1、目 錄第一章 課程設(shè)計(jì)任務(wù).2第二章 電機(jī)的選擇及軸的傳動(dòng)比和變速轉(zhuǎn)速圖.4第三章 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì).7第四章 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì).10第五章 軸的設(shè)計(jì).16第六章 密封與潤(rùn)滑23第七章 課程設(shè)計(jì)小結(jié).24第八章 參考文獻(xiàn)26第一章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)一臺(tái)加工直徑最大范圍是320的普通車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)。主要技術(shù)參數(shù)：1、轉(zhuǎn)速范圍：N=402000。2、轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)：Z=12。3、電動(dòng)機(jī)功率：P=4KW。4、確定公比：1.41被加工零件的材料：鋼、鑄鐵。刀具材料：高速鋼、硬質(zhì)合金。設(shè)計(jì)要求:1、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)：確定公比 ，擬定轉(zhuǎn)速圖、繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖、計(jì)算齒輪齒數(shù)。2、動(dòng)力設(shè)計(jì)：確定各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速、對(duì)主要零

2、件進(jìn)行計(jì)算（初算和驗(yàn)算）。3、繪制圖紙：主軸箱展開(kāi)圖1張（A1）。4、編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。5、以上資料全部裝入資料袋中。機(jī)床設(shè)計(jì)的目的和要求:1、培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用和鞏固擴(kuò)大已學(xué)過(guò)的知識(shí)，以提高理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)與計(jì)算能力。2、培養(yǎng)學(xué)生收集、閱讀、分析和運(yùn)用資料的能力，以提高能夠獨(dú)立工作的綜合素質(zhì)能力。3、使學(xué)生初步掌握機(jī)床設(shè)計(jì)的步驟與方法，以提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和編輯技術(shù)文件的能力。4、使學(xué)生熟練掌握計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、主軸組件優(yōu)化設(shè)計(jì)和主軸剛度的校核計(jì)算等，以提高運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的能力。5、通過(guò)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在擬定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過(guò)程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制

3、圖、零件計(jì)算、編寫技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。第二章、電機(jī)的選擇及軸的傳動(dòng)比和變速轉(zhuǎn)速圖2.1 電機(jī)的選擇選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y112M-4。其主要性能：額定功率4KW，滿載轉(zhuǎn)速1440r/min。電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/KW電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）V帶傳動(dòng)比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速Y112M-441500144022.2 確定各變速組傳動(dòng)副齒數(shù)傳動(dòng)組a: ，時(shí)：57、60、63、66、69、72、75、78時(shí)：58、60、63、65、67、68、70、72、73、77時(shí)：58、60、62、64、66、68、70、7

4、2、74、76可取72,于是可得軸齒輪齒數(shù)分別為：24、30、36。于是，可得軸上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為：48、42、36。傳動(dòng)組b: ，時(shí)：69、72、73、76、77、80、81、84、87時(shí)：70、72、74、76、78、80、82、84、86可取 84，于是可得軸上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：22、42。于是 ，得軸上兩齒輪的齒數(shù)分別為：62、42。傳動(dòng)組c:,時(shí)：84、85、89、90、94、95時(shí)： 72、75、78、81、84、87、89、90可取 90.為降速傳動(dòng)，取軸齒輪齒數(shù)為18；為升速傳動(dòng)，取軸齒輪齒數(shù)為30。于是得,得軸兩聯(lián)動(dòng)齒輪的齒數(shù)分別為18，60；得軸兩齒輪齒數(shù)分別為72

5、，30。2.3 繪制變速系統(tǒng)圖與轉(zhuǎn)速圖為：第三章、帶輪的設(shè)計(jì)3.1 確定計(jì)算功率和選擇V帶型號(hào)(1) 確定計(jì)算功率由參考文獻(xiàn)1機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（以下簡(jiǎn)稱文獻(xiàn)1）的表達(dá)式5-9得 =1.2。由文獻(xiàn)1中式（5-11）得 =P=1.2×3.84=4.61(KW)。(2) 選擇V帶型號(hào)由文獻(xiàn)1的圖5-10得：選用A型V帶。3.2 確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速(1) 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑由文獻(xiàn)1的圖5-10得：推薦的小帶輪的基準(zhǔn)直徑為80100mm，并按文獻(xiàn)1中表5-7，考慮帶輪直徑大對(duì)帶的工作壽命有利，取=100，則 =2×100=200(mm)。(2) 驗(yàn)算帶速V=3.14×1

6、00×1440/(60×1000)=7.54(m/s)，在525 m/s范圍內(nèi)，合適。3.3 確定帶長(zhǎng)和中心距(1) 初定中心距根據(jù)文獻(xiàn)1中公式（5-14）得0.7(+)2(+)，0.7(100+200)2(100+200)，得 210600，取=500mm。(2) 確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度由文獻(xiàn)1中公式（5-15）得=2+(+)+(+)=2×500+1.57×(100+200)+ (200-100)/(4×500)=1476(mm)根據(jù)文獻(xiàn)1的表5-6取=1400。(3) 計(jì)算實(shí)際中心距根據(jù)文獻(xiàn)1中公式（5-16）得a+(-)/2=500+(140

7、0-1476)/2=462 (mm)，(4) 驗(yàn)算小帶輪包角由文獻(xiàn)1中式（5-17）得=180-×57.3=180-（200-100)/462×57.3=167.6>120，合適3.4 確定V帶的根數(shù)由文獻(xiàn)1中表5-6查取=1.32KW,=0.17KW；從文獻(xiàn)1中表5-7查取=0.96，表5-8查取=0.96；由文獻(xiàn)1中式（5-12）得Z=/(+)=4.61/(1.32+0.17)x0.96x0.96=3.36，由文獻(xiàn)1中表5-2，取Z=4。3.5 計(jì)算V帶的預(yù)拉力和軸向拉力(1) 由文獻(xiàn)1表5-1查得q=0.1kg/m，由式（5-18）得=500(-1) +qV=5

8、00×(2.5/0.96-1) ×4.61/(4×7.54)+0.1×7.54=128.71(N)。(2) 計(jì)算V帶作用在軸上的壓力由文獻(xiàn)1中式（5-19）得=2Z =2×4×120.71sin(167.6/2)=960.03(N)。第四章、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)4.1 選擇齒輪材料及精度等級(jí)(1) 根據(jù)文獻(xiàn)1中表6-10，考慮到變速箱傳遞功率不大，所以采用軟齒面。小齒輪選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為229286HBS，取=260HBS；大齒輪選用45號(hào)鋼，正火處理，齒面硬度169217HBS，取=210HBS。(2) 根據(jù)文獻(xiàn)1中表6-1

9、1及表6-12選取8級(jí)精度。齒面粗糙度1.63.2µm。（3）小齒輪軸的功率P1=3.76KW、轉(zhuǎn)速n1=900r/min4.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)由文獻(xiàn)1中式（6-45）得 76.57×參數(shù)選擇說(shuō)明如下：(1) 傳動(dòng)比 U=1(2) 轉(zhuǎn)矩取=9550×10×/=9550×10×3.76/900=39897.8(N·mm)(3) 載荷系數(shù)K由文獻(xiàn)1中P135取 K=1.5(4) 由文獻(xiàn)1中表6-10齒寬系數(shù)取 =0.8(5) 許用接觸應(yīng)力 = 由文獻(xiàn)1中圖6-33查得=650(N/mm)，=560(N/mm)。 計(jì)算

10、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N，確定接觸疲勞的壽命系數(shù)=60jLh=60×900×1×(16×300×8)=2.07×10，=2.07×10/2=1.04×10。由文獻(xiàn)1中圖6-34查得接觸疲勞的壽命系數(shù)=1，=1.08。 通用齒輪和一般工業(yè)齒輪，按一般可靠度要求選取取安全系數(shù)=1。 許用接觸應(yīng)力=650×1/1=650(N/mm)，=560×1/1=560(N/mm)，取較小值。 計(jì)算分度圓直徑76.57×=59.8(mm)。4.3 模數(shù)mm=/=59.8/24=2.49(mm)根據(jù)文獻(xiàn)1中表6-1

11、取m=2.5(mm)，則=m=2,5×24=60(mm)，=m=2.5×48=120(mm)，=m=2.5×36=90(mm)，=m=2.5×36=90(mm)，=m=2.5×30=75(mm)，=m=2.5×42=105(mm)，=m=2.5×42=105(mm)，=m=2.5×42=105(mm)，=m=2.5×22=55(mm)，=m=2.5×62=155(mm)，=m=2.5×60=150(mm)，=m=2.5×30=75(mm)，=m=2.5×18=45(

12、mm)，=m=2.5×72=180(mm)。4.4 計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心矩A=m(+)/2=2.5×(24+48)/2=90(mm)，=m (+)/2=2.5×(42+42)/2=105(mm)，=m(+)/2=2.5×(30+60)/2=112.5(mm)。4.5 計(jì)算齒輪的圓周速度vv=3.14×60×900/(60×1000)=2.83(m/s)<5m/s，合適。齒輪的寬度統(tǒng)一選304.6 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度(1) 由文獻(xiàn)1中式（6-49）得=。(2) 齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)根據(jù)齒數(shù)=24，=48，由文獻(xiàn)1中表6

13、-9得=2.65，=1.58，=2.32, =1.7。(3) 許用彎曲應(yīng)力由文獻(xiàn)1中式（6-53）得=/=220/1.3=169.23(N/mm)，=/=210/1.3=161.54(N/mm)。參數(shù)選擇說(shuō)明： 由文獻(xiàn)1中圖6-35查得：=220(N/mm)。 由文獻(xiàn)1中圖6-35查得：=210(N/mm)。 由文獻(xiàn)1中圖6-36，可靠度選取安全系數(shù)=1.6。(4) 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度=2×1.6×39897.8×2.65×1.58(35×2.5×24)=101.82(N/mm)<=384.6(N/mm)，=×2.32&

14、#215;1.7/(2.651.58)=95.91(N/mm)<=346.2(N/mm)，故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。第五章軸的設(shè)計(jì)5.1確定各軸最小直徑1軸的直徑：2軸的直徑：3軸的直徑：4主軸的直徑：5.2軸的校核軸的校核：通過(guò)受力分析，在一軸的三對(duì)嚙合齒輪副中，中間的兩對(duì)齒輪對(duì)軸中點(diǎn)處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來(lái)進(jìn)行校核 。軸、軸的校核同上。5.3選擇軸頸直徑,軸承型號(hào)和最佳跨距前軸頸應(yīng)為75-100mm,初選=100mm,后軸頸取,前軸承為NN3020K,后軸承為NN3016K,根據(jù)結(jié)構(gòu),定懸伸長(zhǎng)度5.4求軸承剛度考慮機(jī)械效率主軸最大輸出轉(zhuǎn)距床身上最大加工直徑約為最大

15、回轉(zhuǎn)直徑的60%,取50%即200,故半徑為0.1.切削力 背向力 故總的作用力 次力作用于頂在頂尖間的工件上主軸尾架各承受一半,故主軸軸端受力為 5.5 各傳動(dòng)軸支承處軸承的選擇 主軸 前支承：NN3020K;中支承：N219E;后支承：NN3016K 軸 前支承：30207;后支承：30207 軸 前支承：30207;中支承：NN3009;后支承：30207 軸 前支承：30208;后支承：30208第六章 潤(rùn)滑與密封1、軸承的潤(rùn)滑采用飛濺潤(rùn)滑在箱座凸緣面上開(kāi)設(shè)導(dǎo)油溝，并設(shè)擋油盤，以防止軸承旁齒輪嚙合時(shí)，所擠出的熱油濺入軸承內(nèi)部，增加軸承的阻力。2、潤(rùn)滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤(rùn)滑油較為便

16、利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備選用L-AN15潤(rùn)滑油。3、密封方式選取選用凸緣式端蓋，易于調(diào)整軸承間隙，采用端蓋安裝氈圈油封實(shí)現(xiàn)密封。軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承外徑?jīng)Q定。第七章 課程設(shè)計(jì)小結(jié)7.1 設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)主軸箱采用分離式傳動(dòng)方式，其特點(diǎn)是變速箱各傳動(dòng)件所產(chǎn)生的振動(dòng)和熱量不能直接給或少傳給主軸，從而減少對(duì)主軸的振動(dòng)和熱變形，有利于提高機(jī)床的工作精度。在分離傳動(dòng)式的主軸箱中采用的背輪機(jī)構(gòu)，齒輪傳動(dòng)的作用是：當(dāng)主軸作高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)由傳動(dòng)帶經(jīng)齒輪離合器直接傳動(dòng)，主軸傳動(dòng)鏈接短，使主軸在高速動(dòng)轉(zhuǎn)時(shí)比較平穩(wěn)，空載損失?。划?dāng)主軸需作低速動(dòng)轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)則由帶輪經(jīng)背輪機(jī)構(gòu)的兩對(duì)降速齒輪傳動(dòng)，顯著降低轉(zhuǎn)速，達(dá)到擴(kuò)大變速范圍的目的。7.2 傳動(dòng)副前多后少原則 主變速傳動(dòng)系從電動(dòng)機(jī)到主軸，通常為降速傳動(dòng)，接近電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)轉(zhuǎn)速較高，傳遞的轉(zhuǎn)矩較小，尺寸小一些；反之，靠近主軸的傳動(dòng)件轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，尺寸就較大。因此在擬定主變速轉(zhuǎn)動(dòng)系時(shí)，應(yīng)盡可能將傳動(dòng)較多的變速安排在前面，傳動(dòng)副數(shù)少的變速組放在后面，即Pa>Pb>Pc.>Pj,合主變速傳動(dòng)系傳動(dòng)件在高速范圍內(nèi)工作，尺寸小一些，以便節(jié)省變速箱的造價(jià)，減小變速箱的外形尺寸。7.3 設(shè)計(jì)體會(huì)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，在急促