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1 本科生課程設(shè)計(jì) 臥式普通車床主軸箱設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 所在專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 所在班級(jí) 指導(dǎo)教師 副 指 導(dǎo) 教 師 答辯時(shí)間 目 錄 2 目 錄 設(shè)計(jì)總說(shuō)明.................................................................................................................................4 第 1 章 緒論...............................................................................................................................5 1.1 課程設(shè)計(jì)的目的 ..........................................................................................................5 1.2 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 ...........................................................................................................5 1.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算 .......................................................................................5 1.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計(jì) ...................................................................................................5 1.2.3 編制技術(shù)文件 ....................................................................................................5 1.3 課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求 ..............................................................5 第 2 章 車床參數(shù)的擬定...........................................................................................................7 2.1 車床主參數(shù)和基本參數(shù) ...............................................................................................7 2.2 擬定參數(shù)的步驟和方法 ...............................................................................................7 2.2.1 極限切削速度 Vmax、Vmin ...........................................................................7 2.2.2 主軸的極限最低轉(zhuǎn)速 .......................................................................................7 2.2.3 主電機(jī)功率—— 動(dòng)力參數(shù)的確定 ...................................................................8 2.2.4 確定結(jié)構(gòu)式 ........................................................................................................8 2.2.5 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng) ........................................................................................................8 2.2.6 繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖 ................................................................................9 2.3 確定各變速組此論傳動(dòng)副齒數(shù) ................................................................................10 2.4 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 ....................................................................................................12 第 3 章 傳動(dòng)件的計(jì)算.............................................................................................................13 3.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) ................................................................................................................13 3.1.1 計(jì)算設(shè)計(jì)功率 Pd ............................................................................................13 3.1.2 選擇帶型 ..........................................................................................................14 3.1.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速 ..................................................................14 3.1.4 確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度并驗(yàn)算小輪包角 ..........................................15 3.1.5 確定帶的根數(shù) z...............................................................................................16 3.1.6 確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 ..................................................................................16 3.1.7 確定帶的張緊裝置 ..........................................................................................16 3.1.8 計(jì)算壓軸力 ......................................................................................................16 3.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算 ........................................................................................................18 3.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算 ................................................................................................19 3.4 傳動(dòng)軸最小軸徑的初定 ............................................................................................22 3.5 主軸設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 .................................................................................................25 第 4 章 主要零部件的選擇.....................................................................................................28 目 錄 3 4.1 軸承的選擇 ................................................................................................................28 4.2 鍵的規(guī)格 ....................................................................................................................28 4.3 主軸彎曲剛度校核 ....................................................................................................28 4.4.軸承校核 .....................................................................................................................29 4.5 潤(rùn)滑與密封 ................................................................................................................29 第 5 章 摩擦離合器(多片式)的計(jì)算 ....................................................................................29 第 6 章 主要零部件的選擇.....................................................................................................31 6.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 .............................................................................................................31 6.2 軸承的選擇 ................................................................................................................31 6.3 變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇 .................................................................................................32 6.4 軸的校核 ....................................................................................................................32 6.5 軸承壽命校核 ............................................................................................................34 第 7 章 主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明.............................................................................................35 7.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 ........................................................................35 7.2 展開圖及其布置 ........................................................................................................35 結(jié)束語(yǔ).......................................................................................................................................37 參考文獻(xiàn)...................................................................................................................................38 設(shè)計(jì)總說(shuō)明 4 設(shè)計(jì)總說(shuō)明 根據(jù)已確定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)以變速箱展開圖的總中心距最小為目標(biāo)，擬定變速系統(tǒng)的 變速方案，以獲得最優(yōu)方案以及較高的設(shè)計(jì)效率。在機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)中，為減少齒輪 數(shù)目，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，縮短軸向尺寸，用齒輪齒數(shù)的設(shè)計(jì)方法是試算，湊算法，計(jì)算麻煩 且不易找出合理的設(shè)計(jì)方案。本文通過對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)中二聯(lián)滑移齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)的分析 與研究，繪制零件工作圖與主軸箱展開圖及剖視圖。 關(guān)鍵詞:傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),傳動(dòng)副，結(jié)構(gòu)網(wǎng)，結(jié)構(gòu)式 廣東海洋大學(xué) xxxx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 第 1 章 緒論 1.1 課程設(shè)計(jì)的目的 課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完本課程后，進(jìn)行一次學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的綜合性練習(xí)。通過課程設(shè)計(jì)， 使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)過的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的有關(guān)理論知識(shí)，及生產(chǎn)實(shí)習(xí) 等實(shí)踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識(shí)的目的。通過課程設(shè)計(jì)，分析比較機(jī)械 系統(tǒng)中的某些典型機(jī)構(gòu)，進(jìn)行選擇和改進(jìn)；結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算并編寫技術(shù) 文件；完成系統(tǒng)主傳動(dòng)設(shè)計(jì)，達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)步驟和方法的目的。通過設(shè)計(jì)，掌握查閱 相關(guān)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和資料的方法，達(dá)到積累設(shè)計(jì)知識(shí)和設(shè)計(jì)技巧，提高學(xué) 生設(shè)計(jì)能力的目的。通過設(shè)計(jì)，使學(xué)生獲得機(jī)械系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)技能的訓(xùn)練，提高分析 和解決工程技術(shù)問題的能力，并為進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)造一定的條件。 1.2 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)內(nèi)容由理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算、圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)和技術(shù)文件 編制三部分組成。 1.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方案的分析，最佳功能原理方案的確定。 （2）根據(jù)總體設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)和計(jì)算。 （3）根據(jù)設(shè)計(jì)方案和零部件選擇情況，進(jìn)行有關(guān)動(dòng)力計(jì)算和校核。 1.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計(jì) （1）選擇系統(tǒng)中的主要機(jī)件。 （2）工程技術(shù)圖樣的設(shè)計(jì)與繪制。 1.2.3 編制技術(shù)文件 （1）對(duì)于課程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行自我經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)。 （2）編制設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。 1.3 課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求 題目：中型普通車床主軸箱設(shè)計(jì) 題目車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)如下： ①電機(jī)功率 P：4kW ②電機(jī)轉(zhuǎn)速 n0：1450r/min ③主軸最低轉(zhuǎn)速 nmin：40r/min ④公比 φ：1.26 ⑤轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) z：8 反轉(zhuǎn)：Z 反=Z 正/2；最大加工直徑：φ400mm（轉(zhuǎn)數(shù)級(jí)數(shù)為 12 級(jí)）、φ320mm（轉(zhuǎn)數(shù) 級(jí)數(shù)為 8 級(jí)） 廣東海洋大學(xué) xxxx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 第 2 章 車床參數(shù)的擬定 2.1 車床主參數(shù)和基本參數(shù) 車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)如下： ①電機(jī)功率 P：4kW ②電機(jī)轉(zhuǎn)速 n0：1450r/min ③主軸最低轉(zhuǎn)速 nmin：40r/min ④公比 φ：1.26 ⑤轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) z：8 反轉(zhuǎn)：Z 反=Z 正/2；最大加工直徑：φ400mm（轉(zhuǎn)數(shù)級(jí)數(shù)為 12 級(jí)）、φ320mm（轉(zhuǎn)數(shù) 級(jí)數(shù)為 8 級(jí)） 2.2 擬定參數(shù)的步驟和方法 2.2.1 極限切削速度 Vmax、Vmin 根據(jù)典型的和可能的工藝選取極限切削速度要考慮： 允許的切速極限參考值如下： 表 1.1 加 工 條 件 Vmax(m/min) Vmin(m/min) 硬質(zhì)合金刀具粗加工鑄鐵工件 30～50 硬質(zhì)合金刀具半精或精加工碳 鋼工件 150～300 螺紋加工和鉸孔 3～8 2.2.2 主軸的極限最低轉(zhuǎn)速 計(jì)算車床主軸極限轉(zhuǎn)速時(shí)的加工直徑，則主軸極限轉(zhuǎn)速應(yīng)為： 結(jié)合題目條件，取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列數(shù)值，即 =20r/minmin 取 1.26?? 依據(jù)題目要求選級(jí)數(shù) Z=8， =1.26=1.064考慮到設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度要適中，故? 采用常規(guī)的擴(kuò)大傳動(dòng)。各級(jí)轉(zhuǎn)速數(shù)列可直接從標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)列表中查出，按標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列 為： 40，50，63，80，100，125,160,200 n 反 max≈1.1n 正 max 所以反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速數(shù)列是： 45，56，71，90，112，140,165,224 廣東海洋大學(xué) xxxx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 2.2.3 主電機(jī)功率——?jiǎng)恿?shù)的確定 合理地確定電機(jī)功率 N，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電 機(jī)經(jīng)常輕載而降低功率因素。 合理地確定電機(jī)功率 N，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電 機(jī)經(jīng)常輕載而降低功率因素。 根據(jù)題設(shè)條件電機(jī)功率為 4KW 可選取電機(jī) 4KW 滿載轉(zhuǎn)速為 1450r/min. 2.2.4 確定結(jié)構(gòu)式 已知 Z= x3b2a a、b 為正整數(shù)，即 Z 應(yīng)可以分解為 2 和 3 的因子，以便用 2、3 聯(lián)滑移齒輪實(shí)現(xiàn)變 速。 取 Z=8 級(jí) 則 Z=22? 對(duì)于 Z=8 可分解為：Z=2 1×22×24。 綜合上述可得：主傳動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)參數(shù) =40 Z=8 =1.26max0n?min? 2.2.5 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng) 根據(jù)“前多后少” , “先降后升” , 前密后疏,結(jié)構(gòu)緊湊的原則,選取傳動(dòng)方案 Z=22×21×24,易知第二擴(kuò)大組的變速范圍 r=φ (P3-1)x=1.264=3.95〈8 滿足要求，其 結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖 2-1。 廣東海洋大學(xué) xxxx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 圖 2-1 結(jié)構(gòu)網(wǎng) Z=22×21×24 2.2.6 繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖 （1）選擇電動(dòng)機(jī)：采用 Y 系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。 （2）繪制轉(zhuǎn)速圖： （3）畫主傳動(dòng)系統(tǒng)圖。根據(jù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖及已知的技術(shù)參數(shù)，畫主傳動(dòng)系統(tǒng)圖如圖 2- 3： 1-2 軸最小中心距：A 1_2min>1/2(Zmaxm+2m+D) 軸最小齒數(shù)和:S zmin>(Zmax+2+D/m) 2.3 確定各變速組此論傳動(dòng)副齒數(shù) (1)Sz 100-120,中型機(jī)床 Sz=70-100? (2)直齒圓柱齒輪 Zmin 18-20,m 4?? 廣東海洋大學(xué) xxxx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 圖 2-3 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖 （3）齒輪齒數(shù)的確定。變速組內(nèi)取模數(shù)相等，據(jù)設(shè)計(jì)要求 Zmin≥18~20,齒數(shù)和 Sz≤100～120，由表 4.1，根據(jù)各變速組公比，可得各傳動(dòng)比和齒輪齒數(shù)，各齒輪齒數(shù) 如表 2-2。 表 2-2 齒輪齒數(shù) 基本組 第一擴(kuò)大組 第二擴(kuò)大組傳動(dòng)比 1:1.25 1:1.58 1:1 1:1.6 1.25：1 1：2 代號(hào) Z1Z 'Z 2Z 'Z3Z 'Z4Z ’ Z5 Z5’ Z6Z ' 齒數(shù) 33 53 38 48 45 45 35 55 60 48 36 72 2.4 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 實(shí)際傳動(dòng)比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過±10( -1)％,即? 廣東海洋大學(xué) xxxx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 〈10( -1)％=2.6％n標(biāo) 準(zhǔn) 轉(zhuǎn) 速標(biāo) 準(zhǔn) 轉(zhuǎn) 速實(shí) 際 轉(zhuǎn) 速 ?? 各級(jí)轉(zhuǎn)速誤差 經(jīng)過計(jì)算各級(jí)轉(zhuǎn)速誤差小于 2.6％，因此不需要修改齒數(shù)。 廣東海洋大學(xué) xxxx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第 3 章 傳動(dòng)件的計(jì)算 3.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 輸出功率 P=4kW,轉(zhuǎn)速 n1=1450r/min,i=3.63 3.1.1 計(jì)算設(shè)計(jì)功率 Pd edAdPK? 表 4 工作情況系數(shù) AK 原動(dòng)機(jī) ⅰ類 ⅱ類 一天工作時(shí)間 /h 工作機(jī) 10? 10~16 16?0?10~16 16? 載荷 平穩(wěn) 液體攪拌機(jī)；離心式水泵； 通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（ ）；離心式壓縮7.5kW? 機(jī)；輕型運(yùn)輸機(jī) 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 載荷 變動(dòng)小 帶式運(yùn)輸機(jī)（運(yùn)送砂石、 谷物），通風(fēng)機(jī)（ ）；發(fā)電機(jī)；旋7.5k? 轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機(jī)床； 剪床；壓力機(jī)；印刷機(jī)； 振動(dòng)篩 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 載荷 變動(dòng)較 大 螺旋式運(yùn)輸機(jī)；斗式上料 機(jī)；往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)； 鍛錘；磨粉機(jī)；鋸木機(jī)和 木工機(jī)械；紡織機(jī)械 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 載荷 變動(dòng)很 大 破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等） ；球磨機(jī)；棒磨機(jī)；起重 機(jī)；挖掘機(jī)；橡膠輥壓機(jī) 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 根據(jù) V 帶的載荷平穩(wěn)，兩班工作制（16 小時(shí)），查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P 296表 4， 取 KA＝1.1。即 1.4.kWdAedPK??? 3.1.2 選擇帶型 普通 V 帶的帶型根據(jù)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率 Pd 和小帶輪的轉(zhuǎn)速 n1 按《機(jī)械設(shè)計(jì)》P297 圖 13－11 選取。 廣東海洋大學(xué) xxxx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 根據(jù)算出的 Pd＝4.4kW 及小帶輪轉(zhuǎn)速 n1＝1450r/min ，查圖得：d d=80～100 mm 可知應(yīng)選取 A 型 V 帶。 3.1.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P 298表 13－7 查得，小帶輪基準(zhǔn)直徑為 80～100mm 則取 dd1= 100mm> ddmin.=75 mm（d d1根據(jù) P295表 13-4 查得） 表 3. V 帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑 mind 槽型 Y Z A B C D Emind 20 50 75 125 200 355 5002123.6,=103.6dd??所 以 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P 295表 13-4 查“V 帶輪的基準(zhǔn)直徑”，得 =355mm2d ① 誤差驗(yàn)算傳動(dòng)比： （ 為彈性滑動(dòng)率）2153.7()0(12%)di?????誤 ? 誤差 ，符合要求13.5760%.i???誤 ＜ ② 帶速 14v=.59/60dnms?? 滿足 5m/s
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