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- 2022-09-27 发布
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广西工学院鹿山学院前言机床课程设计,是在机械制造装置设计课程设计之后的实践性教学环节。其目的在于通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计,使我们在拟定机构攒动和变速的机构方案过程中,得到设计构思,方案分析,结构工艺性,机械制图,零件计算,编写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,并培养学生具有初步的结构分析,结构设计和计算能力。本次课程设计的内容包括:一、运动设计。个别给定的机床用途,规格极限变速,转速数列(或转速级数),通过分析比较拟定传动结构方案(包括结构式或结构网,转速图)和传动系统图,确定传动副的传动比及齿轮的齿数,并计算主轴的实际转速与标准转速的相对误差;二、动力设计,根据给定的电动机功率和传动件的计算转速,初步传动轴直径,齿轮模数;确定皮带型号及根数,摩擦片式离合器的尺寸和完成装配草图后,验算传动的应力,变形或寿命是否在允许范围内,还要验算传动件主轴组件的静刚度;三、结构设计,进行主运动传动轴系,变速机构,主轴组件等布置,绘制主轴组件装配图等。27\n广西工学院鹿山学院目录一、运动参数-----------------------------------------------------------31、确定个运动参数---------------------------------------------32、结构式的确定------------------------------------------------43、绘制转速图---------------------------------------------------44、各转速组齿轮传动副的确定------------------------------65、绘制18级传动副系统图----------------------------------8二、运动设计----------------------------------------------------------91、电机类型及功率的确定------------------------------------92、皮带轮的确定------------------------------------------------93、齿轮模数的确定--------------------------------------------124、确定各传动轴的直径--------------------------------------135、直齿圆柱齿轮的应力计算--------------------------------14三、结构设计----------------------------------------------------------181、设计主轴组件-----------------------------------------------182、计算主轴切削力--------------------------------------------183、主轴组件的验算--------------------------------------------194、挠度得倾角的验算-----------------------------------------23四、参考文献----------------------------------------------------------26五、结束语-------------------------------------------------------------2727\n广西工学院鹿山学院一运动设计1,确定各运动参数1)最大直径和最小直径的确定机床的并不是指加工的最大,最小直径,二是实际使用的情况,一般取,其中D是机床加工的最大直径,k是系数,卧式车床取k=0.5,若车床的主参数为400mm,则2)最大变速及最小速度的确定a由《切削用量简明手册》表1.10第15页,得知最高转速出现Y15硬质合金车到车削碳钢,铬钢,镍钢及铸钢的切削。故:外圆纵车得最大切削速度b由《切削用量简明手册》表1.18得最小切削速度故:车螺纹的最小切削速度(螺纹直径)3)最高转速和最低转速的确定由《机械制造装配设计》第13页公式(1-2)得:27\n广西工学院鹿山学院2,机构式的确定由《机械制造装备设计》第13页公式(1-2)得变速范围:因为此设计的机床为中型机床,所以公比ψ取1.26由第14页公式(1-3),得一般传动副P≤3,传动顺序按“前多后少”的原则但轴Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ之间的结构式2×3,而不是3×2,原则是轴Ⅰ上有摩擦片离合器,为了使轴Ⅰ不致太长,故轴Ⅰ-Ⅱ间用2个传动副,在轴Ⅱ-Ⅲ间用三个传动副,再由传动顺序“前密后疏”原则,得到结构式:18=2×3×(2×1×1+1)由表3-3标准数列,因为=1.26所以各级转速为:(单位r/min)2531.54050638010012516020025031540050063080010001250校核:(合适)3,绘制转速图因为摩擦离合器直径不能太小,故轴Ⅰ上的齿数不能太小,为了使轴Ⅰ-Ⅱ的中心距不致过大,轴Ⅱ的被动轮就得小些,这就是成为升速传动。27\n广西工学院鹿山学院27\n广西工学院鹿山学院4.各变速组齿轮传动副的确定1)确定基本组个齿轮齿数,的最小公倍数最小齿数发生在中,,取k=5查齿轮数表,得:2)第一扩大组各齿轮的齿数,,,,最小齿数发生在中,查齿轮数表,得:3)高速组各齿轮齿数最小齿数发生在中,查齿轮齿数表,得。4)第二扩大组个齿轮的齿数27\n广西工学院鹿山学院既最小齿轮齿数发生在中,查齿轮齿数表得:3)固定组1齿轮齿数最小齿轮齿数发生在中,查齿轮齿数表,得:4)固定组2齿轮齿数:最小齿轮齿数发生在中,查齿轮齿数表得:主轴反转时,所传过的传动副齿轮也按来查,故主运动传动链的传动路线表达式如下:27\n广西工学院鹿山学院18级传动系统图27\n广西工学院鹿山学院二.动力设计1.电动机类型及功率的确定由《切削用量简明手册》第15页表1.10,得再根据《切削用量简明手册》第17页,公式(1—8),得由《机械设计课程设计指导书》第7页表2—4,得由《机械制造装备设计》第81页,公式(1—9)得由《金属切削机床课程设计指导书》第34页附录2,知选用额定功率为7.5KW,同步转速为1500r/min,4级电动机型号:Y132M-42.皮带轮的确定1)计算功率由《机械设计》第15页,得由《机械设计》第15页,表8—6工作情况系数,得=1.3P为电动机额定功率P=7.5KW27\n广西工学院鹿山学院2)选择带型由《机械设计》第152页,图8—8普通V带选型图,选择B型带,得3)确定带轮的基准直径由《机械设计》第153页表8—7及第145页表8—3,得,(主轴轮基准直径)再由《机械设计》第147页公式(8—15),得根据《机械设计》第153页,表8—7,取由第146页,公式(8—13),得4)确定中心距a和带的基准长度由《机械设计》第154页,公式(8—20),得由表8-2;选择的基准长度按154页,公式(8-21),计算实际中心距a27\n广西工学院鹿山学院5)验证主轴轮上的包角由《机械设计》第144页,公式(8-6)得:所以主动轮上的包角合适6)计算V带的根数由《机械设计》第154页公式(8-22),得Z=由第149页,表(8-5b)单根普通V带额定功率的增量由第148页,表(8-5a)单根普通V带的基本额定功率由第154页,表(8-8)包角系数由第142页,表(8-2)V带的基准长度系列及长度系数=0.90,取Z=57)确定带的预紧力由《机械设计》第155也,公式(8-23),得由第145也表(8-4)V带单位长度的质量,得q=0.17kg/m8)计算带传动作用在轴上的力(简称压轴力)由第155页,公式(8-24),得27\n广西工学院鹿山学院3.齿轮模数的确定由《金属切削机床课程设计指导书》第6页公式(8),得驱动电动机功率=7.5KW,齿宽系数,小齿轮齿数,由《机械设计手册》2零件设计第253页,表5.4-79,得1)由轴V-VI,计算转速,2)轴IV-V,计算转速,取m=43)轴Ⅲ-IV,计算转速=315r/min,=4,=19,取m=54)轴Ⅲ-VI,计算转速=400r/min,=1.26,=325)轴II-Ⅲ,计算转速=800r/min,=2.52,=26,取m=46)轴I-II,计算转速=800r/min,=1.26,40,取m=44.确定各传动轴的直径27\n广西工学院鹿山学院由《机械设计课程设计》第7页,表2-4机械传动的效率概略值,得V带传动效率:,滚动轴承效率:;圆柱齿轮效率:;各轴传递的功率N为:轴I:轴II:轴III:轴IV:轴V:由《金属切削机床课程设计指导书》第6页,公式(7),得轴I:轴II:轴III:轴IV:轴V:主轴轴径直径的确定:27\n广西工学院鹿山学院由《机械制造装备设计》表3-6,得前轴颈后轴颈5.支持圆柱齿轮的座力计算对于高速传动齿轮主要验算接触应力,对于底座齿轮主要验算弯曲座力1)告诉传动齿轮由参考资料《金属切削机床课程设计指导书》第8页,有,由《机械设计手册》2--零件设计,第253页,表5.4-79,=275Mpa上述公式中,—齿向载荷分布系数查《机床设计手册》2-零件设计,第259表5.4-86—动载荷系数,查《击穿设计手册》2-零件设计,第26页,表3.4-87—总做状况系数,取—寿命系数27\n广西工学院鹿山学院—齿轮的最低转速=800r/minT—齿轮总工作时间P—传动副数T=m=疲劳曲线指数m=3—转速变化系数查《机床设计手册》2-零件设计,第13页,表5.1-12得—功率利用系数查《机床设计手册》2-零件设计,第9页,表5.1-9=0.58—材料强化系数,查《机床设计手册》2-零件设计,第30页,表5.1-202)验算低速齿轮弯曲应力由《课程设计指导书》第8页27\n广西工学院鹿山学院式中m=5—齿向载荷分布系数,查《机床设计手册》2-零件设计,第259表5.-86得,=1.07—动载荷系数,查同上参考资料,第260页,表5.4-87,得,=1.0_工作寿状况系数=1.4—寿命系数—齿轮的最低转速,=80r/minT=—基准循环次数=m—疲劳曲线指数m=6查《机床设计手册》2-零件设计表5.10-13,得:—转速变化系数,=0.86—功率利用系数,查表5.1-9=0.58—材料强化系数,查表5.1-20=0.72查《设计指导书》表1,得27\n广西工学院鹿山学院Y—齿形系数Y=0.3953)告诉传动齿轮由于:式中,N=5.89KW,m=5,B=查《机床设计手册》2零件设计,第259页,表5.4-36,取=1.02第360页,表5.4-89,取=1.0查《指导书》,第8页,得,=400r/min,T=,=m=6查《机床设计手册》2-零件设计表5.1-13,表5.1-9,表5.1-20,27\n广西工学院鹿山学院三,结构设计1、设计主轴组件一般使用三只承来代替两支承能够提高刚度和抗振性。使用前,后支承为主支承,中间支承为辅助支承。前支承采用型和型组合,中间为圆柱滚子轴承,后支承为型。前支承为:双列圆柱滚子轴承和K双向推力角接触球轴承;中间辅助支承为:32214圆柱滚子轴承后支承为:双列圆柱滚子轴承而主轴上一般轴尺寸取6-10mm的直径差,而两段轴领邻,直径仅为3零件拆装方便,或区分家公平面对,两直径的差取1~5mm即可。2、计算主轴切削力:1)由《切削用量手册》表1.29,表1.29-1和表1.29-2可知:,2)背向力:查《切削用量手册》表1.29,得27\n广西工学院鹿山学院3)轴向切削力其中,=28803.主轴组件的验算1)滚子轴承的验算由《机械设计》,第313,式(13-6a),得:a、计算P由因此对于z=64的齿轮:如下图所示,忽略辅助支承其中:,,27\n广西工学院鹿山学院在V面上:有:对于H面上:有:27\n广西工学院鹿山学院b、确定式中各参数n—计算转速n=80r/min[c]—额定动载荷,查《金属切削机床设计简明手册》第375页,表6—15,得[c]=56.3KNc、C的确定故符合要求。2)当高速传动时,滚动轴承验算a.计算P此时,z=32,27\n广西工学院鹿山学院受力如图所示:其中:在V面上:、。在H面上:27\n广西工学院鹿山学院由于,故6.确定式中参数其中系数与上面的z=64时一致C的确定及校核∴满足要求4.挠度与倾角的验证1)挠度的验算由《金属切削机床设计》第165页,公式(15—17)得。其主轴计算图为:27\n广西工学院鹿山学院式中:a、Q由《金属切削机床课程设计指导书》第9页,公式(13)得N—齿轮传递的全功率N=5.89kwM=5,z=20,n=250r/minE——主轴材料的弹性磨具L=650cm,a=12.8cm,b=20cm,c=45cm(I—主轴截面惯性矩)D—轴直径D=80mmD—内孔直径d=42mmP主要用的主切削力查《金属切削机床设计》第174页,图5—57,得当时,y最大27\n广西工学院鹿山学院对于普通机床,故符合要求6.倾角由《金属切割机床设计》,第165,公式5—18:式中:当x=0时为最大而中:c为5—15,取c=10故:由于故倾角也满足要求参考文献27\n广西工学院鹿山学院1.《机械制造装备设计》李庆余机械工业出版社2003.82.《机械制造技术基础》华楚生重庆大学出版社2000.73.《机械设计手册》第三版第3卷成大先化学工业出版社1993.124.《金属切削机床设计》戴曙机械工业出版社1985.125.《机械制造工艺课程设计指导书》(第二版)赵家齐机械工业出版社2004.26.《材料力学》第四版刘鸿文高等教育出版社2004.97《机床设计手册》2零件设计机械工业出版社8.《切削用量简明手册》艾兴机械工业出版社2003.39.《机械原理》孙恒高等教育出版社2000.810《实用机械加工工艺手册》陈宏钧机械工艺出版社2005.911.《金属切削机床设计简手册》范云涨机械工业出版社12.《金属切削机床课程设计指导书》陈易新机械工业出版社1987.713.《机械设计》濮良贵高等教育出版社200114.《机械制造工艺设计简明手册》李益民机械工业出版社2004.215《金属切削机床设计》黄鹤订上海科学技术出版社结束语27\n广西工学院鹿山学院经过这次的机床课程设计,使我加深了对机床主轴的了解,巩固了自己的专业知识。能够进行设计构思,方案分析,结构工艺性分析,机械制图,零件设计,编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练,培养了我具有初步的结构分析,设计及计算能力。在李书平老师及同学们的帮助下,克服了设计中碰到的问题,以至于顺利完成本次设计。感谢李书平老师,老师您辛苦了!由于时间有限,设计中仍然有很多不足之处,望老师能够谅解,我会在以后的设计中更好的取长补短,做得更好。27