金属切削机床设计课程设计中心高为200mm的专用车床的主轴箱部件设计（全套图纸）

1、中心高为200mm的专用车床的主轴箱部件设计一、 设计目的1二、 设计步骤21. 运动设计21.1 已知主要技术参数21.2 结构分析式21.3 转速图31.4 传动系统图42. 动力计算52.1 电机的选取52.2 各传动轴的设计52.2.1 轴52.2.2 轴62.2.3 轴62.2.4 轴62.3 确定各齿轮齿数72.3.1 、（第一扩大组）72.3.2 、（基本组）72.3.3 换向齿轮 、82.4 带传动设计83.齿轮和轴的强度校核103.1基本组齿轮的校核103.1.1齿面接触疲劳强度的校核103.1.2 齿根疲劳强度的校核113.2轴强度校核123.2.1 确定外加载荷123.2

2、.2 计算弯矩133.2.3 校核轴的弯曲强度154. 轴承的选择和校核164.1轴承的选择164.2 轴承的校核16三、 总结17四、 参考文献181、 设计目的全套图纸，加153893706 通过机床主运动机械变速传动系统得结构设计，在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写与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，并且具有初步的结构分析、结构设计和计算能力，为以后的毕业设计，以及将来的工作打下基础。2、 设计步骤1. 运动设计 1.1 已知主要技术参数 主动电动机功率p=2.2kw,主电机功率,同

3、理，参考指导书，确定公比：，转速级数：。 1.2 结构分析式 由于设计转速之间不存在标准公比，故设计时设计成6级转速；有两种方案可以选择：（1） （2） 根据传动副较多的变速组安排在前面，传动副较少的变速组安排在后面的原则，选择（1）方案。在降速中为了防止降速过快而导致齿轮径向尺寸增大，常限制最小传动比 ；在升速时为了防止过大的噪声和震动，常限制最大传动比。在主传动链任一传动组的最大变速范围。在设计时必须保证中间传动轴的变速范围最小，根据中间传动轴的变速范围小的原则选择结构网。并且在一般情况下，应尽量使基本组安排在传动顺序最高的位置，使传动件的转矩也较小。从而确定结构网如下： 结构网 检查传动

4、组的变速范围时，最后一个扩大组变速范围最大，故只检查最后一个扩大组：，式中经检验其合适。 1.3 转速图 （1）确定传动轴轴数n 本次设计不考虑车床正反转，故设计时不需设有换向离合器和换向齿轮，所以传动轴数n=变速组数+电机轴数+1=2+1+1+1=5；在5根轴中，除去电动机轴，其余四轴按传动顺序依次设为、。与之间为v带传动，取传动比，与之间为齿轮传动，传动比，与轴之间为基本组，与之间为第一扩大组，级比指数取4。 （2）确定各级转速并绘制转速图 由 确定各级转速：360、260、160、80r/min,相应的标准转速参考金属切削机床设计选取450、315、224、160、112、80r/min

5、。参考设计转速与标准转速，我们取基组级比指数为1，第一扩大组级比指数为4，得到转速图如下： 转速图 1.4 传动系统图 根据轴数，齿轮副，电动机等已知条件可绘制出传动系统图：电动机先通过v带降速传动到轴，轴与轴之间通过三对齿轮进行降速，其为基本组，而与之间为第一扩大组，通过两对齿轮进行传递，从而带动主轴转动，传动系统图如下图所示：传动系统图 2. 动力计算 2.1 电机的选取根据已给参数，主电动机功率为，查手册选取电动机型号为y112m-6，额定满载转速为960；选取滚动轴承的效率；v带传动的效率；齿轮传动的效率；背吃刀量，0.25，切削力；当最低转速时，切削速度因此切削功率 2.2 各传动轴

6、的设计 2.2.1 轴 （1）材料选取： 采用45钢，调质处理，其许用剪切应力。 （2）计算直径转速越高，传递的扭矩越小，在取用相同材料的情况下，相应的轴径也可设计 的小些。为高速轴，为了保证强度足够，选取； 2.2.2 轴 （1）材料选取： 主轴采用45钢，调质处理。 （2）计算直径： 根据功率，参考机械制造装备表2-5得主轴前轴颈直径，主轴后颈直径。 2.2.3 轴 （1）材料选取： 采用45钢，调质处理，其许用剪切应力。 （2）计算直径： 轴的输入功率： 轴的转速; 轴的输入扭矩： 根据得 取 2.2.4 轴 （1）材料选取： 采用45钢，调质处理，其许用剪切应力。 （2）计算直径： 轴

7、的输入功率： 轴的转速： 轴的输入转矩： 根据得 同样取 2.3 确定各齿轮齿数 2.3.1 、（第一扩大组）根据，查机床主轴变速箱设计简明手册表b-9得，故；取模数，故最小齿数=37.2 参考金属切削机床设计取。；在降速最大的一对 齿轮副中，故，对于的齿轮副，得。 2.3.2 、（基本组）根据，参考机床主轴 变速箱设计简明手册表b-9得，故;取模数，故最小齿数=17.5，参考金属切削机床设计取。，在降速最大的一对齿轮副中，取，对于的齿轮副，得；同理，对于的齿轮副， ，解得。 2.3.3 减速齿轮 、 电机通过v带传动到轴，轴与轴之间采用一对齿轮传动，可设计成传动比 ，模数也取。 2.4 带传

8、动设计 电动机转速，传递功率，传动比，两班制，一天运转16小时，工作年数15年。 （1）确定计算功率 取，则 （2）选取v带型 参考机械设计图8-11选b型带。 （3）确定带轮的基准直径和验算带速 参考机械设计表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径，大带轮的基准直径，参考机械设计表8-8圆整取验算带速，式中，代入求得： ，合适。（4）确定带传动的中心距和带的基准长度根据 ，得，取中心距。参考机械设计表8-2选取带的基准长度。带传动实际中心距； （5）验算小带轮的包角一般不应小于。，合适。 （6）确定带的根数由和查机械设计表8-4得；同理，参考机械设计表8-4b得；查机械设计表8-5得，故代入到

9、公式为避免v型带工作时各根带受力严重不均匀，限制根数不大于10，此处选取； （7）计算带的张紧力 式中： 为带的传动功率,； 为带速,m/s; q为每米带的质量，；取q=0.1; （8）计算作用在轴上的压轴力 3.齿轮和轴的强度校核 3.1基本组齿轮的校核根据gb10015-88选取为7级精度，其中采用40（调质处理）硬度为280hbs，大齿轮选用45钢（调质处理），硬度为240hbs，两者材料硬度相差40hbs。 3.1.1齿面接触疲劳强度的校核 （1）小齿轮的传递转矩； （2）齿宽系数参考机械设计表10-7取； （3）小齿轮分度圆直径； （4）齿数比； （5）参考机械设计表10-6和图10

10、-21，选取材料的弹性影响系数，小齿轮的接触强度极限，大齿轮的接触强度极限；计算应力循环次数：设计工作寿命为15年，每年工作300天，两班制；0 参考机械设计图10-19取接触疲劳寿命系数，；计算接触疲劳许用应力，安全系数取，失效概率为%； （6）小齿轮圆周速度根据，7级精度，由机械设计图10-8得动载系数；设计的为直齿轮，所以；由机械设计表10-2查得使用系数；表10-4用插值法查得7级精度，小齿轮相对轴承不对称布置时，；故载荷系数;齿面接触疲劳 所以齿面接触疲劳强度符合要求。 3.1.2 齿根疲劳强度的校核 （1）小齿轮的传递转矩 ； （2）齿宽系数参考机械设计表10-7取； （3）小齿轮

11、分度圆直径； （4）齿宽齿高比：；参考机械设计图10-13取，载荷系数 ； （5）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，参考机械设计图10-20c和图10-18，选取小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限，弯曲疲劳寿命系数；因此有： （6）参考机械设计表10-5查得 齿根弯曲强度校核： 所以齿根弯曲疲劳强度符合要求。 3.2轴强度校核由于轴工作中受到的载荷最大，跨度也大，故选取轴进行校核。 3.2.1 确定外加载荷 （1）齿轮的受力：主轴的输入功率；主轴的输入扭矩：；齿轮受到的切向力：齿轮与相互啮合，因此两者受到大小相等，方向相反的力，所以受到的切向力，径向力 （2）齿轮的受力：切

12、向力：；径向力：； 3.2.2 计算弯矩轴的受力图如下： 受力图 （1）在平面内，根据静力受力平衡可得 代入数据求得；oa段： ；ab段: ;bc段： ；弯矩图如下： 弯矩图从图中可以看出b处弯矩最大，为 （2）在平面内，根据静力平衡得到 代入数据求得；oa段： ；ab段： ；bc段： ；得出弯矩图如下： 弯矩图从弯矩图中可以看出b处弯矩最大，为 3.2.3 校核轴的弯曲强度由弯矩图可知b处为危险截面，因此对b处进行弯矩校核。其合成弯矩所以轴弯曲强度符合要求。 4. 轴承的选择和校核 4.1轴承的选择轴：前支承、后支承均选择6205；轴：前支承选择6205，中支承选择6206，后支承选择620

13、5；轴：前支承选择6205，中支承选择6208，后支承选择6205；轴：前支承选择234416b/p5,nn3016k/p6;后支承：选择nn3013k/p6。 4.2 轴承的校核轴的受力最大，故只需校核轴上的轴承。o处的轴承受到的力：c处的轴承受到的力：故校核o处的轴承。参考机械设计课程设计表8-155，6205的基本额定动载荷，基本额定静载荷，参考机械设计表13-6，表13-5，取，；当量动载荷轴承的使用寿命设计轴承的使用寿命为4年，每年工作300天，两班制，则 ，故寿命符合要求。3、 总结本次关于专用车床的主轴箱部件设计的课程设计告一段落了，虽然在其过程中遇到了许多问题，但在老师的指导下及其同学的帮助下，还是完成了此次任务。这次的课程设计中有许多我们比较生硬的知识，例如皮带轮的设计等，通过此次设计，不仅对我学过的课本知识进行了一次复习与巩固，也让我学到了平时接触较少的机械知识，让我明白了计算结合实际的重要性，培养我有关这方面的设计能力，为以后接触到相关的事情打下坚实的基础。4、 参考文献1 黄鹤汀主编。金属切削机床设计m北京：机械工业出版社，2009.122 濮良贵，纪名刚主编。机械设计m北京：高等教育出版社，20