金属切削机床课程设计-车床主轴箱设计

中北大学课程设计说明书I目录1引言..................................................................................................................................................12设计内容和要求..............................................................................................................................23设计过程..........................................................................................................................................34主要零件的计算...............................................................................................................................74.1三角胶带传动的计算和选定........................................................................................................74.2传动件的选择和计算....................................................................................................................85主轴零件的验算.............................................................................................................................125.1齿轮的验算..................................................................................................................................125.2轴的验算......................................................................................................................................126润滑与密封.....................................................................................................................................147小结.................................................................................................................................................158致谢.................................................................................................................................................16参考文献............................................................................................................................................17中北大学课程设计说明书11引言金属切削机床是人类在改造自然的长期实践生产中，不断改进生产工具的基础上产生和发展起来的。最原始的机床是依靠双手的往复运动，在工件上钻孔。最初的加工对象是木料。为加工回转体，出现了依靠人力使工件往复回转的原始车床。在原始加工阶段，人既是提供机床的动力，又是操纵者。近些年来，随着电子技术、计算机技术、信息技术以及激光技术等的发展并应用于机床领域，使机床的发展进入了一个新时代。人不仅不需要提供动力，连操纵都交给及其了。人只需要规定电脑的工作程序，由电脑去操作机床。紧张、重复性的操作都可由电脑完成，而且不会出错。自动化、精密化、高效化和多样化成为这时代机床发展的特征，用以满足社会多种多样越来越高的要求，推动社会生产力的发展。机床课程设计是在完成《金属切削机床》及其相关的课程之后进行的实习性教学环节。通过机床主轴传动系统的机械变速机构的设计，使学生在拟定传动机构、装配结构和制造结构的各种发案以及在机械设计制图、零件计算和编写技术等方面得到综合训练，以培养学生具有初步的结构分析与结构设计计算能力。通过本课程设计的训练，使学生初步掌握机床的运动设计（包括主轴箱、变速箱传动链），动力计算（包括确定电机型号，主轴、传动轴、齿轮的计算转速），以及关键零部件的强度校核，获得工程师必备设计能力的初步训练，从而提高分析问题、解决问题尽快适应工程实践的能力。中北大学课程设计说明书22设计内容和要求(1)运动设计根据所给定的转速范围及变速级数，拟定机床主运动传动结构方案(包括传动结构式、转速分布图)和传动系统图，确定各传动副的传动比，计算齿轮的齿数，主轴实际转速及与标准转速的相对误差。(2)动力计算选择电动机型号及转速，确定传动件的计算转速、对主要零件（如皮带、齿轮、主轴、轴承等）进行计算（初算和验算）。(3)结构设计进行主传动系统的轴系、变速机构、主轴组件等的布置和设计并绘制展开图、剖面图、主要零件工作图。(4)编写设计说明书1）机床的类型、用途及主要参数主轴转速范围maxn=1400rpm，minn=31.5rpm变速级数：z=12，电动机功率：KW5.7N。2）工件材料：45号钢刀具材料：YT153）设计部件名称：车床主轴箱中北大学课程设计说明书33设计过程1.确定极限转速maxn=1400rpm，minn=31.rpmmaxminnnRn=140031.5=44.442.确定公比1maxminnznRn=1.413.确定结构网①传动组和传动副数的确定：传动组和传动副数可能的方案有：12431234123221223212223在上列的两行方案中，第一行方案有时可以省掉一根轴。缺点是有一个传动组内有四个传动副。如果用一个四联滑移齿轮，会增加轴向尺寸；如果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。所以一般少用。第二行的三个方案可根据下述原则比较：从电动机到主轴，一般为降速传动。接近电动机处的零件，转速较高，从而转矩较小，尺寸也就较小。如使传动副较多的传动组放在接近电动机处，则可使小尺寸的零件多些，小尺寸的零件少些，就省材料了。这就是“前多后少“原则。从这个角度考虑原则方案12322为好。②结构网或结构式的各种方案的选择：在12322中，又因基本组和扩大组的不同而不同的方案。可能的六种方案：a:13612322b:21612322c:26112322d:16312322e:41212322f:42112322主传动链任一传动组的最大变速范围一般为中北大学课程设计说明书4maxmaxminuRu=108a.b.c.e符合要求。再根据原则“选择中间传动轴变速范围最小的方案。因为各方案同号传动轴的最高转速相同，则变速范围小的，最低速较高，转矩较小，传动件的尺寸也就可以小些。故方案a较佳。③拟定转速图：先决定轴III的转速：传动组c：141ci221ci这样就确定了轴III的六种转速只有一种可能，即为125、180、250、355、500、710/minr。随后决定轴II的转速。传动组b的级比指数是3，在传动比极限值得范围内，轴II的转速最高可为500、710、1000/minr，最低可为180、250、355/minr，可取131bi211bi，轴II的转速确定为：355、500、710/minr。同理轴I的转速可取：121ai21ai311ai，轴I的转速确定为710/minr4.绘制转速图①确定电动机的转速：由给定的电动机功率，参照表12-1[6]，选取电动机的转速为1430/minr，其型号为：Y100L1---4。②绘制转速图：选定的结构共有三个传动组，变速机构共需4轴，加上电动机5轴，转速图需5条竖线，主轴12转速，需12条横线。中北大学课程设计说明书5图112级传动系统的转速图5.确定各变速组齿轮传动副的齿数321aizS=、、、60、63、66、69、72、75、、、21aizS=、、、60、63、65、67、68、70、72、73、75、、、111aizS=、、、60、62、64、66、68、70、72、74、、、取zS=72，查出齿轮的齿数分别为：36、30、24即1ai36/36，2ai30/42，3ai24/48，同理：1bi42/42，2bi22/621ci60/30，2ci18/726.校核主轴转速101%实际传动比理论传动比理论传动比经计算，主轴工作在最高转速时，实际传动比与理论传动比之间的差距最大，转速误差为：（0.993-0.979）/0.979=0.0143=1.43%，而10（1.41-1）%=4.1%，得1.43%4.1%，则主轴转速误差较小。中北大学课程设计说明书67.传动系统图图212级传动系统图中北大学课程设计说明书74主要零件的计算4.1三角胶带传动的计算和选定1.确定计算功率jNKNkw=1.23=3.6kwN——主动带轮传动的功率[kw]K——工作情况系数，查表2102.选择三角胶带的型号初步由图21决定选用SPZ型3.确定带轮的直径1D、2D小轮直径1D应满足：1DminDmm，minD为三角胶带带轮的最小计算直径，1D尽量选用较大的直径，以减小胶带的弯曲应力，从而提高胶带的使用寿命。根据表8-4[5]查得minD=63[mm],1D取80mm。1212nDDmmn，计算取2D=160mm。4.计算胶带速度11/60000Dnvms=6/ms5.计算胶带的长度0L初定中心距A0,取0.7（D1+D2）A02(D1+D2),可大致取A0=350mm22100120224DDLADDmmA=1081.56mm由表8-2[5]选取L=1000mm6.计算实际中心矩A002LLAAmm=309.22mm7.定小带轮的包角01211180180120DDA中北大学课程设计说明书8经计算1=165.12120，符合设计要求。8.确定三角胶带的根数00calPzkkPP3.60.961.062.011.600.22z，根数取整，取z=2。9.预紧力0F202.55001capFqvzvk=23.62.550010.076483.7760.96N10.计算带传动作用在轴上力PF2sin210FZFPN77.19182110.165sin77.