《金属切削机床课程设计-铣床主轴箱设计【全套图纸】

中北大学课程设计说明书目录1. 机床参数确定12. 运动设计12.1传动组、传动副地确定12.2结构式、结构网的选择22.3拟定转速图22.4齿轮齿数确定32.5传动系统图42.6轴、齿轮的计算转速427展开图简图 73.传动零件的初步计算73.1传动轴直径初定73.2主轴轴颈直径的确定83.3齿轮模数的初步计算84.主要零件的验算94.1 V带传动的计算和选定94.2圆柱齿轮的强度计算94.3主轴的验算124.4 滚动轴承的验算13设计心得15参考文献151. 机床参数确定：运动参数： 回转主运动的机床，主运动的参数是主轴转速。其数列的公比应选取标准的公比值，取公比=1.26。主轴转速级数： 式中Rn为主轴变速范围：。机床传动系统的变速组大多采用双联齿轮或三联齿轮，因此转速级数宜为2、3因子的乘积，即为宜，其中m、n为正整数。全套图纸，加153893706动力参数：由任务书设定电动机功率：N=3KW。查表应选用Y系列三相异步电动机Y100L2-4，转速1420 r/min，效率82.5%。功率因素cos=0.81，额定转矩2.2KNm。2. 运动设计2.1 传动组、传动副的确定：实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合：1） 2） 3）4） 5）方案1）、2）可以省一根传动轴，但是其中一个传动组内有四个传动副，果增大了该轴的轴向尺寸这种方案不宜采用。根据传动副数目分配应该“前多后少”的原则，取方案3）较合适。2.2 结构式、结构网的选择：在的传动副组合中，其传动副的扩大顺序又有以下六种形式：1） 2） 3）4） 5） 6）根据级比指数分配使传动顺序与扩大顺序相一致，应选用，其结构网如下图所示：图一 检验最大扩大组的变速范围：，符合设计原则要求。2.3 拟定转速图：上述所选定的结构式共有三个传动组，变速机构共需4轴，加上电动机共5轴，故转速图需5条竖线，如下图所示。主轴共12速，电动机轴与主轴最高转速相近，故需12条横线。中间各轴的转速可以从电动机轴往后推，也可以从主轴开始往前推。通常以往前推比较方便，即先决定轴三的转速。 图二 传动组c的变速范围为，可知两个传动副的传动比为： 这样就确定了轴的六种转速只有一种可能，即为：250、315、400、500、630、800r/min。随后决定轴的转速，传动组b的级比指数为3，在传动比极限范围内，轴的最高转速可为：630、800、1000r/min，最低转速可为：315、400、500 r/min。为了避免升速，又不能使传动比太小，可取：，。轴的转速确定为500、630、800 r/min。同理，对于轴，可取：，。轴的转速：800 r/min。电动机轴与轴之间为带传动，传动比接近。补足各连线，得到如下所示转速图： 图三2.4 齿轮齿数确定 利用查表法求出各传动组齿轮齿数：表一：各传动组齿轮齿数变速组第一变速组第二变速组第三变速组齿数和869298齿轮齿数3353384843433161464628706038 验算主轴转速误差，主轴各级实际转速值用下式计算：式中，、分别为大、小带轮的直径；、分别为第一、二、三变速组的齿轮传动比。表二：转速误差表主轴转速标准转速r/min10012516020025031540050063080010001250实际转速r/min99.2126.2159.4195.3248.3313.6391.7498629.1770.89801237.9转速误差0.80.960.382.350.680.552.10.40.43.652.00.97 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：，计算值如表二。2.5 传动系统图如图四所示：2.6 轴、齿轮的计算转速：主轴：根据教材表8-2，中型机床主轴的计算转速是第一个三分之一转速范围内的最高一级转速，即为；各传动轴：轴可从主轴为200r/min按28/70的传动副找上去，似应为500r/min，但由于轴上的最底转速250r/min经传动组c可使主轴得到100和400r/min两种转速，400r/min图四要传递全部功率，所以轴的计算转速应为250r/min。轴的计算转速可按的传动副b推上去，得500 r/min；同理轴为800r/min。各齿轮：传动组c中，28/70只需计算z=28的齿轮，计算转速为500 r/min；60/38只需计算z=38，；z=28和z=38两个齿轮哪一个的应力更大一些，较难判断，可同时计算，选择模数较大的作为传动组c齿轮的模数；传动组b应计算z=31，；传动组a应计算z=33，。27展开图简图3. 传动零件的初步计算：3.1 传动轴直径初定按扭转刚度计算：式中，d-传动轴直径（mm）； -该轴传递的额定扭矩（Nmm）； N-该轴传递的功率（Kw）； -该轴的计算转速（rpm）； -该轴每米长度允许扭转角（deg/m），取=0.8。轴：轴：轴：3.2 主轴轴颈直径的确定 由表3查得机床课程设计指导书：主轴前轴颈=60mm，后轴颈=（0.7-0.85）=42-51mm，取=45mm。3.3 齿轮模数的初步计算 一般同一变速组中的齿轮取同一模数，选择负荷最重的小齿轮按简化的接触疲劳强度公式进行初算： 式中，-按接触疲劳强度估算的齿轮模数（mm）； -驱动电动机功率（Kw）； -被估算齿轮的计算转速 （r/min）； -大小齿轮齿数之比，-小齿轮齿数； -齿宽系数，6-10，B为齿宽，m为模数，取8； -许用接触应力，查表26取。 传动组b：31/61 传动组a：33/53 传动组c：28/70 4. 主要零件的验算4.1 V带传动的计算和选定 确定计算功率： Nj=KN=31.3KW=3.9KW选择A型三角带； 确定带轮直径、： =80mm， D2=n1n2D1=1420800D1=142mm 计算胶带转速：v=n1D160000=6.03m/s 初定中心距： 根据机床的布局及结构方案选 计算胶带的长度： 选标准计算长度 ，作为标记的三角胶带的内周长度。 计算胶带的弯曲次数： 式中，m-带轮的个数计算实际中心距：，其中，代入上式中，得 定小带轮的包角： 确定三角胶带的根数：，式中：单根三角胶带能传递的功率（Kw），由表13查得=0.88；-带轮包角系数，由表13查得=0.98； 则，取5。4.2 圆柱齿轮的强度计算： 验算变速箱中齿轮强度应选择相同模数承受载荷最大齿数最小的齿轮进行接触应力和弯曲应力计算，一般对高速传动的齿轮验算齿面接触应力，对低速传动的齿轮验算齿根弯曲应力，对硬齿面软齿心渗碳淬火的齿轮要验算齿根弯曲应力。接触应力的验算公式： 弯曲应力的验算公式： 表三传动组第一传动组第二传动组第三传动组齿轮传递功率N3.763.803.84齿轮计算转速500500800齿轮的模数m 222齿宽B161616小齿轮数Z283133大齿轮与小齿轮齿数比u70/2861/3153/33寿命系数接触疲劳0.670.860.83弯曲疲劳0.900.900.90速度转化系数接触疲劳0.950.850.72弯曲疲劳0.930.930.90功率利用系数接触疲劳0.580.580.58弯曲疲劳0.780.780.78材料利用系数接触疲劳0.700.730.76弯曲疲劳0.720.750.77工作情况系数1.21.21.2动载荷系数1.21.21.2齿向载荷分布系数111.05齿形系数Y0.4380.4440.454其中寿命系数 工作期限系数 T-齿轮在机床工作期限内的总工作时间h ，对于中型机床的齿轮取 ，同一变速组内的齿轮总工作时间可近似地认为，P为该变速组的传动副数。；的极限值、，当时，则取；当时，取；-许用接触应力（），查表3-9，=1100；-许用弯曲应力（），查表3-9，=320。代入公式，得传动组c： 传动组b：传动组c：4.3 主轴的验算选定前端悬伸量C，参考机械装备设计P121，根据主轴端部的结构，前支承轴承配置和密封装置的型式和尺寸，这里选定C=45mm. 主轴支承跨距L的确定(1)一般最佳跨距 ，考虑到结构以及支承刚度因磨损会不断降低，应取跨距L比最佳支承跨距大一些，再考虑到结构需要，这里取L=390mm。(2)当量外径：=90mm(3)主轴刚度： 2234(4)对于这种机床刚度的要求由于这种机床属高效通用机床，主轴的刚度可根据自激振动稳定性决定。取阻尼比;当=50m/min，s=0.1mm/r时，。这种机床要求切削稳定性良好，取：根据稳定性指标的规定，工件长度L=120mm。加上卡盘，共长200mm。则1203N/则所以该机床主轴是合格的 4.4 滚动轴承的验算根据轴受力状态，分别计算出左（A）、右（B）两支承端支反力。在xoy平面内： 在zoy平面内： 左、端支反力为： 两支承轴承受力状态相同，但右端受力大，所以只验算右端轴承。滚动轴承的疲劳寿命验算： 其中：额定动载荷：C=11000N，机床设计简明手册； 速度系数：； 使用系数：； 功率利用系数：，表3-3床设计制导；转速变化系数：，表3-2； 齿轮轮换工作系数： 当量动载荷：F=176.7N，已计算求得； 许用寿命：T，一般机床取10000-15000h； 寿命指数：。 则额定寿命： 经验算符合要求。设计心得短短的一周课程设计很快就结束了，设计的过程让我学到了不少东西：首先学会了检索文献、资料的过程，而且清楚了一般机床的结构和布局；其次通过绘图，使自己更加熟练了AutoCAD软件及Word的各种功能。这些都为自己以后的工作奠定了坚实的基础。虽然在设计过程中遇到了不少的困难，但是都在吴老师的耐心指导和同学的共同探讨下克服了。由于时间比较仓促，水平有限，设计中难免存在一些缺陷与不足，望吴老师在审阅过程中批评指正。参考文献1 陈易新主编. 机床课程设计指导书. 哈尔滨工业大学，1981