機床主軸箱課程設(shè)計

機床主軸箱課程設(shè)計,機床,主軸,課程設(shè)計 151 機床主要技術(shù)參數(shù)：（1） 尺寸參數(shù)：床身上最大回轉(zhuǎn)直徑： 400mm刀架上的最大回轉(zhuǎn)直徑： 200mm主軸通孔直徑： 40mm主軸前錐孔： 莫式6號最大加工工件長度： 1000mm（2） 運動參數(shù)：根據(jù)工況，確定主軸最高轉(zhuǎn)速有采用YT15硬質(zhì)合金刀車削碳鋼工件獲得，主軸最低轉(zhuǎn)速有采用W16Cr4V高速鋼刀車削鑄鐵件獲得。 nmax=圖表 1= 25r/min nmin= =1120r/min 根據(jù)標準數(shù)列數(shù)值表，選擇機床的最高轉(zhuǎn)速為1120/min，最低轉(zhuǎn)速為25/min 公比取1.41，轉(zhuǎn)速級數(shù)Z=12。 （3） 動力參數(shù)：電動機功率4KW 選用Y112M-4型電動機2 確定結(jié)構(gòu)方案：（1） 主軸傳動系統(tǒng)采用V帶、齒輪傳動；（2） 傳動形式采用集中式傳動；（3） 主軸換向制動采用雙向片式摩擦離合器和帶式制動器；（4） 變速系統(tǒng)采用多聯(lián)滑移齒輪變速。3 主傳動系統(tǒng)運動設(shè)計：（1） 擬訂結(jié)構(gòu)式：1） 確定變速組傳動副數(shù)目：實現(xiàn)12級主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動系統(tǒng)可以寫成多種傳動副組合： A12=3*4 B. 12=4*3 C。12=3*2*2 D12=2*3*2 E。12=2*2*3 方案A、B可節(jié)省一根傳動軸。但是，其中一個傳動組內(nèi)有四個變速傳動副，增大了該軸的軸向尺寸。這種方案不宜采用。根據(jù)傳動副數(shù)目分配應“前多后少”的原則，方案C是可取的。但是，由于主軸換向采用雙向離合器結(jié)構(gòu)，致使軸尺寸加大，此方案也不宜采用，而應選用方案D2） 確定變速組擴大順序：12=2*3*2的傳動副組合，其傳動組的擴大順序又可以有以下6種形式： A12=21*32*26 B。12=21*34*22 C12 =23*31*26 D。12=26*31*23 E22*34*21 F。12=26*32*21根據(jù)級比指數(shù)非陪要“前疏后密”的原則，應選用第一種方案。然而，對于所設(shè)計的機構(gòu)，將會出現(xiàn)兩個問題：圖表 2 第一變速組采用降速傳動（圖1a）時，由于摩擦離合器徑向結(jié)構(gòu)尺寸限制，使得軸上的齒輪直徑不能太小，軸上的齒輪則會成倍增大。這樣，不僅使-軸間中心距加大，而且-軸間的中心距也會加大，從而使整個傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸增大。這種傳動不宜采用。 如果第一變速組采用升速傳動（圖1b），則軸至主軸間的降速傳動只能由后兩個變速組承擔。為了避免出現(xiàn)降速比小于允許的極限值，常常需要增加一個定比降速傳動組，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜。這種傳動也不是理想的。如果采用方案C，即12 =23*31*26，則可解決上述存在的問題（見圖1c）。其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖2所示。圖表 3（2） 繪制轉(zhuǎn)速圖：1） 驗算傳動組變速范圍：第二擴大組的變速范圍是R2 = =8，符合設(shè)計原則要求。2） 分配降速比：該車床主軸傳動系統(tǒng)共設(shè)有四個傳動組，其中有一個是帶傳動。根據(jù)降速比分配應“前慢后快”的原則及摩擦離合器的工作速度要求，確定各傳動組最小傳動比。U=圖表 4 = = = 3） 繪制轉(zhuǎn)速圖：（見附圖1）（3） 確定齒輪齒數(shù)：利用查表法求出各傳動組齒輪齒數(shù)如下表：變速組第一變速組第二變速組第三變速組齒數(shù)和7272106齒輪z1z2z3z4z5z6z7z8z9z10z11z12z13z14齒數(shù)2448423019532448304218726030傳動過程中，會采用三聯(lián)滑移齒輪，為避免齒輪滑移中的干涉，三聯(lián)滑移齒輪中最大和次大齒輪之間的齒數(shù)差應大于4。所選齒輪的齒數(shù)符合設(shè)計要求。（4） 驗算主軸轉(zhuǎn)速誤差： 主軸各級實際轉(zhuǎn)速值用下式計算： n = nE*圖表 5(1-)u1 u2 u3 式中 u1 u2 u3 分別為第一、第二、第三變速組齒輪傳動比。 取0.05 轉(zhuǎn)速誤差用主軸實際轉(zhuǎn)速與標準轉(zhuǎn)速相對誤差的絕對值表示： n = | |10（-1）%其中主軸標準轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速誤差表主軸轉(zhuǎn)速n1n2n3n4n5n6標準轉(zhuǎn)速26.537.55375106150實際轉(zhuǎn)速27.337.7553.9375.78105.7151轉(zhuǎn)速誤差%3.00.71.81.00.30.67主軸轉(zhuǎn)速n7n8n9n10n11n12標準轉(zhuǎn)速2123004256008501180實際轉(zhuǎn)速216.53302431.43606.3845.61208轉(zhuǎn)速誤差%2.10.671.51.10.52.3 轉(zhuǎn)速誤差滿足要求。（5） 繪制傳動系統(tǒng)圖：（見附圖2） 4 估算傳動件參數(shù)，確定其結(jié)構(gòu)尺寸：（1） 確定傳動件計算轉(zhuǎn)速：1） 主軸：主軸計算轉(zhuǎn)速是第一個三分之一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最高一級轉(zhuǎn)速，即nj = nmin圖表 6=74.3r/min 即n4=75r/min;2） 各傳動軸： 軸可從主軸為75r/min按72/18的傳動副找上去，似應為300r/min。但是由于軸上的最低轉(zhuǎn)速106r/min經(jīng)傳動組C可使主軸得到26.5r/min和212r/min兩種轉(zhuǎn)速。212r/min要傳遞全部功率，所以軸的計算轉(zhuǎn)速應為106r/min。軸的計算轉(zhuǎn)速可按傳動副B推上去，得300r/min。3） 各齒輪：傳動組C中，18/72只需計算z =18 的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為300r/min；60/30的只需計算z = 30 的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為212r/min。這兩個齒輪哪個的應力更大一些，較難判斷。同時計算，選擇模數(shù)較大的作為傳動組C齒輪的模數(shù)。傳動組B中應計算z =19的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為300r/min。傳動組A中，應計算z = 24的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為600r/min。（2） 確定主軸支承軸頸直徑：參考金屬切削機床課程設(shè)計指導書表2，取通用機床鋼質(zhì)主軸前軸頸直徑D1 = 80mm，后軸頸直徑D2 = （0.70.85）D1，取D2 = 65 mm，主軸內(nèi)孔直徑d = 0.1 Dmax 10 mm ，其中Dmax為最大加工直徑。取d = 40mm。（3） 估算傳動軸直徑：（忽略各傳動功率損失）按扭轉(zhuǎn)剛度初步計算傳動軸直徑： d = 圖表 7式中d 傳動軸直徑； N 該軸傳遞功率（KW）； 該軸計算轉(zhuǎn)速（r/min）； 該軸每米長度允許扭轉(zhuǎn)角這些軸都是一般傳動軸，取=10/m。 代入以上計算轉(zhuǎn)速的值，計算各傳動軸的直徑： 軸：d1 = 26mm； 軸：d2 = 31mm； 軸：d3 = 40mm；（4） 估算傳動齒模數(shù)：（忽略各傳動功率損失）參考金屬切削機床課程設(shè)計指導書中齒輪模數(shù)的初步計算公式初定齒輪的模數(shù)： m = 32 式中 N 該齒輪傳遞的功率（KW）； Z 所算齒輪的齒數(shù)； 該齒輪的計算轉(zhuǎn)速（r/min）。同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，故?。ǎ┳钚〉凝X輪進行計算，然后取標準模數(shù)值作為該變速組齒輪的模數(shù)。 傳動組C中：m = 2.9 mm ,取標準模數(shù)m=3 mm； 傳動組B中：m = 2.8 mm，取標準模數(shù)m=3 mm； 傳動組A中：m = 2.1mm，取標準模數(shù)m=2.5 mm。（5） 離合器的選擇與計算：1） 確定摩擦片的徑向尺寸：摩擦片的外徑尺寸受到外形輪廓的限制，內(nèi)徑又由安裝它的軸徑d來決定，而內(nèi)外徑的尺寸決定著內(nèi)外摩擦片的環(huán)形接觸面積的大小，直接影響離合器的結(jié)構(gòu)與性能。表示這一特性系數(shù)是外片內(nèi)徑D1與內(nèi)片外徑D2之比，即一般外摩擦片的內(nèi)徑可取：D1=d+(26)=26+6=32mm;機床上采用的摩擦片值可在0.570.77范圍內(nèi)，此處取=0.6，則內(nèi)摩擦片外徑D2圖表 8=53.3mm。2） 按扭矩確定摩擦離合面的數(shù)目Z：Z其中T為離合器的扭矩 T=955*104=955*104*=5.1*104Nmm； K安全系數(shù)，此處取為1.3； P摩擦片許用比壓，取為1.2MPa； f摩擦系數(shù)，查得f=0.08； S內(nèi)外片環(huán)行接觸面積，S（D22 D12）=1426.98mm2; 誘導摩擦半徑，假設(shè)摩擦表面壓力均勻分布，則=21.77mm；KV速度修正系數(shù)，根據(jù)平均圓周速度查表取為1.3；結(jié)合次數(shù)修正系數(shù)，查表為1.35；摩擦結(jié)合面數(shù)修正系數(shù)， 查表取為1；將以上數(shù)據(jù)代入公式計算得Z12.67圓整為整偶數(shù)14，離合器內(nèi)外摩擦片總數(shù)i=Z+1=15。3） 計算摩擦離合器的軸向壓力Q： Q=SPKV =1426.98*1.2*1.3 = 2226.1（N）4） 摩擦片厚度b = 1，1.5，1.75，2毫米，一般隨摩擦面中徑增大而加大。內(nèi)外片分離時的最小間隙為（0.20.4）mm。5） 反轉(zhuǎn)時摩擦片數(shù)的確定：普通車床主軸反轉(zhuǎn)時一般不切削，故反向離合器所傳遞的扭矩可按空載功率損耗確定。普通車床主軸高速空轉(zhuǎn)功率Pk一般為額定功率Pd的2040%，取Pk = 0.4Pd，計算反轉(zhuǎn)靜扭矩為Pk = 1.6KW，代入公式計算出Z5.1，圓整為整偶數(shù)6，離合器內(nèi)外摩擦片總數(shù)為7。（6） 普通V帶的選擇與計算：1） 確定計算功率Pc ,選擇膠帶型號： Pc = KAP 式中 P 額定功率（KW）； KA 工作情況系數(shù)，此處取為1.2。 帶入數(shù)據(jù)計算得PC = 4.8 （KW），根據(jù)計算功率PC和小輪轉(zhuǎn)數(shù)n1,即可從三角膠帶選型圖上選擇膠帶的型號。此次設(shè)計選擇的為A型膠帶。2） 選取帶輪節(jié)圓直徑、驗算帶速：為了使帶的彎曲應力b1不致過大， 應使小輪直徑d1dmin, d1也不要過大，否則外輪廓尺寸太大。此次設(shè)計選擇d1 = 140mm。大輪直徑d2 由計算按帶輪直徑系列圓整為315mm。驗算帶速，一般應使帶速v在525m/s的范圍內(nèi)。 v=圖表 9=10.5m/s，符合設(shè)計要求。3） 確定中心距a、帶長L、驗算包角：中心距過大回引起帶的顫動，過小則單位時間內(nèi)帶的應力循環(huán)次數(shù)過多，疲勞壽命降低；包角減小，帶的傳動能力降低。一般按照下式初定中心距a0 0.75(d1+d2)a02(d1+d2),此次設(shè)計定為450mm。由幾何關(guān)系按下式初定帶長L0: L02 a0+0.5 (d1+d2)+ (mm) 按相關(guān)資料選擇與L0較接近的節(jié)線長度LP 按下式計算所需中心距， aa0+ 考慮安裝、調(diào)整和補償初拉力的需要，中心距a的變動范圍為 （a-0.015 a+0.03） 由以上計算得中心距a = 434.14mm，帶長為1600mm。驗算包角：= 1800-圖表 10*57.30 = 156.91200，符合設(shè)計要求. 4） 計算膠帶的彎曲次數(shù)u ： u=s-140s-1 式中：m 帶輪的個數(shù)； 代入相關(guān)的數(shù)據(jù)計算得：u = 13.125s-140s-1 符合設(shè)計要求。5） 確定三角膠帶的根數(shù)Z：根據(jù)計算功率PC和許用功率P0，可求得膠帶根數(shù)Z， 帶入各參數(shù)值計算，圓整結(jié)果為3，即需用3根膠帶。6） 確定初拉力F0和對軸的壓力Q：查機床課程設(shè)計指導書表15知，A型膠帶的初拉力 F0 的范圍為100150N ,此處確定為120 N。作用在軸上的壓力Q = 2 F0zsin圖表 11=705.4N。5 結(jié)構(gòu)設(shè)計：（1） 帶輪設(shè)計：根據(jù)V帶計算，選用3根A型V帶。由于軸安裝摩擦離合器及傳動齒輪，為了改善它們的工作條件，保證加工精度，采用卸荷式帶輪結(jié)構(gòu)。（2） 主軸換向與制動機構(gòu)設(shè)計： 本機床是適用于機械加工車間和維修車間的普通車床。主軸換向比較頻繁，才用雙向片式摩擦離合器。這種離合器由內(nèi)摩擦片、外摩擦片、止推片、壓塊和空套齒輪組成。離合器左右兩部門結(jié)構(gòu)是相同的。左離合器傳動主軸正轉(zhuǎn)，用于切削加工。需要傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，片數(shù)較多。右離合器用來傳動主軸反轉(zhuǎn)，主要用于退回，片數(shù)較少。這種離合器的工作原理是，內(nèi)摩擦片的花鍵孔裝在軸的花鍵上，隨軸旋轉(zhuǎn)。外摩擦片的孔為圓孔，直徑略大于花鍵外徑。外圓上有4個凸起，嵌在空套齒輪的缺口之中。內(nèi)外摩擦片相間安裝。用桿通過銷向左推動壓塊時，將內(nèi)片與外片相互壓緊。軸的轉(zhuǎn)矩便通過摩擦片間的摩擦力矩傳遞給齒輪，使主軸正傳。同理，當壓塊向右時，使主軸反轉(zhuǎn)。壓塊處于中間位置時，左、右離合器都脫開，軸以后的各軸停轉(zhuǎn)。 制動器安裝在軸，在離合器脫開時制動主軸，以縮短輔助時間。此次設(shè)計采用帶式制動器。該制動器制動盤是一個鋼制圓盤，與軸用花鍵聯(lián)接，周邊圍著制動帶。制動帶是一條剛帶，內(nèi)側(cè)有一層酚醛石棉以增加摩擦。制動帶的一端與杠桿連接。另一端與箱體連接。為了操縱方便并保證離合器與制動器的聯(lián)鎖運動，采用一個操縱手柄控制。當離合器脫開時，齒條處于中間位置，將制動帶拉緊。齒條軸凸起的左、右邊都是凹槽。左、右離合器中任一個結(jié)合時，杠桿都按順時針方向擺動，使制動帶放松。（3） 齒輪塊設(shè)計：機床的變速系統(tǒng)采用了滑移齒輪變速機構(gòu)。根據(jù)各傳動軸的工作特點，基本組、第一擴大組以及第二擴大組的滑移齒輪均采用了整體式滑移齒輪。所有滑移齒輪與傳動軸間均采用花鍵聯(lián)接。從工藝角度考慮，其他固定齒輪（主軸上的齒輪除外）也采用花鍵聯(lián)接。由于主軸直徑較大，為了降低加工成本而采用了單鍵聯(lián)接。各軸采用的花鍵分別為：軸：623266 軸：626306 軸：836407軸間傳動齒輪精度為8778b，軸間齒輪精度為7667b。（4） 軸承的選擇：為了方便安裝，軸上傳動件的外徑均小于箱體左側(cè)支承孔直徑，均采用深溝球軸承。為了便于裝配和軸承間隙調(diào)整，、軸均采用圓錐滾子軸承。滾動軸承均采用E級精度。（5） 主軸組件：本車床為普通精度級的輕型機床，為了簡化結(jié)構(gòu)、主軸采用了軸向后端定位的兩支承主軸組件。前支承采用雙列圓柱滾子軸承，后支承采用角接觸球軸承和單向推力球軸承。為了保證主軸的回轉(zhuǎn)精度，主軸前后軸承均采用壓塊式防松螺母調(diào)整軸承的間隙。主軸前端采用短圓錐定心結(jié)構(gòu)型式。前軸承為C級精度，后軸承為D級精度（6） 潤滑系統(tǒng)設(shè)計：主軸箱內(nèi)采用飛濺式潤滑，油面高度為65mm左右，甩油環(huán)浸油深度為10mm左右。潤滑油型號為：IIJ30。卸荷皮帶輪軸承采用脂潤滑方式。潤滑脂型號為：鈣質(zhì)潤滑脂。（7） 密封裝置設(shè)計： 軸軸頸較小，線速度較低，為了保證密封效果，采用皮碗式接觸密封。而主軸直徑大、線速度較高，則采用了非接觸式密封。卸荷皮帶輪的潤滑采用毛氈式密封，以防止外界雜物進入。 6 傳動件驗算： （1）軸的強度驗算 由于機床主軸箱中各軸的應力都比較小，驗算時，通常用復合應力公式進行計算： Rb = 圖表 12Rb MPa Rb 許用應力，考慮應力集中和載荷循環(huán)特性等因素。 W 軸的危險斷面的抗彎斷面系數(shù)； 花鍵軸的抗彎斷面系數(shù)W = + 其中 d 花鍵軸內(nèi)徑； D 花鍵軸外徑； b 花鍵軸鍵寬； z 花鍵軸的鍵數(shù)。 T 在危險斷面上的最大扭矩 T = 955*104 N 該軸傳遞的最大功率； 該軸的計算轉(zhuǎn)速； M 該軸上的主動被動輪的圓周力、徑向力所引起的最大彎矩。 齒輪的圓周力：Pt = 2T/D,D為齒輪節(jié)圓直徑。 直齒圓柱齒輪的徑向力Pr = 0.5 Pt. 求得齒輪的作用力，即可計算軸承處的支承反力，由此得到最大彎矩。 對于軸、，由表29得Rb = 70MPa； 對于軸 ，Rb = 65MPa 由上述計算公式可計算出： 軸，Rb=53.6MPaRb； 軸，Rb=48.3MPaRb； 軸，Rb=61.1MPaRb。 故傳動軸的強度校驗符合設(shè)計要求 （2）驗算花鍵鍵側(cè)壓應力 花鍵鍵側(cè)工作表面的擠壓應力為： 圖表 13 MPa 式中： 花鍵傳遞的最大扭矩； D、d 花鍵的外徑和內(nèi)徑； z 花鍵的齒數(shù)； 載荷分布不均勻系數(shù)，通常取為0.75。 使用上述公式對三傳動軸上的花鍵校核，結(jié)果符合設(shè)計要求。 （3）滾動軸承驗算： 機床的一般傳動軸用的滾動軸承，主要是由于疲勞破壞而失效，故應對軸承進行疲勞壽命驗算。下面對按軸頸尺寸及工作狀況選定的滾動軸承型號進行壽命驗算： Lh=500T 式中，Lh 額定壽命； C 滾動軸承尺寸表所示的額定動負荷N； 速度系數(shù)， = ； 工作情況系數(shù)；由表36可取為1.1； 壽命系數(shù)，對于球軸承：= 3 ；對于滾子軸承：=10/3； 軸承的計算轉(zhuǎn)速，為各軸的計算轉(zhuǎn)速； Ks 壽命系數(shù)，不考慮交變載荷對材料的強化影響時：Ks = KNKnKT； KN 功率利用系數(shù)，查表為0.58； Kn 轉(zhuǎn)速變化系數(shù)；查表37得0.82；KT 工作期限系數(shù)，按前面的工作期限系數(shù)計算；Kl 齒輪輪換工作系數(shù)，可由表38查得；P 當量動載荷N ; 使用上述公式對各軸承進行壽命校核，所選軸承均符合設(shè)計要求。（4）直齒圓柱齒輪的強度計算： 在驗算主軸箱中的齒輪強度時，選擇相同模數(shù)中承受載荷最大的、齒數(shù)最小的齒輪進行接觸和彎曲疲勞強度驗算。一般對高速傳動齒輪主要驗算接觸疲勞強度，對低速傳動齒輪主要驗算彎曲疲勞強度。 根據(jù)以上分析，現(xiàn)在對軸上齒數(shù)為24的齒輪驗算接觸疲勞強度，對軸上齒數(shù)為30的齒輪驗算彎曲疲勞強度。 對于齒數(shù)為24的齒輪按接觸疲勞強度計算齒輪模數(shù)mj： mj = 16338*mm 式中：N 傳遞的額定功率KW（此處忽略齒輪的傳遞效率）； 計算轉(zhuǎn)速； 齒寬系數(shù) ，此處值為6 ； z1 為齒輪齒數(shù)； i 大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，“+”用于外嚙合，“”用于內(nèi)嚙合，此處為外嚙合，故取“+”; 壽命系數(shù)： = KTK nKNKq KT 工作期限系數(shù)： KT = T 齒輪在機床工作期限內(nèi)的總工作時間，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時間近似的為Ts / P,P為該變速組的傳動副數(shù)；查機床課程設(shè)計指導書表17得Ts = 18000，故得T = 9000h； n1 齒輪的最低轉(zhuǎn)速，此處為600r/min； c0 基準循環(huán)次數(shù)，由表16得c0 = ； m 疲勞曲線指數(shù)，由表16 得m = 3； K n 轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，由表19得K n = 0.71； KN 功率利用系數(shù)，由表18得KN = 0.58； Kq 材料強化系數(shù)，由表20得Kq = 0.64； Kc 工作狀況系數(shù)，考慮載荷沖擊的影響，取Kc = 1.2； Kd 動載荷系數(shù)，由表23得 = 1.2； Kb 齒向載荷分布系數(shù)，由表24得Kb = 1 ； 許用接觸應力，由表26得 = 1100MPa； 代入以上各數(shù)據(jù)計算得 mj = 2.0mm ,故所選模數(shù)2.5 mm 滿足設(shè)計要求。 對于齒數(shù)為30的齒輪按彎曲疲勞強度計算齒輪模數(shù)mw mw = 267 其中 Y 齒形系數(shù)，從表25查得0.444； 許用彎曲應力，由表26得 = 320； 其余各參數(shù)意義同上，代入數(shù)據(jù)計算得 mw =2.79，所選模數(shù)為3，符合設(shè)計要求。用相同方法驗算其他齒輪均符合設(shè)計要求。 機械系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導書機械教研室機械系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導書(1)車床主軸箱設(shè)計車床主軸箱設(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，進一步學習掌握機械系統(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、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6-12級的機床主傳動系統(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?；疽螅?、 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（mm）刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 (D800mm時) 或通過主軸孔最大奉料直徑 床身寬度 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2a,b為定位面，與卡盤配合有間隙，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47：24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圖表 1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3-6度。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，為前軸頸尺寸。主軸前軸頸尺寸應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 mm 功率KW Di機床 1.47-2.52.6-3.63.7-5.55.6-7.37.4-1111-14.714.8-18.418.5-2222-29.5臥式車床60-8070-9070-10595-130110-145140-165150-190220230銑床50-9060-9060-9575-10090-105100-115-外圓磨床-50-9055-7070-8075-9075-10090-100105105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0.6-1.25中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。1.25-2.5孔加工機床，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。2.5主軸最佳跨距可據(jù)下列經(jīng)驗公式初定 式中 L0最佳跨距 a懸伸量（懸伸量大的機床 圖表 2若實際跨距L實與最佳跨距L0不能相等時，可取合理跨距。若L實L0時，應適當加強主軸剛度；反之，L實4校驗各級轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速誤差 主軸實際轉(zhuǎn)速（r/min） 主軸標準轉(zhuǎn)速（r/min） 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1-2mm間隙，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，主軸必須在兩導軌中央，主軸距導軌面高度應等于主參數(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15mm。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。主軸箱應留有在床身上安裝定位的基準面。主傳動系統(tǒng)應設(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P5或P4（SP）P5或P4（SP）精密級P4（SP）或P2(UP)P4（SP）高精度級P2(UP)P2(UP)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1318210022680003182100-1.01.01.01.01.01.01.01.01.01.02318210080003182100-1.01.00.93.01.01.01.151.2.6533182100-46000-1.00.60.80.71.01.00.60.51.03.047000(30000)-7000-0.81.00.71.01.01.00.8.750.60.852697000-7000-1.51.01.131.01.01.41.40.60.80.8646000-46000-0.70.7.451.01.01.00.70.51.20.8746000-46000-0.71.0.352.01.01.00.70.51.20.88460008000000080000.71.0.351.51.01.01.00.7.750.898400080008400080000.61.01.01.01.01.01.01.00.50.9主軸軸承必須能進行預緊和間隙調(diào)整。因機床工作屬于輕載，故各軸的軸承通?？砂摧p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 由指導教師指定零件，一般設(shè)計一個軸一個齒輪。圖幅A3.九、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；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 C6125型、C6128型、C6132型、C6136型、C6140型普通車床 在每種型號車床中限定公比=1.41、1.58、1.78和=2的各一種。 為保證順利地完成設(shè)計任務，轉(zhuǎn)速級數(shù)均限制在12級以內(nèi)。 機械系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導書（2）和 面 機 設(shè) 計一、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，學會并掌握機械系統(tǒng)設(shè)計的特點及方法，學會并掌握機械系統(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。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 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=(0.51)R（3）長度（ L ）L = (22.5)R 推薦值 （4）手動翻缸（5）滾籠式攪拌器短臂 R1/2長臂 (0.70.8) R1 R1 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 rpm 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 rpm (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402、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的生產(chǎn)力，推薦值如下：生產(chǎn)力（/次）12.5255075100主電機 （千瓦）1.12.2345.57.52、 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，進行強度校核。（6） 對主要傳動軸的軸承進行受力分析，強度及壽命演算（校核）。2、執(zhí)行件（漿葉容器）及機體的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計（1） 完成攪拌器（面缸）結(jié)構(gòu)設(shè)計。其中包括：容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計、支撐結(jié)構(gòu)及密封結(jié)構(gòu)設(shè)計。 結(jié)構(gòu)設(shè)計 整體式結(jié)構(gòu)： V 型板槽一件，與兩個端板焊接而成，這種結(jié)構(gòu)一般為小型容器（12 /次）采用。組合式結(jié)構(gòu)： V 型板槽一件（板槽較厚1），兩個端板最小壁厚（5）采用鑄鐵，內(nèi)層用不銹鋼薄板（ = 0.5）襯在里面。V 型板槽與二個端板用螺釘聯(lián)接成容器。 材質(zhì)整體式：中小型容器采用不銹鋼板（ 1 Cr18Ni9Ti ）焊接而成。組合式：中小型容器 V 型板槽及端板內(nèi)襯用不銹鋼（ 1 Cr18Ni9Ti ），端板用灰口鑄鐵。（2）攪拌容器（面缸）與輸出口的結(jié)構(gòu)設(shè)計 攪拌器結(jié)構(gòu)、尺寸設(shè)計。 攪拌器與輸出軸的聯(lián)結(jié)形式。 攪拌器（漿葉支撐端）與容器端板間的動密封結(jié)構(gòu)。 容器的翻轉(zhuǎn)、定位、結(jié)構(gòu)設(shè)計。（3）攪拌容器的支承結(jié)構(gòu)設(shè)計（4）傳動系統(tǒng)與機體（或機座）的聯(lián)結(jié)，容器支承結(jié)構(gòu)與機體定位聯(lián)結(jié)（5）參見附圖 1 ，2（五）、零件工作圖設(shè)計 1、零件形式：軸類零件一件、傳動零件一件 為防止學生之間有重復，零件的確定必須經(jīng)指導教師指定。 2、要求（1）零件工作圖視圖完整，必須標明零件的結(jié)構(gòu)、形狀、大小。（2）注明零件所有表面的尺寸、尺寸公差、表面粗糙度、形狀及位置公差。（3）技術(shù)條件齊全。四、日程安排1、時間總計為三周（ 15 天）2、方案設(shè)計 3 天（其中調(diào)研 1 天）3、結(jié)構(gòu)設(shè)計9天4、零件工作圖設(shè)計1天5、編寫設(shè)計說明書1天6、答辯1天15