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1、机械制造装备课程设计普通车床主轴箱部件设计设计题目：普通车床主轴箱部件设计起止日期：2011年11月26日至2011年12月13日学生姓名张文文班级机制七班学号201033210成绩指导教师（签字）机械工程学院2013年1月14日目录L课程设计任务书2 .绪论63 .设计计算63.1 车床的规格系列与用处63.2 操作性能要求74 .主动参数参数的拟定74 .1确定传动公比6-75 .2主电动机的选择-75 .变速结构的设计85.1 主变速方案拟定85.2 变速结构式、结构网的选择65.2.1确定变速组及各变速组中变速副的数目-85.2.2变速式的拟定-95.2.3结构式的拟定*95.2.4结
2、构网的拟定-95.2.5结构式的拟定105.2.6结构式的拟定105.2.7确定各变速组变速副齿数115.2.8绘制变速系统图136.结构设计136.1结构设计的内容、技术要求与方案-136.2展开图及其布置146.3I轴（输入轴）的设计146.4齿轮块设计146.5传动轴的设计156.6主轴组件设计166.6.1各部分尺寸的选择166.6.2主轴材料与热处理166.6.3主轴轴承176.6.4主轴与齿轮的连接186.6.5润滑与密封186. 6.6其他问题187.传动件的设计187.1 带轮的设计187.2 传动轴的直径估算-217. 2.1确定各轴转速-217. 2.2传动轴直径的估算：确
3、定各轴最小直径227. 2.3键的选择237.3 传动轴的校核-237. 3.1传动轴的校核238. 3.2键的校核-247.4 各变速组齿轮模数的确定与校核-241.1.1 4.1齿轮模数的确定-241.1.2 齿宽的确定281.1.3 齿轮结构的设计-297.5 带轮结构设计-307.6 片式摩擦离合器的选择与计算-317.7 齿轮强度校验331.1.1 1校核a变速组齿轮-331.1.2 校核b变速组齿轮351.1.3 校核C变速组齿轮-367.8轴承的选用与校核-377.8 .1各轴轴承的选用377.9 .2各轴轴承的校核-378 .主轴组件设计391 .1主轴的基本尺寸确定-391.
4、1.1 1外径尺寸D391.1.2 主轴孔径d391.1.3 主轴悬伸量a401.1.4 支撑跨距L401.1.5 5主轴最佳跨距LO的确定412 .2主轴刚度验算438 .2.1主轴前支撑转角的验算-449 .2.2主轴前端位移的验算459 .心得体会及参考文献47湖南工业大学课程设计任务书20112012学年第一学期机械工程学院（系、部）机械设计制造及自动化专业机设081班级课程名称：机械制造装备设计设计题目：起止日期：自2011年11月26日至2011年12月13日共2周一、设计任务：1、车床最大加工直径为250mm.2、要紧技术参数：主电机功率P（kw）主电机转速n电（rmin,）Nm
5、ax(r,minl)Nmin(rmin1)公比中414501400631.413、加工工件材料为钢材;4、刀具为硬质合金刀具;内容及任务进度安排二、设计工作量1、运动计算：根据给定的转速确定主传动的机构图、转速图、传统系统图、计算齿轮齿数；2、动力计算：选择电动机型号，对要紧零件（如带、齿轮、主轴、传动轴、轴承等）进行计算（初算与验算）；3、编写设计计算说明书一份；4、绘制下列图纸：机床主传动系统图（计算说明书中）；主轴箱部件展开图及要紧剖面图；主轴零件图。5、设计说明书及图纸务必为计算机输出稿；6、上交作业应包含电子稿与打印稿，设计说明书文件格式为word2003版本，平面图纸文件格式为au
6、tocad2007或者下列版本，3D图为SteP文件格式（图纸要求包含原始零件模型数据）。*3D图可根据学生个体情况选择。起止日期工作内容2011.11.26- 2011.11.29参考文献，画图2011.11.30- 2011.12.4任务书的编写2011.12.05-2011.12.13任务书、图纸的整理排版要紧参考资料1 .机械制造装备设计冯辛安等著机械工业出版社2 .机械制造装备设计课程设计陈立德编高等教育出版社3 .机械制造装备设计陈立德编高等教育出版社4 .现代有用机床设计手册（上下册）机械工业出版社5 .金属切削机床设计戴曙著机械工业出版社指导教师（签字）：囹5建仄2011年11
7、月26日系（教研室）主任（签字）：摘要普通中型车床主轴箱设计普通中型车床主轴箱设计，要紧包含三方面的设计，即：根据设计题目所给定的机床用途、规格、主轴极限转速、转速数列公比或者级数，确定其他有关运动参数，选定主轴各级转速值；通过分析比较，选择传动方案；拟定结构式或者结构网，拟定转速图；确定齿轮齿数及带轮直径；绘制传动系统图。其次，根据机床类型与电动机功率，确定主轴及各传动件的计算转速，初定传动轴直径、齿轮模数，确定传动带型号及根数，摩擦片尺寸及数目；装配草图完成后要验算传动件(传动轴、主轴、齿轮、滚动轴承)的刚度、强度或者寿命。最后，完成运动设计与动力设计后，要将主传动方案“结构化”，设计主轴
8、变速箱装配图及零件图，侧重进行传动轴组件、主轴组件、变速机构、箱体、润滑与密封、传动轴及滑移齿轮零件的设计。【关键词】车床、主轴箱、变速系统、主轴组件。2 .绪论机床技术参数有主参数与基本参数，他们是运动传动与结构设计的根据，影响到机床是否满足所需要的基本功能要求，参数拟定就是机床性能设计。主参数是直接反映机床的加工能力、决定与影响其他基本参数的根据，如车床的最大加工直径，通常在设计题目中给定，基本参数是一些加工件尺寸、机床结构、运动与动力特性有关的参数，可归纳为尺寸参数、运动参数与动力参数。通用车床工艺范围广，所加工的工件形状、尺寸与材料各不相同，有粗加工又有精加工；用硬质合金刀具又用高速钢
9、刀具。因此，务必对所设计的机床工艺范围与使用情况做全面的调研与统计，根据某些典型工艺与加工对象，兼顾其他的可能工艺加工的要求，拟定机床技术参数，拟定参数时，要考虑机床进展趋势与同国内外同类机床的对比，使拟定的参数最大限度地习惯各类不一致的工艺要求与达到机床加工能力下经济合理。机床主传动系因机床的类型、性能、规格与尺寸等因素的不一致，应满足的要求也不一样。设计机床主传动系时最基本的原则就是以最经济、合理的方式满足既定的要求。在设计时应结合具体机床进行具体分析，通常应满足的基本要求有：满足机床使用性能要求。首先应满足机床的运动特性，如机床主轴油足够的转速范围与转速级数；满足机床传递动力的要求。主电
10、动机与传动机构能提供足够的功率与转矩，具有较高的传动效率；满足机床工作性能要求。主传动中所有零部件有足够的刚度、精度与抗震性，热变形特性稳固；满足产品的经济性要求。传动链尽可能简短，零件数目要少，以便节约材料，降低成本。3 .设计计算3.1 车床的规格系列与用处普通机床的规格与类型有系列型号作为设计时应该遵照的基础。因此，对这些基本知识与资料作些简要介绍。本次设计的是普通型车床主轴变速箱。要紧用于加工回转体。表1.1车床的主参数(规格尺寸)与基本参数表工件最大回转直径OmaX(mm)最高转速max(mil1)最低转速(min)电机功率P(kW)公比转速级数Z3201120257.51.4112
11、3.2操作性能要求1)具有皮带轮卸荷装置2）手动操纵双向片式摩擦离合器实现主轴的正反转及停止运动要求3）主轴的变速由变速手柄完成4.主动参数参数的拟定4.1 确定传动公比根据【1】/公式（3-2）由于已知（=5=学=44.4,R=z-min31.5.,Z=国区+1Ige也即Z=12由于夕=1.41=1.066,首先找到最小极限转速31.5,再每跳过5个数取一个转速，即可得到公比为1.41的数列25,35.5,50,71,100,140,200,280,400,560,800,1120.31.5456390125180250355500710100014004.2主电动机的选择合理的确定电机功率
12、P,使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。现在以常见的中碳钢为工件材料，取45号钢，正火处理，车削外圆，表面粗糙度凡=3.2mm。使用车刀具，可转位外圆车刀，刀杆尺寸：16mmx25mm。刀具几何参数：利二150,%=6参储=75,=15%=0o901=-10o,bd=0.3mm,re=luno现以确定粗车是的切削用量为设计： 确定背吃刀量与与进给量f,根据【2】P444表8-50,a。取4mm,f取0.SmlnK 确定切削速度，参【2】表8-57,取VC=L7m/s。机床功率的计算，主切削力的计算根据【2】一居50表8-59与表8-60,主切削力的计
13、算公式及有关参数：FZ=9.81X60%XCFCX产KFC=9.8160,52704O.6o751.7o,50.920.95=3242（N）切削功率的计算Pc=FcvclO3=32421.7103=5.5(kW)依照通常情况，取机床变速效率=0.8.B二至二6.86(kW)0.8根据【3】片67表12TY系列(IP44)电动机的技术数据,Y系列(IP44)电动机为通常用途全封闭自扇冷式笼型异步电动机，具有防尘埃、铁屑或者其他杂物侵入电动机内部的特点，B级绝缘，工业环境温度不超过+40C,相对湿度不超过95%,海拔高度不超过IOOOm,额定电压380V,频率50Hz。适用于无特殊要求的机械上，如
14、机床，泵，风机，搅拌机，运输机，农业机械等。根据以上要求，我们选取Y132M-4型三相异步电动机，额定功率7.5kW,满载转速1440r/min,额定转矩2.2,质量81kg。至此，可得到上表1.1中的车床参数。5.变速结构的设计5.1 主变速方案拟定拟定变速方案，包含变速型式的选择与开停、换向、制动、操纵等整个变速系统的确定。变速型式则指变速与变速的元件、机构与构成、安排不一致特点的变速型式、变速类型。变速方案与型式与结构的复杂程度密切有关，与工作性能也有关系。因此，确定变速方案与型式，要从结构、工艺、性能及经济等多方面统一考虑。变速方案有多种，变速型式更是众多，比如：变速型式上有集中变速，分离变速；扩大变速范围可用增加变速组数，也可使用背轮结构、分支变速等型式；变速箱上既可用多速电机，也可用交换齿轮、滑移齿轮、公用齿轮等。显然，可能的方案有很多，优化的方案也因条件而异。此次设计中，我们使用集中变速型式的主轴变速箱。5.2 变速结构式、结构网的选择结构式、结构网关于分析与选择简单的串联式的变速不失为有用的方法，但关于分析复杂的变速并想由此导出实际的方案，就并非十分有效。5.2.1 确定变速组及各变速组中变速副的数目数为Z的变速系统由若干个顺序的变速组构成，
