卧式升降台铣床设计计算说明书

目录第一章绪论...................................................................................................................................11.1综合课程设计Ⅱ的目的.................................................................................................11.2金属切削机床在国内外发展趋势...................................................................................11.3设计任务和进度安排.....................................................................................................1第二章运动设计...........................................................................................................................22.1确定转速范围结构方案确定.........................................................................................22.2转速图.............................................................................................................................32.3传动系统图.....................................................................................................................5第3章传动件初算.......................................................................................................................63.1主轴及传动轴轴颈.........................................................................................................63.2齿轮模数.........................................................................................................................7第4章结构设计...........................................................................................................................84.1展开图设计.....................................................................................................................84.1.1齿轮布置.............................................................................................................84.1.2主轴组件设计.....................................................................................................84.2截面图及轴的空间布置.................................................................................................9第5章零件验算...........................................................................................................................95.1主轴刚度.........................................................................................................................95.2传动轴刚度...................................................................................................................115.3齿轮疲劳刚度...............................................................................................................14参考文献.........................................................................................................................................161第一章绪论1.1综合课程设计Ⅱ的目的机床课程设计,是在金属切削机床课程之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，使学生在拟定传动和变速的结构方案中，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，并培养学生具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。1.2金属切削机床在国内外发展趋势世界机床步入数控化时代，生产国、消费国集中度偏高：机床可分为普通机床和数控机床。数控机床是在普通机床的基础上发展起来的，首先是出于军事工业的需求，其次民用对机床性能要求的提高推动了数控机床的发展。目前世界机床呈现出美、欧、亚三足鼎立的形式，并且以美国、德国、日本为三洲的代表。世界机床生产国集中度偏高，2008年前十名的机床产值之和为774.5亿美元，占世界机床产值的91.06%，前五名产值之和占世界机床产值的73.5%。前五名机床消费国之和为527.26亿美元，占世界机床产值的61.98%；前十名机床消费国之和为658.67亿美元，占世界机床产值的77.4%。我国机床低端混战，高端失守状况仍存在：我国机床工具行业在进入21世纪后，连续8年保持了快速发展的良好形势，已经连续4年在规模和产值上成为世界第三大机床生产国。国产机床国内市场占有率从2000年的不到40%，提高到2008年的61%。但目前我国大部分高档数控机床依靠进口的局面仍未打破，国产数控机床中附加值较低的简单经济型数控机床占比近70%，而进口的却是具有高附加值的高中档数控机床，国外公司大约占领我国高档机床85%的市场份额。为此，机床工具行业制定了三年振兴规划：经过三年发展，国产机床国内市场占有率提高到70%以上，其中数控机床占有率提高到40%以上。下游需求决定行业未来以大、重、高精为发展方向：机床行业的下游产业主要可以归纳为四大产业：即汽车产业、传统机械产业、产业(包括航空航天、兵器、船舶、核工业等)和以电子信息技术为代表的高新技术产业。汽车工业和航天产业是机床市场需求最大且需求产品技术水平最高的市场。汽车行业需求占据45-50%，机械占据20-25%，行业占15-20%，其他行业占剩余份额。下游行业需求多集中在大型、重型、高精度的数控机床，决定了行业未来仍将以“高速、精密、智能、复合”为方向，多轴联动加工中心、复合加工机床、高速精密数控机床等产品也将继续是行业未来重点发展的品种。1.3设计任务和进度安排设计任务：工作台面积320×1250mm2卧式升降台铣床主传动系统设计主要内容：2(1)运动设计根据给定设备的用途规格、调速范围、极限转速的、公比和功率要求，拟定传动方案，确定传动系统图和转速图。(2)动力设计根据功率和速度，选择电机型号，确定各传动件计算转速，初算传动件尺寸、绘制装配图草图，验算传动件的应力、刚度、寿命等参数。(3)结构设计绘制主传动系统展开图和截面图，完成传动件、箱体、操纵机构零部件结构设计。(4)完成相关技术文档，形成项目总结报告。技术要求：最低转速nmin=30rpm；级数Z=11；公比φ=1.41；功率P=4KW；工件材料：钢、铸铁和有色金属刀具材料：高速钢、硬质合金、陶瓷进度安排：（1）准备工作，借教室、图板、手册１天（2）项目申请答辩1天（3）展开图草图4天（4）截面草图1天（5）验算、加粗、标注4天（6）技术文档及项目总结报告3天（7）答辩１天第二章运动设计2.1确定转速范围结构方案确定已知设计参数为：电机额定功率4wPK额，铣床最低转速min=30/minNr，级数Z=11，公比=1.41。由铣床的最低转速min=30N、公比=1.41、级数Z=11，可知转速调整范围110n=1.4132ZR，主轴的极限转速maxnmin=N=960NR/minr，查文献[1]表3-6可知主轴实际最大转速max=950N/minr，且主轴的转速数列为30/minr，42.5/minr，60/minr，85/minr，118/minr，170/minr，236/minr，335/minr，475/minr，670/minr，950/minr。因两轴间变速组的传动副数多采用2或3，在设计简单变速系统时，变速级数应选择mnz=32的形式，mn、均为正整数，即选用三联齿轮和两联齿轮进行变3速。由参考文献[1]，主变速传动系设计的一般原则是：传动副前多后少原则，传动顺序与扩大顺序相一致原则和变速组降速前慢后快原则，确定变速结构式如下：13511=322，其最末扩大组的调速范围5-52==1.41=5.68R（21），满足要求。设计机床主变速传动系时，为避免从动齿轮尺寸过大而增加箱体的径向尺寸，一般限制降速最小传动比min14u主；为避免扩大传动误差，减少振动噪声，一般限制直齿圆柱齿轮的最大升速比max2u主，由于铣床箱体尺寸较大，可选择最后扩大组的最小降速比min14u主，最大升速比max1u主。2.2转速图根据机床主轴最大转速，由参考文献[2]，选用Y系列封闭自扇冷式鼠笼式三相异步电动机，电机型号13216YM，其级数4P，同步转速1000/minr。传动轴数=变速组数+定比传动副数+1=3+1+1=5。下面选定各传动组齿轮齿数。670671000100U定011aU74,72,70,68,66,64,62,60ZS121.41aU60,63,65,67,68,70,72,73ZS232aU78,75,72,69,66,63,60ZS取72ZS011bU74,76,78,80,82,84,86ZS322.82bU72,73,76,77,80,81,84,87ZS取80ZS11/1/