车床主轴箱部件设计方案.docx
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车床主轴箱部件设计方案
目录
一.参数的拟定4
1.1确定转速范围4
1.2主电机的选择4
二.传动设计4
2.1确定结构式4
2.2拟定结构网图4
2.3绘制转速图5
2.4齿轮齿数的确定5
2.5拟定传动系统图6
三、动力计算7
3.1传动带的计算7
3.2传动轴径的估算7
3.3齿轮模数计算8
3.4各齿轮几何尺寸的计算9
3.5主轴尺寸的确定9
四、轴承的选择10
五、校核计算10
5.1齿轮的校核10
5.2传动轴刚度的校核11
六、参考文献13
机械制造装备课程设计任务书
姓名:
班级:
学号:
一、设计题目:
中心高为200mm的专用车床的主轴箱部件设计
原始数据:
主要技术参数
题目
主电动机功率P/kW
3
主电动机n电/(r/min>
1500
n1
100
n2
200
n3
300
n4
400
二、工艺要求:
加工工件材料为棒料钢材,要求正反转。
加工工件表面为外圆柱表面,加工直径为φ100<加工零件图略)。
刀具采用硬质合金刀。
工件装夹采用专用卡盘<不作设计内容)。
机床精度等级为普通级。
三、设计内容:
1)运动设计:
根据给定的转速确定主传动的结构网、转速图、传动系统图、计算齿轮齿数。
2)动力计算:
选择电动机型号,对主要零件<如带、齿轮、主轴、传动轴、轴承等)进行计算<初算和验算)。
3)绘制下列图纸:
1机床主传动系统图<画在说明书上)。
2主轴箱部件展开图及主要剖面图。
3主轴零件图。
4)编写设计说明书1份
四、设计要求:
1)设计图样必须用计算机绘制,图样正确清晰,结构完整合理,尺寸标注、技术要求规范且符合生产实际。
2)说明书条理清楚,内容充实,分析透彻,计算准确。
3)说明书中引用的内容、公式、数据必须注明出处。
五、设计期限:
六、答辩日期:
指导教师:
201X年12月23日
一.参数的拟定
1.1确定转速范围
根据任务书给定:
,根据文献[1]表1-5选取公比
,标准转速数列为200、250、315、400、500,重新取定
,
。
变速范围
,级数
,取Z=6。
1.2主电机的选择
根据文献[2]表3-2,确定电机型号为Y100L2-4,额定功率3kw,转速为1420r/min。
二.传动设计
2.1确定结构式
根据“前多后少”、“前紧后松”、“前慢后快”原则确定结构式为6=31
22。
2.2拟定结构网图
图2.1结构网图
2.3绘制转速图
图2.2专用车床主传动转速图
0~Ⅰ轴之间为带传动,传动比为
,其目的是为了防止中间变速组降速过快,缩小齿轮径向尺寸。
a变速组为Ⅰ~Ⅱ轴之间传动
;
;
b变速组为Ⅱ~Ⅲ轴之间传动
;
2.4齿轮齿数的确定
Ⅰ~Ⅱ轴之间的齿轮副齿数和Sz取90。
Ⅱ~Ⅲ轴之间的齿轮副齿数和Sz取90。
2.5拟定传动系统图
图2.3传动系统图
三、动力计算
3.1传动带的计算
V带带型选A型,根据文献[3]图8-11选定小带轮基准直径
,大带轮直径
,
,则大带轮直径
,圆整为125mm。
一般初选带轮中心距为
,取
。
相应的带长
【文献[3]式(8-22>】
,根据文献[3]表8-2选取带长基准长度
,修正系数
。
实际中心距
【文献[3]式(8-23>】
。
带的根数
【文献[3]式(8-26>】
。
3.2传动轴径的估算
传动轴直径按扭转刚度用下列公式估算:
式中d——传动轴受扭转部分的直径(mm>;
P——该传动轴的输入功率(kw>;
Pd——电动机额定功率(kw>;
——电动机到该轴的传动效率;
nj——该传动轴的计算转速(r/min>;
[
]——每M长度允许的扭转角(deg/m>;
求得d值后,应作适当修正。
当轴上有一个键槽时,d值应增大4%~5%。
根据文献[4]表2-4,取V带传动效率
=0.96,滚动轴承效率
,6、7级精度齿轮传动(稀油润滑>效率
。
各传动轴的的输入功率:
Ⅰ轴
Ⅱ轴
根据文献[2]表4-13取[
]=0.8。
各轴的轴径估算:
Ⅰ轴
,取
Ⅱ轴①500r/min时
,取
②630r/min时
,取
③800r/min时
,取
3.3齿轮模数计算
只计算降速比最大的齿轮副。
按接触疲劳强度计算齿轮模数
(mm>:
;分别根据文献[3]表10-2,图10-19取
,
;分别根据文献[2]表4-17,表4-18取
,
;
;
;
;根据文献[2]表4-16,齿轮材料为40Cr调质,[
]=650MPa;
。
计算得:
2.64
按弯曲疲劳强度计算齿轮模数
(mm>:
根据文献[2]表4-24,表4-16取Y=0.414,[
]=275MPa。
计算得:
由以上确定齿轮模数
。
3.4各齿轮几何尺寸的计算
以
:
(1>计算分度圆直径
(2>计算中心距
(3>计算齿宽
齿宽系数
0.3,
取
。
同理,可计算其他各齿轮的几何尺寸。
表3-1各齿轮几何尺寸
齿轮
模数m
压力角α
齿数z
分度圆直径d
齿宽b
齿顶圆直径da
Z1
3
20°
40
120
24
126
Z2
3
20°
50
150
29
156
Z3
3
20°
35
105
24
111
Z4
3
20°
55
165
29
171
Z5
3
20°
30
90
24
96
Z6
3
20°
60
180
29
186
Z7
3
20°
35
105
24
111
Z8
3
20°
55
165
29
171
Z9
3
20°
26
78
24
84
Z10
3
20°
64
192
29
198
3.5主轴尺寸的确定
(1>主轴直径的确定
根据文献[1]图3-30,取主轴前轴颈直径D1=75mm,根据文献[1]式(3-1>:
取D2=55mm。
(2>主轴内孔直径的确定
一般应保证
,取d=40mm。
(3>主轴前端悬伸量的确定
根据文献[1]表3-13,取
=105mm。
(4>主轴合理跨距的确定
,取L=4a=420mm。
四、轴承的选择
Ⅰ轴轴承:
圆锥滚子轴承30206,圆锥滚子轴承30205。
Ⅱ轴轴承:
圆锥滚子轴承30205一对。
Ⅲ轴轴承:
圆锥滚子轴承30311,推力球轴承51111,圆锥双列圆柱滚子轴承NN3015K/W33。
五、校核计算
5.1齿轮的校核
只校核降速比最大的齿轮副<
)。
(1>齿根弯曲强度校核
根据文献[3]式(10-5a,>,齿根危险截面的弯曲强度条件式为
载荷系数
分别根据文献[3]表10-2,图10-8表10-3查得
,
,
;根据文献[2]表4-18,取
,再根据文献[3]图10-13,得
=1.03。
则
根据文献[3]表10-5,查得
,
;
【文献[3]式(10-12>】
取安全系数S=1.4;分别根据文献[3]图10-18,图10-20c,取KFN=1.0,
。
100.1MPa<
弯曲强度合格。
(2>齿面接触强度校核
根据文献[3]式(10-8>,齿面接触疲劳强度条件式为
根据文献[3]表10-6查得
;
,
,
。
分别根据文献[3]图10-19,图10-21d取
,
;取S=1。
接触强度合格。
5.2传动轴刚度的校核
只校核Ⅰ轴。
由于中间齿轮<即
和
)啮合时Ⅰ轴的挠度最大,所以选中间齿轮啮合时来进行校核。
根据文献[3]式(10-3>
根据文献[2]表4-15查得挠度计算公式为
为齿轮到左轴承的距离
,
为齿轮到右轴承的距离
,
为弹性模量,取
,
为惯性矩,
,
为两轴承跨距,
。
计算得
根据文献[2]表4-14查得,允许挠度[
]=
,
,所以合格。
根据文献[2]表4-15查得倾角计算公式为
计算得
根据文献[2]表4-14查得,轴承处允许倾角[
]=0.005
,
,所以合格。
六、参考文献
[1]黄鹤汀主编,金属切削机床设计。
北京,机械工业出版社,1999
[2]金属切削机床课程设计指导书
[3]西北工业大学机械原理及机械零件教研室编著,机械设计<第八版)。
北京,高等教育出版社,2006
[4]陈秀宁,施高义编著,机械设计课程设计。
杭州,浙江大学出版社,2007
[5]刘鸿文主编,材料力学Ⅰ<第4版)。
北京,高等教育出版社,2004
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- 车床 主轴 部件 设计方案
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