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1、目录1. 前言12设计目的：13设计内容和要求：131运动设计132动力计算：233结构设计234编写设计说明书24设计过程：241机床主传动系统运动设计：2411确定极限转速2412确定公比3413确定结构网或结构式：3414绘制转速图:4415确定各变速组此轮传动副齿数:5416核算主轴转速误差5417传动系统图65主要零件的计算：651三角胶带传动的计算和选定：6511确定计算功率：6512选择三角胶带的型号：6513确定带轮的直径、：7514计算胶带速度：7515计算胶带的长度：7516 计算实际中心矩A:7517定小带轮的包角：7518确定三角胶带的根数：8519预紧力85110计算
2、带传动作用在轴上力852传动件的选择和计算：852 1传动轴的计算：8522主轴轴颈的确定：9523主轴轴承设计9524齿轮模数的计算：106主轴零件的验算1261齿轮的验算：1262轴的验算：13621花键轴侧挤压应力的验算137润滑与密封141.前言 金属切削机床是人类在改造自然的长期实践生产中，不断改进生产工具的基础上产生和发展起来的。最原始的机床是依靠双手的往复运动，在工件上钻孔。最初的加工对象是木料。为加工回转体，出现了依靠人力使工件往复回转的原始车床。在原始加工阶段，人既是提供机床的动力，又是操纵者。近些年来，随着电子技术、计算机技术、信息技术以及激光技术等的发展并应用于机床领域，
3、使机床的发展进入了一个新时代。人不仅不需要提供动力，连操纵都交给及其了。人只需要规定电脑 的工作程序，由电脑去操作机床。紧张、重复性的操作都可由电脑完成，而且不会出错。自动化、精密化、高效化和多样化成为这时代机床发展的特征，用以满足社会多种多样越来越高的要求，推动社会生产力的发展。机床课程设计是在完成金属切削机床及其相关的课程之后进行的实习性教学环节。通过机床主轴传动系统的机械变速机构的设计，使学生在拟定传动机构、装配结构和制造结构的各种发案以及在机械设计制图、零件计算和编写技术等方面得到综合训练，以培养学生具有初步的结构分析与结构设计计算能力。2设计目的：通过本课程设计的训练，使学生初步掌握
4、机床的运动设计（包括主轴箱、变速箱传动链），动力计算（包括确定电机型号，主轴、传动轴、齿轮的计算转速），以及关键零部件的强度校核，获得工程师必备设计能力的初步训练，从而提高分析问题、解决问题尽快适应工程实践的能力。3设计内容和要求：31运动设计：根据所给定的转速范围及变速级数，拟定机床主运动传动结构方案(包括传动结构式、转速分布图)和传动系统图，确定各传动副的传动比，计算齿轮的齿数，主轴实际转速及与标准转速的相对误差。32动力计算：选择电动机型号及转速，确定传动件的计算转速、对主要零件（如皮带、齿轮、主轴、轴承等）进行计算（初算和验算）。33结构设计进行主传动系统的轴系、变速机构、主轴组件等的
5、布置和设计并绘制展开图、剖面图、主要零件工作图。34编写设计说明书1）机床的类型、用途及主要参数主轴转速范围 =1400，=31.5变速级数：z=12，电动机功率：。2）工件材料：45号钢 刀具材料：YT153）设计部件名称：车床主轴箱4设计过程：41机床主传动系统运动设计：411确定极限转速=1400，=31.5=44.44412确定公比 =1.41413确定结构网或结构式： 传动组和传动副数的确定：传动组和传动副数可能的方案有： 在上列的两行方案中，第一行方案有时可以省掉一根轴。缺点是有一个传动组内有四个传动副。如果用一个四联滑移齿轮，会增加轴向尺寸；如果用两个双联滑移齿轮，则操纵机构必须
6、互锁以防止两个滑移齿轮同时啮合。所以一般少用。第二行的三个方案可根据下述原则比较：从电动机到主轴，一般为降速传动。接近电动机处的零件，转速较高，从而转矩较小，尺寸也就较小。如使传动副较多的传动组放在接近电动机处，则可使小尺寸的零件多些，小尺寸的零件少些，就省材料了。这就是“前多后少“原则。从这个角度考虑原则方案为好。结构网或结构式的各种方案的选择：在中，又因基本组和扩大组的不同而不同的方案。可能的六种方案：a: b: c:d: e: f:主传动链任一传动组的最大变速范围一般为=a.b.c.e符合要求。 再根据原则“选择中间传动轴变速范围最小的方案。因为各方案同号传动轴的最高转速相同，则变速范围
7、小的，最低速较高，转矩较小，传动件的尺寸也就可以小些。故方案a较佳。 拟定转速图：先决定轴III的转速：传动组c： 这样就确定了轴III的六种转速只有一种可能，即为125、180、250、355、500、710。随后决定轴II的转速。传动组b的级比指数是3，在传动比极限值得范围内，轴II的转速最高可为500、710、1000，最低可为180、250、355，可取 ，轴II的转速确定为：355、500、710。同理轴I的转速可取： ，轴I的转速确定为710414绘制转速图:确定电动机的转速：由给定的电动机功率，参照表12-16，选取电动机的转速为1430，其型号为：Y100L1-4。绘制转速图：
8、选定的结构共有三个传动组，变速机构共需4轴，加上电动机5轴，转速图需5条竖线，主轴12转速，需12条横线。 图1 12级传动系统的转速图415确定各变速组此轮传动副齿数: =、60、63、66、69、72、75、 =、60、63、65、67、68、70、72、73、75、 =、60、62、64、66、68、70、72、74、取=72，查出齿轮的齿数分别为：36、30、24即36/36，30/42，24/48，同理：42/42，22/62，60/30, 18/72416核算主轴转速误差经计算，主轴工作在最高转速时，实际传动比与理论传动比之间的差距最大，转速误差为：（0.993-0.979）/0.
9、979=0.0143=1.43%，而10（1.41-1）%=4.1%，得1.43%4.1%，则主轴转速误差较小。417传动系统图 图2 12级传动系统图5主要零件的计算：51三角胶带传动的计算和选定：511确定计算功率： =1.23=3.6主动带轮传动的功率 工作情况系数，查表512选择三角胶带的型号：初步由图决定选用型513确定带轮的直径、：小轮直径应满足：，为三角胶带带轮的最小计算直径，尽量选用较大的直径，以减小胶带的弯曲应力，从而提高胶带的使用寿命。根据表8-45查得=63,取80。，计算取=160。514计算胶带速度：=6515计算胶带的长度： 初定中心距A0,取0.7（D1+D2）A
10、01,外啮合为+,内啮合为-号,齿轮齿数齿宽系数， 许用接触应力（），查表求计算转速：a:主轴 车床主轴的计算转速是第一个三分之一转速范围内的最高一级转速为90r/minb:各传动轴 轴III可从主轴90r/min按72/18的传动副找上去为355r/min，但由于轴III 的最低转速125r/min经传动组c可使主轴得到31.5r/min和250 r/min两种转速。250 r/min要传递全部功率，所以轴III得计算转速应为125r/min，轴II的计算转速可按传动组b推上去，得355r/min.c:各齿轮 传动组c中，22/56只需计算z=18的齿轮，计算转速为355r/min;60/3
11、0只需计算z=30,计算转速为250r/min,选择较大的模数作为传动组c齿轮的模数。计算得z=18时,模数较大，=3.2mm,取=2.5mm传动组b中，z=22，=355r/min,=2.84,取=3mm传动组a中，z=24，=710r/min, =2.23,取=2.5mm,表1 齿轮参数齿数分度圆直径齿宽模数齿顶圆直径齿根圆直径3690202.59583.752460202.56553.753075202.58068.7548120202.5125113.7542105202.511098.7542126243132118.5226624312658.562186243192178.560
12、240324248230187232480623012032412811072288324296278 6主轴零件的验算 61齿轮的验算： 在验算变速箱的齿轮强度时，选相同模数中承受载荷最大的、齿数最小的齿轮进行接触和弯曲疲劳强度验算。一般对高速传动齿轮主要验算接触疲劳强度，对低速传动齿轮主要验算弯曲疲劳强度。经分析本设计中=22齿轮承受载荷最大，且转速低，进行弯曲应力验算。 经查表和得： =125 62轴的验算：621花键轴侧挤压应力的验算，, 622主轴组件的刚度验算1）变形量的允许值 验算轴端挠度普通： 经验：前轴承处的倾角传动件（齿轮）处倾角齿向交角2）切削力， ，7润滑与密封主轴转速
13、高，必须保证充分润滑，一般常用单独的油管将油引到轴承处。主轴是两端外伸的轴，防止漏油更为重要而困难。防漏的措施有两种： 1）堵加密封装置防止油外流。 主轴转速高，多采用非接触式的密封装置，形式很多，一种轴与轴承盖之间留0.10.3的间隙（间隙越小，密封效果越好，但工艺困难）。还有一种是在轴承盖的孔内开一个或几个并列的沟槽（圆弧形或形），效果比上一种好些。在轴上增开了沟槽（矩形或锯齿形），效果又比前两种好。 在有大量切屑、灰尘和冷却液的环境中工作时，可采用曲路密封，曲路可做成轴向或径向。径向式的轴承盖要做成剖分式，较为复杂。 2）疏导在适当的地方做出回油路，使油能顺利地流回到油箱。小结通过本次金
14、属切削机床课程设计我学到了：在设计过程当中,我通过查阅有关资料和运用所学的专业或有关知识，比如零件图设计、金属切削机床、以及所学软件AUTOCAD、PRO/E的运用，设计了零件的工艺、编制了零件的加工程序等。我利用此次课程设计的机会对以往所有所学知识加以梳理检验，同时又可以在设计当中查找自己所学的不足从而加以弥补。使我对专业知识得到进一步的了解和系统掌握。而且：（1） 通过本次设计活动将理论与实践结合起来，巩固和加深所学的理论知识；（2） 在整个设计过程中的各个环节可以更好的培养我们的创新思维能力、观察分析力、工程实践能力及综合能力。（3） 加强了对自己专业的深刻认识，对金属切削机床有了新的认
15、识。通过课程设计来检查和考验我们在这几年中的所学，同时对于我们自身来说，这次课程设计很贴切地把一些实践性的东西引入我们的设计中和平时所学的理论知识相关联。为我们无论是在将来的工作或者是继续学习的过程中打下一个坚实的基础。致谢通过这次实践机会，我熟悉了机床主轴箱的结构及其功能，将理论知识运用到实践中，并且学会利用图书资料及网络材料查询自己需要的知识，总体上提高了设计能力。本次设计是在马老师的悉心指导下完成的。她学识渊博、工作务实、积极进取的勇气和魄力、以及对学生从严要求的治学态度都深深感染了我，值得我终身学习。她无私的奉献精神是我毕生学习和追求的目标。在今后的学习和生活之中，老师的教诲必将激励我不断奋发向上。同时也要感谢与我相关的课题组的同学，他们在设计中给了我很大的帮助，和他们的讨论时常使我豁然开朗，他们给了我很多很好的设计建议，使我的设计加快了进程。在此向所有给予我帮助和支持的老师和同学表示深深的谢意！参考文献1 戴曙.金属切削机床.机械工业出版社.20072 陈易新. 机床课程设计指导书. 哈尔滨工业大学，19813 曹桄、高学满主编.金属切削机床挂图.上海交通大学出版社，1984 4 任殿阁、张佩勤主编.机床设计指导.辽宁科学技术出版社，1991 5 濮良贵纪名刚.机械设计.高等教育出版社，2001 6 吴宗泽罗圣过.机械设计课程设计手册，2006