車床主軸箱設(shè)計課程設(shè)計說明書

機械系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書 機械教研室 1 機械系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書 (1) 車床主軸箱設(shè)計 2 車床主軸箱設(shè)計 一、 課程設(shè)計的目的 1、 課程設(shè)計屬于機械系統(tǒng)設(shè)計課的延續(xù)，通過設(shè)計實踐，進一步學(xué)習(xí)掌握機械系統(tǒng)設(shè)計的一般方法。 2、 培養(yǎng)綜合運用機械制圖、機械設(shè)計基礎(chǔ)、精度設(shè)計、金屬工藝學(xué)、材料熱處理及結(jié)構(gòu)工藝等相關(guān)知識，進行工程設(shè)計的能力。 3、 培養(yǎng)使用手冊、圖冊、有關(guān)資料及設(shè)計標準規(guī)范的能力。 4、 提高技術(shù)總結(jié)及編制技術(shù)文件的能力。 5、 是畢業(yè)設(shè)計教學(xué)環(huán) 節(jié)實施的技術(shù)準備。 二、 設(shè)計內(nèi)容與 基本要求 設(shè)計內(nèi)容：獨立完成變速級數(shù)為 6的機床主傳動系統(tǒng)主軸變速箱設(shè)計，包括車削左右螺紋的換向機構(gòu)及與進給聯(lián)系的輸出軸。 基本要求： 1、 課程設(shè)計必須獨立的進行，每人必須完成展開圖、截面圖圖樣設(shè)計各一張，能夠較清楚地表達各軸和傳動件的空間位置及有關(guān)結(jié)構(gòu)。 2、 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求，合理的確定尺寸、運動及動力等有關(guān)參數(shù)。 3、 正確利用結(jié)構(gòu)式、轉(zhuǎn)速圖等設(shè)計工具，認真進行方案分析。 4、 正確的運用手冊、標準，設(shè)計圖樣必須符合國家標準規(guī)定。說 明書力求用工程術(shù)語， 文字通順簡練，字跡工整。 5、 完成典型零件工作圖圖樣設(shè)計 2 張。 三、 設(shè)計步驟 方案確定 1、 確定有關(guān)尺寸參數(shù)、運動參數(shù)及動力參數(shù)。 2、 據(jù)所求得的有關(guān)運動參數(shù)及給定的公比，寫出結(jié)構(gòu)式，校驗轉(zhuǎn)速范圍，繪制轉(zhuǎn)速圖。 3、 確定各變速組傳動副的傳動比值，定齒輪齒數(shù)、帶輪直徑，校驗三聯(lián)滑移齒輪齒頂是否相碰，校驗各級轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速誤差。 4、 繪制傳動系統(tǒng)圖。 結(jié)構(gòu)設(shè)計 1、 草圖設(shè)計 估計各軸及齒輪尺寸，確定視圖比例，確定展開圖及截面圖的總體布局；據(jù)各軸的受力條件，初選軸承，在有關(guān)支撐部位畫出軸承輪廓。并檢驗各傳動件運動過程中是否干涉。 2、 結(jié)構(gòu)圖設(shè)計 確定齒輪、軸承及軸的固定方式；確定潤滑、密封及軸承的調(diào)整方式；確定主軸頭部形狀及尺寸，完成展開圖及截面圖的繪制。 3、 加黑，注尺寸、公差配合，標注件號，填寫明細表及裝配圖技術(shù)要求。 零件圖設(shè)計 編寫設(shè)計計算 說明書 3 四、 基本參數(shù)確定 1、 基本參數(shù) 主參數(shù) D 床身上最大加工直徑（ 刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 d (D 800 或 過主軸孔最大奉料直徑 身寬度 B 通用機床主軸短部結(jié)構(gòu)形狀 序號 簡 圖 結(jié) 構(gòu) 特 點 應(yīng)用范圍 1 前端短錐面定位，定心精度高； 法蘭上的螺孔用于緊固卡盤，并有一沉孔，以安裝端而鍵傳遞轉(zhuǎn)矩。內(nèi)孔為莫氏內(nèi)錐孔，用以安裝頂尖、心軸等； 頭部懸伸較短，剛性好； 裝卸卡盤方便 大多數(shù)車床、六角車床、多刀車床的主軸 2 a,卡盤配合有間隙，定位面易磨損，定心精度低； 螺紋用于鎖緊卡盤， 內(nèi)錐孔用于安裝頂尖、心軸和彈簧夾頭等； 軸端懸伸長，剛性差； 裝拆卡盤較方便 車床、儀表機床（在新設(shè)計的機床上已逐漸淘汰） 3 長錐為定位面，定心精度高； 與卡盤連接時用套在主軸上的螺母拉緊，長錐上的鍵用以傳遞扭矩； 軸端懸伸較長，剛性較差； 裝拆卡盤較方便 車床 4 7： 24 錐孔作定位面，供安裝銑刀或銑刀心軸的尾椎，再用拉桿從主軸后端拉緊，四個螺孔供安裝端銑刀用，兩個長槽供安裝端面鍵以傳遞扭矩 銑床 5 模氏錐孔作定位面并傳遞一定的轉(zhuǎn)矩，錐孔內(nèi)部的退錐槽，借助楔鐵使刀具安裝可靠，尾部的退 錐槽便于拆卸刀具，并與刀具 扁尾一起傳遞扭矩。 鉆床、鏜床 4 2、 尺寸參數(shù) 機床主軸端部結(jié)構(gòu)形狀 ： 主軸中心孔前段錐度，摩氏 3 為裝配方便，車床主軸直徑通常是從前向后逐段遞減。一般車、銑床主軸后軸頸的直徑 ， 1d 為前軸頸尺寸。 主軸前軸頸尺寸應(yīng)按所傳遞的功率確定，初選時可參照下表初定。 主軸前軸徑的直徑 率i 機床 式車床 6000510405020 230 銑床 50005000圓磨床 05055005 105 主軸前端面到前支撐徑向支反力作用點之間的距離為主軸懸伸量，減小懸伸量對提高主軸組件的剛度與抗振性有明顯效果。主軸懸伸量的選擇，可參照下表確定。 主軸懸申量與前軸頸直徑之比 機床和主軸的類型 /D 通用和精密車床，自動車床和短主軸端銑床，用滾動軸承支承，適用于高精度和普通精度要求 等長度和較長主軸端的車床和銑床，懸申不太長（不是細長）的精密鏜床和內(nèi)圓磨床，用滾動軸承和滑動軸承支撐，適用于絕大部普通生產(chǎn)的要求。 加工機床，專用加工細長深孔的機床，由加工技術(shù)決定，需要有長的懸伸刀桿或主軸可移動，因切削較重而不適用于有高精度要求的機床。 軸最佳跨距可據(jù)下列經(jīng)驗公式初 定 53(0 式中 最佳跨距 a 懸伸量 （懸伸量大的機床 )21(0 若實際跨距 L 實 與最佳跨距 取合理跨距0)合。 若 L 實 應(yīng)適當加強主軸剛度；反之， L 實 4 校驗各級轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速誤差 )%1(10 n nnn 主 軸實際轉(zhuǎn)速（ r/ n 主軸標準轉(zhuǎn)速（ r/ 7 公比 繪制傳動系統(tǒng)圖。 六、 草圖設(shè)計 要求繪制展開圖、截面圖各一張，以表達所設(shè)計主軸變速箱的基本結(jié)構(gòu)。兩圖應(yīng)并行繪制。其中展開圖以將各軸展開到同一平面的展開形勢繪制，所表達的是各軸及軸上所有零件的實際形狀，及軸向位置及尺寸。截面圖則反映各軸的空間關(guān)系及經(jīng)向尺寸。 設(shè)計展開圖時，應(yīng)考慮主軸的懸伸量、合理跨距；各傳動軸上齒輪寬度、滑移 齒輪必須保證一對齒輪徹底脫開、另一對齒輪才能進入嚙合、 并留有 1隙，不相鄰軸上的齒輪在滑動中不干涉等需要，軸承布置，皮帶輪的位置等因素綜合確定軸向尺寸。 據(jù)各軸的軸間距及傳動件徑向尺寸，合理的布置展開圖的位置。 在截面圖上須注意，主軸必須在兩導(dǎo)軌中央，主軸距導(dǎo)軌面高度應(yīng)等于主參數(shù)之半。帶輪一般在主軸箱后上方，要便于防護。布置各傳動軸位置時應(yīng)注意檢查不相鄰軸之間齒輪或軸是否干涉。 運動件與相壁之間距離不小于 15 結(jié)構(gòu)草圖確定后，對有關(guān)軸及齒輪進行校驗計算。 七、 結(jié)構(gòu)圖設(shè)計 箱壁各安裝軸承處可 適當設(shè)凸緣，加筋條。主軸箱應(yīng)留有在床身上安裝定位的基準面。 主傳動系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有剎車制動裝置，安放位置最好在接近執(zhí)行件，轉(zhuǎn)速較高且變速范圍較小的傳動軸上。 在向進給系統(tǒng)輸出的部位有加工左右螺紋的換向裝置，一般采用介輪換向，而且介輪放在反向傳動中。 主軸軸承可采用滾動軸承，亦可采用滑動軸承，配置形式可以是兩支撐，亦可以是三支撐。常見的主軸滾動軸承配置形式及工作性能見表。 為提高角接觸球軸承的剛度，角接觸球軸承的組配形式以背對背使用為好。主軸軸承精度選擇 ： 主軸軸承精度 機床精度等級 前軸承 后軸承 普通精度級 4（ 4（ 精密級 P) 高精度級 P) P) 8 常見的主軸滾動軸承配置形式及工作性能 表 序號 軸承配置 前支承 后支承 前支承承載能力 剛度 振擺 溫升 極限轉(zhuǎn)速 熱變形前端位移 徑向 軸向 徑向 軸向 徑向 軸向 徑向 軸向 徑向 軸向 總的 前支承 1 3182100 2268000 3182100 - 3182100 8000 3182100 - 65 3 3182100 - 46000 - 7000 (30000) - 7000 - 75 2697000 - 7000 - 46000 - 46000 - 45 46000 - 46000 - 35 46000 8000 0000 8000 35 75 84000 8000 84000 8000 軸軸承必須能進行預(yù)緊和間隙調(diào)整。 因機床工作屬于輕載，故各軸的軸承通常可按輕系列和特輕系列選擇。 各軸承及固定的傳動件，必須有可靠的軸向定位環(huán)節(jié)，其方式可采用軸肩、套筒、螺母、螺釘、彈簧卡圈、楔形鍵塊等等。參照有關(guān)圖冊設(shè)計。 標注尺寸、配合；加黑 ;編制件號；編制明細表。標注裝配技術(shù)條件。 八、 零件工作圖設(shè)計 由指導(dǎo)教師指定零件，一般設(shè)計一個軸一個齒輪。圖幅 九、 撰寫設(shè)計計算說明書 要求：說明簡要，計算合理、準確，表達清晰，文字簡練通順。 內(nèi)容： 1、設(shè)計任務(wù)； 2、主要規(guī)格參數(shù)； 3、 工作性能及范圍； 4、各有關(guān)參數(shù)的計算與確定； 5、方案論證（可結(jié)合結(jié)構(gòu)式及轉(zhuǎn)速圖進行）； 6、轉(zhuǎn)速圖、傳動系統(tǒng)圖，轉(zhuǎn)速誤差計算； 7、各軸及齒輪的計算轉(zhuǎn)速 ;8、有關(guān)校驗計算； 9、軸承選擇使用及有關(guān)結(jié)構(gòu)說明。 十、 工作進程安排 9 方案設(shè)計：包括參數(shù)確定、轉(zhuǎn)速圖擬定、傳動系統(tǒng)圖擬定。 2天 結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計： 3天 校驗計算： 1天 結(jié)構(gòu)設(shè)計：包 括完善草圖，注尺寸、公差配合，加黑， 編制件號，明細及技術(shù)要求等。 4天 零件工作圖設(shè)計： 1天 編寫說明書： 2天 機動： 1天 答辯： 1天 十一、 課程設(shè)計選題 在每種型號車床中限定公比 = =2的各一種。 為保證順利地完成設(shè)計任務(wù)，轉(zhuǎn)速級數(shù)均限制在 12級以內(nèi)。 10 機械系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書（ 2） 和 面 機 設(shè) 計 11 一、機械系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計的目的及內(nèi)容 1、目的 機械系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計是專業(yè)課最后一個實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是機械零件課程設(shè)計的延伸，是機械系統(tǒng)設(shè)計的一次全面訓(xùn)練，為畢業(yè)設(shè)計打下良好基礎(chǔ)，其目的是： （ 1） 聯(lián)系生產(chǎn)實際，運用所學(xué)過的知識，培養(yǎng)獨立的分析問題、解決問題的能力。 （ 2） 利用“機械系統(tǒng)設(shè)計”、“食品機械”及“機械設(shè)計”等前序課的知識，學(xué)會并掌握機械系統(tǒng)設(shè)計的特點及方法，學(xué)會并掌握機械系統(tǒng)設(shè)計中“參數(shù)設(shè)計”、“方案設(shè)計”及“結(jié)構(gòu)設(shè)計”的方法。 （ 3） 加強機械設(shè)計中基本技能的訓(xùn)練。加強計算能力 ，加強運用有關(guān)設(shè)計資料、設(shè)計手冊、標準、規(guī)范及經(jīng)驗數(shù)據(jù)的能力，加強機械繪圖的能力。 （ 4） 鞏固和加強機械零件的設(shè)計及制造工藝方向的知識。 2、內(nèi)容 本課程設(shè)計的內(nèi)容，選擇具有代表性的中小型和面機作為設(shè)計課題。使學(xué)生能在比較少的時間內(nèi)（三周），完成和面機整機設(shè)計全部過程的基本訓(xùn)練。 （ 1）參數(shù)設(shè)計 根據(jù)課題所確定的和面機種類、用途及生產(chǎn)能力來確定和面機主要構(gòu)件（例如漿葉、容器）結(jié)構(gòu)形式和尺寸參數(shù)、運動參數(shù)（例如漿葉轉(zhuǎn)數(shù)）及動力參數(shù)（電機功率）。 （ 2）方案設(shè)計 根據(jù)和面機主要構(gòu)件（例如漿葉）的形式、性質(zhì)及運動參數(shù)， 擬定整機的機械傳動鏈和傳動系統(tǒng)圖。計算并確定各級傳動的傳動比，皮帶傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動等傳動構(gòu)件的結(jié)構(gòu)參數(shù)及尺寸，擬定機器的結(jié)構(gòu)方案圖。 （ 3）結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)結(jié)構(gòu)的方案圖，在正式圖紙上擬定傳動構(gòu)件與執(zhí)行構(gòu)件的位置，然后依次進行執(zhí)行構(gòu)件及傳動系統(tǒng)設(shè)計機體，操縱機構(gòu)設(shè)計，密封及潤滑的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 二、 基本要求 1、 設(shè)計題目： （ 1）和面機生產(chǎn)能力，以每次調(diào)和面粉的重量為準。 12 /次 、 25 /次 、 50 /次三種 （ 2）機型：臥式和面機 （ 3）攪拌漿形式： 滾籠式、漿葉式、橢圓式、花環(huán)式、葉片式五種 （ 4） 工藝要求： 調(diào)和面團分別為：水面團、韌性面團、酥性面團三種 （ 5）根據(jù)學(xué)生人數(shù)，用不同的生產(chǎn)能力，工藝要求及攪拌漿形式不同進行搭配，做到每人一個設(shè)計課題，不重復(fù)。 2、 圖樣設(shè)計要求 （ 1）圖量 完成 0 圖紙一張，進行和面機總裝配圖設(shè)計。 完成 3 號圖二張，進行（二個零件的）零件圖設(shè)計。 （ 2）要求 方案設(shè)計必須合理 裝配圖必須標明機器的全部結(jié)構(gòu)、原理；標明每個機械零件的功能、形狀、尺寸、位置及相互聯(lián)接的方法，相互配合的性質(zhì)及運動關(guān)系。 必須標明所有配合尺寸，定位及聯(lián)結(jié)尺寸、總體尺寸 12 必須由視圖及剖視 圖組成，視圖完整，投影關(guān)系準確，線條及畫法，尺寸及配合的標注必須符合國家標準，技術(shù)條件齊全。 零件圖必須標清零件的形狀、大小及結(jié)構(gòu)，尺寸精度，表面粗糙度；形狀及位置公差，按國家標準繪制，技術(shù)條件齊全 3、 設(shè)計說明書要求。 設(shè)計說明書是設(shè)計的主要依據(jù)，內(nèi)容必須詳盡準確，其中包括： （ 1） 設(shè)計題目：和面機的用途、規(guī)格（生產(chǎn)能力） （ 2） 運動參數(shù)、動力參數(shù)及主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定。 （ 3） 整機結(jié)構(gòu)形式、傳動方式、傳動系統(tǒng)的擬定，進行方案許證，畫結(jié)構(gòu)（方案）草圖。 （ 4） 機構(gòu)及主要零部件的設(shè)計、選用。 （ 5） 主要零件、部件的強度、剛度設(shè)計計算或驗算。 （ 6） 操縱機構(gòu)及潤滑方式的設(shè)計計算， （ 7） 說明書中的理論及計算公式要注明出處。 （ 8） 注明資料來源、參考文獻及資料的目錄。 （ 9） 總的文字不少于 5000 字。 三、設(shè)計方法及步驟 （一）、總體方案設(shè)計 1、攪拌漿形式 根據(jù)設(shè)計課題給定形式或根據(jù)給定面團的性質(zhì)來確定攪拌漿形式： （ 1） 水面團：依次采用滾籠式、花環(huán)式、橢圓式、葉片式 （ 2） 韌性面團：順序同上 （ 3） 酥性面團：漿葉式 2、攪拌容器的總體尺寸及翻缸形式 （ 1）寬度（ B ） B = 2 ( R+ ) 式中 R = 攪拌漿半徑 R 的大小取決于面團性質(zhì)及生產(chǎn)能力 = 漿葉與容器的間隙 = 1020 毫米，大小取決與 R (2) 高度（ H ） H = h +2 R 式中 h=()R 13 （ 3）長度（ L ） L = (2 推薦值 （ 4）手動翻缸 （ 5）滾籠式攪拌器 短臂 長臂 ( 容器半徑 4、 確定和面機總體方案圖 （ 1） 初步確定機器的總體高度，即攪拌容器上口的地面高度。由于生產(chǎn)能力不同，容器大小不同，總體高度也不同，為方便工人操作方便省力，推薦機器總體高度為 8001000 。 （ 2） 確定機座高度 保證面缸放倒后低于水平面 15 20 。 保證機座上安裝電機有足夠的尺寸及空間。 （ 3） 初步擬定傳動方式，主要傳動件位置。 （二）、運動參數(shù)設(shè)計 1、傳動系統(tǒng)中傳動鏈的設(shè)計及各傳動比的分配設(shè)計 （ 1）攪拌漿轉(zhuǎn)速 n 漿 =2050 水面團的轉(zhuǎn)速低些，酥性面團的轉(zhuǎn)速高些 （ 2）電機轉(zhuǎn)速 n 電 =1500 (同步轉(zhuǎn)速 ) 四級電機 (3) 傳動鏈總傳動比 i 總 =n 電 /n 漿 = i 皮 * i 齒 1*i 齒 2*i (4)傳動比分配： 高速級：推薦采用皮帶傳動（減速） i 皮 3 低速級：推薦采用齒輪傳動 單級圓柱齒輪 i 單 6 蝸桿傳動 i 桿 40 2、設(shè)計計算各傳動軸的轉(zhuǎn)速 （三）、動力參數(shù)設(shè)計 1、電機功率的確定 和面機的動力參數(shù)計算時，電機功率的確定均采用經(jīng)驗公式，即類比 法主要取決于和面機 14 的生產(chǎn)力，推薦值如下： 生產(chǎn)力 （ /次） 5 50 75 100 主電機 （千瓦） 4、 計算各轉(zhuǎn)動軸的扭矩（參考機械零件設(shè)計）。 3、 行各傳動軸的軸上傳動件，支撐件（軸承等）的受力分析，強度計算（粗算）。 4、 各傳動軸的受力分析，強度計算粗算。 （四）、結(jié)構(gòu)設(shè)計 當方案設(shè)計結(jié)束后，經(jīng)審定方案設(shè)計合理，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。圖樣的繪制與相關(guān)的設(shè)計、計算交替進行，相輔相成。 1、傳動系統(tǒng)設(shè)計 傳動系統(tǒng)設(shè)計在機械零件設(shè)計的基礎(chǔ)上完成，各傳動件的設(shè)計 計算，主要包括： （ 1） 皮帶傳動設(shè)計 設(shè)計計算：皮帶輪中心距、皮帶輪直徑、皮帶型號數(shù)、長度、帶輪結(jié)構(gòu)尺寸 （ 2） 齒輪傳動設(shè)計 設(shè)計計算：直齒、斜齒、圓柱齒輪傳動、蝸桿傳動的中心距、模數(shù)、齒數(shù)及各傳動件的結(jié)構(gòu)尺寸（如分度圓、頂圓、根圓、齒寬等） （ 3） 根據(jù)各傳動軸上各零件的結(jié)構(gòu)尺寸，軸承的尺寸，確定各軸的結(jié)構(gòu)尺寸。 （ 4） 對各軸的軸承潤滑及密封進行設(shè)計。 （ 5） 對主要傳動軸畫出受力分析圖，進行強