卧式车床主轴箱课程设计说明书.doc
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1、机械制造装备设计课程设计卧式车床主轴箱设计院 系:机械工程学院专 业:机械设计制造及其自动化专业班 级:学 号:姓 名:指导老师: 日 期: 目录绪论1第1章 设计目的1第2章 普通车床主动传动系统参数的拟定12.1 已知条件12.2 车床参数和电动机的选择12.3 确定转速级数22.4 车床的规格2第3章 运动设计23.1 拟定传动方案23.2 确定结构式23.3 设计结构网23.5 确定转速图33.6 确定各变速组传动副齿轮齿数33.7 绘制传动系统图5第4章 动力设计54.1 带传动设计64.1.1计算设计功率Pd64.1.2选择带型64.1.3确定带轮的基准直径并验证带速74.1.4确
2、定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角84.1.5确定带的根数z94.1.6确定带轮的结构和尺寸94.1.7确定带的张紧装置94.1.8计算压轴力94.2 齿轮传动设计114.3 轴的设计与校核134.4 主轴设计计算及校核174.5 片式摩擦离合器的选择和计算204.6 轴承的选用及校核214.7 键的选用及校核22第5章 轴承端盖设计23第6章 箱体的结构设计236.1 箱体材料236.2 箱体结构24第7章 润滑与密封247.1 润滑设计247.2 润滑油的选择25总结26参考文献26 绪论主传动系统的设计是机床设计中非常重要的组成部分,本次设计主要从机床的级数入手,与结构式,结构网拟定
3、,再到齿轮和轴的设计,再选择主传动配合件对轴和齿轮及配合件进行校核,将主传动方案“结构化”,设计主轴变速箱装配图及零件图,侧重进行传动轴组件、主轴组件、变速机构、箱体、润滑、与密封、传动轴及滑移齿轮零件的设计,完成设计任务。本次突出了机构设计的要求,在保证机床的基本要求下,根据机床设计的原则拟定结构式和结构网,对机床的机构进行精简,力求降低生产成本;主轴和齿轮设计在满足强度要求的同时材料的选择也应采用折中的原则,不选择过高强度的材料从而造成浪费。第1章 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
4、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。第2章 普通车床主动传动系统参数的拟定2.1 已知条件2.2 电动机的选择此经济型数控车床根据任务书上提供的条件,电动机的功率为4KW,选择电动机的型号为Y112M-4,电动机具体数据如下表所示:电动机参数表电动机信号额定功率满载转速级数同步转速Y132S-45.5KW1440r/min4级1500r/min2.3 确定转速级数根据任务书提供的条件,可知传动公比=1.58。根据机械制造装备设计由公式: 则有: Z=+1 因为=1.58=根据机械制造装备设计查表标准数列。首
5、先找到最小极限转速160,再每跳过6个数(1.261.06)取一个转速,即可得到公比为1.58的数列:160、250、400、630、1000、1600、2500、4000 r/min。2.4 车床的规格根据以上的计算和设计任务书可得到本次设计车床的基本参数:车床的主参数(规格尺寸)和基本参数表最大加工直径最高转速()最低转速()电机功率P(kW)公比转速级数Z40040001605.51.588第3章 运动设计3.1 拟定传动方案拟定传动方案,包括传动型式的选择以及开停、换向、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、机构以及其组成、安排不同特点的传动型式、变速类型。传动
6、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、性能及经济性等多方面统一考虑。3.2 确定结构式已知Z=x3ba、b为正整数,即Z应可以分解为2和3的因子,以便用2、3联滑移齿轮实现变速。取Z=8级 则Z=22对于Z=8可分解为:Z=212224。3.3 设计结构网传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围:在降速传动时,为防止被动齿轮的直径过大而使进径向尺寸过大,常限制最小传动比,1/4,升速传动时,为防止产生过大的振动和噪音,常限制最大传动比,斜齿轮比较平稳,可取,故变速组的最大变速范围为/810。根据“前多后少” , “先降后升” , 前密
7、后疏,结构紧凑的原则,选取传动方案 Z=,易知第二扩大组的变速范围r=6.238 满足要求,其结构网如图2.1。 Z=212224图2.1 结构网3.5 确定转速图3.6 确定各变速组传动副齿轮齿数确定齿轮齿数的原则和要求:齿轮的齿数和不应过大;齿轮的齿数和过大会加大两轴之间的中心距,使机床结构庞大,一般推荐100200.最小齿轮的齿数要尽可能少;但同时要考虑:最小齿轮不产生根切,机床变速箱中标准直圆柱齿轮,一般最小齿数18;受结构限制的最小齿轮最小齿数应大于1820;齿轮齿数应符合转速图上传动比的要求:实际传动比(齿数之比)与理论传动比(转速图上要求的传动比)之间又误差,但不能过大,确定齿轮
8、数所造成的转速误差,一般不应超过10%(-1)%,即:%-要求的主轴转速;-齿轮传动实现的主轴转速;齿轮齿数的确定,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依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及小齿轮的齿数可以从机械制造装备设计表3-9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。(1)Sz100-120,中型机床Sz=70-100(2)直齿圆柱齿轮Zmin18-
9、20,m4(7)齿轮齿数的确定。变速组内取模数相等,据设计要求Zmin1820,齿数和Sz100120,由表4.1,根据各变速组公比,可得各传动比和齿轮齿数,各齿轮齿数如表2.2。表2.2 齿轮齿数传动比基本组第一扩大组第二扩大组1:11.58:11.58:11:1.581.58:11:4代号ZZZZZZZZZ5Z5ZZ齿数300 3723 52333352553518723.7 绘制传动系统图第4章 动力设计4.1 带传动设计输出功率P=4kW,转速n1=1440r/min,n2=1000r/min4.1.1计算设计功率Pd表4 工作情况系数工作机原动机类类一天工作时间/h10161016载
10、荷平稳液体搅拌机;离心式水泵;通风机和鼓风机();离心式压缩机;轻型运输机1.01.11.21.11.21.3载荷变动小带式运输机(运送砂石、谷物),通风机();发电机;旋转式水泵;金属切削机床;剪床;压力机;印刷机;振动筛1.11.21.31.21.31.4载荷变动较大螺旋式运输机;斗式上料机;往复式水泵和压缩机;锻锤;磨粉机;锯木机和木工机械;纺织机械1.21.31.41.41.51.6载荷变动很大破碎机(旋转式、颚式等);球磨机;棒磨机;起重机;挖掘机;橡胶辊压机1.31.41.51.51.61.8根据V带的载荷平稳,两班工作制(16小时),查机械设计P296表4,取KA1.1。即4.1
11、.2选择带型普通V带的带型根据传动的设计功率Pd和小带轮的转速n1按机械设计P297图1311选取。根据算出的Pd4.4kW及小带轮转速n11440r/min ,查图得:dd=80100可知应选取A型V带。4.1.3确定带轮的基准直径并验证带速由机械设计P298表137查得,小带轮基准直径为80100mm则取dd1=100mm ddmin.=75 mm(dd1根据P295表13-4查得)表3 V带带轮最小基准直径槽型YZABCDE205075125200355500由机械设计P295表13-4查“V带轮的基准直径”,得=140mm 误差验算传动比: (为弹性滑动率)误差 符合要求 带速 满足5
12、m/sv300mm,所以宜选用E型轮辐式带轮。总之,小带轮选H型孔板式结构,大带轮选择E型轮辐式结构。带轮的材料:选用灰铸铁,HT200。4.1.7确定带的张紧装置 选用结构简单,调整方便的定期调整中心距的张紧装置。4.1.8计算压轴力 由机械设计P303表1312查得,A型带的初拉力F0117.83N,上面已得到=172.63o,z=4,则对带轮的主要要求是质量小且分布均匀、工艺性好、与带接触的工作表面加工精度要高,以减少带的磨损。转速高时要进行动平衡,对于铸造和焊接带轮的内应力要小, 带轮由轮缘、腹板(轮辐)和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分称为轮缘,轮缘是带轮的工作部分,用以安装传动带
13、,制有梯形轮槽。由于普通V带两侧面间的夹角是40,为了适应V带在带轮上弯曲时截面变形而使楔角减小,故规定普通V带轮槽角 为32、34、36、38(按带的型号及带轮直径确定),轮槽尺寸见表7-3。装在轴上的筒形部分称为轮毂,是带轮与轴的联接部分。中间部分称为轮幅(腹板),用来联接轮缘与轮毂成一整体。表 普通V带轮的轮槽尺寸(摘自GB/T13575.1-92) 项目 符号 槽型 Y Z A B C D E 基准宽度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基准线上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基准线下槽深 h fmi
14、n 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4 槽间距 e 8 0.3 12 0.3 15 0.3 19 0.4 25.5 0.5 37 0.6 44.5 0.7 第一槽对称面至端面的距离 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小轮缘厚 5 5.5 6 7.5 10 12 15 带轮宽 B B =( z -1) e + 2 f z 轮槽数 外径 d a 轮 槽 角 32 对应的基准直径 d d 60 - - - - - - 34 - 80 118 190 315 - - 36 60 - - - - 475 600 38 - 80 118 190 315 47
15、5 600 极限偏差 1 0.5 V带轮按腹板(轮辐)结构的不同分为以下几种型式: (1) 实心带轮:用于尺寸较小的带轮(dd(2.53)d时),如图7 -6a。 (2) 腹板带轮:用于中小尺寸的带轮(dd 300mm 时),如图7-6b。 (3) 孔板带轮:用于尺寸较大的带轮(ddd) 100 mm 时),如图7 -6c 。 (4) 椭圆轮辐带轮:用于尺寸大的带轮(dd 500mm 时),如图7-6d。(a) (b) (c) (d)图7-6 带轮结构类型根据设计结果,可以得出结论:小带轮选择实心带轮,如图(a),大带轮选择腹板带轮如图(b) 4.2 齿轮传动设计1.确定模数:(1)-轴:按齿
16、轮弯曲疲劳计算:其中:为大齿轮的计算转速;Z为大齿轮齿数; mj=16338 模数取和中较大值。故第一变数组齿轮模数因取m=4; (2) -轴:按齿轮弯曲疲劳计算:其中:为大齿轮的计算转速;Z为大齿轮齿数; mj=16338 模数取和中较大值。故第一变数组齿轮模数因取m=4.0; (3)-轴: 按齿轮弯曲疲劳计算:其中:为大齿轮的计算转速;Z为大齿轮齿数; mj=16338 模数取和中较大值。故齿轮模数因取m=5;变速组-轴-轴-轴模数m4452.确定齿宽: 由公式得:第一套啮合齿轮 第二套啮合齿轮 第三套啮合齿轮一对啮合齿轮,为了防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合齿宽减小而增大轮齿
17、的载荷,设计上,应使小齿轮齿宽比相齿合的另一齿轮宽一些。3.确定齿轮参数:标准齿轮参数:从机械原理表5-1查得以下公式齿顶圆直径 ; 齿根圆直径;分度圆直径 ;齿顶高 ;齿根高 ; 齿轮的具体值见下表:模数齿数齿宽分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径齿顶高齿根高437241481561384523249210082302412012811030241201281104522420821619845332413214012233241321401225224208216198518249010077.5455524275285262.57224360370347.53524175185162.54.确
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