1、Q目 錄1 .概 述 和 機(jī) 床 參 數(shù) 確 定 21 . 1 機(jī) 床 運(yùn) 動(dòng) 參 數(shù) 的 確 定 1 . 2 機(jī) 床 動(dòng) 力 參 數(shù) 的 確 定 1 . 3 機(jī) 床 布 局 22 .主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 運(yùn) 動(dòng) 設(shè) 計(jì) 2 . 1 確 定 變 速 組 傳 動(dòng) 副 數(shù) 目 32 . 2 確 定 變 速 組 的 擴(kuò) 大 順 序 42 . 3 繪 制 轉(zhuǎn) 速 圖 42 . 4 確 定 齒 輪 齒 數(shù) 52 . 5 確 定 帶 輪 直 徑 52 . 6 驗(yàn) 算 主 軸 轉(zhuǎn) 速 誤 差 52 . 7 繪 制 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 圖 63 估 算 傳 動(dòng) 件 參 數(shù) 確 定 其 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 63 . 1

2、確 定 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 速 63 . 2 確 定 軸 的 最 小 直 徑 63 . 3 估 算 傳 動(dòng) 齒 輪 模 數(shù) 73.4 普 通 V 帶 的 選 擇 和 計(jì) 算 84 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 94 . 1 帶 輪 設(shè) 計(jì) 94 . 2 齒 輪 塊 設(shè) 計(jì) 1 04.3 傳 動(dòng) 軸 軸 承 的 選 擇 1Q4 . 4 主 軸 組 件 1 04.5 操 縱 機(jī) 構(gòu) 、 滑 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 、 封 裝 置 設(shè) 計(jì) 104 . 6 主 軸 箱 體 設(shè) 計(jì) 1 04.7 主 軸 換 向 與 制 動(dòng) 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 105 . 齒 輪 強(qiáng) 度 校 核 1 1a傳動(dòng)組齒輪5 . 2 校 核 b 傳 動(dòng) 組 齒

3、輪 1 2傳動(dòng)軸的剛度驗(yàn)算花鍵鍵側(cè)壓潰應(yīng)力驗(yàn)算滾 動(dòng) 軸 承 的 驗(yàn) 算8 .1 59 主軸組件驗(yàn)算.10總結(jié)11參考文獻(xiàn)1.概述1 機(jī)床課程設(shè)計(jì)的目的機(jī)床課程設(shè)計(jì)，是在金屬切削機(jī)床課程之后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的在于通過機(jī)床運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使學(xué)生在擬定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案過程中，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，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并培養(yǎng)學(xué)生具有初步的結(jié)構(gòu)分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。輕型車床是根據(jù)機(jī)械加工業(yè)發(fā)展需要而設(shè)計(jì)的一種適應(yīng)性強(qiáng)，工藝范圍廣，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低的萬能型車床。它

4、被廣泛地應(yīng)用在各種機(jī)械加工車間，維修車間。它能完成多種加工工序；車削內(nèi)圓柱面，圓錐面，成形回轉(zhuǎn)面，環(huán)形槽，端面及內(nèi)外螺紋，它可以用來鉆孔，擴(kuò)孔，鉸孔等加工。1Q1.1 機(jī)床運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定（1） 確定調(diào)速范圍 Rn已知若某型數(shù)控車床的電機(jī)工作在額定轉(zhuǎn)速時(shí)（ 1500r/min箱的變速，主軸實(shí)現(xiàn)6級轉(zhuǎn)速，分別為：1600r/min900r/min530r/min250r/min，150r/min，85r/min有一只數(shù)據(jù)的：n 1600r min，n 85r ， Z 6min調(diào)速范圍為：R nn 19nr r 公比為： （nn ） ()11.86 11 (Z（2） 求出轉(zhuǎn)速系列由已知得，標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)

5、列為：85 150 250 530 900 16001.2機(jī)床動(dòng)力參數(shù)的確定 41選擇主電動(dòng)機(jī)為 Y100L-4，其主要2技術(shù)數(shù)據(jù)見下表 1：表 1 Y100L-4技術(shù)參數(shù)2堵轉(zhuǎn)電 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 最大轉(zhuǎn) 同步轉(zhuǎn)級數(shù)矩（kw） 電流 效率 功率 額定電 額定轉(zhuǎn) 額定轉(zhuǎn) （r/mi（A） （%） 因數(shù) ）1Q143036.8 82.5 0.81 7.02.22.2150041.3機(jī)床布局確定結(jié)構(gòu)方案1）主軸傳動(dòng)系統(tǒng)采用V23）制動(dòng)采用式摩擦離合器和帶式制動(dòng)器。4）變速系統(tǒng)采用多聯(lián)劃移齒輪變速。5）潤滑系統(tǒng)采用飛濺油潤滑。2）布局采用臥式車床常規(guī)的布局形式。機(jī)床主要由主軸箱，皮鞍，刀架，尾架，進(jìn)給箱，溜扳

6、箱，車身等 6個(gè)部件組成。主軸的空間位子布局圖2 主傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)1Q2.1確定變速組傳動(dòng)副數(shù)目實(shí)現(xiàn) 6級主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動(dòng)系統(tǒng)可以寫成多種傳動(dòng)副組合：1）6=23 2）6=32從電動(dòng)機(jī)到主軸，一般為降速傳動(dòng)。接近電動(dòng)機(jī)處的零件，轉(zhuǎn)速較高，從而轉(zhuǎn)矩較小，尺寸也較小。如使傳動(dòng)副有較多的傳動(dòng)組在接近電動(dòng)機(jī)處，則使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件少些，可以節(jié)省材料。由于題目要求有低速檔和高速檔之分，所以只能選擇第一套分配方案。故選擇 的方案。2.2確定變速組的擴(kuò)大順序的傳動(dòng)副組合，其傳動(dòng)組的順序又可有以下兩種形式：1） 6=22） 6=23112選擇中間軸的變速范圍最小的方案，變速范圍小，轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)

7、矩較小，傳動(dòng)件1）較為合理。結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖如下：圖22.3繪制轉(zhuǎn)速圖1Q圖32.4確定齒輪齒數(shù) 戴曙主編）表81，求出各傳動(dòng)組齒輪齒數(shù)1Q表2Z1齒數(shù)105 105 30 180 64 36 50 50 36 642.5確定帶輪直徑確定計(jì)算功率N jK-工作情況系數(shù)工作時(shí)間為一班制 查表的 K=1.1N-主動(dòng)帶輪傳動(dòng)的功率計(jì)算功率為 N=1.1x5=5.5kwj根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪的轉(zhuǎn)速選用的三角帶型號為 A ，查表 26得小帶輪直徑推薦植n為 90.5mm ，大帶輪直徑2.6繪制傳動(dòng)系統(tǒng)D DD 143.79412n1121Q圖43 估算傳動(dòng)件參數(shù) 確定其結(jié)構(gòu)尺寸3.1確定計(jì)算轉(zhuǎn)速軸：900軸：9

8、00n 900軸：530傳動(dòng)組 a：z 1051j傳動(dòng)組 b：z 50n 5305j3.2確定軸的最小直徑確定各軸最小直徑1軸的直徑： 0.96, /n1r17.57.50.96d 491 24mm4n900 2軸的直徑： 0.980.990.99 0.922,n r/2121Q7.547.50.922d 491 28mmn900 3軸的直徑： 0.980.99 0.89, 530 /nr3237.57.50.89d 49134mm4n530此軸徑為平均軸徑，設(shè)計(jì)時(shí)可相應(yīng)調(diào)整。3.3估算傳動(dòng)齒輪模數(shù)-軸：按齒輪彎曲疲勞計(jì)算：N5m 32=3231.8（n 為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，根據(jù)轉(zhuǎn)速圖確定）3

9、Z n30900wjj按齒面點(diǎn)蝕計(jì)算：N5A370取 A=85370365.533900nj由中心距 A及齒數(shù)計(jì)算模數(shù)：2A2m 2.36z z1j2模數(shù)因取m 和m 中較大值。故第一變數(shù)組齒輪模數(shù)因取 m=2.5wj-軸：按齒輪彎曲疲勞計(jì)算：N5m 32=3232.573Z n56530wj按齒面點(diǎn)蝕計(jì)算：1QN5A3703703114.073530nj取 A=115由中心距 A及齒數(shù)計(jì)算模數(shù)：2A2m 2.74z zj12故第二轉(zhuǎn)動(dòng)組齒輪模數(shù)取 m=33.4普通 V帶的選擇和計(jì)算設(shè)計(jì)功率皮帶選擇的型號為 A型兩帶輪的中心距A (0.7 2)(D D )mm范圍內(nèi)選擇。中心距過小時(shí)，膠帶短因

10、而增P K P（kw）P 1.155.5kwddAO12加膠帶的單位時(shí)間彎曲次數(shù)降低膠帶壽命；反之，中心距過大，在帶速較高時(shí)易引起震動(dòng)。3.14801430Dn1 160000計(jì)算膠帶速度 m/sv60000初定中心距A 98mm 280mmO計(jì)算帶的基準(zhǔn)長度：2(D D )L 2A (D D )21780mm24Ao120o按上式計(jì)算所得的值查表選取計(jì)算長查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表 23取Ld 825a a D D )22實(shí)際中心距 A=218a 2L (D D )12A=302.5mm1Q為了張緊和裝拆膠帶的需要，中心距 A應(yīng)為-（h+0.01L）到+0.02L的范圍內(nèi)調(diào)整。-（h+0.01

11、L）為裝拆調(diào)整量，h為膠帶厚度，0.02L為張緊調(diào)整量。核算定小帶輪包角D Do 21 求得176.2 合格.o0oo01A1帶的撓曲次數(shù):1000mv 100026.03u 14.640 合格L825njn cc 1帶的根數(shù)Z n 單根三角帶能傳遞的功率oc 小帶輪的包角系數(shù)13.3Z 4.99 取 5根三角膠帶。0.740.894結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1帶輪設(shè)計(jì)根據(jù) V帶計(jì)算，選用 5根 A型 V帶。由于 I軸安裝了摩擦離合器，為了改善它們的工作條件，保證加工精度，采用了卸荷帶輪結(jié)構(gòu)。4.2齒輪塊設(shè)計(jì)機(jī)床的變速系統(tǒng)采用了滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)。根據(jù)各傳動(dòng)組的工作特點(diǎn)，基本組的齒輪采用了銷釘聯(lián)結(jié)裝配式結(jié)構(gòu)。

12、第二擴(kuò)大組，由于傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，則采用了整體式齒輪。所有滑移出論與傳動(dòng)軸間均采用了花鍵聯(lián)結(jié)。從工藝的角度考慮，其他固定齒輪也采用花鍵聯(lián)結(jié)。由于主軸直徑較大，為了降低加工成本而采用了單鍵聯(lián)結(jié)。4.3傳動(dòng)軸軸承的選擇1Q軸：30207型圓錐滾子軸承軸：30207型圓錐滾子軸承和 NN3009型雙列圓柱滾子軸承軸：30208型圓錐滾子軸承4.4主軸組件本車床為普通精度級的輕型機(jī)床，為了簡化結(jié)構(gòu)，主軸采用了軸向后端定位的兩支承主軸主件。前軸承采用了 NN3020K型雙列圓柱滾子軸承，后支承采用了 NN3016K型雙列圓柱滾子軸承，中支承 N219E型圓柱滾子軸承。為了保證主軸的回轉(zhuǎn)精度，主軸前后軸承均

13、用壓塊式防松螺母調(diào)整軸承的間隙。主軸前端采用了圓錐定心結(jié)構(gòu)型式。前軸承為 C級精度，后軸承為 D級精度。4.5操縱機(jī)構(gòu) 、滑系統(tǒng)設(shè)計(jì) 、封裝置設(shè)計(jì)為了適應(yīng)不同的加工狀態(tài)，主軸的轉(zhuǎn)速經(jīng)常需要調(diào)整。根據(jù)各滑依齒輪變速傳動(dòng)組的特點(diǎn)，分別采用了集中變速操縱機(jī)構(gòu)和單獨(dú)操縱機(jī)構(gòu)。主軸箱采用飛濺式潤滑。油面高度為 65mm左右，甩油輪浸油深度為 10mm左右。潤滑油型號為：HJ30。I軸軸頸較小，線速度較低，為了保證密封效果，采用了皮碗式接觸密封。而主軸直徑大，線速度較高，則采用了非接觸式 密封。卸荷皮帶輪的潤滑采用毛氈式密封，以防止外界雜物進(jìn)入。4.6主軸箱體設(shè)計(jì)箱體外形采取了各面間直角連接方式，使箱體線

14、條簡單，明快。并采用了箱體底面和兩個(gè)導(dǎo)向塊為定位安裝面，并用螺釘和壓板固定。安裝簡單，定位可靠。1Q4.7制動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本機(jī)床屬于臥式車床，適用于機(jī)械加工車間和維修車間。制動(dòng)器采用了帶式制動(dòng)器，并根據(jù)制動(dòng)器設(shè)計(jì)原則，將其放置在靠近主軸的較高轉(zhuǎn)速的III軸上。為了保證離合器與制動(dòng)器的聯(lián)鎖運(yùn)動(dòng)，采用一個(gè)操縱手柄控制。2Y Y1 5. 齒輪強(qiáng)度校核：計(jì)算公式5.1校核 a傳動(dòng)組齒輪F校核齒數(shù)為 30的即可，確定各項(xiàng)參數(shù) P=5KW,n=800r/min,T 9.55P/n 9.555/ 7.16N 664dn 48 900 定動(dòng)載系數(shù)：v m/s601000601000齒輪精度為 7級，由機(jī)械設(shè)計(jì)查得

15、動(dòng)載系數(shù)K A b m 9218mmm確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù) 1d 非對稱K 1.120.18 10.6 0.2310 b223Hdd1.120.6)0.2310 32 1.423b/h/(24.5,查機(jī)械設(shè)計(jì)得K FT 27.164 定齒間載荷分配系數(shù): 故將齒寬調(diào)整為 36， NFdt1.0K FA82.9N /mtb由機(jī)械設(shè)計(jì)查得K K FH確定動(dòng)載系數(shù): K K K K K 1.01.051.21.27 1.6HAvF1Q查表 10-5Y 2.65F 1.58計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限540Mp。a圖 10-18查得 K 0.9,S = 1.3N0.

16、9540 374Mp1.3Fa FY Y89.3， 1.6t 89.3故合適。35.2校核 b傳動(dòng)組齒輪校核齒數(shù)為 28的即可，確定各項(xiàng)參數(shù) P=5KW,n=530r/min,T 9.55 P/n 9.55 5/ 11.46 N 664dn60100056530 定動(dòng)載系數(shù)：v 0.733m/s601000齒輪精度為 7級，由機(jī)械設(shè)計(jì)查得動(dòng)載系數(shù)K 0.85v b m 9218mmm確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù) 1d 非對稱K 1.120.18 10.6 0.2310 b223Hdd1.12 0.6) 0.23 10 32 1.42 3b/h/(24.5,查機(jī)械設(shè)計(jì)得K FT 211.46

17、4確定齒間載荷分配系數(shù): 4093NFdt1Q1.0K FAt 227.4 N /mb1.0K FA故將齒寬調(diào)整為 48，t N /mb由機(jī)械設(shè)計(jì)查得K K FH確定動(dòng)載系數(shù): K K K K K 1.00.851.21.27 1.3HAvF查表 10-5Y 2.65F 1.58計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 540Mp。a圖 10-18查得 K 0.9,S = 1.3N0.9540 374Mp1.3Fa 89.3，F(xiàn)Y Y 1.3255.4故合適。t6傳動(dòng)軸的剛度驗(yàn)算對于一般傳動(dòng)軸要進(jìn)行剛度的驗(yàn)算，軸的剛度驗(yàn)算包括滾動(dòng)軸承處的傾角驗(yàn)算和齒輪的齒向交角的驗(yàn)算。如果是花鍵還

18、要進(jìn)行鍵側(cè)壓潰應(yīng)力計(jì)算。以軸為例，驗(yàn)算軸的彎曲剛度、花鍵的擠壓應(yīng)力1QF1F2圖5圖 5中 F為齒輪 Z（齒數(shù)為 42 F ，徑向力F 的合力。F為齒輪14t1r12Z（齒數(shù) 28）上所受的切向力 F ，徑向力 F 的合力。9t2r2根據(jù)表 11的公式計(jì)算齒輪的受力。表8 分度圓直徑6n切向力dFdmmmmNNNN1Q168211從表 8計(jì)算結(jié)果看出，軸在XZ兩個(gè)平面上均受到兩個(gè)方向相反力的作用。根據(jù)圖7所示的軸向位置，分別計(jì)算出各平面撓度、傾角，然后進(jìn)行合成。根據(jù)機(jī)械制造工 2.4-14,表 2.4-15計(jì)算結(jié)果如下:a=100b=230c=130f=200l=330MPan=l-x=150

19、15.710146EILd44I 9541.7圖7（1）xoy平面內(nèi)撓度ny F al n a )F cl n c )2222226EILx1x21505.710 60.3100(330 150 100 )222214.6130(330 150 100 )2220.00033（2）zoy平面內(nèi)撓度1Qny F al n a )F cl n c )2222226EILxz1z21505.710 439.2100(330 150 100 )222323130(330 150 100 )2220.0048（3）撓度合成y y y22xx 0.00033 0.0048220.0048查表得其許用應(yīng)力為

20、 ，即 0.00480.099，則撓度合格。（4）左支承傾角計(jì)算和分析a. xoy平面力作用下的傾角1F ab lb F cf l f( ) ( ) 6EILA1x25.710 60.3100230(330230)14214.6130200(330200)0.0000677b. zoy平面力作用下的傾角1F ab lb F cf l f( ) ( ) 6EILAz1z25.710 439.2100230(330230330200)0.00016c. 傾角合成 22AA xAx (0.0000677) (0.00016)221.75104查表得其許用傾角值為 0.000

21、6，則左支承傾角合格。（5）右支承傾角計(jì)算和分析1Qa. xoy平面力作用下的傾角1 BF abla)F cflc)6EIL1x25.710 60.3100230(330100)214.6130200(330130)4.8105b. zoy平面力作用下的傾角1 BF abla)F cflc)6EILz1z25.710 439.2100230(330100)323130200(330200)1.27105c. 傾角合成 22BB xBx (4.810 ) 10 )525 2 2.5104查表得其許用傾角值為 0.0006，則右支承傾角合格。7花鍵鍵側(cè)壓潰應(yīng)力驗(yàn)算花鍵鍵側(cè)工作表面的擠壓應(yīng)力為：T

22、Mpa(D d lz22T 花鍵傳遞的最大扭矩N mmmaxD,d 花鍵的外徑和內(nèi)徑mml 花鍵的工作長度mmz花鍵齒數(shù) 0.75許用壓潰應(yīng)力Mpajv8392761.41 (25 21 )27060.75jv22jv 100 140MPajv1Q經(jīng)過驗(yàn)算合格。8滾動(dòng)軸承的驗(yàn)算機(jī)床的一般傳動(dòng)軸用的軸承，主要是因?yàn)槠谄茐亩?，故進(jìn)行疲勞壽命驗(yàn)算。滾動(dòng)軸承的疲勞壽命驗(yàn)算根據(jù)表 11AB端）兩支承端支反力。在 xoy平面內(nèi)：F f F b214.620060.3230R 188.0Nx2l330AF cF a214.613060.3100R 66.3Nx21l330B在 zoy平面內(nèi)：R F f

23、 F b 323200439.2230Z1128.2NZ2l330F cF a 323130439.2100AR Nz2z1l330B左、端支反力為：R R R 22AA xAx 22R R R 22BB xBx 128.2 12.12267.4兩支承軸承受力狀態(tài)相同，但左端受力大，所以只驗(yàn)算左端軸承。nK K K F軸承壽命 500(T h) LhhAl1Q103 壽命指數(shù)，滾子軸承K 齒輪輪換工作系數(shù)0.75lK 使用系數(shù)，K 1.1AAK 功率利用系數(shù)（0.8)K 轉(zhuǎn)速變化系數(shù)（0.96)n 軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速（355rpm)j100100f 速度系數(shù)，f 0.488n3355nnjF XF

24、 YFraF 當(dāng)量動(dòng)載荷F 徑向載荷F 軸向載荷raX 徑向系數(shù)Y 軸向系數(shù)C20800）經(jīng)過計(jì)算 F=155.5L () 8.5T 合格。831.10.960.8155.5h9主軸組件驗(yàn)算前軸承軸徑D 80，后軸承軸徑D 60，求主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩：121.590PT 9550 9550159.17N mn根據(jù)主電動(dòng)機(jī)功利為 1.5，則床身上最大回轉(zhuǎn)直徑 D=320mm刀架上最大回轉(zhuǎn)直徑D 主軸通孔直徑 d36mm,最大工件長度 1000mm。床身上最大加工直徑為最大1回轉(zhuǎn)直徑的 60%也就是 192mm故半徑為 0.096mm。159.17切削力（沿 y軸） F 1658.0N0.096c背向