2022年机械制造装备设计课程设计说明书.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 机械制造装备设计课 程 设 计姓名：姜 家 恒班 级： 机自 082 班学 号： 202200101060 指导老师：赵 克 政广西工学院机 械 工 程 系2022 年 1 月 10 日名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目 录一、前言 3二、运动设计1. 确定各运动参数 4 5 6 8 9 11 11 12 2. 确定结构式 3. 确定转速图 4. 确定齿轮齿数 5. 带传动的设计（ V型） 6. 运算转速 7. 验算主轴的转速误差n 8. 传动系统图的绘制 三、动力设计 2.1. 电机的挑选 13 各轴的传递功率 13 3. 确定各齿轮的模数 14 4. 确定各轴直径 19 四、结构设计1. 设计主轴组件 20 2. 主轴的验算 20 五、终止语 22 六、参考文献 23广西工学院1 / 23 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机械制造装备设计课程设计任务书设计题目： C6135 型一般车床主运动传动系统设计专 业：班 级：学 号：姓 名：指 导 教 师：肖学勤、赵克政教研室主任：李宝灵广西工学院机械系2022 年 1 月 10 日一、前言 1. 设计目的2 / 23 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机床设计是同学在学完基础课,技术基础课及专业课的基础上,结合机床 主传动部件（主轴变速箱）设计运算进行集合训练；（1）. 把握机床主传动部件设计过程和方法,包括参数拟定,传动设计,零件运算,结构设计等,培育结构分析和设计的才能；（2）. 综合应用过去所学的理论学问,提高联系实际和综合分析的才能；（3）. 训练和提高设计的基本技能；如运算,制图,应用设计资料,标准 和规范,编写技术文件等；2. 完成的内容 机床设计是同学在学完基础课,技术基础课及有关专业课的基础上,结合机床传动部件（主轴变速箱）设计进行的综合训练 最大工件回转直径是 350 mm一般车床主轴变速箱设计 一、运动设计 1确定各运动参数 2确定结构式 3绘制转速图 4确定齿轮齿数 5绘制传动系统图 转速图与传动系统图绘在同一张图纸二、动力设计 1确定主电动机功率 2确定各轴的直径 3确定各齿轮的模数三、结构设计 1设计主轴组件 2主轴组件的验算 3绘制主轴组件装配图 1 号图纸 四、编写设计说明书 不少于 20 页 五、答辩；二、运动设计1. 确定各运动参数（1）确定极限切削速度Vmax和Vmin；3 / 23 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 依据典型的和可能的工艺选取极限切削速度要求考虑：工序种类、工艺要求、刀具和工件材料等因素；查机床设计指导 如下：有,答应的切削速度参考值加工条件VmaxVmin（m/min）（m/min）硬质合金刀具粗加工铸铁工件150-300 30-50 硬质合金刀具半精或精加工碳钢工件3-8 螺纹（丝杆等）加工和铰孔取Vmax=200 m/min ,Vmin=5 m/min；（2）确定主轴的转速、公比及变速范畴； 1）主轴的最大极限转速1000 V maxn max =d min式中,查机床设计指导有,d min 按体会公式（ 0.1-0.2 ）D 取 0.125D=0.125 350=43.75mm；求得,主轴的最大极限转速 n max =1455 m/min； 2）主轴的最小极限转速1000 V minn min =d max式中,查机床设计指导有,d max 考虑车螺纹和铰孔时,其加工最大直径应依据实际加工情形选取 0.1D 和 50mm左右；取 d max =50mm；求得,主轴的最小转速 n min =31.8 m/min ； 3）车床的变速范畴 R n max R= =45.7 n min 4）确定公比；取机床的变速级数为 Z=12级,由公式 R=,得 =1.4155,取标准值 =1.41. Z 15）主轴的各级转速各级转速可直接从机床设计指导的标准转速列表中查出,标准数列表给 出 了 以=1 10000 的 数 值 , 因 为=1.41=1.066, 从 表 中 找 到4 / 23 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - nmax=1500r/min ,就可以每隔5 个数值取出一个数,从而得出十二级转速分别为： 1500 r/min 、1060 r/min 、750 r/min 、530 r/min 、375 r/min 、 265 r/min 、190 r/min 、132 r/min 、95 r/min 、67 r/min 、47.5 r/min、33.5 r/min； 2. 确定结构式（1）确定传动次序1）此次设计的 c6135 车床为 12 级,故有以下几种传动方案：1123422124233251222331232412 2 ）对方案进行比较第1、第 2 种有四联滑移齿轮,假如采纳四联滑移齿轮的话,话大大增大了主轴箱的轴向尺寸,故不采纳第 1 、第 2 种方案；也是从结构方面考虑,第 5 种的轴向尺寸都会比第 3 第 4 种的大；下面就第 3 第 4 种方案进行比较,从而选取最终方案；对于第 3 种方案,严格遵循了“ 前多后少” 的设计原就,把尽可能多的传动副置于前面,让尽可能多传动副处于较高速的状态,这样就可以尽量减轻它们的受力情形,从而可以减小其尺寸,从而削减整体尺寸；对于第 4 种方案,没有遵循了“ 前多后少” 的设计原就,但是由于采纳第3 种方案的话,会增大轴 的轴向尺寸；为了使轴 的轴向尺寸不至于太长,把二联滑移齿轮放在轴,三联滑移齿轮放在轴；这样的话可以使轴 的尺寸不太大,又可以使较多的传动副放在相对高速的位置；对于第 3 第 4 种方案都是相对其他几种比较好的方案,基于不同方面的考虑,可以挑选其中一种；在本次设计中,挑选第4 种方案进行运算； 3 ）最终确定的传动方案为412232；（2）确定扩大次序传动方案的扩大次序与传动次序可以一样也可以不一样；5 / 23 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 本设计扩大方案设计为12233126；由于轴上有离合器,为防止离合器干涉齿轮啮合,必需使其中一个齿轮的齿根圆直径大于离合器的最大直径；故采纳此扩大次序1223312612233126；（3）此次设计的车床的结构式为（4）绘制结构图3. 确定转速图（1）电动机转速的确定依据本设计车床的12 级转速,nmax=1500r/min ；要使电动机的转速与主轴的最高转速相近,以防止过大的升速或降速；依据电动机的转速标准,取电动机的额定转速nm=1440 r/min ；轴的转速一般取700-1000 r/min左右（2）确定轴的转速查机床设计指导有,车床的比较合适,故在本设计车床中,取（3）安排传动比轴的转速 n =750 r/min ； 1 ）安排降速比时,应留意传动比的取值范畴：齿轮传动副中最大传动6 / 23 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 比 u m ax 2, 最小传动比 u m in 1 传动比过大,引起振动和噪音,传动比过 4 小,使动齿轮与传动齿轮的直径相差太大,将导致结构巨大；2）由传动比限制原就,得出极限级比指数表：公比 1.41 级比指数极限值1 1 x 值 i max x 4 4 1 x 值 i min x 2 2 3）依据“ 前缓后急” 原就,先确定各个变速组的最小传动线；从 轴的 750 r/min 转速传到主轴的 33.5 r/min,相差 9 格,相当于级比指数为 9；总共有 3 个变速组； 9 3=3；由“ 前缓后急” 原就安排三格给中间变速 组,安排两格给第一变速组,安排四格给第三变速组；然后,对于其他传动线,结合结构图可相应得出；4）综上所述,得出各传动线的传动比：传动组电机V传动比i 0i132:250 ia11:2 ib119:53 ic11:4 ib21:2 ia27:5 ib3ic22:1 5:7 （4）转速图的绘制：4. 确定齿轮齿数（1）确定齿轮齿数应当留意以下几类：1）齿轮的齿数和应过大,以免加大中心距使机床结构巨大 一般举荐齿轮数和 SZ为 60100；2）不产生根切最小齿轮 Z min 1820；3）保证强度和防止热处理变形过大齿轮齿根园到键槽的壁厚 2mm一般7 / 23 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 取5mm 就Zmin6.52T；4；防止齿轮右左移动时齿m4）三联滑移齿轮的相领两轮的齿数差应大于轮右相碰,能顺当通过；（ 2）在一个变速组中,主动齿轮的齿数用 Z 表示,从动齿轮的齿数用 Z jZ j a j 表示,Z + Z j = S ,就传动比 i 为 ji =Z j b jS zjS zj 式中,a 、j b j 为互质数,设 a j b j S oj Z j a j Z j b jS oj S oj由于 Z 是整数,S 必定能被 S 所整除；假如各传动副的的齿数和皆为 S ,就S 能被 S o1、S o2、S o3所整除,换言之,S 是 S o1、S o2、S o3 的公倍数；所以确定齿轮的齿数时,应在答应的误差范畴内,确定合理的 a 、j b j,进而求得 S o1、S o2、S o3,并尽量使S o1、S o2、S o3 的最小公倍数为最小,最小公倍数用 S 表示,就 S 必定为 S 的整数倍；设 S =k S ,k 为整数系数；然后依据最小传动比或最大传动比中的小齿轮确定 k 值,确定各齿轮的齿数；（3）第一变速组已知i a11、i a27,就有=12；最小公倍数S =12；就齿数和为25两对齿轮的齿数和分别为Sa1=3、Sa2S =12k；最小齿数发生在ia1中,就Za1112k4k17,k5；取 k=6,得3Sz=72, 第 一 对 齿 轮 的 齿 数Z a124、Za148, 第 二 对 齿 轮 的 齿 数Za27Sz42、Za230；12（4）其次变速组已知i b119、i b21,i b35就有b3=12；最小公倍数S =72；就5327三对齿轮的齿数和分别为Sb1=72、Sb2=3、SZ1972k19k17,k1；齿数和为S =72k；最小齿数发生在ib1中,就Zb172取 k=1,得S =72,第一对齿轮的齿数Z b119、b153,其次对齿轮的齿数8 / 23 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - Zb21Sz24、Zb248、Zb35Sz30、Zb342；312（5）第三变速组已知i c11、i c22,就有Sc2=3；最小公倍数S =15；就齿数和为41两对齿轮的齿数和分别为Sc1=5、1S =15k；最小齿数发生在ic1中,就Z c115k3k17,k5.7；取 k=7,得5Sz=105, 第 一 对 齿 轮 的 齿 数Z c121、Zc184, 第 二 对 齿 轮 的 齿 数Zc22Sz70、Zc235；35. 带传动的设计（ V 型）n已 知 ： 电 机 额 定 功 率Pm7.5kw, 额 定 转 速n mPca1440r/mm,轴 的 转 速KAP=9kw；750r/min,两班制工作；（1）确定运算功率Pca8-7 ,得KA=1.2,就公式PcaKAPm查机械设计教程表（2）挑选 V带带型查机械设计教程图 8-11 ,选取 B 型（3）挑选小带轮的基准直径 d 1依据 V 带的带型,参考机械设计教程表准直径d =132mm；d2（4）确定大带轮的基准直径公式d2i0d（ 1 1）0i 电机到轴的传动比；d 小带轮的基准直径；8-6 和表 8-8 确定小带轮的基依据机械设计教程,取 0.02 ；运算结果为 d 2 i 0 d（ 1 1）=248mm；查机械设计教程表 8-8 ,取9 / 23 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - d =250mm；（5）验算带速 V V 带的速度 V= d 1 n m =9.9527m/s；60 1000由此得 5 V 25m/s；验算合格；（6）确定 V带的基准长度 L d 1）初定两带轮的中心距 a 0查机械设计教程,得 a =（0.7-2 ）（d + d ）,取 a =500mm； 2）运算初定中心距 a 相应的带长 L ca2（d 2-d 1）L ca 2 a 0（d 1 d 2）=1607mm；2 4 a 0查机械设计教程表 8-2 ,取 L d =1600mm；（7）确定两带轮的中心距 aL d-L ca 由公式 a= a 0 运算出实际中心距 a=496.5mm；2（8）验算小带轮上的包角 1由公式 1 180 57 . 3 d 2-d 1 运算出 1 166 120；a验算合格；（9）运算 V带的根数 Z 公式Z（P0Pca8-4a 取P0）KKL式中,P 单根V 带的基本额定功率,查机械设计教程表P =2.5kw；P 单根V 带额定功率的增量,查机械设计教程表8-4b 取P =0.4；10 / 23 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - K包角修正系数,查机械设计教程表8-5 取 K=0.96；KL带长度系数,查机械设计教程表8-2 取KL=0.92；运算结果 Z=3.57；取整 Z=4；V 带的根数为 4 根；6. 运算转速变速传动中传动件的运算转速,可依据主轴的运算转速和转速图确定；确定传动轴的运算转速时,先确定主轴的运算转速,再按传动次序由后往前依次确定,最终确定各传动件的运算转速；（1）主轴的运算转速为公式nVZ1n13式中,n 第一级的转速；95r/min ； Z机床的转速级数；运算出,主轴的运算转速为（2）各传动轴的运算转速主轴的运算转速是轴 经 21/84 的传动副获得的,此时轴 相应的转速为 375r/min ,但变速组 c 有两个传动副,轴 转速为最低转速 132r/min 时,通过 70/35 的传动副可使主轴获得转速 265 r/min>95 r/min,就应能传递全部功率,所以轴 的运算转速为 132 r/min ,轴 的运算转速时通过轴 最低转速 375r/min 获得,所以轴 的运算转速为 375r/min ；同样,轴 的运算转速为750r/min ；轴n375r/min 132 r/min 主轴运算转速750r/min 95r/min 7. 验算主轴的转速误差（1）已知：传动组电机V传动比i 0id（112）ia10.5 ib10.3585 ic10.25 dib20.5 =0.51744 ia21.4 iic22 0.7143 b3（2）运算误差n1=（n -nm0iia1ib1ic1）n1n100%=0.33% n2=（n -n0iia1ib2ic1）2100%=2% mmi0ia1ib3ic1）n3n3=（n -n100% =0.7% 0i4n4=（n -nmc1）n100% =1.6% ibi1ia2i0ii5n5=（n -nmc1）n100% =1.2% ib2a211 / 23 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - n6=（n -nmi0ia2ib3ic1）n6100% =2% n7=（n -nmi0ia1ib1ic2）n7100%=0.8% n8=（n -nmi0ia1ib2ic2）n8100%=0.65% n9=（n -nmi0ia1ib3ic2）n9100%=0.42% n10=（n10-nm0iia2ib1ic2）n10100%=0.28% n11=（n11-nm0iia2ib2ic2）n11100% =1.6% n12=（n12-nm0iia12ib3ic2）n12100% =0.67% （3）转速误差答应值为（1）10%4.1%本设计机床的十二级转速误差均在误差答应值范畴内；转速验算合格；8. 传动系统图的绘制三、动力设计 1. 电机的挑选 合理的确定电动机的功率,使车床既能充分发挥其使用性能,满意生产要求,又不致使电动机常常轻载而降低功率因素；本设计车床典型重切削条件下的用量：刀具材料： YT15 工件材料： 45 号钢 切削方式：车削外圆参照机床设计指导选取：切削深度 切削速度 v=95m/min；a =3.5mm；进给量 f=0.375mm/r ；12 / 23 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1 ）主切削力：Fc1900apf0.75=3187N 2 ）切削功率：P切PFcV=4.95kw 61200 3 ）电动机功率：P切总4V3齿轮P切6轴承=0.73 总运算得：P=6.78kw；总 4） 查 机械 设计 手册 ,取 电 机型号为 ： Y132M-4；电机 额定功 率P =7.5kw；电机的额定转速nm=1440r/min ；0.9646.37kw.9640.9720.99246.06kw 2.各轴的传递功率对于轴,PPm4V7.5对于轴,PPm4V齿轮27.50轴承对于轴,PPm4V2齿轮4轴承7.50.9640.970.995.76kw对于V 轴,PvPm4V3齿轮67.50.9640.9730.9965.47kw轴承3. 确定各齿轮的模数采纳 8 级精度的圆柱直齿轮；大齿轮用 45 号钢（调质）,硬度为240HBS；40Cr（调质）,硬度为 280HBS. （1）估算模数 1 ）按接触疲惫和弯曲强度运算齿轮模数比较复杂,而且有些系数只有在齿轮各参数都已知后方可确定,所以只在草图画完之后校核用；齿轮弯曲疲惫的估算：m32Pkw；Zn式中, P小齿轮所在轴的传递功率,13 / 23 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - Z n小齿轮的模数, mm；小齿轮的运算转速, r/min ；齿轮齿面点蚀的估算：P740 3nm jS Z式中, P小齿轮所在轴的传递功率,kw； Z小齿轮的模数, mm； n小齿轮的运算转速, r/min ；S 小齿轮所在传动副的齿数和；求出m、mj后,取的模数要比两者大；m32246.37=2.3 2 ）对于24 的传动副,48齿轮弯曲疲惫的估算：75074036.3772750=2.1 齿轮齿面点蚀的估算：mj对于42 的传动副,30306.06=1.8 齿轮弯曲疲惫的估算：m32106074036.06721060=1.8 齿轮齿面点蚀的估算：mj取24 和 4842 的传动副的齿轮的模数 30m=3；16.0675=3 3）对于19 的传动副,53齿轮弯曲疲惫的估算：m329374036.0672375=2.6 齿轮齿面点蚀的估算：mj对于24 的传动副,4814 / 23 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 齿轮弯曲疲惫的估算：m32246.06=2.8 375齿轮齿面点蚀的估算：mj74036.0672375=2.6 对于30 的传动副,4232306.06=2.6 齿轮弯曲疲惫的估算：m375齿轮齿面点蚀的估算：mj74036.0672375=2.6 取19 、5324 和 4830 的传动副的齿轮的模数 42m=4；5.7632=4.1 4）对于21 的传动副,84齿轮弯曲疲惫的估算：m32211齿轮齿面点蚀的估算：m74035.76105132=2.5 j对于70 的传动副,35取21 和 84齿轮弯曲疲惫的估算：m325.47=3.8 3595齿轮齿面点蚀的估算：mj74035.47=2.7 9510570 的传动副的齿轮的模数 35m=5；（2）齿数的验算15 / 23 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1 ）依据接触疲惫运算齿轮模数公式为：mj163003（i1）K21K2K3KsPmZ2inj依据弯曲疲惫运算齿轮模数公式为：m2753K1K2K3KsP- ” 用于内啮ZYmn式中, P运算齿轮（小齿轮）的传递的额定功率,kw； n运算齿轮的运算转速,r/min ；m齿轮系数,常取6-10 ,这里取 8； Z运算齿轮的齿数； i大齿轮与小齿轮的齿数比；“+” 用于外啮合,“合；Ks 寿 命 系 数 ,KsKTKnKNKq； 当KsKmax时 , 取KsKma；Tm60nT；齿轮在接触和弯曲交变载荷当KsKmin时,取KsKmin；KT工作期限系数,KC0下的疲惫曲线指数m 和基准循环次数C 查机床设计指导表3；预定的齿轮工作期限 T,中型机床取 T=15000-20000h,这里取 20000； nK齿轮的最低转速, r/min ；K4；Kn转速变化系数,查机床设计指导表KN功率利用系数,查机床设计指导表5；Kq材料强化系数,查机床设计指导表6；1工作情形系数,中等冲击的主运动,1=1.2 1.6 ,这里取1.25 ；K 2动载荷系数,查机床设计指导表 8；K 齿向载荷分布系数,查机床设计指导表 9； Y齿形系数,查机床设计指导表 10；、j许用弯曲、接触应力,Mpa；查机床设计指导表16 / 23 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 11；2）对于24 的传动副,48依据接触疲惫运算齿轮模数公式为：mj163003（21）1.251.3120.6506.37=3 824226507依据弯曲疲惫运算齿轮模数公式为：m27531.2501.310.86.37=2.2 24.428750275对于42 的传动副,30依据接触疲惫运算齿轮模数公式为：mj163003（1.481）1.25.41.5120.66.06=1.5 30216001060依据弯曲疲惫运算齿轮模数公式为：m275331.250.1.510.86.06=2 044481060220经过验算,取传动副24 和 4842 的齿轮的模数为 3；303）对于19 的传动副,53依据接触疲惫运算齿轮模数公式为：mj163003（2.881）1.25.1.3120.66.06=4.2 19228650375依据弯曲疲惫运算齿轮模数公式为：对于m27531.250.1.310.86.06=3 19386837527524 的传动副,48依据接触疲惫运算齿轮模数公式为：mj163003（21）1.251.3120.66.06=2 82422650375依据弯曲疲惫运算齿轮模数公式为：m27531.2501.310.86.06=2.7 24.42837527517 / 23 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 对于30 的传动副,42依据接