2022年ca机床设计说明书 .pdf

金属切削机床课程设计CA6136 型车床-1-一、设计目的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，并具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。二、设计步骤1.运动设计1.1 已知条件1 确定转速范围：主轴最小转速min/5.31minrn。2 确定公比：41.13 转速级数：12z1.2 结构分析式2231232212 3 23212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32212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2m a xi。在 主 传 动 链 任 一 传 动 组 的 最 大 变 速 范 围108minmaxmaxiiR。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：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 18 页 -金属切削机床课程设计CA6136 型车床-2-检查传动组的变速范围时，只检查最后一个扩大组：1222PXR其中41.1，62X，22P所以10846.81641.12R，合适。1.3 绘制转速图选择电动机一般车床若无特殊要求，多采用 Y系列封闭式三相异步电动机，根据原则条件选择 Y-132M-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02.01440/5.31/mindnni又电动机转速min/1440 rnd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=3+1+1=5。确定各级转速并绘制转速图由min/5.31rnmim41.1z 确定各级转速：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 18 页 -金属切削机床课程设计CA6136 型车床-3-1400、1000、710、500、355、250、180、125、90、63、45、31.5r/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10,8841.1max66R，结合结构式，轴的转速只有一和可能：125、180、250、355、500、710r/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8.2/1/131ib，1/12ib轴的转速确定为：355、500、710r/min。确定轴的转速对于轴，其级比指数为1,可取2/1/121ia，41.1/1/12ia，1/13ia确定轴转速为 710r/min。由此也可确定加在电动机与主轴之间的定传动比71/144710/1440i。下面画出转速图（电动机转速与主轴最高转速相近）。传 动 系 统 的 转 速 图电 动 机 5 确定各变速组传动副齿数传动组 a:查表 8-1,2/1/121ia，41.1/1/12ia，1/13ia名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 18 页 -金属切削机床课程设计CA6136 型车床-4-2/1/121ia时：zS57、60、63、66、69、72、75、7841.1/1/12ia时：zS58、60、63、65、67、68、70、72、73、771/13ia时：zS58、60、62、64、66、68、70、72、74、76可取zS72,于是可得轴齿轮齿数分别为：24、30、36。于是48/241ai，42/302ai，36/363ai可得轴上的三联齿轮齿数分别为：48、42、36。传动组 b:查表 8-1,8.2/1/131ib，1/12ib8.2/1/131ib时：zS 69、72、73、76、77、80、81、84、871/12ib时：zS70、72、74、76、78、80、82、84、86可取zS84，于是可得轴上两联齿轮的齿数分别为：22、42。于是62/221ib，42/422ib，得轴上两齿轮的齿数分别为：62、42。传动组 c:查表 8-1,4/11ic,22ci4/11ic时：zS84、85、89、90、94、9522ci时：zS72、75、78、81、84、87、89、90可取zS90.4/11ic为降速传动，取轴齿轮齿数为18；22ci为升速传动，取轴齿轮齿数为30。于是得72/181ic,30/602ci得轴两联动齿轮的齿数分别为18，60；得轴两齿轮齿数分别为72，30。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 18 页 -金属切削机床课程设计CA6136 型车床-5-1.4 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：2.动力设计2.1 确定各轴转速确定主轴计算转速：主轴的计算转速为min/90r41.131.5nn131213zminIV各传动轴的计算转速：轴可从主轴 90r/min 按 72/18 的传动副找上去，轴的计算转速125r/min；轴的计算转速为355r/min；轴的计算转速为710r/min。3 各齿轮的计算转速传动组 c 中，18/72 只需计算 z=18 的齿轮，计算转速为355r/min；60/30只需计算 z=30 的齿轮，计算转速为250r/min；传动组 b 计算 z=22 的齿轮，计算转速为 355r/min；传动组 a 应计算 z=24的齿轮，计算转速为710r/min。4 核算主轴转速误差min/5.141730/6042/4236/36256/1261440rn实min/1400 rn标名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 18 页 -金属切削机床课程设计CA6136 型车床-6-%5%25.1%1001400)14005.1417(%100)(标标实nnn所以合适。2.2 带传动设计电动机转速 n=1440r/min,传递功率 P=7.5KW,传动比 i=2.03，两班制，一天运转 16.1 小时，工作年数 10 年。确定计算功率取AK1.1，则25KW.85.71.1PKPAca选取 V带型根据小带轮的转速和计算功率，选B型带。确定带轮直径和验算带速查表小带轮基准直径mmd1251,mmid25403.21251252验算带速成10006011ndv其中1n-小带轮转速，r/min；1d-小带轮直径，mm；25,5/42.9100060144012514.3smv，合适。4 确定带传动的中心距和带的基准长度设中心距为0a,则 055（21dd）a2（21dd）于是 208.45a758,初取中心距为0a400mm。带长021221004)()(22addddaLmm14054004)125254()254125(214.340022查表取相近的基准长度dL，mmLd1400。带传动实际中心距mmLLaad5.397200名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 18 页 -金属切削机床课程设计CA6136 型车床-7-5 验算小带轮的包角一般小带轮的包角不应小于120。1204.1613.57180121add。合适。6 确定带的根数LcakkpppZ)(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。490.095.0)46.019.2(25.8Z7 计算带的张紧力0F20)5.2(500qvkkvZpFca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。NF7.19342.917.0)95.09.05.2(442.925.8500208 计算作用在轴上的压轴力NZFFQ153024.161sin7.193422sin2102.3 各传动组齿轮模数的确定和校核模数的确定：a 传动组：分别计算各齿轮模数先计算 24 齿齿轮的模数：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 18 页 -金属切削机床课程设计CA6136 型车床-8-3221)1(16338jmdnzNm其中:-公比；=2；dN-电动机功率；dN=7.5KW；m-齿宽系数；-齿轮传动许允应力;jn-计算齿轮计算转速。SKNlim，取lim=600MPa,安全系数 S=1。由应力循环次数选取9.0NKMPa54016009.090.0NK，取 S=1，MPaMPaSKHN540160090.01lim。mmm72.371054022485.7)12(163383221取 m=4mm。按齿数 30 的计算，mmm13.32，可取 m=4mm；按齿数 36 的计算，mmm39.33,可取 m=4mm。于是传动组 a 的齿轮模数取 m=4mm，b=32mm。轴上齿轮的直径：mmdmmdmmdaaa96244120304144364321；。轴上三联齿轮的直径分别为：dmmdmmdaaa192484168424144364321；b传动组：确定轴上另两联齿轮的模数。322)1(16338jmdnzNm名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 18 页 -金属切削机床课程设计CA6136 型车床-9-按 22 齿数的齿轮计算：min/3558.2rnj，可得 m=4.8mm；取 m=5mm。按 42 齿数的齿轮计算：可得 m=3.55mm；于是轴两联齿轮的模数统一取为m=5mm。于是轴两联齿轮的直径分别为：mmdmmdbb21042511022521；轴上与轴两联齿轮啮合的两齿轮直径分别为：mmdmmdbb21042531062521；c传动组：取 m=5mm。轴上两联动齿轮的直径分别为：mmdmmdcc3006059018521；轴四上两齿轮的直径分别为：。；mmdmmdcc150305360725213.齿轮强度校核：计算公式bmYYKTSaFaF123.1 校核 a 传动组齿轮校核齿数为 24 的即可，确定各项参数 P=8.25KW,n=710r/min,mmNnPT566101.1710/25.81055.9/1055.9确定动载系数：smdnv/57.310006071096100060齿轮精度为 7 级，由机械设计查得使用系数05.1vKmmmbm3248确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数1d名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 18 页 -金属切削机床课程设计CA6136 型车床-10-非对称2231.120.1810.60.2310HddKb42.1321023.0)6.01(18.012.134)24/(32/hb,查机械设计得27.1FK确定齿间载荷分配系数:NdTFt229096101.1225mNbFKtA/10056.713222900.1由机械设计查得1.2HFKK确定动载系数:6.127.12.105.10.1HFvAKKKKK查表 10-5 65.2FaY58.1SaF计算弯曲疲劳许用应力由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限aFEMp540。图 10-18 查得9.0NK,S=1.3 aFMp3743.15409.03.8958.165.2374SaFaFYY，3.896.2843222906.1bmKFt故合适。3.2 校核 b 传动组齿轮校核齿数为 22 的即可，确定各项参数 P=8.25KW,n=355r/min,mmNnPT5661022.2355/25.81055.9/1055.9确定动载系数：smdnv/04.2100060355110100060齿轮精度为 7 级，由机械设计查得使用系数0.1vK名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 18 页 -金属切削机床课程设计CA6136 型车床-11-mmmbm4058确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数1d非对称2231.120.1810.60.2310HddKb42.1401023.0)6.01(18.012.139.2)8.25/(40/hb,查机械设计得27.1FK确定齿间载荷分配系数:NdTFt40401101022.2225mNbFKtA/1001014040400.1由机械设计查得1.1HFKK确定动载系数:397.127.11.10.10.1HFvAKKKKK查表 10-5 72.2FaY57.1SaF计算弯曲疲劳许用应力由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限aFEMp540。图 10-18 查得9.0NK,S=1.3 aFMp3743.15409.05.8757.172.2374SaFaFYY，5.872.285404040397.1bmKFt故合适。3.3 校核 c 传动组齿轮校核齿数为 18 的即可，确定各项参数 P=8.25KW,n=355r/min,mmNnPT5661022.2355/25.81055.9/1055.9名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 18 页 -金属切削机床课程设计CA6136 型车床-12-确定动载系数：smdnv/67.110006035590100060齿轮精度为 7 级，由机械设计查得使用系数9.0vKmmmbm4058确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数1d非对称2231.120.1810.60.2310HddKb42.1401023.0)6.01(18.012.132)45/(40/hb,查机械设计得27.1FK确定齿间载荷分配系数:NdTFt4930901022.2225mNbFKtA/1001234049300.1由机械设计查得1.1HFKK确定动载系数:2573.127.11.19.00.1HFvAKKKKK查表 10-5 91.2FaY53.1SaF计算弯曲疲劳许用应力由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限aFEMp540。图 10-18 查得9.0NK,S=1.3 aFMp3743.15409.08453.191.2374SaFaFYY，8499.3054049302573.1bmKFt故合适。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 18 页 -金属切削机床课程设计CA6136 型车床-13-4.主轴挠度的校核4.1 确定各轴最小直径1 轴的直径：min/710,96.011rnmmnd2971096.05.7915.791442 轴的直径：min/355,922.099.099.098.0212rnmmnd34355922.05.7915.791443 轴的直径：min/125,89.099.098.0323rnmmnd4412589.05.7915.791444 主轴的直径：min/5.31,85.098.098.099.0434rnmmnd615.3185.05.7915.791444.2 轴的校核轴的校核：通过受力分析，在一轴的三对啮合齿轮副中，中间的两对齿轮对轴中点处的挠度影响最大，所以，选择中间齿轮啮合来进行校核NdTFmNnPTt2017)1096/(8.962/28.96710/96.05.71055.9/1055.9366,228,33010200,36:2852922mmbmmxPaEmmdNFFFPtt已知mmy12.0403.0名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 18 页 -金属切削机床课程设计CA6136 型车床-14-mmlIEbxlxbFYB334349432222221098.0106851064361020061033022868533022828526所以合格,yYB。轴、轴的校核同上。5.主轴最佳跨距的确定400mm 车床，P=7.5KW.5.1 选择轴颈直径,轴承型号和最佳跨距前轴颈应为 75-100mm,初选1d=100mm,后轴颈12)9.07.0(dd取mmd702,前轴承为 NN3020K,后轴承为 NN3016K,根据结构,定悬伸长度mma7515.2 求轴承刚度考虑机械效率主轴最大输出转距NPT6769085.09550床身上最大加工直径约为最大回转直径的60%,取 50%即 200mm,故半径为0.1m.切削力NFC67601.0676背向力NFFCP338067605.05.0故总的作用力NFFFCP755822次力作用于顶在顶尖间的工件上主轴尾架各承受一半,故主轴轴端受力为NF37792/先假设mmlal225753,3/前后支撑BARR分别为名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 18 页 -金属切削机床课程设计CA6136 型车床-15-NlaFRNlalFRBA1260225753779250392257522537792根据9.19.08.01.0cos)(39.3izlFddFKarrrv30,2,1,17,8.10,8.81260,5039AABBaBaAvBvAziizlmmlNFNFNKNKBA11070cos1728.10126039.318090cos3028.8503939.39.19.08.01.09.19.08.01.0658.010075.018091039.2101.21039.2046.0085.005.0852/7010063.111071809/6361134644aKEImImmdKKAeBAmmlal225375,3/0与原假设相符查线图。6.各传动轴支承处轴承的选择主轴前支承：NN3020K;中支承：N219E;后支承：NN3016K 轴前支承：30207;后支承：30207 轴前支承：30207;中支承：NN3009;后支承：30207 轴前支承：30208;后支承：30208 7.主轴刚度的校核7.1 主轴图:名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 18 页 -金属切削机床课程设计CA6136 型车床-16-7.2 计算跨距前支承为双列圆柱滚子轴承，后支承为双列圆柱滚子轴承mmml687.06875.315.12374332当量外径mmde56.808878104351007568054722268444444主轴刚度：由于5.05586.056.80/45/eidd故根据式（10-8）mNaladdkAAies/3.149107588775104556.8010310392124442444对于机床的刚度要求，取阻尼比035.0当 v=50m/min,s=0.1mm/r 时,8.68,/46.2mmNkcb,取mmDb87.6%5068702.002.0maxlimmNKB36.848.68cos035.01035.0287.646.2计算AK名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页，共 18 页 -金属切削机床课程设计CA6136 型车床-17-mNlalaaaKKmmmmDLABABBA/5.766877516871.28114.0751.2816.036.84114.06.01.281,1.2063.022222222max加上悬伸量共长mNmNKKAs/3.152/0.1275.7666.166.1可以看出，该机床主轴是合格的.三、总结金属切削机床的课程设计任务完成了，虽然设计的过程比较繁琐，而且刚开始还有些不知所措，但是在同学们的共同努力下，再加上老师的悉心指导，我终于顺利地完成了这次设计任务。本次设计巩固和深化了课堂理论教学的内容，锻炼和培养了我综合运用所学过的知识和理论的能力，是我独立分析、解决问题的能力得到了强化.名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 17 页，共 18 页 -金属切削机床课程设计CA6136 型车床-18-四、参考文献1工程学院机械制造教研室主编.金属切削机床指导书.2濮良贵 纪名刚主编.机械设计(第七版).北京:高等教育出版社,2001 年6 月 3 毛谦德李振清主编.袖珍机械设计师手册第二版.机械工业出版社,2002 年 5 月4 减速器实用技术手册编辑委员会编.减速器实用技术手册.北京:机械工业出版社,1992 年5戴曙主编.金属切削机床.北京:机械工业出版社,2005 年 1 月6机床设计手册编写组 主编.机床设计手册.北京:机械工业出版社,1980年 8 月7华东纺织工学院哈尔滨工业大学天津大学主编.机床设计图册.上海:上海科学技术出版社,1979 年 6 月名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 18 页，共 18 页 -