金属切削机床(课程设计)说明书

金属切削机床课程设计1第一章概述1.1金属切削机床在国民经济中的地位及发展金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，又称为“工作母机”或“工具机”。在现代机械制造工业中，金属切学机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量，约占机器总制造工作量的40%～60%。机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。机床的“母机”属性决定了它在国民经济中的重要地位。机床工业为各种类型的机械制造厂提供的制造技术与优质高效的机床设备，促进机械制造工业的生产能力和工艺水平的提高。机械制造工业肩负着为国民经济各部门提供现代化技术装备的任务。为适应现代化建设的需要必须大力发展机械制造工业。机械制造工业是国民经济各部门赖以发展的基础。一个国家机床工业的技术水平，在很大程度上标志着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。显然，金属切削机床在国民经济现代化建设中起着重大的作用。我国机床行业起步较晚，就现在来说，我国的机床制造业跟国外先进水平相比，还存在较大的差距。因此，我国机床工业面临着光荣而艰巨的任务，必须奋发图强，努力工作，不断扩大技术队伍和提高人员的技术素质，学习和引进国外的先进科学技术，大力开展科学研究，以便早日赶上世界先进水平。1.2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。通过机床课程设计，获得设计工作的基本技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的的能力。并为进行下一步的毕业设计做好准备工作。金属切削机床课程设计21.3机床课程设计的内容及要求机床课程设计的内容，为设计一个中等复杂程度的机床主轴变速箱设计。要求：1）主轴变速箱传动设计及计算2)主轴变速箱结构设计3）绘制主轴变速箱装配图4）编写设计计算说明书1.4操作性能要求1）具有皮带轮卸荷装置2）手动操纵双向摩擦片离合器实现主轴的正反转及停止运动要求3）主轴的变速由变速手柄完成第一章参数的拟定2.1确定转速范围床身上最大工件回转直径：320mm主电动机功率：4千瓦主轴最高转速：1320转/分主轴最低转速：30转/分2.2主电机选择合理的选择电机，既能使机床充分发挥其使用性能，满足生产需要，有不至使电机经常轻载而降低功率因素。由已知参数功率为4Kw，根据《机床设计指导书》，选用Y112M-4型电动机。变速范围：R=44301320minmaxnn根据给定最大最小转速要求，选择转速级数12级，传动公比为1.41。转速数列如下：30、42.5、60、85、118、170、236、335、475、670、950、1320。金属切削机床课程设计3第三章传动设计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、换向、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、工艺、性能以及经济等多方面统一考虑。在此次设计中，我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，就并非十分有效了。3.2.1传动组和传动副数可能的方案方案一：63122312方案二：62123212方案三：613232123.2.2结构网和结构式各种方案的选择金属切削机床课程设计43.2.3各方案的分析比较在一般的选择原则中，通常取扩大顺序与传动顺序一致，但在此次设计中，考虑到机床的启动、停止，要求Ⅰ轴上装有摩擦离合器，所以，方案一中，由于装有摩擦离合器，必然导致Ⅰ轴上的轴向尺寸增大。方案二、三中，解决了方案一中轴向尺寸过大的问题，但考虑到Ⅱ轴到Ⅲ轴的传动中，方案二中可能会有较大的降速比。故选方案三作为此处设计的可行方案。3.3转速图和系统图的拟定由于车床Ⅰ轴转速一般取700~1000r/min。在中型通用机床中，通常传动比u=1~2.5的范围内，8.18101440nnu主故初选Ⅰ轴转速为810r/min。拟定转速图如图1ⅣⅢⅡⅠ电动机图1金属切削机床课程设计5拟定传动系统图如图2：1440()ⅣⅢⅡⅠφ250φ140图2第四章传动件的估算4.1三角带传动的计算三角带传动中，轴间距A可以加大。由于是摩擦传递，带与轮槽间会打滑，亦可因此缓冲冲击及隔离振动，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4.1.1选择三角带的型号根据公式Nj=KwNd=1.14=4.4kw式中Nd—电动机额定功率，Kw—工作情况系数查《机床课程设计指导书》及《机械设计》，选择型号B。尺寸参数为01140,17,14,10.5,38pDmmbmmbmmhmm4.1.2确定带轮的计算直径1D,2D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1D不金属切削机床课程设计6宜过小，即1minDD，查《机械设计》教材选取主动轮基准直径1140Dmm。由公式1212(1)nDDn式中：1n--小带轮转速，2n--大带轮转速，--带的滑动系数，一般取0.02所以9.243)02.01(140810144011212εDnnD，圆整取250mm。4.1.3确定三角带速度按照公式有smnDv/6.10100060144014014.310006011由《机床设计指导书》知，v=10~15m/s时最为经济耐用，故此速度可用。4.1.4初定中心距根据机床总体布局初步选定中心距，由经验公式有：AO=(0.6~2)(D1+D2)车床电机轴至变速箱带轮的中心距一般为750~850mm则AO=2（D1+D2）=780mm..4.1.5三角带的计算基准长度0L三角带的计算长度是通过三角带截面中心的长度。有经验公式有：mmADDDDAL022121004)()(22mm18.21767804)140250()250140(214.378022圆整后取2176mm，查《机床设计指导书》第四章，有标准技术长度L=2033mm。则内圆周长度LN=2000mm。4.1.6验算三角带的挠曲次数sLmuu次401000s次43.1020336.1021000，符合要求。4.1.7确定实际中心距A金属切削机床课程设计7mmLLAA5.7082217620337802004.1.8验算小带轮包角000021118057.5170.41202DD,主动轮上包角合适。4.1.9确定三角带根数Z根据《机床课程设计指导书》，有10CNNZj，查表1有N0=2.71kw，由前面计算Nj=4.4kw.查表2有包角系数C1=0.98656.198.071.24.4Z圆整取Z=24.2传动轴的估算传动轴除应满足强度的要求外，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。4.2.1传动Ⅰ轴直径估算计算转速jn是传动件能传递的全部功率的最低转速。Ⅰ轴的计算转速可以从转速图上得810r/min，由于效率对轴的估算影响不大，故忽略其影响。所以4nNdj=mm37.290.110005008104.4914其中：N—该传动轴的输入功率nⅠ—该传动轴的计算转速由于Ⅰ轴上装有摩擦离合器，所以选择花键连接。根据《机床设计指导书》中机床常用矩形花键轴参照表选取Ⅰ轴花键：6-322874.2.2传动Ⅱ轴直径估算Ⅱ轴的计算转速可以从转速图上得475r/min，由于效率对轴的估算影金属切削机床课程设计8响不大，故忽略其影响。所以4nNdj=mm57.330.110005004754.4914其中：N—该传动轴的输入功率NⅡ—该传动轴的计算转速由于Ⅱ轴上装有滑移齿轮，所以选择花键连接。根据《机床设计指导书》中机床常用矩形花键轴参照表选取Ⅱ轴花键：6-3530104.2.3传动Ⅲ轴直径估算Ⅲ轴的计算转速可以从转速图上得118r/min，由于效率对轴的估算影响不大，故忽略其影响。所以4ⅢⅢnNdj=mm61.480.110005001184.4914其中：N—该传动轴的输入功率NⅢ—该传动轴的计算转速由于Ⅲ轴上装有滑移齿轮，所以选择花键连接。根据《机床设计指导书》中机床常用矩形花键轴参照表选取Ⅲ轴花键：6-3530104.2.4传动Ⅳ轴直径估算Ⅳ轴的计算转速可以从转速图上得85r/min，由于效率对轴的估算影响不大，故忽略其影响。所以4ⅣⅣnNdj=mm61.510.11000500854.4914其中：N—该传动轴的输入功率NⅣ—该传动轴的计算转速主轴上采用固定齿轮，故齿轮与轴采用传统的平键连接。4.3齿轮齿数的确定和模数的估算4.3.1齿轮齿数的确定金属切削机床课程设计9当各变速组的传动比确定以后，可确定齿轮齿数。对于定比传动的齿轮齿数可以选《机械设计手册》推荐的方法确定。对于变速组内齿轮的齿数，如果传动比是标准公比的整数次方时，变速组内每对齿轮的齿数和zS及小齿轮的齿数可以从教程《金属切削机床》中选取。一般在主传动中，最小齿数应大于18～20。采用三联滑移齿轮时，应检查滑移齿轮之间的齿数关系：三联滑移齿轮的最大齿轮之间的齿数应大于或者等于4，以保证滑移是齿轮外圆不相碰。因此确定各变速组齿数如下：第一组齿轮：传动比：7.1115.11u7.115.12u查教材《金属切削机床》表8—1，齿轮齿数和zS取108Z1=68Z2=40Z3=40Z4=68第二组齿轮传动比：21121u8.21132u41143u齿数和zS取96：Z5=19Z6=77Z7=25Z8=71Z9=32Z10=64第三组齿轮传动比：2124112,14uu齿数和zS取110：1112131473,37,22,88ZZZZ第四组齿轮（反转齿轮）根据经验，反转转速是正转转速的1.1~1.2倍，根据传动要求，确定反转齿轮齿数为Z15=48,惰轮齿数为Z16=25。4.3.2齿轮模数的估算（1）Ⅰ—Ⅱ轴齿轮弯曲疲劳的估算mmznNmw419.14751084.43232331齿面点蚀的估算：金属切削机床课程设计10A7.774754.4370370331nNmm.由中心距A及齿数计算出模数：43.11087.7722211ZZAmmm根据计算选取两个中的大值，选取相近的标准模数。取m1=2.5mm.（2）Ⅱ—Ⅲ轴齿轮弯曲疲劳的估算mmznNmw33.2118964.43232332齿面点蚀的估算：A6.1231184.4370370332nNmm.由中心距A及齿数计算出模数：57.2966.12322211ZZAmmm根据计算选取两个中的大值，选取相近的标准模数。取m1=2.5mm.（3）Ⅲ—Ⅳ轴齿轮弯曲疲劳的估算mmznNmw48.2851104.43232333齿面点蚀的估算：A89.137854.4370370333nNmm.由中心距A及齿数计算出模数：5.211089.13722211ZZAmmm根据计算选取两个中的大值，选取相近的标准模数。取m1=3mm.各轴上齿轮参数确定。（单位mm）齿轮齿数分度圆直径（mz）齿顶高（ha=m）齿根高(hf