金属切削机床设计课程设计-中心高为200mm的专用车床的主轴箱部件设计(全套图纸)

一、 设计目的    1 二、 设计步骤    2 1. 运动设计    2 1.1 已知主要技术参数    2 1.2 结构分析式    2 1.3 转速图    3 1.4 传动系统图    4 2. 动力计算    5 2.1 电机的选取    5 2.2 各传动轴的设计    5 2.2.1 轴Ⅱ    5 2.2.2 轴Ⅴ    6 2.2.3 轴Ⅳ    6 2.2.4 轴Ⅲ    6 2.3 确定各齿轮齿数    7 2.3.1 、 （第一扩大组）    7 2.3.2 、 、 （基本组）    7 2.3.3 换向齿轮 、     8 2.4  带传动设计    8 3.齿轮和轴的强度校核    10 3.1基本组齿轮 的校核    10 3.1.1齿面接触疲劳强度的校核    10 3.1.2 齿根疲劳强度的校核    11 3.2轴强度校核    12 3.2.1 确定外加载荷    12 3.2.2 计算弯矩    13 3.2.3 校核轴的弯曲强度    15 4. 轴承的选择和校核    16 4.1轴承的选择    16 4.2 轴承的校核    16 三、 总结    17 四、 参考文献    18 设计目的 全套图纸，加153893706 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 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 分析、结构 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 性、机械制图、零件计算、编写与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，并且具有初步的结构分析、结构设计和计算能力，为以后的毕业设计，以及将来的工作打下基础。 设计步骤 1. 运动设计 1.1 已知主要技术参数 主动电动机功率P=2.2kw,主电机功率 , , , , , 同理， ，参考 指导书，确定公比： ，转速级数： 。 1.2 结构分析式 由于设计转速之间不存在 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 公比，故设计时设计成6级转速； 有两种方案可以选择：（1） （2）     根据传动副较多的变速组安排在前面，传动副较少的变速组安排在后面的原则，选择（1） 方案。在降速中为了防止降速过快而导致齿轮径向尺寸增大，常限制最小传动比 ；在升速时为了防止过大的噪声和震动，常限制最大传动比 。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，根据中间传动轴的变速范围小的原则选择结构网。并且在一般情况下，应尽量使基本 组安排在传动顺序最高的位置，使传动件的转矩也较小。从而确定结构网如下： 结构网 检查传动组的变速范围时，最后一个扩大组变速范围最大，故只检查最后一个扩大组： ，式中 经检验其合适。 1.3 转速图 （1）确定传动轴轴数N 本次设计不考虑车床正反转，故设计时不需设有换向离合器和换向齿轮，所以传动轴数N=变速组数+电机轴数+1=2+1+1+1=5；在5根轴中，除去电动机轴Ⅰ，其余四轴按传动顺序依次设为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。Ⅰ与Ⅱ之间为V带传动，取传动比 ，Ⅱ与Ⅲ之间为齿轮传动，传动比 ，Ⅲ与Ⅳ轴之间为基本组，Ⅳ与Ⅴ之间为第一扩大组，级比指数取4。 （2）确定各级转速并绘制转速图 由 确定各级转速：360、260、160、80r/min,相应的标准转速参考[金属切削机床设计]选取450、315、224、160、112、80r/min。参考设计转速与标准转速，我们取基组级比指数为1，第一扩大组级比指数为4，得到转速图如下： 转速图 1.4 传动系统图 根据轴数，齿轮副，电动机等已知条件可绘制出传动系统图：电动机先通过 V带降速传动到Ⅱ轴，Ⅲ轴与Ⅳ轴之间通过三对齿轮进行降速，其为基本组，而 Ⅳ与Ⅴ之间为第一扩大组，通过两对齿轮进行传递，从而带动主轴转动，传动系 统图如下图所示： 传动系统图 2. 动力计算 2.1 电机的选取 根据已给参数，主电动机功率为 ，查 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 选取电动机型号为Y112M-6，额定满载转速为960 ；选取滚动轴承的效率 ；V带传动的效率 ；齿轮传动的效率 ；背吃刀量 ， 0.25，切削力 ；当最低转速 时，切削速度 因此切削功率 2.2 各传动轴的设计 2.2.1 轴Ⅱ （1）材料选取： 采用45钢，调质处理，其许用剪切应力 。 （2）计算直径 转速越高，传递的扭矩越小，在取用相同材料的情况下，相应的轴径也可设计              的小些。Ⅱ为高速轴，为了保证强度足够，选取 ； 2.2.2 轴Ⅴ （1）材料选取： 主轴采用45钢，调质处理。 （2）计算直径： 根据功率 ，参考《机械制造装备》表2-5得主轴前轴颈直径 ，主轴后颈直径 。 2.2.3 轴Ⅳ （1）材料选取： 采用45钢，调质处理，其许用剪切应力 。 （2）计算直径： Ⅳ轴的输入功率： Ⅳ轴的转速;  Ⅳ轴的输入扭矩： 根据 得 取 2.2.4 轴Ⅲ （1）材料选取： 采用45钢，调质处理，其许用剪切应力 。 （2）计算直径： Ⅲ轴的输入功率： Ⅲ轴的转速：  Ⅲ轴的输入转矩： 根据 得 同样取 2.3 确定各齿轮齿数 2.3.1 、 （第一扩大组） 根据 ，查《机床主轴变速箱设计简明手册》表B-9得 ，故 ；取模数 ，故最小齿数 =37.2 参考《金属切削机床设计》取 。 ；在降速最大的一对    齿轮副中， ，故 ，对于 的齿轮副， ， ，得 。 2.3.2 、 、 （基本组） 根据 ，参考《机床主轴 变速箱设计简明手册》表B-9得 ，故 ;取模数 ，故最小齿数 =17.5，参考《金属切削机床设计》取 。 ，在降速最大的 一对齿轮副中， ，取 ， 对于 的齿轮副， ， ，得 ；同理，对于 的齿轮副， ， ， 解得 。 2.3.3 减速齿轮 、 电机通过V带传动到Ⅱ轴，Ⅱ轴与Ⅲ轴之间采用一对齿轮传动，可设计成传动比 ，模数也取 。 2.4  带传动设计 电动机转速 ，传递功率 ，传动比 ，两班制，一天运转16小时，工作年数15年。 （1）确定计算功率  取 ，则 （2）选取V带型  参考《机械设计》图8-11选B型带。 （3）确定带轮的基准直径和验算带速 参考《机械设计》表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径 ，大带轮的基准直径 ，参考《机械设计》表8-8圆整取 验算带速 ，式中 ， ，代入求得： ，合适。 （4）确定带传动的中心距 和带的基准长度 根据 ，得 ，取中心距 。 参考《机械设计》表8-2选取带的基准长度 。 带传动实际中心距 ； （5）验算小带轮的包角 一般不应小于 。 ，合适。 （6）确定带的根数 由 和 查《机械设计》表8-4 得 ；同理，参考《机械设计》表8-4b得 ；查《机械设计》表8-5得 ，故代入到公式 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，此处选取 ； （7）计算带的张紧力 式中：    为带的传动功率, ； 为带速,m/s; q为每米带的质量， ；取q=0.1 ; （8）计算作用在轴上的压轴力 3.齿轮和轴的强度校核 3.1基本组齿轮 的校核 根据GB10015-88选取 为7级精度，其中 采用40 （调质处理）硬度为280HBS，大齿轮 选用45钢（调质处理），硬度为240HBS，两者材料硬度相差40HBS。 3.1.1齿面接触疲劳强度的校核 （1）小齿轮的传递转矩 ； （2）齿宽系数参考《机械设计》表10-7取 ； （3）小齿轮 分度圆直径 ； （4）齿数比 ； （5）参考《机械设计》表10-6和图10-21，选取材料的弹性影响系数 ，小齿轮的接触强度极限 ，大齿轮的接触强度极限 ； 计算应力循环次数： 设计工作寿命为15年，每年工作300天，两班制； 0 参考《机械设计》图10-19取接触疲劳寿命系数 ， ； 计算接触疲劳许用应力，安全系数取 ，失效概率为 %； （6）小齿轮圆周速度 根据 ，7级精度，由《机械设计》图10-8得动载系数 ； 设计的为直齿轮，所以 ； 由《机械设计》表10-2查得使用系数 ；表10-4用插值法查得7级精度，小齿轮相对轴承不对称布置时， ； 故载荷系数 ; 齿面接触疲劳 所以齿面接触疲劳强度符合要求。 3.1.2 齿根疲劳强度的校核 （1）小齿轮的传递转矩 ； （2）齿宽系数参考《机械设计》表10-7取 ； （3）小齿轮 分度圆直径 ； （4）齿宽齿高比： ； 参考《机械设计》图10-13取 ，载荷系数 ； （5）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 ，参考《机械设计》图10-20c和图10-18，选取小齿轮的弯曲疲劳强度极限 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 ，弯曲疲劳寿命系数 ； 因此有： （6）参考《机械设计》表10-5查得 齿根弯曲强度校核： 所以齿根弯曲疲劳强度符合要求。 3.2轴强度校核 由于Ⅳ轴工作中受到的载荷最大，跨度也大，故选取Ⅳ轴进行校核。 3.2.1 确定外加载荷 （1）齿轮 的受力： 主轴的输入功率 ； 主轴的输入扭矩： ； 齿轮 受到的切向力： 齿轮 与 相互啮合，因此两者受到大小相等，方向相反的力，所以 受到的切向力 ，径向力 （2）齿轮 的受力： 切向力： ； 径向力： ； 3.2.2 计算弯矩 轴Ⅳ的受力图如下： 受力图 （1）在 平面内，根据静力受力平衡可得 代入数据求得 ； OA段：   ； AB段:   ; BC段：   ； 弯矩图如下： 弯矩图 从图中可以看出B处弯矩最大，为 （2）在 平面内，根据静力平衡得到   代入数据求得 ； OA段：   ； AB段：   ； BC段：   ； 得出弯矩图如下： 弯矩图 从弯矩图中可以看出B处弯矩最大，为 3.2.3 校核轴的弯曲强度 由弯矩图可知B处为危险截面，因此对B处进行弯矩校核。 其合成弯矩 所以Ⅳ轴弯曲强度符合要求。