金属切削机床设计.doc

1、洛阳理工学院毕业设计（论文） - 1 - 目录 第一章 序言 1.1 金属切削机床的应用 2 1.2 机床课程设计的目的 .2 1.3 机床课程设计的内容 .2 第二章 设计步骤 2.1 已知条件 . 3 2.2 结构分析式 .3 2.3 绘制转速图 .4 2.4 绘制传动系统图 .7 第三章 动力设计 3.1 确定个轴转速 .8 3.2 带传动设计 .9 3.3 各传动组齿轮模数的确定和校核 .10 第四章 齿轮强度的校核 4.1 校核 a传动齿轮 .12 4.2 校核 b传动齿轮 .13 4.3 校核 c传动齿轮 .14 第五章 主轴挠度的校核 5.1 确定各轴最小直径 .15 5.2 传

2、动轴刚度验算 .16 第六章 主轴最佳跨距的确定 6.1 两支承主轴最佳跨距 .18 6.2 各传动轴支承处轴承的选择 .20 第七章 主轴计算 7.1 主 轴 20 第八章 离合器摩擦片数的确定 .21 第九章 总结 .23 第十章 参考文献 24 洛阳理工学院毕业设计（论文） - 2 - 第一章 序言 1.1 金属切削机床的应用 目前，机床作为机械制造业的母机担负着机械制造业总工作量的 40%-60%，是国民经济的一个重要组成部分，机床的质量和技术水平直接影响机械产品的质量和可进行经济加工的适用范围。 机床工业为各种类型的机械制造厂提供先进的制造技术与优质高效的制造技术与优 质高效的机床设

3、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，即为工业、农业、交通运输业、科研和国防等部门提供各种机器、仪器和工具。为适应现代化建设的需要，必须大力发展机械制造工业。可见，机械制造工业是国民经济各部门赖以发展的基础，而机床工业则是机械制造工业的基础。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。 机床技术水平的高低及拥有量的多少已成为衡量一个国 家工业现代化水平的重要标志之一。 1.2 机床课程设计的目的 机床课程设计目的是在于通过机床运动机

4、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。 1.3 机床课程设计的内容 运动设计 根据给定的机床用途 、 规格 、 极限转速 、 转速数列公比，通过分析比较拟定传动结构方案和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的 齿数，并计算主轴的实际转速和标准转速的相对误差。 动力设计 根据给定的电动机功率和传动件的计算转速，初算传动轴直径、齿轮模数；确定皮带型号及根

5、数、摩擦片式离合器尺寸和摩擦片数。完成装配草图，验算传洛阳理工学院毕业设计（论文） - 3 - 动件的应力，变形和寿命是否在允许范围内。还要验算主轴组件的静刚度。 结构设计 进行主传动轴系、变速机构、主轴组件、箱体、操纵机构、润滑与密封等的布置和结构设计。 二、设计步骤 2 运动设计 2.1 已知条件 1确定转速范围： 主轴转速 m in/160040 rn 。 2电动机功率 ： P = 4 kw 2.2 确定公比 是标准值 ，的取值范围为，从使用性能考虑的值应最好小些，以便减少相对速度损失，但的值越小级数就越多，使机床的结构复杂化。 按的选取原则： .用于大批量生产自动化或半自动化机床有较高

6、的生产率，因此转速损失要求较小，的值一般取 1.12 或 1.26。 大型机床加工工件尺寸大，机动时间长，为提高生产率，应选择合理的转速，的值一般取 1.12 或 1.26。 中型通用机床，万能性好，要求级数多些，但结构不能过于复杂，的值一般取 1.26 或 1.41。 小型切削机床加工时间少，结构简单，级数也 少，因此公比的取值为 1.58或 1.78。 根据原则，我们选取合适的公比 =1.26。 3、求出主轴转速级数（ Z取整数） Z=lg 1lgRn= lg40lg1.26+1 洛阳理工学院毕业设计（论文） - 4 - =17 即为 17级传动。 2.2 结构分析式 23318 3231

7、8 3 33218 从电动机到主轴主要为降速传动，若使传动副较多的传动组放在较接近电 动机处可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，节省材料，也就是满足传动副前多后少的原则，因此取 23318 方案 。 在降速传动中，防止齿轮直径过大而使径向尺寸常限制最小传动比 41mini； 在升速时为防止产生过大的噪音和震动常限制最大转速比 2maxi 。在主传动链任一传动组的最大变速范围 108m inm a xm a x iiR 。在设计时必须保证中间传动轴的变速范围最小， 根据中间传动轴变速范围小的原则选择结 构网。从而确定结构网如下： 2.3 绘制转速图 选择电动机 一般车床若无特殊要求，多采用 Y

8、系列封闭式三相异步电动机，根据原则条洛阳理工学院毕业设计（论文） - 5 - 件选择 Y-112M-4型 Y系列笼式三相异步电动机。 分配总降速传动比 总降速传动比 1 4 4 0/40/m in dnni 0.028 又电动机转速 min/1440rnd 不符合转速数列标准，因而增加一定比传动副。 3确定传动轴轴数 传动轴轴数 = 变速组数 + 定比传动副数 + 1 = 4 + 0 + 1 = 5。 确定各级转速并绘制转速图 由 min/40rnmim 26.1 z = 17确定各级转速： 1600,1260， 1000， 800， 630， 500， 400， 315， 250， 200，

9、 160， 125， 100， 80，63， 50， 40 r/min。 在五根轴中，除去电动机轴，其余四轴按传动顺序依次设为、。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： 先来确定轴的转速 传动组 c 的变速范围为 10,8826.1 m a x99 R ，结合结构式， 轴的转速只有一种 可能 ： 125， 160， 200， 250， 315， 400， 500， 630， 800r/min。 确定轴的转速 传动组 b的级比指数为 3，希望中间轴转速较小，因而为了避免升速，又不致传动比太小，可取 1/1/1 01 ib ， 26.1/1/1 12

10、 ib ， 3ib =1/ 2 =1/1.59 轴的转速确定为： 315,400， 500r/min。 确定轴的转速 对于轴，其级比指数为 1,可取 1/1/1 01 ia ， 2/1/1 32 ia ， 4/1/1 63 ia 确定轴转速为 715r/min。 由此也可确定加在电动机与主轴之间的定传动比 715/1440i 。下面画出转速图（电动机转速与主轴最高转速相近）。 洛阳理工学院毕业设计（论文） - 6 - 电机轴5确定各变速组传动副齿数 传动组 a: 查表 8-1 41.1/1/1 5.11 ia ， 78.1/1/1 5.22 ia ， 24.2/13 ia 41.1/15.1/

11、11 ia 时： zS 60.62.63.65. 70.72.75 78.1/15.3/12 ia 时： zS 60.70.72.75 24.2/13 ia 时： zS 61.62.65.68.72.75 可取 zS 72,于是可得轴齿轮齿数分别为： 30.26.22。 于是 42/301 ai ， 46/262 ai ， 50/223 ai 可得轴 上的三联齿轮齿数分别为： 42.46.50。 传动组 b: 洛阳理工学院毕业设计（论文） - 7 - 查表 8-1, 26.1/1/11 ib ， 52.2/14/12 ib ， 3ib = 2 =1.59 同理 可取 zS 70，于是可得轴上两

12、联齿轮的齿数分别为： 43.31.20 于是 39/311 ib ， 50/202 ib ， 3ib =43/27 得轴上两齿轮的齿数分别为：27.39.50。 传动组 c: 查表 8-1, 15.3/11 ic , 22ci 15.3/11 ic 时： zS 70、 75、 79、 80、 84、 87 22ic 时： zS 72、 75、 78、 81、 84、 87、 89、 90 可取 zS 84. 15.3/11 ic 为降速传动，取轴齿轮齿数为 20； 22ci 为升速传动，取轴齿轮齿数为 28。 于是得 64/201 ic , 28/562 ci 得轴两联动齿轮的齿数分别为 20

13、， 64； 得轴两齿轮齿数分别为 56， 28。 2.4 绘制传动系统图 根据轴数，齿轮副，电动机等已知条件可有如下系统图： 洛阳理工学院毕业设计（论文） - 8 - 轴轴轴轴第三章 动力设计 3.1 确定 各 传动 轴 的 计算 转速 通用机床主传动系统只是从某一转速开始才有可能使电动机的全部功率。这一传递全部功率的最低转速称为该传动件的计算转速，写作 jn 。 主轴所传递的功率或扭矩与转速之间的关系，称为主轴的功率或扭矩特性，主轴从最高转速到计算转速之间，主轴应能传递电动机的全部功率，这个工作范围称为恒功率传动，这是扭矩随转速增加而减少。从主轴计算转速 jn 至最低速的各级转速所传递的扭矩

14、等于在计算转速工作时的扭矩，它是该机床的最大传递扭 矩，这个工作范围称为恒扭矩传动，所传递的功率则随转速的减低而减小。 1.各传动轴的计算转速： 从该机床的转速图可以得到 轴 、 的计算转速 ，轴的计算转速为 125r/min；轴的计算转速为 315r/min；轴的计算转速为 715r/min。 洛阳理工学院毕业设计（论文） - 9 - 2.核算主轴转速误差 实际传动比所造成的主轴转速误差，一般不应超过 10( 1)% ，即 %100)( 标标实 n nn 10( 1)% m i n/1.163828/5627/4342/30200/1001440 rn 实 min/1600 rn 标 %6.

15、2%3.2%1001 6 0 0 )1 6 0 01.1 6 3 8(%100)( 标标实 n nn 故 合适。 3.2 带传动设计 电动机转速 n=1440r/min,传递功率 P=4KW， 两班制， 一天运转 16 小时，工作年数 10 年。 确定计算功率 取 AK 1.1，则 KW4.441.1PKP Aca 选取 V带型 根据小带轮的转速和计算功率，选 A 型带。 确定带轮直径和验算带速 查表小带轮基准直径 mmd 1001 , mmudd )1(112 =200mm 验算带速成 100060 11 ndv 其中 1n -小带轮转速， r/min； 1d -小带轮直径， mm； 25,

16、5/5.7100060 144010014.3 smv ，合适。 4确定带传动的中心距和带的基准长度 初定 中心距为 0a ,则 0 6（ 21 dd ） a 2（ 21 dd ） 于是 180 a 600,初取中心距为 0a 550mm。 洛阳理工学院毕业设计（论文） - 10 - 带长02122100 4 )()(22 a ddddaL mm1 5 7 05 5 04 )1 0 02 0 0()2 0 01 0 0(214.35 5 02 2 查表取相近的基准长度 dL ， mmLd 1625 。 带传动实际中心距 mmLLaa d 5 7 52 00 5验算小带轮的包角 一般小带轮的包角

17、 不应小于 120 。 1201703.57180 121 a dd。合适。 6确定带的根数 Lca kkpp pZ)( 00 其中： 0p - 1i 时传递功率的增量； k -按小轮包角 ，查得的包角系数； Lk -长度系数； 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。 9.399.098.0)168.00.1( 4.4 Z圆整 Z=4 7计算带的张紧力 0F 20 )5.2(5 0 0 qvk kvZpF ca 其中： cap -带的传动功率 ,KW； v-带速 ,m/s； q-每米带的质量， kg/m；取 q=0.17kg/m。 v = 1440r/min = 9.42m/s。