 齿宽b=(8～12)m=8?3=20mm

齿顶圆直径 da1=69mm da2=258mm

齿根圆直径 df1=55.5mm df2=244.5mm

b> z1=70 z2=35

分度圆直径 d1=210mm d2=105mm 齿宽b=(8～12)m=8?3=20mm

齿顶圆直径 da1=216mm da2=110mm

齿根圆直径 df1=202.5mm df2=55.5mm

4.主轴的设计与计算

在设计主轴组件时，主轴的跨距希望是合理跨距，但由于结构，限制，主轴的实际跨距往往不等于合理跨距，为此要对主轴组件进行验算，对一般的机床全部轴主要进行刚度验算，通常如果能满足刚度要求也就能满足强度要求[6][11]。

4.1主轴轴径的计算

（1）查表可以选取前支承轴直径为D1=80mm。 后支承轴直径 D2=（0.7～0.9）D1=56～72 取 D2=64mm （2）主轴内径的选择

车床主轴是空心轴，普通车床d/D=0.55～0.6，这里取0.6。其中D——主轴的平均直径

D=(D1+D2)/2=72mm d=0.6D=43.2mm ，取d=45 mm 。 所以内孔直径为45 mm 。 （3）主轴前端悬伸量的选择

确定主轴悬伸量a的原则是在满足结构要求的前提下，尽可能取小值。 主轴悬伸量与前轴颈直径之比a/D=0.6～1.5 a=（0.6～1.5）D1=54～135mm 取100mm

支承跨距L=（3～5）a=300 ～500 取L=400mm (4)主轴合理跨距和最佳跨距的选择

21

根据《金属切削机床设计》表3-4，计算前支承刚度KA，查表得KA=1700×D1 KA=1.7×801.4=7.85×105Nmm1.4

KB?1.4,KB=5.6×105Nmm因为后轴承直径小于钱轴承，取KA

EI2.0?105?1.17?106（3）??0.2981 ∵??53aKA7.85?10?100在横坐标上找出??0.2981的点上，做垂直线与KA水平线与纵坐标轴相交得L0KB?1.4的斜线相交，有分点向左作

a?2.5

故最佳跨距L0=2.5×100=250

因为合理跨距的范围为L=（0.25～1.5） L0=187.5～375mm 取跨距L=260mm。

4.2验算主轴轴端的位移ya

对于一般机床主轴，主要进行刚度验算，通常满足刚度需求的主轴也能满足强度要求。受弯矩作用的主轴，需要进行弯矩刚度验算，主要验算主轴端的位移Y和前轴承处的转角θ a主轴的受力分析

主轴受到切削力，传动力的作用。

切削力是一个空间力,有Px,Py,Pz等分力，设总的切削力为P1传动力也定空间力有ax，ay，az，主轴上连有一个齿轮，主要把主轴运动传给进给箱，

这齿轮主要是传递运动而不是传递动力，因此可以忽略不计。

由上述各力的作用，主要受弯矩和扭矩的作用。此外运受拉力和压力作用，但此起弯矩和扭矩要小的多，忽略不计，因此通常靠路考虑到以上受力情况，可以简化，以下的受力图

QP

M

X aL

图 5-2 主轴受力分析图

M=9550?103?N/nj=9550?103?6.99/90=3.78?105 N.mm

其中，N为主轴的传递功率，nj为主轴计算转速 最大切削力 P=2Mmax/D=2×7.42?105/250=3026.03N

22

其中D为最大回转直径D=250mm

E：主轴材料的弹性模量，E=2.0?105 N/mm2 主轴转动惯量： ?3.14?724?424?=1.17?106 I=?D4?d4??6464

FZa2(L?a)1?3026.03?1002(360?100)?yA= 563?2?10?1.81?103EI=0.0128

[Y]=0.0002?360?0.072 所以yA<[Y] 符合要求

4.3 前轴承的转角的计算及验算 4.3.1 验算前轴承处的转角θ

FZa(2L?3a)

6EI3026.03?100?(2?360?300) 566?2?10?1.71?10=0.00015

β

θ=

=

要求??<[??] [??]=0.001 所以 ??<[??] 符合要求

5.主传动系统的结构设计

设计主轴变速箱的结构包括传动件（传动轴，轴承，带轮，离合器和制动器等），主轴组件，操纵机构，润滑密封系统和箱体及其联接件的结构设计与布置，用一张展开图和若干张横截面图表示。课程设计限于时间，一般只画展开图及一或两个截面图。

5.2 轴承的选择

第一个选择深沟球轴承

6213 d=65mm D=100mm B=18mm Cr=24.8kN Cor=19.5kN 第二、三个选择圆锥滚子轴承

30216 d=80mm D=140mm T=28.25mm B=26mm C=22mm Cr=160kN Cor=212kN 30214 d=70mm D=125mm T=26.5mm B=24mm C=21mm Cr=125kN Cor=97.5kN

23

5.3 主轴设计

在此设计的主轴是阶梯型主轴，因为阶梯型主轴容易安装主轴组件。主轴材料为45钢，

调质到220～250HBS,主轴端部锥孔，定心轴颈或定心圆锥面等部位局部淬硬至HRC50～55，轴颈应淬硬。

5.4箱体设计

在箱体内要装有各种机构，并保证其较准确的箱体位置，以便能够正确运转。同时也要保证箱体的密封防己润滑的外流和灰尘的侵入，箱体应用足够的强度和刚度说明。

1.箱体材料的壁厚（放轴承处的壁厚和其它位置的壁厚） 箱体材料一般工程用铸造碳刚碑号ZG200～400壁厚

a放轴承处壁厚30mm b其它地方壁厚15mm 2.箱体的技术要求

保证传动件经常运转和机床加工精度，基准面平直，主轴平基准面应保持平行，同轴线的孔要同心另处应保证安装在箱体内零件与箱壁不加工面之间有足够间隙，以防相碰。

5.5操纵机构的设计

操纵第Ⅱ根轴的两个三联滑移齿轮和离合器设计集中式操纵机构,因为它的结构简单,操纵方便。

5.6密封结构及油滑

所有密封标准件，有调整式法兰盘端盖，垫圈毛毡等。

主轴箱润滑方式是飞溅润滑适用润滑点比较集中的地方，这种润滑比较方便，为了获的良好的，润滑效果，溅油齿轮浸入油面深度以12～25mm为宜，溅油齿轮浸入深度不应大于2～3倍齿高溅油件外缘至也深度H?30～60mm.

6 总结、致谢

经过差不多三个星期的辛苦工作，课程设计终于完成了，通过这次设计我学到了很多东西，动手能力和画图能力比以前有了进步，对机械制造装备设计也有了更深刻的理解和认识。感谢同学们在这次设计中对我的大力帮助，谢谢赵老师的辛苦指导。

7 参考文献

1．机械制造装备设计 李庆余 机械工业出版社2003.8 2．机械设计 濮良贵 高教出版社2001

3．机械设计、机械设计基础课程设计 王昆 高教出版社1996 4．机械制造技术基础 华楚生 重大出版社

24

5．切削用量简明手册 艾兴 机械工业出版社2003.3 6．金属切削机床设计 戴日曙

7．金属切削机床设计 黄鹤汀 上海科学技术出版社 8．机械设计手册2 机械工业出版社

9．金属切削机床设计简明手册 范云涨 机械工业出版社 10．金属切削机床课程设计指导书 陈易新 机械工业出版社 11．机械原理 孙恒 高教出版社l 996

12．机械制造装备设计 冯辛安 机械业出版社2003.8

25

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/yezv.html