机械制造装备设计课程设-18级机床主轴箱设计

1、机械制造装备设计课程设计报告所在班级： 机械12-2班 姓 名： 李 学 号： 3120644 指导教师： 周 完成时间： 2016年1月15日 一、课程设计任务书根据已知条件，按要求设计一个通用型机床的主传动系。在设计中，首先根据已知条件确定机床主传动系设计中的各参数，然后按照这些参数去确定机床主传动系的结构，拟定转速图，再根据转速图来确定主轴箱内各轴和齿轮的计算速度。由这些相关的计算速度确定各级传动的传动比，并进一步确定各级传动的齿轮齿数。接着进行齿轮和各级传动轴的校核，看是否满足要求。最后进行键和轴承的选择，箱体的设计，并对轴系统的标准件和非标准件进行三维实体造型，并绘制轴系统的装配工程图以及箱体的工程图。二、设计步骤1、运动设计1.1 已知条件1主轴最低转速：nmin=40r/min 2转速公比：=1.26 3转速级数：4切削功率： p切=4kw1.2 确定结构式1传动方案：（1） （2） （3）；为了使主变速传动系中更多的传动件在高速范围内工作，尺寸小一些，以便节省变速箱的造价，减小变速箱的外形尺寸，根据传动副前多后少原则，选择第一种传动方案较好。2确定扩大顺序：该传动方案：

2、有以下6种扩大顺序，分别为： ；根据传动顺序与扩大顺序相一致的原则可确定该传动方案的扩大顺序为。3检查变速组的变速范围是否超过极限值：检查变速组的变速范围是否超过极限值时，只需要检查最后一个扩大组，因为其他变速组的变速范围都比最后扩大组的小，只要最后扩大组的变速范围不超过极限值，其他变速组更不会超出极限值。已知主传动各变速组的最大变速范围为：；由结构式可知最后扩大组的变速范围为：，符合要求。4确定各级转速：由、nmin=40r/min可以查阅标准数列，先找到最低转速45r/min，然后每跳过3个数取一个数，即可得到各级转速：40，50，63，80，100，125，160，200，250，315，400，500，630，800，1000，1250，1600，2000。1.3 拟定转速图1主电动机的选择合理地确定电机功率P主，使机床既能充分发挥其性能，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：切削功率：P切=3KW，估算主电动机功率： ，对于车床、铣床、钻床等主运动为回转运动的通用机床，一般可取： 。由已知条件可求得主电动机功率P主=3.5-4.2kw选用时，要使电机转速 与

3、主轴最高转速 和I轴转速相近或相宜，以免采用过大的升速或过小的降速传动。查阅机械设计课程设计表20-1，选取电机为：Y112M-4，额定功率为4KW，满载转速为1440r/min。2确定各轴转速：（1）分配总降速变速比总降速变速比：i=nminnd =40/1440=0.028又电动机转速nd=1440r/min不符合转速数列标准，因而增加一定比变速副。（2）确定变速轴轴数变速轴轴数 = 变速组数 + 定比变速副数 + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。（3）在五根轴中，除去电动机轴，其余四轴按变速顺序依次设为、（主轴）。与、与、与轴之间的传动组分别设为a、b、c，现由（主轴）开始，确定、轴的转速。确定轴的转速传动组c的变速范围为，又因为设计机床主变速传动系时，为了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：；为了避免扩大传动误差，减少振动噪声，一般限制直齿圆柱齿轮的最大升速比：。从而取得：，由以上条件可知轴的转速为：1000，800，630，500，400，315，250，200，160（r/min）确定轴的转速传动组b的级比指数为6，希望中间轴转速较小，因而

4、为了避免升速，又不致传动比太小，可取：ub1=1/-1 ，ub2=1/2，ub3=1/5轴的转速确定为：800，630，500（r/min）确定轴的转速传动组a的级比指数为2，可取：ua1=1/0， ua2=1/，ua3=1/2确定轴的转速为：800（r/min），电动机与轴的定变传动比为：1440/800=1.8 3绘制转速图：4确定各变速组传动副齿数：（1）变速组a传动比分别为：ua1=1/0=1/1， ua2=1/=1/1.26，ua3=1/2=1/1.58， 根据以上数据，如变速组内所有齿轮的模数相同，并是标准齿轮，则三对传动副的齿数和应该是相同的，查机械制造装备设计表2-8，可取。sz=70于是可得轴齿轮齿数分别为：35，31，27。于是可得： ua1=35/35,ua2=31/39,ua3=27/43从而可以确定轴上的齿轮齿数分别为：35，39，43。（2）变速组b传动比分别为： ub1=1/-1 =1.26/1，ub2=1/2=1/1.58，ub3=1/5=1/3.16根据以上数据，如变速组内所有齿轮的模数相同，并是标准齿轮，则三对传动副的齿数和应该是相同的，查机械制造装

5、备设计表2-8，可取sz=75。于是可得轴上的齿轮齿数分别为：42，29，18。于是可得:ub1=42/33,ub2=29/46,ub3=18/57从而可以确定轴上的齿轮齿数分别为：33，46，57。（3）变速组c传动比分别为：，根据以上数据，如变速组内所有齿轮的模数相同，并是标准齿轮，则两对传动副的齿数和应该是相同的，查机械制造装备设计表2-8，可取sz=105。于是可得轴上的双联滑移齿轮齿数分别为：70，21。于是可得： uc1=70/35,uc2=21/84从而可以确定轴上的齿轮齿数分别为：35，84。1.4 带传动设计电动机轴与轴之间采用带传动的方式，现在需要确定两个带轮的大小以及皮带的选择，并经行相关的验算，看是否满足要求。已知电动机转速n=1440r/min,传递功率P=4KW,传动比i=1.8，每天工作8小时，工作年数10年。1确定计算功率由机械设计表8-8查得工作情况系数，得：pca=kAP=1.14=4.4KW2选择V带的带型根据pca=4.4KW、n=I440r/min，由机械设计图8-11选用A型带。3确定带轮的基准直径并验算带速v（1）查机械设计表8-9，取小带

6、轮的基准直径d1=100mm。（2）验算带速vv=d1n601000=1001440601000=7.54m/s因为5m/sv1206计算带的根数（1）计算单根V带的额定功率由d1=100mm和n=1440r/min，查机械设计表8-4并采用插值法得P0=1.3128kw。根据n=1440r/min，i=1.8,和A型带，查机械设计表8-5得P0=0.15kw。查表8-6得k=0.98，查表8-2得kL=0.93，于是Pr=P0+P0*k*kL=（1.3128+0.15）0.980.93=1.33（2）计算V带的根数ZZ=pcaPr=4.41.33=3.31， 取4根。1.5 转速误差计算主轴转速在使用上并不要求十分准确，转速稍低或稍高并无太大的影响，由确定的齿轮数所得的实际转速与传动设计理论值难以完全相符，需要验算主轴各级转速，一般应满足：式中，n主轴实际转速；n主轴的标准转速；公比。(1) n2000=1440100180353542337035=2036=2036-20002000=1.8%2.6%(2) n1600=1440100180313942337035=1618=161

7、8-16001600=1.1%2.6%(3) n1250=1440100180274342337035=1278=1278-12501250=2.2%2.6%(4) n1000=1440100180353529467035=1009=1009-10001000=0.9%2.6%(5) n800=1440100180313929467035=802=802-800800=0.2%2.6%(6) n630=1440100180274329467035=633=633-630630=0.5%2.6%(7) n500=1440100180353518577035=505=505-500500=1%2.6%(8) n400=1440100180313918577035=402=402-400400=0.5%2.6%(9) n315=1440100180274318577035=317=317-315315=0.6%2.6%(10) n250=1440100180353542332184=254=254-250250=1.6%2.6%(11) n200=1440100180313942332184=202=202-200200=1%2.6%(12) n160=1440100180274342332184=160=160-160160=02.6%(13) n125=1440100180353529462184=126=126-125125=0.8%2.6%(14) n100=1440100180313929462184=100=100-100100=02.6%(15) n80=1440100180274329462184=79=79-8080=1.2%2.6%(16) n63=1440100180353518572184=63=63-6363=02.6%(17) n50=1440100180313918572184=50=50-5050=02.6%(18) n40=1440100180274318572184=40=40-4040=02.6%1.6 绘制变速传动系图2.1 确定计算转速1确定

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