1、西北工业大学大学机床课程设计说明书1机床课程 设计说明书目录1、 前言 .21.1 金属切削机床在国民经济中的地位 .21.2 机床课程设计的目的 .21.3 设计内容和要求 .22、参数的拟定 .32.1 车床的规格系列和用处 .32.2 确定极限转速 .32.3 主电机选择 .33.传动设计 .43.1 主传动方案拟定 .43.2 传动结构式、结构网的选择 .43.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目 .43.2.2 传动式的拟定 .43.2.3 结构式的拟定 .53.3 转速图的拟定 .54. 传动件的估算 .74.1 V 带传动的计算 .74.2 传动轴的估算 .94.2.1 确
2、定各轴转速 .9西北工业大学大学机床课程设计说明书24.2.2 传动轴直径的估算 .104.3 齿轮齿数的确定和模数的计算 .114.3.1 齿轮齿数的确定 .114.3.2 齿轮模数的计算 .124.3.4 齿宽确定 .154.4 带轮结构设计 .164.5 片式摩擦离合器的选择和计算 .165. 动力设计 .185.1 主轴刚度验算 .185.1.1 选定前端悬伸量 C.185.1.2 主轴支承跨距 L 的确定 .185.1.3 计算 C 点挠度 .185.2 齿轮校验 .205.3 轴承的校验 .216、结构设计及说明 .226.1 I 轴（输入轴）的设计 .226.2 齿轮块设计 .2
3、36.3 传动轴的设计 .246.4 主轴组件设计 .256.4.1 各部分尺寸的选择 .256.4.2 主轴轴承 .266.4.3 润滑与密封 .277、总结 .288、参考文献 .291、 前言1.1 金属切削机床在国民经济中的地位装备制造业是保证国民经济发展建设的基础，装备制造业的技术水平和现代化水平决定着整个国民经济水平的发展,肩机床的属性决定了它在国民经济中的重要地位，负着为国民经济各部门提供现代化装备的任务，它为工业、农业、运输业、科研和国防等部门提供各种机器、仪器和工具，是国民经济赖以发展的基础，机床的种类、质量和加工效率直接影响着其他机械产品的生产技术水平和经济效益。因此，机床
4、工业的现代化水平和规模，以及所拥有机床的数量和质量是一个国家工业发达程度的重要标志西北工业大学大学机床课程设计说明书3之一。1.2 机床课程设计的目的1、课程设计属于机械系统设计课的延续，通过设计实践，进一步学习和掌握机械系统设计的一般方法。2、培养综合运用机械制图、机械设计基础、精度设计、金属工艺学、材料热处理及结构工艺等相关知识，进行工程设计的能力。3、培养实用手册、图册、有关资料及设计标准规则的能力。4、提高技术总结及编制技术文件的能力。1.3 设计内容和要求设计内容：独立完成变速级数为 12 的机床主传动系统主轴变速箱的设计。基本要求：1、 课程设计必须独立的进行，每人必须完成展开图、
5、截面图图样设计各一张，能够较清楚地表达各轴和传动件的空间位置及有关结构。2、 根据设计任务书要求，合理的确定尺寸、运动及动力等相关参数。3、 正确利用结构式、转速图等设计工具，认真进行方案分析。4、 正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。说明书要求用工程术语，文字通顺简练，字迹工整。完成任务：西北工业大学大学机床课程设计说明书41） 课程设计说明书一份2） 主轴箱展开图一张3） 主轴剖面图一张2、参数的拟定2.1 车床的规格系列和用处普通机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。因此，对这些基本知识和资料作些简要介绍。本次设计的是普通型车床 C6140 主轴变速箱。主要
6、用于加工回转体。车床的主参数（规格尺寸）和基本参数（GB1582-79，JB/Z143-79）工件最大回转直径D (mm)max正转最低转速nmin( )ir电机功率N（kw） 公比 转速级数 Z400 31.5 5.5 1.41 122.2 确定极限转速由 nmin=31.5, =1.41,z=12 确定各级转速，分别为1400、1000、710、500、355、250、180、125、90、63、45、31.5 。minr西北工业大学大学机床课程设计说明书52.3 主电机选择合理的确定电机功率 N，使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。已知电动机的
7、功率是 5.5KW，根据车床设计手册附录表 2 选 Y132S-4，额定功率 5.5 ，满kw载转速 1440 ，最大额定转距 2.2。minr3.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、幻想、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、性能及经济等多方面统一考虑。传动方案有多种，传动型式更是众多，比如：传动型式上有集中传动，分离传动；扩大变速范围可用增加传动组数，也可用背轮结构、分支传动等型式；
8、变速箱上既可用多速电机，也可用交换齿轮、滑移齿轮、公用齿轮等。显然，可能的方案有很多，优化的方案也因条件而异。此次设计中，我们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。3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目级数为 Z 的传动系统由若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有 、 、个传动副。Z即 321传动副中由于结构的限制以 2 或 3 为合适，即变速级数 Z 应为 2 和 3 的因子： ，ba西北工业大学大学机床课程设计说明书6可以有三种方案：
9、12=322；12=232；12=223；3.2.2 传动式的拟定12 级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。在轴如果安置换向摩擦离合器时，为减少轴向尺寸，第一传动组的传动副数不能多，以 2 为宜。主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，因此主轴上齿轮少些为好。最后一个传动组的传动副常选用 2。综上所述，传动式为 12=232。3.2.3 结构式的拟定对于 12=232 传动式，有 6 种结构式和对应的结构网。分别为：， ， ，由于本次设计的机床 I 轴装有摩擦离合器，在结构上要求有一齿轮的齿根圆大于离合器的直径。初选 的方案。1263西北工业
10、大学大学机床课程设计说明书73.3 转速图的拟定 140753281906453.140电 ()图 3-1 正转转速图140电 7120()图 3-2 反转转速图西北工业大学大学机床课程设计说明书8图 3-3 主传动系图4. 传动件的估算4.1 V 带传动的计算V 带传动中，轴间距 A 可以加大。由于是摩擦传递，带与轮槽间会有打滑，宜可缓和冲击及隔离振动，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。(1)选择 V 带的型号根据公式 1.56.0caPKKW式中 P-电动机额定功率， -工作情况系数(此处取为 1.1)。 查机械设计图 5-10，因此选择 A 型带，尺寸
11、参数为 B=80mm， =11mm，h=10， 。db40(2)确定带轮的计算直径 ，D西北工业大学大学机床课程设计说明书9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 不宜过小，即D。查 机械设计取主动轮基准直径 =125 。minD Dm由公式 12n式中： -小带轮转速， -大带轮转速， -带的滑动系数，一般取 0.02。n所以 ，mD5.480.15742 由机械设计V 带带轮基准直径的标准系列，取圆整为 250mm。实际传动比 04.21502.12 Di传动比误差相对值 %9.3.4i一般允许误差 5%，所选大带轮直径可选。(3)确定三角带速度按公式 smnDv
12、/42.9106254.3106在 525m/s 之间，满足带速要求。v(4)初定中心距带轮的中心距，通常根据机床的总体布局初步选定，一般可在下列范围内选取： 根据经验公式120120.7DADm即 ，取 =500mm.mA750215.650 0A(5)V 带的计算基准长度 LADALm56.1950422154.35020 由机械设计表 5-4，选取带轮的基准长度为 。L(6)确定实际中心距 A西北工业大学大学机床课程设计说明书10mLA72.50126.1905200 (7)验算小带轮包角 ，主动轮上包角合适。 107.653.18012AD(8)确定 V 带根数 z由式 lcakpP0
13、查表 5-9，5-6 得 = 0.17KW, = 1.92KW0查表 5-11， =0.98；查表 5-12， =0.99klk98.2.09817.092.56z所以取 根.3(9)验算 V 带的挠曲次数，符合要求。sLmvu次406.170(10)计算带的张紧力和压轴力查机械设计表 5-2，q=0.1kg/m单根带的张紧力 NqvkvzPFca 17542.90198.5234.065.20 带轮轴的压轴力 zF.6.sin7sin2104.2 传动轴的估算传动轴除应满足强度要求外，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。因此疲劳强度一般不失是主要矛盾，除了载荷很大的情况外，可以不必验算轴的强度。刚度要求保证轴在载荷下不至发生过大的变形。因此，必须保证传动轴有足够的刚度。
