1、 第 1 页课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 学 号：学 院： 机械工程与自动化学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 题 目： 金属切削机床课程设计 车床主轴箱设计 指导教师： 职称: 2007 年 12 月 7 日中北大学课程设计任务书第 2 页2007/2008 学年第 1 学期学 院： 机械工程与自动化学院 专 业： 机械设计制造及 其自动化 学 生 姓 名： 学 号： 课程设计题目：金属切削机床课程设计 车床主轴箱设计 起 迄 日 期： 课程设计地点： 指 导 教 师： 系 主 任： 下达任务书日期:2007 年 12 月 2 日课 程 设 计 任 务 书1设计目的：通过本课程设
2、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。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：第 3 页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
3、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 ，max20nrpmin160rp变速级数：z=12，电动机功率： 。3NKW2）工件材料：45 号钢 刀具材料：YT153）设计部件名称：车床主轴箱3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文) 、图纸、实物样品等：1课程设计设计说明书一份（A415 页）2主轴箱展开图一张3主轴箱剖面图一张4机床传动系统图一张5一个零件工作图（主轴）一张课 程 设 计 任 务 书4主要参考文献：第 4 页 要求按
4、国标 GB 771487文后参考文献著录规则书写，例：1 陈易新.金属切削机床课程设计指导书. 北京: 机械工业出版社, 1987.72 范云涨.金属切削机床设计简明手册. 北京: 机械工业出版社,1994.75设计成果形式及要求：图纸与说明书6工作计划及进度：年月日 月日 发题目、阅读指导书、收集资料。月日 月日 运动计算、绘制转速图、传动图月日 月日 动力计算并进行结构设计月日 月日 整理设计说明书月日 月日 答辩或成绩考核系主任审查意见：签字： 年 月 日目 录一、 概述 .1第 5 页1.1 金属切削机床在国民经济中的地位 .11.2 机床课程设计的目的 .11.3 车床的规格系列和用
5、处 .11.4 操作性能要求 .2二、参数的拟定 .22.1 确定转速范围 .22.2 主电机选择 .2三、传动设计 .23.1 主传动方案拟定 .23.2 传动结构式、结构网的选择 .33.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目 .33.2.2 传动式的拟定 .33.2.3 结构式的拟定 .33.3 转速图的拟定 .4四、 传动件的估算 .54.1 三角带传动的计算 .54.2 传动轴的估算 .74.2.1 传动轴直径的估算 .74.3 齿轮齿数的确定和模数的计算 .84.3.1 齿轮齿数的确定 .84.3.2 齿轮模数的计算 .94.3.4 齿宽确定 .114.4 带轮结构设计 .11
6、五、动力设计 .125.1 主轴刚度验算 .125.1.1 选定前端悬伸量 C .125.1.2 主轴支承跨距 L 的确定 .125.1.3 计算 C 点挠度 .125.2 齿轮校验 .14六、结构设计及说明 .156.1 结构设计的内容、技术要求和方案 .156.2 展开图及其布置 .166.3 齿轮块设计 .166.3.1 其他问题 .176.4 主轴组件设计 .17七、总结 .18八、参考文献 .19第 1 页一、 概述1.1 金属切削机床在国民经济中的地位金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，又称为“工作母机”或“工具机” 。在现代机械制造工业中
7、，金属切学机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量，约占机器总制造工作量的 40%60%。机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。1.2 机床课程设计的目的课程设计是在学生学完相应课程及先行课程之后进行的实习性教学环节，是大学生的必修环节，其目的在于通过机床运动机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 车床的规格系列和用处普通机床的规格和类型有系
8、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主轴变速箱。主要用于加工回转体。表 1 车床的主参数（规格尺寸）和基本参数工件最大回转直径D max(mm)正转最高转速Nmax( )inr电机功率N（kw）公比 转速级数 Z11 400 2000 3 1.26 12第 2 页1.4 操作性能要求1）具有皮带轮卸荷装置2）手动操纵双向摩擦片离合器实现主轴的正反转及停止运动要求3）主轴的变速由变速手柄完成二、参数的拟定2.1 确定转速范围查金属切削机床表 7-1 得：160r/min，200r/min，250r/min，315r/min，400r/mi
9、n，500r/min，630r/min，800r/min，1000r/min，1250r/min，1600r/min，2000r/min.2.2 主电机选择合理的确定电机功率，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。已知电动机的功率是 3KW，根据车床设计手册附录表 2 选 JO2-32-4，额定功率 3，满载转速 1430 ，最大额定转距 2.2 。kwminrmN三、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
10、。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；第 3 页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；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
11、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Z传动副。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：，可以有三种方案： baZ12=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。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
12、和对应的结构网。分别为：， ， ， 第 4 页初选 的方案。12633.3 转速图的拟定图 1 正转转速图图 2 主传动系图第 5 页四、 传动件的估算4.1 三角带传动的计算三角带传动中，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)选择三角带的型号根据公式： 1.56.0caPKKW式中 P-电动机额定功率， -工作情况系数 a查机械设计图 8-8 因此选择 A 型带，尺寸参数为B=80mm， =11mm，h=10， 。db40(2)确定带轮的计算直径 ，D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，D即 。查 机械设计表 8-3，8-7 取主动轮基准直径 =100mminD 由公式 12Dn式中：-小带轮转速， -大带轮转速， -带的滑动系数，一般取 0.02。nn所以 ，由机械设计 A表 8-7 取园整为 224mm。2140.20.58Dm(3)确定三角带速度按公式 13.419.426060nVs(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
