机械工艺夹具毕业设计42h铣床主轴箱设计讲明书.docx

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1、机械工艺夹具毕业设计42h铣床主轴箱设计讲明书中北大学课程设计讲明书学生姓名：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铣床主轴箱设计指导老师：职称:硕士教授目录一、概述(1)1.1金属切削机床在国民经济中的地位(1)1.2机床课程设计的目的(1)1.3铣床的规格系列和用途(1)1.4操作性能要求(2)二、参数的拟定(2)2.1确定转速范围(2)2.2主电机选择(2)三、传动设计(2)3.1主传动方案拟定(2)3.2传动构造式、构造网的选择(3)3.2.1确定传动组及各传动组中传动副的数目(3)3.2.2传动式的拟定(3)3.2.3构造式的拟定(3)

2、3.3转速图的拟定(4)四、传动件的估算(5)4.1三角带传动的计算(5)4.2传动轴的估算(7)4.2.1传动轴直径的估算(7)4.3齿轮齿数确实定和模数的计算(8)4.3.1齿轮齿数确实定(8)4.3.2齿轮模数的计算(9)4.3.4齿宽确定(11)4.4带轮构造设计(11)五、动力设计(12)5.1主轴刚度验算(12)5.1.1选定前端悬伸量C(12)5.1.2主轴支承跨距L确实定(12)5.1.3计算C点挠度(12)5.2齿轮校验(14)六、构造设计及讲明(15)6.1构造设计的内容、技术要求和方案(15)6.2展开图及其布置(16)6.3齿轮块设计(16)6.3.1其他问题(17)6

3、.4主轴组件设计(17)七、总结(18)八、参考文献(19)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。在当代机械制造工业中，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构造设计，使学生在拟定传动和变速的构造的构造方案经过中，得到设计构思，

4、方案分析，构造工艺性，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，把握基本的设计方法，并培养学生具有初步的构造分析，构造设计和计算能力1.3铣床的规格系列和用途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。因而，对这些基本知识和资料作些扼要介绍。本次设计的是普通型铣床主轴变速箱。主要用于加工回转体。表1铣床的主参数规格尺寸和基本参数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，2

5、50r/min，315r/min，400r/min，500r/min，630r/min，800r/min，1000r/min，1250r/min，1600r/min，2000r/min.2.2主电机选择合理确实定电机功率，使机床既能充分发挥其使用性能，知足生产需要，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（铣床设计手册）附录表2选JO2-32-4，额定功率3kw，满载转速1430minr，最大额定转距2.2mN。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确实定。传动型式则指传动和变速的元件、机构以及组成、安

6、排不同特点的传动型式、变速类型。传动方案和型式与构造的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。因而，确定传动方案和型式，要从构造、工艺、性能及经济等多方面统一考虑。传动方案有多种，传动型式更是诸多，比方：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，可以用背轮构造、分支传动等型式；变速箱上既可用多速电机，可以用交换齿轮、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传动构造式、构造网的选择构造式、构造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，就并非特别

7、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1Z、2Z、个传动副。即321ZZZZ=传动副中由于构造的限制以2或3为适宜，即变速级数Z应为2和3的因子：baZ3?2=，能够有三种方案：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详细构造、装置和性能。主轴对加工精度、外表粗糙度的影响很大，因而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构造式的拟定对于12=232传动式，有6种构造式和对应的构

8、造网。分别为：6212?3?2=12，6132?3?2=12，1422?3?2=12，当前位置：文档视界机械工艺夹具毕业设计42h铣床主轴箱设计讲明书机械工艺夹具毕业设计42h铣床主轴箱设计讲明书四、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能够加大。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。带轮构造简单，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：1.15.56.05caaPKPKW=?=式中P-电动机额定功率，aK-工作情况系数查（机械设计）图8-8因而选择A型带，尺寸参数为B=80mm，db=11mm，h=10，

9、?=40?。(2)确定带轮的计算直径1D，2D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1D不宜过小，即minDD1。查（机械设计）表8-3，8-7取主动轮基准直径1D=100m由公式()-=11212DnnD式中：1n-小带轮转速，2n-大带轮转速，-带的滑动系数，一般取0.02。所以()2144014010.02220.5800Dmm=?-=，由（机械设计A）表8-7取园整为224mm。(3)确定三角带速度按公式113.1412514409.42601000601000DnmVs?=?(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：

10、根据经历公式()()120210.72DDADDmm+，主动轮上包角适宜。(9)确定三角带根数Z根据（机械设计）式8-22得00calpzppkk=+?传动比121440/8001.8viv=查表8-5c，8-5d得0p?=0.15KW,0p=1.32KW查表8-8，k=0.98；查表8-2，lk=0.96 ()6.05Z4.31.320.150.981.01=+?所以取Z5=根(10)计算预紧力查（机械设计）表8-4，q=0.1kg/m2022.550016.052.550010.17.547.5450.98130.1capFqvvzkN?=-+?=?-+?=4.2传动轴的估算传动轴除应知足

11、强度要求外，还应知足刚度的要求，强度要求保证轴在反复载荷和扭载荷作用下不发生疲惫毁坏。机床主传动系统精度要求较高，不允许有较大变形。因而疲惫强度一般不失是主要矛盾，除了载荷很大的情况外，能够不必验算轴的强度。刚度要求保证轴在载荷下不至发生过大的变形。因而，必须保证传动轴有足够的刚度。4.2.1传动轴直径的估算d其中：P-电动机额定功率K-键槽系数A-系数-从电机到该传动轴之间传动件的传动效率的乘积；jn-该传动轴的计算转速。计算转速jn是传动件能传递全部功率的最低转速。各传动件的计算转速能够从转速图上，按主轴的计算转速和相应的传动关系确定。查（机械制造装备设计）表3-8取I，IV轴的K=1.0

12、5，A=100；II，III轴是花键轴，取K=1.06，A=2.0。所以1(9225.3dmm=?=，取30mm2(9227.4dmm=?=,取35mm3(9238.5dmm=?=,取40mm此轴径为平均轴径，设计时可相应调整。4.3齿轮齿数确实定和模数的计算4.3.1齿轮齿数确实定当各变速组的传动比确定以后，可确定齿轮齿数。对于定比传动的齿轮齿数可根据机械设计手册推荐的方法确定。对于变速组内齿轮的齿数，如传动比是标准公比的整数次方时，变速组内每对齿轮的齿数和zS及小齿轮的齿数能够从表3-6机械制造装备设计中选取。一般在主传动中，最小齿数应大于1820。采用三联滑移齿轮时，应检查滑移齿轮之间的

13、齿数关系：三联滑移齿轮的最大齿轮之间的齿数差应大于或等于4，以保证滑移是齿轮外圆不相碰。第一组齿轮：传动比：1011u?=,u2=1/1.26,u3=1/1.58查（机械制造装备设计）表3-6，齿数和zS取721Z=36，2Z=42，3Z=32,Z4=36,Z5=32,Z6=42；第二组齿轮：传动比：1011u?=,u2=1/2，齿数和zS取72：Z7=36，Z8=24，Z9=36,Z10=48；第三组齿轮：传动比：u1=1.58,u2=1/2.52齿数和zS取72：Z11=43，Z12=20，Z13=27，Z14=50;4.3.2齿轮模数的计算(1)一般同一变速组中的齿轮取同一模数，选择负荷最重的小齿轮按简化的接触疲惫强度公式计算jmmm=式中：jm按疲惫接触强度计算的齿轮模数mmdN驱动电机功率KWjn计算齿轮的计算转速rpmi大齿轮齿数和小齿轮齿数之比1i1Z小齿轮齿数m?齿宽系数，mBm?=B为齿宽，m为模数，610m?=j?许用接触应力MPa传动组a模数：1.93am=传动组b模数：2.39bm=传动组c模数：4.12cm=故选取标准模数2.5,2.5,3abcmmm=。(4)标准齿轮：*20h1c0.25=度，从机械原理表10-2查得下面公式齿顶圆mhzdaa)2+(=*1齿根圆*1(22)fadzhcm=+