2022年级机床课程设计方案说明书 .pdf

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1、个人资料整理仅限学习使用2009 年 12 月 30 日目录精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用一、设计目的-3-二、设计步骤-3-1. 运动设计-3-1.1 已知条件 -3-1.2 结构分析式 -4-1.3 绘制传动系统图 -52. 动力设计-6-2.1 确定各轴转速 -5-2.2 各传动组齿轮模数的确定和校核-7-3. 齿轮强度校核-8-3.1 校核 a 传动组齿轮 -9-4. 主轴挠度的校核-10-4.1 确定各轴最小直径 -14-5. 主轴最佳跨距的确定-15-5.1 选择轴颈直径 ,

2、 轴承型号和最佳跨距 -15-6. 各传动轴支承处轴承的选择-15-三、总结-16-四、参考文献-17-一、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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用二、设计步骤1. 运动设计1.1 已知条件1 确定转速范围：主轴最小转速电动机转速。2

3、床身上工件的最大回转直径D=400mm 3 电动机的功率为7.5kw 4 确定公比：5 转速级数：1.2 结构分析式 3 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；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。 在 主 传 动 链 任 一 传 动 组 的 最 大 变 速 范 围。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 。

4、 从 而 确 定检查传动组的变速范围时，只检查最后一个扩大组：R2=X2P2-1）其中，所以，合适。1.3 绘制转速图1 分配总降速传动比总降速传动比精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用又电动机转速不符合转速数列标准，因而增加一定比传动副。2 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。3 确定各级转速并绘制转速图由z = 24 确定各级转速：80、90、100、112、125、140、160、180、200、224、250、280、315

5、、355、400、450、500、560、630、710、800、900、1000、1120r/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、与轴之间的传动组分别设为a、b、c、d。现由 主轴）开始，确定、轴的转速： 先来确定轴的转速传动组 d 的变速范围为12，结合结构式，轴的转速只有一和可能：160、180、200、224、250、280、315、355、400、450、500、560r/min 。 确定轴的转速传动组 c 的级比指数为6，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Cf1=1/4=1/1.12，Cf2=2=1.25轴的转速确

6、定为： 250、280、315、355、400、450r/min 。确定轴的转速对于轴，其级比指数为3, 可取bf1=1/3=1/1.41, bf2=1确定轴转速为355、400、450r/min 。确定轴的转速对于轴，其级比指数为1，可取 af1 =1/2=1/1.25 af2= 1 确定轴转速为450r/min 。由此也可确定加在电动机与主轴之间的定传动比。下面画出转速图 电动机转速与主轴最高转速相近）。 4 确定各变速组传动副齿数传动组 a: 传动组 a 的降速比分别是：u1=1/1.3，u2=1/1.12, u3=1/1 故齿数最小的齿轮在降速比为u1=1/1.3之中，查表有Z1=Zm

7、in=29，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用Sz=66，则Z2=66-Z1=37,Z3=31。Z4=66-31=35,Z5=33,Z6=66-33=33于是，可得轴上的三联齿轮齿数分别为：37、35、33 传动组 b: 传动组 b 的降速比分别为：u1=1/1.41，u2=1/1故齿数最小的齿轮在降速比为u1=1/1.41之中，查表取Z7=Zmin=28，则Sz=68,则 Z8=68-28=40，Z9=34,Z10=68-34=34于是 ib1=28/40，ib2=34/34，得轴上两齿轮

8、的齿数分别为：34、40。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用 传动组 c: 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用传动组 c的降速比分别是 u1=1/1.6，u2=1.25 故齿数最少的齿轮在u1=1/1.6 和 u2=1.25之中，查表有Z11=Zmin=28， 则Sz=72，则 Z12=72-28=44。Z13=40,Z14=70-40=32于是得 ic1=28/44,ic2=40/32得

9、轴两齿轮齿数分别为44，32。 传动组 d: 传动组 d 的降速比分别为：u1=1/2，u2=2故齿数最小的齿轮在降速比为u1=1/2之中，查表取Z15=Zmin=30，则Sz=90,则 Z16=90-30=60，Z17=60,Z18=90-60=30于是 id1=30/60，id2=60/30，得轴上两齿轮的齿数分别为：60、30。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：主轴的计算转速为各传动轴的计算转速：轴序号电计 算 转 速r/min）1480 450 355 250 160 180 精选学习资料 - -

10、 - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用3 各齿轮的计算转速轴序号及最小齿轮齿数 ( 28 (30 计算转速 u1 u2 u3式中 u1 u2 u3 分别为第一、第二、第三变速组齿轮传动比。取 0.05 转速误差用主轴实际转速与标准转速相对误差的绝对值表示：n = | | 10-1）% 其中主轴标准转速转速误差表主轴转速n1 n2 n3n4n5n6转速误差 % 0 0 2.3 1.16 1.16 -2.2 主轴转速n7n8n9n10n11n12转速误差 % 2.0 2.1 0.3 -1.58 0 1.53 主轴转速n

11、13n14n15n16n17n18转速误差 % -0.4 1.16 1.8 -0.26 2.08 0.3 主轴转速n19N20N21N22N23N24转速误差 % -0.25 2.0 1.7 -0.31 1.98 0.28 转速误差满足要求所以合适。2.2 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 29 齿齿轮的模数：其中: -公比 ； = 1.25 ；- 齿宽系数 8-10；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用- 齿轮传动许允应力。- 计算齿轮计算转速；=

12、450r/min , 取，Kn=0.9 =540MPa 取 m =4mm 。按齿数 31 的计算，可取 m =4mm ；按齿数 33 的计算，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：轴上三联齿轮的直径d1-1 =429=116mm 。 d1-2 = 437=148mmd2-1 = 431=124mm d2-2 = 435=140mmd3-1 =433=132mm d3-2 = 433=132mmb 传动组：分别计算各齿轮模数先计算 28 齿齿轮的模数：其中: -公比 ； = 1.41 ；- 齿宽系数 8-10；- 齿轮传动许允应力。

13、- 计算齿轮计算转速；=400r/min , 取，Kn=0.9 =540MPa 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用取 m =4mm 。按齿数 34 的计算，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：轴上三联齿轮的直径 d1-1 = 428=112mm 。 d1-2 = 440=160mm d2-1 = 434=136mm d2-2 = 434=136mm c 传动组：分别计算各齿轮模数先计算 28 齿齿轮的模数：其中: -公比 ；

14、= 1.6 ；- 齿宽系数 8-10；- 齿轮传动许允应力。- 计算齿轮计算转速；=250r/min , 取，Kn=0.9 =540MPa 取 m =4mm 。按齿数 40 的计算，可取 m =5mm ；于是传动组 a 的齿轮模数取 m =5mm ，b =40mm 。轴上齿轮的直径：轴上三联齿轮的直径 d1-1 = 528=140mm 。 d1-2 = 544=220mm d2-1 = 540=200mm d2-2 = 532=160mm精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用d 传动组：分别计

15、算各齿轮模数先计算 30 齿齿轮的模数：其中: -公比 ； = 2 ；- 齿宽系数 8-10；- 齿轮传动许允应力。- 计算齿轮计算转速；=355r/min , 取，Kn=0.9 =540MPa 取 m =4mm 。按齿数 60 的计算，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：轴上三联齿轮的直径 d1-1 = 430=120mm 。 d1-2 = 460=240mm d2-1 = 460=240mm d2-2 = 430=120mm轴号齿数d Da=d+2m Df=d-2.5m m 1 33 132 140 112 4 29 116

16、 124 106 31 124 132 109 2 33 132 140 117 37 148 156 133 35 140 148 125 34 136 144 121 28 112 120 97 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用3. 齿轮强度校核：计算公式3.1 校核 a 传动组齿轮校核齿数为 29的即可，确定各项参数 P=7.5KW,n=450r/min, 确定动载系数：由机械设计查得使用系数3 确定动载系数 :4 查表 10-5 5 计算弯曲疲劳许用应力由图查得小齿轮的弯曲疲劳强

17、度极限=21.82 1.6 1052.651.58/37 4229 3 34 136 144 125 40 160 168 145 40 200 210 187.5 5 28 140 150 127.5 4 32 160 170 147.5 44 220 230 207.5 60 240 248 230 4 30 120 128 110 5 30 120 128 110 60 240 248 230 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用=142Mpa故合适。4.1 确定各轴最小直径1 轴的直

18、径：取 d=35mm 2 轴的直径：取 d=35mm 3 轴的直径：取 d=40mm 4 轴的直径：取 d=40mm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用5 轴的直径：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=100mm, 后轴颈取,前轴承为 NN3020K, 后轴承为 NN3016K, 根据结构 , 定悬伸长度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：

19、 30207 轴前支承： 30207。中支承： N209E 。后支承： 30207 轴前支承： 30208。后支承： 30208 轴前支承： 30208。后支承： 30208 7.2 计算跨距前支承为： NN3020K ，后支承为： NN3016K 主轴长度 L=987mm 主轴当量外径 D=88.2mm 主轴刚度：由于故根据式 2/(1+aA/L2=318.6可以看出，该机床主轴需要加辅助支撑来提高轴的刚度。所以在轴中间加一圆柱滚子轴承 N219E,这样轴才合格。三、课程设计总结即将步入社会，走向工作岗位的时候能够将知识系统的整理并加以运用，对我来说是一个本质上的提升。最大的收获就是提升了资

20、料查阅和AUTOCAD 的运用能力，同时对很多设计过程中应注意的问题有了一个更深刻的认识。机床主轴箱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案的内容，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，我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去锻炼我们的实践面呢？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台。在这次课程设计中，我感触最深的当数查阅大量的设计手

21、册了。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机床设计手册是十分必要的，同时也是必不可少的。我们是在做设计，但我们不是艺术家，他们可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，我们是工程师，一切都要有据可依，有理可循，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 16 页个人资料整理仅限学习使用四、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月精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 16 页