专用车床主轴箱部件设计

1《机械制造装备》课程设计计算说明书课题:起止日期：2015年12月20日至2016年1月3日学生姓名班级学号成绩指导教师(签字)机械工程学院2016年1月3日中心高为200mm专用车床主轴箱部件设计2湖南工业大学课程设计任务书2015—2016学年第一学期机械工程学院（系、部）:机械工程及自动化专业：机工班级:机工1班课程名称：《机械制造装备设计》设计题目：中心高为200mm的专用车床主轴箱部件设计起止日期：自2015年12月20日至2016年1月3日共2周指导教师（签字）：年月日系（教研室）主任（签字）：年月日内容及任务一、设计任务:1、主要技术参数：电机功率P（kw）电机转速n0（r·min‐1）转速级数ZNmin（r·min‐1）公比φ3150061601.262、主轴箱各部件的设计二、设计工作量1、运动计算：根据给定的转速确定主传动系统的机构图、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（如主轴、传动轴、轴承等）进行计算；3、编写设计计算说明书一份；4、绘制下列图纸：①机床主传动系统图（画在计算说明书中）；②主轴箱部件展开图及主要剖面图；进度安排（参考大纲）起止日期工作内容2015年12.20~25认真读懂设计任务书，准备一些设计所需要的资料2015年12.25~31完成说明书2016年1.1~3绘制图形3目录一.参数的拟定................................................................................................................................41.1确定转速范围....................................................................................................................41.2主电机的选择.....................................................................................................................4二.传动设计.....................................................................................................................................42.1确定结构式.........................................................................................................................42.2拟定结构网图.....................................................................................................................42.3绘制转速图.........................................................................................................................52.4齿轮齿数的确定.................................................................................................................52.5拟定传动系统图................................................................................................................6三、动力计算..................................................................................................................................73.1传动带的计算....................................................................................................................73.2传动轴径的计算.................................................................................................................73.3齿轮模数计算.....................................................................................................................83.4各齿轮几何尺寸的计算.....................................................................................................93.5主轴尺寸的确定.................................................................................................................9四、轴承的选择............................................................................................................................10五、参考文献................................................................................................................................104一.参数的拟定1.1确定转速范围根据任务书给定：min1501rn,min2502rn,min450,min35043rnrn,根据文献[1]表2-5选取公比26.1，标准转速数列为160、200、250、315、400，重新取定min400,min315,min250,min1604321rnrnrnrn。变速范围5.2160400minmaxnnRn，级数9.41lglgnRZ，取Z=6。1.2主电机的选择根据文献[2]表12-1，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52.3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14201000，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311au；221au；13au2321::1::aaauuub变速组为Ⅱ~Ⅲ轴之间传动411bu；221bu221:1:bbuu2.4齿轮齿数的确定Ⅰ~Ⅱ轴之间的齿轮副齿数和Sz取90。211250401000800zzizzi433455356zzi65566030Ⅱ~Ⅲ轴之间的齿轮副齿数和Sz取90。zzi87785535zzi10991054262.5拟定传动系统图645535263kw1420r/minφ90φ125304035505560图2.3传动系统图7三、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5-6选定小带轮基准直径mmdd901，大带轮直径11212dddnnd，%2，则大带轮直径mmdd244.1252，圆整为125mm。一般初选带轮中心距为2102127.0ddddddadd，取mma3000。相应的带长20122100422addddaLddddd【文献[3]式(5-23)】mmLd7.9380，根据文献[3]表8-2选取带长基准长度mmLd1000，修正系数89.0LK。实际中心距200ddLLaa【文献[3]式(5-24)】mma330。带的根数rcappz【文献[3]式(5-26)】3z。3.2传动轴径的计算传动轴直径按扭转刚度用下列公式计算：491jnPddPP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)；[]——每米长度允许的扭转角(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[2]表3-3，取V带传动效率b=0.96，滚动轴承效率995.0r，6、7级精度齿轮传动(稀油润滑)效率98.0g。8各传动轴的的输入功率：Ⅰ轴kwPPbd88.296.03Ⅱ轴kwPPgr80.298.0995.088.2根据文献[2]表4-13取[]=0.8。各轴的轴径估算：Ⅰ轴mmd4.23%)51(8.0100088.2914，取mmd26Ⅱ轴①500r/min时mmd6.27%)51(8.050080.2914，取mmd28②630r/min时mmd1.26%)51(8.063080.2914，取mmd27③800r/min时mmd6.24%)51(8.080080.2914，取mmd25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jm(mm)：3221321][)1(16300jjmSjnuzPKKKKum5.2160400u；分别根据文献[3]表10-2，图10-19取11K，1SK；分别根据文献[2]表4-17，表4-18取2.12K，03.13K；kwP80.2；8m；261z；根据文献[2]表4-16，齿轮材料为40Cr调质，[j]=650MPa；min400rnj。计算得：jm2.64mm按弯曲疲劳强度计算齿轮模数wm(mm)：31321][275wjmSwnYzPKKKKm根据文献[2]表4-24，表4-16取Y=0.414,[w]=275MPa。计算得：mmmw83.19由以上确定齿轮模数mmm3。3.4各齿轮几何尺寸的计算以为例和109zz：(1)计算分度圆直径mmmzd7826399mmmzd1926431010(2)计算中心距mmdda1352109(3)计算齿宽齿宽系数mz9d10.3，mmdbd4.23783.09取mmBmmB2924109，。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daZ1320°4012024126Z2320°5015029156Z3320°3510524111Z4320°5516529171Z5320°30902496Z632