金屬切削機床設計課程設計中心高為200mm的專用車床的主軸箱部件設計（全套圖紙）

1、一、 設計目的1二、 設計步驟21. 運動設計21.1 已知主要技術參數21.2 結構分析式21.3 轉速圖31.4 傳動系統(tǒng)圖42. 動力計算52.1 電機的選取52.2 各傳動軸的設計52.2.1 軸52.2.2 軸62.2.3 軸62.2.4 軸62.3 確定各齒輪齒數72.3.1 、（第一擴大組）72.3.2 、（基本組）72.3.3 換向齒輪 、82.4 帶傳動設計83.齒輪和軸的強度校核103.1基本組齒輪的校核103.1.1齒面接觸疲勞強度的校核103.1.2 齒根疲勞強度的校核113.2軸強度校核123.2.1 確定外加載荷123.2.2 計算彎矩133.2.3 校核軸的彎曲強

2、度154. 軸承的選擇和校核164.1軸承的選擇164.2 軸承的校核16三、 總結17四、 參考文獻181、 設計目的全套圖紙，加153893706 通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)得結構設計，在擬定傳動和變速的結構方案過程中，得到設計構思、方案分析、結構工藝性、機械制圖、零件計算、編寫與技術文件和查閱技術資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設計思想，掌握基本的設計方法，并且具有初步的結構分析、結構設計和計算能力，為以后的畢業(yè)設計，以及將來的工作打下基礎。2、 設計步驟1. 運動設計 1.1 已知主要技術參數 主動電動機功率P=2.2kw,主電機功率,同理，參考指導書，確定公比：，轉速級數：。 1

3、.2 結構分析式 由于設計轉速之間不存在標準公比，故設計時設計成6級轉速；有兩種方案可以選擇：（1） （2） 根據傳動副較多的變速組安排在前面，傳動副較少的變速組安排在后面的原則，選擇（1）方案。在降速中為了防止降速過快而導致齒輪徑向尺寸增大，常限制最小傳動比 ；在升速時為了防止過大的噪聲和震動，常限制最大傳動比。在主傳動鏈任一傳動組的最大變速范圍。在設計時必須保證中間傳動軸的變速范圍最小，根據中間傳動軸的變速范圍小的原則選擇結構網。并且在一般情況下，應盡量使基本組安排在傳動順序最高的位置，使傳動件的轉矩也較小。從而確定結構網如下： 結構網 檢查傳動組的變速范圍時，最后一個擴大組變速范圍最大，

4、故只檢查最后一個擴大組：，式中經檢驗其合適。 1.3 轉速圖 （1）確定傳動軸軸數N 本次設計不考慮車床正反轉，故設計時不需設有換向離合器和換向齒輪，所以傳動軸數N=變速組數+電機軸數+1=2+1+1+1=5；在5根軸中，除去電動機軸，其余四軸按傳動順序依次設為、。與之間為V帶傳動，取傳動比，與之間為齒輪傳動，傳動比，與軸之間為基本組，與之間為第一擴大組，級比指數取4。 （2）確定各級轉速并繪制轉速圖 由 確定各級轉速：360、260、160、80r/min,相應的標準轉速參考金屬切削機床設計選取450、315、224、160、112、80r/min。參考設計轉速與標準轉速，我們取基組級比指數

5、為1，第一擴大組級比指數為4，得到轉速圖如下： 轉速圖 1.4 傳動系統(tǒng)圖 根據軸數，齒輪副，電動機等已知條件可繪制出傳動系統(tǒng)圖：電動機先通過V帶降速傳動到軸，軸與軸之間通過三對齒輪進行降速，其為基本組，而與之間為第一擴大組，通過兩對齒輪進行傳遞，從而帶動主軸轉動，傳動系統(tǒng)圖如下圖所示：傳動系統(tǒng)圖 2. 動力計算 2.1 電機的選取根據已給參數，主電動機功率為，查手冊選取電動機型號為Y112M-6，額定滿載轉速為960；選取滾動軸承的效率；V帶傳動的效率；齒輪傳動的效率；背吃刀量，0.25，切削力；當最低轉速時，切削速度因此切削功率 2.2 各傳動軸的設計 2.2.1 軸 （1）材料選?。?采

6、用45鋼，調質處理，其許用剪切應力。 （2）計算直徑轉速越高，傳遞的扭矩越小，在取用相同材料的情況下，相應的軸徑也可設計 的小些。為高速軸，為了保證強度足夠，選取； 2.2.2 軸 （1）材料選?。?主軸采用45鋼，調質處理。 （2）計算直徑： 根據功率，參考機械制造裝備表2-5得主軸前軸頸直徑，主軸后頸直徑。 2.2.3 軸 （1）材料選?。?采用45鋼，調質處理，其許用剪切應力。 （2）計算直徑： 軸的輸入功率： 軸的轉速; 軸的輸入扭矩： 根據得 取 2.2.4 軸 （1）材料選取： 采用45鋼，調質處理，其許用剪切應力。 （2）計算直徑： 軸的輸入功率： 軸的轉速： 軸的輸入轉矩： 根

7、據得 同樣取 2.3 確定各齒輪齒數 2.3.1 、（第一擴大組）根據，查機床主軸變速箱設計簡明手冊表B-9得，故；取模數，故最小齒數=37.2 參考金屬切削機床設計取。；在降速最大的一對 齒輪副中，故，對于的齒輪副，得。 2.3.2 、（基本組）根據，參考機床主軸 變速箱設計簡明手冊表B-9得，故;取模數，故最小齒數=17.5，參考金屬切削機床設計取。，在降速最大的一對齒輪副中，取，對于的齒輪副，得；同理，對于的齒輪副， ，解得。 2.3.3 減速齒輪 、 電機通過V帶傳動到軸，軸與軸之間采用一對齒輪傳動，可設計成傳動比 ，模數也取。 2.4 帶傳動設計 電動機轉速，傳遞功率，傳動比，兩班制

8、，一天運轉16小時，工作年數15年。 （1）確定計算功率 取，則 （2）選取V帶型 參考機械設計圖8-11選B型帶。 （3）確定帶輪的基準直徑和驗算帶速 參考機械設計表8-6和表8-8，取小帶輪的基準直徑，大帶輪的基準直徑，參考機械設計表8-8圓整取驗算帶速，式中，代入求得： ，合適。（4）確定帶傳動的中心距和帶的基準長度根據 ，得，取中心距。參考機械設計表8-2選取帶的基準長度。帶傳動實際中心距； （5）驗算小帶輪的包角一般不應小于。，合適。 （6）確定帶的根數由和查機械設計表8-4得；同理，參考機械設計表8-4b得；查機械設計表8-5得，故代入到公式為避免V型帶工作時各根帶受力嚴重不均勻，

9、限制根數不大于10，此處選??； （7）計算帶的張緊力 式中： 為帶的傳動功率,； 為帶速,m/s; q為每米帶的質量，；取q=0.1; （8）計算作用在軸上的壓軸力 3.齒輪和軸的強度校核 3.1基本組齒輪的校核根據GB10015-88選取為7級精度，其中采用40（調質處理）硬度為280HBS，大齒輪選用45鋼（調質處理），硬度為240HBS，兩者材料硬度相差40HBS。 3.1.1齒面接觸疲勞強度的校核 （1）小齒輪的傳遞轉矩； （2）齒寬系數參考機械設計表10-7取； （3）小齒輪分度圓直徑； （4）齒數比； （5）參考機械設計表10-6和圖10-21，選取材料的彈性影響系數，小齒輪的接觸

10、強度極限，大齒輪的接觸強度極限；計算應力循環(huán)次數：設計工作壽命為15年，每年工作300天，兩班制；0 參考機械設計圖10-19取接觸疲勞壽命系數，；計算接觸疲勞許用應力，安全系數取，失效概率為%； （6）小齒輪圓周速度根據，7級精度，由機械設計圖10-8得動載系數；設計的為直齒輪，所以；由機械設計表10-2查得使用系數；表10-4用插值法查得7級精度，小齒輪相對軸承不對稱布置時，；故載荷系數;齒面接觸疲勞 所以齒面接觸疲勞強度符合要求。 3.1.2 齒根疲勞強度的校核 （1）小齒輪的傳遞轉矩 ； （2）齒寬系數參考機械設計表10-7取； （3）小齒輪分度圓直徑； （4）齒寬齒高比：；參考機械設

11、計圖10-13取，載荷系數 ； （5）計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數，參考機械設計圖10-20c和圖10-18，選取小齒輪的彎曲疲勞強度極限大齒輪的彎曲疲勞強度極限，彎曲疲勞壽命系數；因此有： （6）參考機械設計表10-5查得 齒根彎曲強度校核： 所以齒根彎曲疲勞強度符合要求。 3.2軸強度校核由于軸工作中受到的載荷最大，跨度也大，故選取軸進行校核。 3.2.1 確定外加載荷 （1）齒輪的受力：主軸的輸入功率；主軸的輸入扭矩：；齒輪受到的切向力：齒輪與相互嚙合，因此兩者受到大小相等，方向相反的力，所以受到的切向力，徑向力 （2）齒輪的受力：切向力：；徑向力：； 3.2.2 計算彎矩軸的

12、受力圖如下： 受力圖 （1）在平面內，根據靜力受力平衡可得 代入數據求得；OA段： ；AB段: ;BC段： ；彎矩圖如下： 彎矩圖從圖中可以看出B處彎矩最大，為 （2）在平面內，根據靜力平衡得到 代入數據求得；OA段： ；AB段： ；BC段： ；得出彎矩圖如下： 彎矩圖從彎矩圖中可以看出B處彎矩最大，為 3.2.3 校核軸的彎曲強度由彎矩圖可知B處為危險截面，因此對B處進行彎矩校核。其合成彎矩所以軸彎曲強度符合要求。 4. 軸承的選擇和校核 4.1軸承的選擇軸：前支承、后支承均選擇6205；軸：前支承選擇6205，中支承選擇6206，后支承選擇6205；軸：前支承選擇6205，中支承選擇620

13、8，后支承選擇6205；軸：前支承選擇234416B/P5,NN3016K/P6;后支承：選擇NN3013K/P6。 4.2 軸承的校核軸的受力最大，故只需校核軸上的軸承。O處的軸承受到的力：C處的軸承受到的力：故校核O處的軸承。參考機械設計課程設計表8-155，6205的基本額定動載荷，基本額定靜載荷，參考機械設計表13-6，表13-5，取，；當量動載荷軸承的使用壽命設計軸承的使用壽命為4年，每年工作300天，兩班制，則 ，故壽命符合要求。3、 總結本次關于專用車床的主軸箱部件設計的課程設計告一段落了，雖然在其過程中遇到了許多問題，但在老師的指導下及其同學的幫助下，還是完成了此次任務。這次的課程設計中有許多我們比較生硬的知識，例如皮帶輪的設計等，通過此次設計，不僅對我學過的課本知識進行了一次復習與鞏固，也讓我學到了平時接觸較少的機械知識，讓我明白了計算結合實際的重要性，培養(yǎng)我有關這方面的設計能力，為以后接觸到相關的事情打下堅實的基礎。4、 參考文獻1 黃鶴汀主編。金屬切削機床設計M北京：機械工業(yè)出版社，2009.122 濮良貴，紀名剛主編。機械設計M北京：高等教育出版社，2