本科毕业设计-机械制造装备—课程设计.doc

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1、目录一设计目的2二、设计步骤21.运动设计21.1已知条件21.2结构分析式21.3 绘制转速图41.4 绘制传动系统图62.动力设计62.1 确定各轴转速62.2 带传动设计72.3 各传动组齿轮模数的确定和校核93. 齿轮强度校核113.1校核a传动组齿轮113.2 校核b传动组齿轮133.3校核c传动组齿轮144. 主轴挠度的校核154.1 确定各轴最小直径154.2轴的校核165. 主轴最佳跨距的确定165.1 选择轴颈直径,轴承型号和最佳跨距165.2 求轴承刚度176. 各传动轴支承处轴承的选择187. 主轴刚度的校核187.1 主轴图:187.2 计算跨距19三、总结20四、参考

2、文献20一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=20r/min、主轴最大转速=630r/min、主电动机转速（r/min)=1450、P（kw）=3kw2最大加工直径3确定公比：4转速级数：1.2结构分析式因为我们的级数是12级 ， 为了实现12级，本次设计中，我们按12级的主轴箱来计算 3 从电动机到

3、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。从而确定结构网如下：检查传动组的变速范围时，只检查最后一个扩大组： 其中， 所以 ，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

4、笼式三相异步电动机。分配总降速传动比 总降速传动比 又电动机转速符合转速数列标准，因而不增加一定比传动副。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 + 0 + 1 = 4。确定各级转速并绘制转速图 由 确定各级转速：20,25,31.5,40,50,63,80,100,125,160,200,250r/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，结合结构式，有几种可能：250、200、160、125、100、80r/mi

5、n。 确定轴的转速传动组b的级比指数为2，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 ，轴的转速确定为：200、160、125r/min。确定轴的转速对于轴，其级比指数为1,可取 ，确定轴转速为100r/min。由此也可确定加在电动机与轴之间的定传动比。 5确定各变速组传动副齿数 传动组a:查表8-1, ，时：41、44、48、49、52、54、57、59时：41、43、45、50、52、54、56、59时：40、42、44、46、48、50、52、54、56、58可取,于是可得轴齿轮齿数分别为：20、23、26。于是，可得轴上的三联齿轮齿数分别为：32、29、26。 动组b

6、:同理可得轴上两联齿轮的齿数分别为：14、21。，得轴上两齿轮的齿数分别为：28、21。 动组c:同理可得轴两联动齿轮的齿数分别为14，30；得轴两齿轮齿数分别35，19。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： 轴可从主轴按14/35的传动副找上去，轴的计算转速25r/min；轴的计算转速为40r/min；轴的计算转速为100r/min。3各齿轮的计算转速 传动组c中，14/35只需计算的齿轮，计算转速为400r/min ；传动组b计算的齿轮，计算转速为125r/min；传

7、动组a应计算的齿轮，计算转速为400r/min。4核算主轴转速误差 所以合适。2.2 带传动设计电动机转速n=1450r/min,传递功率P=3KW,传动比i=2，两班制，一天运转16.1小时，工作年数10年。确定计算功率 取1.1，则选取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, 验算带速成 其中 -小带轮转速，r/min； -小带轮直径，mm； ，合适。4确定带传动的中心距和带的基准长度 设中心距为,则 055（）a2（） 于是 208.45a758,初取中心距为400mm。 带长 查表取相近的基准长度，。 带传动实际中心距5验算小带轮的包角

8、 一般小带轮的包角不应小于。 。合适。6确定带的根数 其中： -时传递功率的增量； -按小轮包角，查得的包角系数； -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。 7计算带的张紧力 其中： -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 = 1450r/min = 9.42m/s。 8计算作用在轴上的压轴力 2.3 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：其中: -公比 ； = 2； -电动机功率； = 3KW； -齿宽系数； -齿轮传动许允应力; -计算齿轮计

9、算转速。 ， 取= 600MPa,安全系数S = 1。 由应力循环次数选取 ，取S=1，。 取m = 2.5mm。 按齿数30的计算，可取m = 2.5mm； 按齿数36的计算，, 可取m = 2.5mm。 于是传动组a的齿轮模数取m = 2.5mm，b = 32mm。 轴上齿轮的直径： 。 轴上三联齿轮的直径分别为： b传动组： 确定轴上另两联齿轮的模数。 按22齿数的齿轮计算： 可得m = 4mm； 。 按42齿数的齿轮计算： 可得m = 4mm； 于是轴两联齿轮的模数统一取为m = 4mm。于是轴两联齿轮的直径分别为： 轴上与轴两联齿轮啮合的两齿轮直径分别为： c传动组： 取m = 2.

10、5mm。轴上两联动齿轮的直径分别为： 轴四上两齿轮的直径分别为： 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24的即可，确定各项参数 P=4.4KW,n=710r/min,确定动载系数：齿轮精度为7级，由机械设计查得使用系数确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数非对称 ,查机械设计得确定齿间载荷分配系数: 由机械设计查得确定动载系数: 查表 10-5 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。 图10-18查得 ,S = 1.3 ， 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,确定动载系数：齿轮精度为7级

11、，由机械设计查得使用系数确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数非对称 ,查机械设计得确定齿间载荷分配系数: 由机械设计查得确定动载系数: 查表 10-5 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。 图10-18查得 ,S = 1.3 ， 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,确定动载系数：齿轮精度为7级，由机械设计查得使用系数确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数非对称,查机械设计得确定齿间载荷分配系数: 由机械设计查得确定动载系数: 查表 10-5 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。 图10-18查得

12、 ,S = 1.3 ， 故合适。4. 主轴挠度的校核4.1 确定各轴最小直径1轴的直径：2轴的直径：3轴的直径：4主轴的直径：4.2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 。轴、轴的校核同上。5. 主轴最佳跨距的确定250mm车床，P=4KW.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5.2 求轴承刚度考虑机械效率主轴最大输出转距床身上最大加工直径约为最大回转直径的60%,取50%即

13、200,故半径为0.1.切削力 背向力 故总的作用力 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 先假设 前后支撑分别为根据 。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：302087. 主轴刚度的校核7.1 主轴图: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当量外径主轴刚度：由于故根据式（10-8）对于机床的刚度要求，取阻尼比当v=50m/min

14、,s=0.1mm/r时,取 计算 可以看出，该机床主轴是合格的.三、总结 经过将近两周的努力，我终于将机械制造装备设计课程设计做完了。在这次课程设计过程中，我遇到了许多困难，一遍又一遍的计算，一次又一次的设计方案修改这都暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。加上我对CAD这一软件不熟悉，很多东西是现学现用，更是耗费了大量的时间。在此期间,我得到了许多同学的帮助，在此我要向他们表示最诚挚的谢意。虽然金属切削机床的课程设计任务完成了，但是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

15、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.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8关慧贞 冯辛安 主编.机械制造装备设计.北京：机械工业出版社，2009年11月22