機械制造裝備課程設(shè)計計算書_中心高為200mm專用車床主軸箱設(shè)計_-_副本

1、目 錄機械制造裝備課程設(shè)計任務(wù)書2一、設(shè)計目的3二、設(shè)計步驟31.運動設(shè)計31.1已知條件31.2電動機的選擇31.3確定結(jié)構(gòu)式31.4繪制轉(zhuǎn)速圖31.5查表確定齒數(shù)41.6繪制轉(zhuǎn)動系統(tǒng)圖41.7正反轉(zhuǎn)控制電路52.動力設(shè)計52.1確定各軸轉(zhuǎn)速，輸入功率及轉(zhuǎn)矩52.2帶傳動設(shè)計62.3各傳動組齒輪設(shè)計72.4各軸的設(shè)計計算102.5各軸支承處軸承的選擇112.6鍵的選擇112.7軸承的潤滑與密封113.校核計算113.1齒輪強度校核113.2模數(shù)的驗算123.3傳動軸的強度校核133.4主軸剛度校核153.5主軸軸承壽命校核15三、課程設(shè)計總結(jié)15四、參考文獻15寧波工程學(xué)院機械工程學(xué)院機械制

2、造裝備課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計題目：中心高為200mm的專用車床的主軸箱部件設(shè)計原始數(shù)據(jù)：主要技術(shù)參數(shù)題目12345主電動機功率P/kW3主電動機n電/(r/min)1500n1200n2300n3400n4500二、工藝要求：加工工件材料為棒料鋼材，要求正反轉(zhuǎn)。加工工件表面為外圓柱表面，加工直徑為90（加工零件圖略）。刀具采用硬質(zhì)合金刀。工件裝夾采用專用卡盤（不作設(shè)計內(nèi)容）。機床精度等級為普通級。三、設(shè)計內(nèi)容：1）運動設(shè)計：根據(jù)給定的轉(zhuǎn)速確定主傳動的結(jié)構(gòu)網(wǎng)、轉(zhuǎn)速圖、傳動系統(tǒng)圖、計算齒輪齒數(shù)。2）動力計算：選擇電動機型號，對主要零件（如帶、齒輪、主軸、傳動軸、軸承等）進行計算（初算和驗算）。3）

3、繪制下列圖紙： 機床主傳動系統(tǒng)圖（畫在說明書上）。 主軸箱部件展開圖及主要剖面圖。 主軸零件圖。4） 編寫設(shè)計說明書1份四、設(shè)計要求：1）設(shè)計圖樣必須用計算機繪制，圖樣正確清晰，結(jié)構(gòu)完整合理，尺寸標注、技術(shù)要求規(guī)范且符合生產(chǎn)實際。2）說明書條理清楚，內(nèi)容充實，分析透徹，計算準確。3）說明書中引用的內(nèi)容、公式、數(shù)據(jù)必須注明出處。五、設(shè)計期限：自2013年06月08日至2013年06月21日六、答辯日期：自2013年06月22日至2013年06月23日一、設(shè)計目的通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機械制圖、零件計算、編寫

4、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)計思想，掌握基本的設(shè)計方法，并且具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算能力，為以后的畢業(yè)設(shè)計，以及將來的工作打下基礎(chǔ)。二、設(shè)計步驟1.運動設(shè)計1.1已知條件，所以，據(jù)文獻1表3-1選取公比，標準轉(zhuǎn)速數(shù)列為200、250、315、400、500，重新取定，。變速范圍，級數(shù)，所以取Z=6。1.2電動機的選擇根據(jù)文獻2表8-184，確定電機型號為Y100L2-4，額定功率3kw，轉(zhuǎn)速為1430r/min。1.3確定結(jié)構(gòu)式根據(jù)“前多后少” 、“前緊后松” 、“前緩后急” 原則確定結(jié)構(gòu)式為。1.4繪制轉(zhuǎn)速圖0軸之間為帶傳動，傳動比為，其目的是為了防止中間變

5、速組降速過快，縮小齒輪徑向尺寸。a變速組為軸之間傳動：；b變速組為軸之間傳動：；1.5查表確定齒數(shù)根據(jù)文獻3表7-2，軸之間的齒輪副齒數(shù)和Sz取90，所以：；軸之間的齒輪副齒數(shù)和Sz取90，所以：；.1.6繪制轉(zhuǎn)動系統(tǒng)圖1.7正反轉(zhuǎn)控制電路本專用車床正反轉(zhuǎn)采用PLC直接控制電動機正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，PLC控制電路如下：2.動力設(shè)計2.1確定各軸轉(zhuǎn)速，輸入功率及轉(zhuǎn)矩2.1.1各軸轉(zhuǎn)速電動機主軸轉(zhuǎn)速，所以：軸轉(zhuǎn)速：；軸轉(zhuǎn)速：，；軸轉(zhuǎn)速：，；2.1.2確定輸入功率軸：；軸：；軸：；2.1.3確定各軸轉(zhuǎn)矩軸：；軸：；軸：；2.2帶傳動設(shè)計V帶帶型選A型，根據(jù)文獻4圖8-11選定小帶輪基準直徑，大帶輪直徑，則

6、大帶輪直徑，圓整為125mm。一般初選帶輪中心距為，取。 相應(yīng)的帶長由文獻4式8-22：；根據(jù)文獻4表8-2選取帶長基準長度，修正系數(shù)；實際中心距由文獻4式8-23：；帶的根數(shù)由文獻4式8-26：；大帶輪寬度，由文獻4表8-10，查得，所以：。2.3各傳動組齒輪設(shè)計只作降速最大的傳動副的計算說明2.3.1選定齒輪類型，精度等級，材料及模數(shù) 1）按要求的傳動方案，選用圓柱直齒輪傳動； 2）車床主軸箱精度要求較高，故用6級精度；（GB1009588） 3）材料的選擇。由4表10-1選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，大齒輪的材料為45鋼（正火）硬度為200HBS，兩者硬度差為40HB

7、S； 4）選小齒輪齒數(shù)為，傳動比，大齒輪齒數(shù)；2.3.2按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 按公式：；（1）確定公式中各數(shù)值1）試選；2）取齒寬系數(shù)；3）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：；4）由4表10-6查的材料的彈性影響系數(shù)；5）由4圖10-21d按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限。6）由4式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：；7）由4圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù),；8）計算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，有：；（2）計算 1）計算小齒輪的分度圓直徑，代入中較小的值得；2）計算圓周速度：；3）計算齒寬b：；4）計算齒寬與齒高之比：模數(shù)： ；齒高： ；5）計算載荷系數(shù)

8、：根據(jù)，6級精度，由4表10-8查得動載系數(shù)；直齒輪，；由4表10-2查得使用系數(shù)；由4表10-4用插值法查得6級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，；由，查4圖10-13得，故載荷系數(shù)：；6）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由4式10-10a得：；7）計算模數(shù)m：；2.3.3按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計由4式10-5得彎曲強度的設(shè)計公式為：；（1）確定計算參數(shù)1）計算載荷系數(shù)K：；2）查取齒形系數(shù)：由4表10-5查得，；3）查取應(yīng)力校正系數(shù)：由4表10-5查得，；4）由4圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極，大齒輪的彎曲疲勞強度極限；5）由4圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)，；6）計算彎曲

9、疲勞許用應(yīng)力：取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由4式10-12得：；7）計算大、小齒輪的，并加以比較：；經(jīng)比較大齒輪的數(shù)值大。 （2）設(shè)計計算；對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，取 m =3mm，已可滿足彎曲疲勞強度。各齒輪的幾何尺寸如下表：齒輪模數(shù)m壓力角齒數(shù)z分度圓直徑d齒寬b齒頂圓直徑daZ1320°4012029126Z2320°5015024156Z3320°3510529111Z4320°5516524171Z5320°30902996Z6320°6018024186Z7420

10、°3514029111Z8420°5522024171Z9420°261042984Z10420°64256241982.4各軸的設(shè)計計算2.4.1各傳動軸最小軸徑估算傳動軸直徑按4式15-2估算，公式如下：選取軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，根據(jù)4表15-3，取，所以：軸：軸：2.4.2主軸設(shè)計計算(1)主軸直徑的確定：根據(jù)文獻1表2-5，取主軸前軸頸直徑，取D2=55mm；(2)主軸內(nèi)孔直徑的確定：一般應(yīng)保證，取d=34mm；(3)主軸前端懸伸量的確定：根據(jù)文獻5表3-13，取=105mm；(4)主軸合理跨距的確定：，取L=4a=420mm；2.5各軸支

11、承處軸承的選擇查2表8-155，各軸軸承選擇如下：軸軸承：前支承，后支承均選深溝球軸承6205；軸軸承：前支承，后支承均選深溝球軸承6206，中支承選深溝球軸承6207；軸軸承：前支承選雙列圓柱滾子軸承NN3000K系列，后支承選深溝球軸承6212，定位選擇推力球軸承52218；2.6鍵的選擇查2表8-63，各軸鍵選擇如下：軸鍵：花鍵；軸鍵：花鍵；軸鍵：平鍵；2.7軸承的潤滑與密封各軸軸承采用潤滑油循環(huán)潤滑，它同時具有潤滑和冷卻的作用，適用于高速重載主軸部件；主軸密封方式采用毛氈圈密封，該方式結(jié)構(gòu)簡單，密封可靠。3.校核計算3.1齒輪強度校核只校核降速比最大的齒輪副（）3.1.1齒根彎曲強度校

12、核根據(jù)文獻4式(10-5a,)，齒根危險截面的彎曲強度條件式為：；載荷系數(shù)：分別根據(jù)文獻4表10-2，圖10-8，表10-3，查得，；根據(jù)文獻4表10-4，取，再根據(jù)文獻4圖10-13，得=1.03。則：根據(jù)文獻:4表10-5，查得，； 【文獻4式(10-12)】取安全系數(shù)S=1.4，分別根據(jù)文獻4圖10-18，圖10-20c，取KFN=1.0，：；100.1MPa<；所以彎曲強度合格；3.1.2齒面接觸疲勞強度校核根據(jù)文獻4式10-8，齒面接觸疲勞強度條件式為：；根據(jù)文獻4表10-6查得；，；分別根據(jù)文獻4圖10-19，圖10-21d取，；取S=1；所以接觸疲勞強度合格。3.2模數(shù)的驗

13、算只驗算降速比最大的齒輪副按接觸疲勞強度計算齒輪模數(shù)(mm)：；分別根據(jù)文獻4表10-2，圖10-19取，；分別根據(jù)文獻6表4-17，表4-18取，；根據(jù)文獻6表4-16，齒輪材料為40Cr調(diào)質(zhì)，=650MPa；。計算得：2.64；按彎曲疲勞強度計算齒輪模數(shù)(mm)：；根據(jù)文獻6表4-24，表4-16取Y=0.414,=275MPa。計算得：；由以上確定齒輪模數(shù)。3.3傳動軸的強度校核只校核受力相對復(fù)雜的軸3.3.1求作用在帶輪及齒輪上的力已知軸小齒輪的分度圓直徑為，所以：；帶輪上所受軸壓力為：；3.3.2求軸上的載荷軸的計算簡圖如下，對于6205型深溝球軸承，支承點為軸承接觸面線中點，因此作

14、為簡支梁的支承跨距：；根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖，如下：（彎矩圖，扭矩圖見下一頁）從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出前支承截面是軸的危險截面，先將計算出的前支承截面處的值列于下表：載荷水平面H垂直面V支反力F，,彎矩M總彎矩扭矩T3.3.3按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度進行校核是通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度，根據(jù)4式15-5及上表中的數(shù)據(jù)，取，軸的計算應(yīng)力為：；軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，由4表15-1查得，因此，軸的強度滿足要求，故安全。3.4主軸剛度校核選左側(cè)齒輪嚙合時來進行校核；根據(jù)文獻4式10-3：；根據(jù)文獻6表4-15查得撓度計算公式為：；為齒輪到左軸承的

15、距離，為齒輪到右軸承的距離，為彈性模量，取，為慣性矩，為兩軸承跨距，計算得：；根據(jù)文獻6表4-14查得，允許撓度=，所以合格。根據(jù)文獻6表4-15查得傾角計算公式為；計算得：；根據(jù)文獻2表4-14查得，軸承處允許傾角=0.005，所以合格。3.5主軸軸承壽命校核3.5.1后支承深溝球軸承6212壽命計算軸承受到的力：；參考2表8-155，6212的基本額定動載荷，基本額定靜載，參考4表13-6，表13-5，取，；當量動載荷：；軸承的使用壽命：；設(shè)計軸承的使用壽命為10年，每年工作300天，兩班制，則，所以，故壽命符合要求。3.5.2前支承雙列圓柱滾子軸承的壽命計算略！三、課程設(shè)計總結(jié)本次關(guān)于專用車床的主軸箱部件設(shè)計的課程設(shè)計告一段落了，雖然在其過程中遇到了許多問題，但在老師的指導(dǎo)下及其同學(xué)的幫助下，還是完成了此次任務(wù)。這次的課程設(shè)計中有許多我們淡忘了的知識，例如皮帶輪的設(shè)計等。此次設(shè)計，不僅對我學(xué)過的課本知識進行了一次復(fù)習(xí)與鞏固，也讓我學(xué)到了平時接觸較少的機械知識，讓我明白了計算結(jié)合實際的重要性，培養(yǎng)我有關(guān)這方面的設(shè)計能力，為以后