机床主轴变速箱课程设计

沈阳工程学院机床主轴变速箱课程设计班级：机械本112姓名：学号：专业：机械设计制造及其自动化指导教师：日期:2015/01/12—2015-01-23-1-沈阳工程学院机床主轴变速箱设计课程设计成绩评定表系（部）：机械工程系班级：机学生姓名：指导教师评审意见评价内容具体要求权重评分加权分调研论证能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案和日程安排。0.15432工作能力态度工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作，0.25432工作量按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。0.25432说明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。0.55432指导教师评审成绩（加权分合计乘以12）分加权分合计指导教师签名：年月日评阅教师评审意见评价内容具体要求权重评分加权分查阅文献查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力0.25432工作量工作量饱满，难度适中。0.55432说明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。0.35432评阅教师评审成绩（加权分合计乘以8）分加权分合计评阅教师签名：年月日课程设计总评成绩分-2-目录第一章课程设计的目的和内容.......................................................-3-第二章课程设计的步骤...................................................................-4-第一节运动设计.........................................................................-4-一、确定主轴转速级数：.......................................................-4-二、确定转速数列：...............................................................-4-三、求出主轴转速级数Z：....................................................-4-四、确定结构式：...................................................................-4-五、绘制转速图.......................................................................-5-六、绘制传动系统简图...........................................................-6-七、确定各变速组齿轮传动副的齿数...................................-7-第二节传动零件的初步计算.....................................................-8-一、求各轴的计算转速...........................................................-8-二、传动轴直径的估算...........................................................-9-三、齿轮模数的估算.............................................................-10-四、计算各齿轮的参数.........................................................-11-五、三联滑移齿轮设计：.....................................................-12-五、确定各轴间距.................................................................-12-六、带轮的选择.....................................................................-13-七、片式摩擦离合器的计算.................................................-13-八、主轴轴承:........................................................................-14-九、主轴和齿轮的连接:........................................................-15-十、润滑与密封:....................................................................-16-十一、其它问题:....................................................................-16-第三章课程设计的验算.................................................................-17-一、直齿圆柱齿轮的强度验算.............................................-17-二、主轴的弯曲刚度验算.....................................................-20-三、主轴组件的静刚度验算.................................................-21-四、滚动轴承的验算.............................................................-23-设计小结..............................................................................................-24-参考文献..............................................................................................-25--3-第一章课程设计的目的和内容一、题目：机床主轴变速箱设计二、主要技术参数：1、卧式车床，最大回转直径为320mm。2、原始数据：电动机功率P/kwnmax（r·min-1）nmin（r·min-1）公比工件材料刀具材料5.513201061.26钢铁材料硬质合金反转：maxmaxn1.1n2/Z正反正反；Z三、设计内容：1、运动设计：根据给定的转速范围及公比，拟定传动方案，确定结构形式，画转速图，画传动系统图（研究分析齿轮排列方案），计算带轮直径和齿轮齿数。2、动力计算：根据电动机功率，确定各传动件的计算转速，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、结构设计：进行传动轴系，变速机构，主轴组件，操纵机构，换向和制动装置，箱体，润滑和密封的布置和结构设计。4、编写设计计算说明书四、应完成的任务本学期第18、19、20周课程设计，以设计说明书数据为依据，绘制：1、主轴变速箱草图一张（A2）——手绘；2、展开图一张（A0）——计算机CAD绘图，主轴零件图1张。3、三维立体图——pro/e仿真；五、要求1、设计计算说明书字体端正，层次分明，格式排版准确。2、图纸图面清洁，标注准确，符合国家标准；六、设计说明书主要内容及装订顺序1、封皮2、设计任务书；3、成绩评审意见表4、中文摘要和关键词5、目录（标题及页次）；6、机床用途和性能（简要）；7、运动设计和拟定（简要方案比较分析；画传动系统图要规范）；8、主要零件的估算或计算和验算（主轴组件刚度计算）；9、重要结构的选择分析；10、设计小结；11、参考文献（列序号、作者、书名、出版社及年月）；至少6篇-4-第二章课程设计的步骤第一节运动设计一、确定主轴转速级数：由给定的参数，主轴的极限转速为nmax=1320r/min，nmin=106r/min由公式：1maxminznRnn且=1.26可得nR=12.878，z=lglgRn+1=12.008取Z=12二、确定转速数列：由给定的参数，=1.41=1.066，Z=12级查表2-5，得12级转速各为：106，132,170,210,265,315,425,530,670,856,1060,1320,三、求出主轴转速级数Z：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，变速级数应选为Z=3m2n的形式，m、n为正整数。四、确定结构式：12级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。在Ⅰ轴如果安置换向摩擦离合器时，为减少轴向尺寸，第一传动组的传动副数不能多，以2为宜。主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，因此主轴上齿轮少些为好。最后一个传动组的传动副常选用2。综上所述，传动式为12=2×3×2。-5-对于12232传动式有6种结构式对应的结构网，分别为：621232126132321261323212241232123162321212623212按照传动副“前多后少”的原则选择Z=3×2×2这一方案，但主轴换向采用双向片式摩擦离合器结构，致使Ⅰ轴的轴向尺寸过大，所以此方案不宜采用，而应先择12=2×3×2。根据级比指数分配要“前密后疏”的原则，应选用Z=12×23×62这一方案。验算结构式中的最末扩大组（按扩大顺序的最末、非传动顺序的最末）的调整范围nR=)12(641.1=7.88，其最后扩大组的变速范围肯定也符合要求，因此所选结构式比较合理。（一）选定电动机合理的确定电机功率N，使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。电动机的功率是5.5kW，根据《机械工程及自动化简明设计手册》表2—2选取Y132M-4型电动机，额定功率5.5kW,满载转速1440r/min，额定转距2.3。（二）分配总降速比分配降速比时，应注意传动比的取值范围：齿轮传动副中最大传动比maxu2，最小传动比minu41传动比过大，引起振动和噪音，传动比过小，使动齿轮与传动齿轮的直径相差太大，将导致结构庞大。最末一级间的数相隔6极（总6）：1ci=241.1222ci=41中间轴传动比可按先慢后快原则，确定最小传动比，根据级此指数确定其他转动比：Ⅱ～Ⅲ～Ⅳ轴小传动比为∵minaiminbiminciminci=41∴minbi取311bi=12bi=113bi=21Ⅰ～Ⅱ轴传动比为minai取31121i231i（三）确定传动轴的轴数传动轴数=变速组数+定比传动副数+1=3+0+1=4五、绘制转速图先按传动轴数及主轴转速级数求格数，画出网格，用以绘制转速图，在转速图上，先分配从电动机转速到主轴最低转速的总降速比，在串联的双轴传动间画上u(k→k+1)min。再按结构式级比分配规律画上各变速组的传动比射线，从而确定了-6-各传动副的传动比。转速图：六、绘制传动系统简图如下简图所示。-7-七、确定各变速组齿轮传动副的齿数确定各变速组齿轮传动副的齿数时应根据以下原则：1、受齿轮最小齿数Zmin的限制，机床主传动系统一般只取Zmin≥18～20，以避免产生根切现象。2、套装在轴上的小齿轮还考虑到齿根圆到它的键槽深处的最小尺寸应大于基圆齿