车床-车床主轴箱课程设计带CAD图

车床-车床主轴箱课程设计带CAD图,车床,主轴,课程设计,CAD 金属切削机床课程设计 CA6140型车床 一、设计目的 通过机床主运动机械变速传动系统得结构设计，在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。 二、设计步骤 1.运动设计 1.1已知条件 [1]确定转速范围：主轴最小转速。 [2]确定公比： [3]转速级数： 1.2结构分析式 ⑴ ⑵ [3] 从电动机到主轴主要为降速传动，若使传动副较多的传动组放在较接近电动机处可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，节省材料，也就是满足传动副前多后少的原则，因此取方案。在降速传动中，防止齿轮直径过大而使径向尺寸常限制最小传动比 ；在升速时为防止产生过大的噪音和震动常限制最大转速比。在主传动链任一传动组的最大变速范围。在设计时必须保证中间传动轴的变速范围最小， 根据中间传动轴变速范围小的原则选择结构网。从而确定结构网如下： 检查传动组的变速范围时，只检查最后一个扩大组： 其中，， 所以 ，合适。 1.3 绘制转速图 ⑴选择电动机 一般车床若无特殊要求，多采用Y系列封闭式三相异步电动机，根据原则条件选择Y-132M-4型Y系列笼式三相异步电动机。 ⑵分配总降速传动比 总降速传动比 又电动机转速不符合转速数列标准，因而增加一定比传动副。 [3]确定传动轴轴数 传动轴轴数 = 变速组数 + 定比传动副数 + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。 ⑷确定各级转速并绘制转速图 由 　　z = 12确定各级转速： 1400、1000、710、500、355、250、180、125、90、63、45、31.5r/min。 在五根轴中，除去电动机轴，其余四轴按传动顺序依次设为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。Ⅰ与Ⅱ、Ⅱ与Ⅲ、Ⅲ与Ⅳ轴之间的传动组分别设为a、b、c。现由Ⅳ（主轴）开始，确定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴的转速： ① 先来确定Ⅲ轴的转速 传动组c 的变速范围为，结合结构式， Ⅲ轴的转速只有一和可能： 125、180、250、355、500、710r/min。 ② 确定轴Ⅱ的转速 传动组b的级比指数为3，希望中间轴转速较小，因而为了避免升速，又不致传动比太小，可取 ， 轴Ⅱ的转速确定为：355、500、710r/min。 ③确定轴Ⅰ的转速 对于轴Ⅰ，其级比指数为1,可取 ，， 确定轴Ⅰ转速为710r/min。 由此也可确定加在电动机与主轴之间的定传动比。下面画出转速图（电动机转速与主轴最高转速相近）。 [5]确定各变速组传动副齿数 ①传动组a: 查表8-1, ，， 时：……57、60、63、66、69、72、75、78…… 时：……58、60、63、65、67、68、70、72、73、77…… 时：……58、60、62、64、66、68、70、72、74、76…… 可取72,于是可得轴Ⅰ齿轮齿数分别为：24、30、36。 于是，， 可得轴Ⅱ上的三联齿轮齿数分别为：48、42、36。 ②传动组b: 查表8-1, ， 时：……69、72、73、76、77、80、81、84、87…… 时：……70、72、74、76、78、80、82、84、86…… 可取 84，于是可得轴Ⅱ上两联齿轮的齿数分别为：22、42。 于是 ，，得轴Ⅲ上两齿轮的齿数分别为：62、42。 ③传动组c: 查表8-1,, 时：……84、85、89、90、94、95…… 时： ……72、75、78、81、84、87、89、90…… 可取 90. 为降速传动，取轴Ⅲ齿轮齿数为18； 为升速传动，取轴Ⅳ齿轮齿数为30。 于是得, 得轴Ⅲ两联动齿轮的齿数分别为18，60； 得轴Ⅳ两齿轮齿数分别为72，30。 1.4 绘制传动系统图 根据轴数，齿轮副，电动机等已知条件可有如下系统图： 2.动力设计 2.1 确定各轴转速 ⑴确定主轴计算转速：主轴的计算转速为 ⑵各传动轴的计算转速： 轴Ⅲ可从主轴90r/min按72/18的传动副找上去，轴Ⅲ的计算转速 125r/min；轴Ⅱ的计算转速为355r/min；轴Ⅰ的计算转速为710r/min。 [3]各齿轮的计算转速 传动组c中，18/72只需计算z = 18 的齿轮，计算转速为355r/min；60/30只需计算z = 30的齿轮，计算转速为250r/min；传动组b计算z = 22的齿轮，计算转速为355r/min；传动组a应计算z = 24的齿轮，计算转速为710r/min。 [4]核算主轴转速误差 所以合适。 2.2 带传动设计 电动机转速n=1440r/min,传递功率P=7.5KW,传动比i=2.03，两班制， 一天运转16.1小时，工作年数10年。 ⑴确定计算功率 取1.1，则 ⑵选取V带型 根据小带轮的转速和计算功率，选B型带。 ⑶确定带轮直径和验算带速 查表小带轮基准直径, 验算带速成 其中 -小带轮转速，r/min； -小带轮直径，mm； ，合适。 [4]确定带传动的中心距和带的基准长度 设中心距为,则 0．55（）a2（） 于是 208.45a758,初取中心距为400mm。 带长 查表取相近的基准长度，。 带传动实际中心距 [5]验算小带轮的包角 一般小带轮的包角不应小于。 。合适。 [6]确定带的根数 其中： -时传递功率的增量； -按小轮包角，查得的包角系数； -长度系数； 为避免V型带工作时各根带受力严重不均匀，限制根数不大于10。 [7]计算带的张紧力 其中： -带的传动功率,KW； v-带速,m/s； q-每米带的质量，kg/m；取q=0.17kg/m。 v = 1440r/min = 9.42m/s。 [8]计算作用在轴上的压轴力 2.3 各传动组齿轮模数的确定和校核 ⑴模数的确定： a传动组：分别计算各齿轮模数 先计算24齿齿轮的模数： 其中: -公比 ； = 2； -电动机功率； = 7.5KW； -齿宽系数； -齿轮传动许允应力; -计算齿轮计算转速。 ， 取= 600MPa,安全系数S = 1。 由应力循环次数选取 ，取S=1，。 取m = 4mm。 按齿数30的计算，，可取m = 4mm； 按齿数36的计算，, 可取m = 4mm。 于是传动组a的齿轮模数取m = 4mm，b = 32mm。 轴Ⅰ上齿轮的直径： 。 轴Ⅱ上三联齿轮的直径分别为： b传动组： 确定轴Ⅱ上另两联齿轮的模数。 按22齿数的齿轮计算： 可得m = 4.8mm； 取m = 5mm。 按42齿数的齿轮计算： 可得m = 3.55mm； 于是轴Ⅱ两联齿轮的模数统一取为m = 5mm。 于是轴Ⅱ两联齿轮的直径分别为： 轴Ⅲ上与轴Ⅱ两联齿轮啮合的两齿轮直径分别为： c传动组： 取m = 5mm。 轴Ⅲ上两联动齿轮的直径分别为： 轴四上两齿轮的直径分别为： 3. 齿轮强度校核：计算公式 3.1校核a传动组齿轮 校核齿数为24的即可，确定各项参数 ⑴ P=8.25KW,n=710r/min, ⑵确定动载系数： 齿轮精度为7级，由《机械设计》查得使用系数 ⑶ ⑷确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数 非对称 ,查《机械设计》得 ⑸确定齿间载荷分配系数: 由《机械设计》查得 ⑹确定动载系数: ⑺查表 10-5 ⑻计算弯曲疲劳许用应力 由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。 图10-18查得 ,S = 1.3 ， 故合适。 3.2 校核b传动组齿轮 校核齿数为22的即可，确定各项参数 ⑴ P=8.25KW,n=355r/min, ⑵确定动载系数： 齿轮精度为7级，由《机械设计》查得使用系数 ⑶ ⑷确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数 非对称 ,查《机械设计》得 ⑸确定齿间载荷分配系数: 由《机械设计》查得 ⑹确定动载系数: ⑺查表 10-5 ⑻计算弯曲疲劳许用应力 由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。 图10-18查得 ,S = 1.3 ， 故合适。 3.3校核c传动组齿轮 校核齿数为18的即可，确定各项参数 ⑴ P=8.25KW,n=355r/min, ⑵确定动载系数： 齿轮精度为7级，由《机械设计》查得使用系数 ⑶ ⑷确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数 非对称 ,查《机械设计》得 ⑸确定齿间载荷分配系数: 由《机械设计》查得 ⑹确定动载系数: ⑺查表 10-5 ⑻计算弯曲疲劳许用应力 由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。 图10-18查得 ,S = 1.3 ， 故合适。 4. 主轴挠度的校核 4.1 确定各轴最小直径 [1]Ⅰ轴的直径： [2]Ⅱ轴的直径： [3]Ⅲ轴的直径： [4]主轴的直径： 4.2轴的校核 Ⅰ轴的校核：通过受力分析，在一轴的三对啮合齿轮副中，中间的两对齿轮对Ⅰ轴中点处的挠度影响最大，所以，选择中间齿轮啮合来进行校核 。 Ⅱ轴、Ⅲ轴的校核同上。 5. 主轴最佳跨距的确定 400mm车床，P=7.5KW. 5.1 选择轴颈直径,轴承型号和最佳跨距 前轴颈应为75-100mm,初选=100mm,后轴颈取,前轴承为NN3020K,后轴承为NN3016K,根据结构,定悬伸长度 5.2 求轴承刚度 考虑机械效率 主轴最大输出转距 床身上最大加工直径约为最大回转直径的60%,取50%即200,故半径为0.1. 切削力 背向力 故总的作用力 次力作用于顶在顶尖间的工件上主轴尾架各承受一半, 故主轴轴端受力为 先假设 前后支撑分别为 根据 。 6. 各传动轴支承处轴承的选择 主轴 前支承：NN3020K;中支承：N219E;后支承：NN3016K Ⅰ轴 前支承：30207;后支承：30207 Ⅱ轴 前支承：30207;中支承：NN3009;后支承：30207 Ⅲ轴 前支承：30208;后支承：30208 7. 主轴刚度的校核 7.1 主轴图: 7.2 计算跨距 前支承为双列圆柱滚子轴承，后支承为双列圆柱滚子轴承 当量外径 主轴刚度：由于 故根据式（10-8） 对于机床的刚度要求，取阻尼比 当v=50m/min,s=0.1mm/r时,, 取 计算 可以看出，该机床主轴是合格的. 三、总结 金属切削机床的课程设计任务完成了，虽然设计的过程比较繁琐，而且刚开始还有些不知所措，但是在同学们的共同努力下，再加上老师的悉心指导，我终于顺利地完成了这次设计任务。本次设计巩固和深化了课堂理论教学的内容，锻炼和培养了我综合运用所学过的知识和理论的能力，是我独立分析、解决问题的能力得到了强化. 四、参考文献 ［1］工程学院机械制造教研室 主编.金属切削机床指导书. ［2］濮良贵 纪名刚主编.机械设计(第七版).北京:高等教育出版社,2001年6月 [3］毛谦德 李振清主编.《袖珍机械设计师手册》第二版.机械工业出版社,2002年5月 ［4］《减速器实用技术手册》编辑委员会编.减速器实用技术手册.北京:机械工业出版社,1992年 ［5］戴曙 主编.金属切削机床.北京:机械工业出版社,2005年1月 [6]《机床设计手册》编写组 主编.机床设计手册.北京:机械工业出版社,1980年8月 ［7］华东纺织工学院 哈尔滨工业大学 天津大学主编.机床设计图册.上海:上海科学技术出版社,1979年6月 - 18 -