中北大学课程设计说明书
中北大学
课程设计任务书
2012/2013 学年第 一 学期
学 专
院： 业：
机械工程与自动化学院 机械设计制造及其自动化
学 号：
学 生 姓 名：
课程设计题目： 《金属切削机床》课程设计 （铣床主轴箱设计） 起 迄 日 期： 课程设计地点： 指 导 教 师： 系 主 任： 12 月 15 日～ 12 月 19 日
机械工程与自动化学院
张吉堂 教授 王 彪
下达任务书日期: 2012 年 12 月 17 日
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课 程 设 计 任 务 书
1．设计目的：
通过本课程设计的训练，使学生初步掌握机床的运动设计（包括主轴箱、变速箱传 动链） ，动力计算（包括确定电机型号，主轴、传动轴、齿轮的计算转速） ，以及关键零 部件的强度校核，获得工程师必备设计能力的初步训练。同时巩固《金属切削机床》课 程的基本理论和基本知识。 1．运用所学的理论及实践知识，进行机床设计的初步训练，培养学生的综合设计能 力； 2．掌握机床设计（主轴箱或变速箱）的方法和步骤； 3． 掌握设计的基本技能， 具备查阅和运用标准、 手册、 图册等有关技术资料的能力； 4．基本掌握绘图和编写技术文件的能力
2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等） ：
1．机床的类型、用途及主要参数 铣床，工作时间：二班制，电动机功率： N
n m ax ? 2 1 2 0 rp m
? 4KW
，主轴最高、最低转速如下：
， n m in
? 125rpm
变速级数：z=12。 2．工件材料：45 号钢 3．设计部件名称：主轴箱
刀具材料：YT15
3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、 实物样品等〕 ：
设计任务 1．运动设计：根据所给定的转速范围及变速级数，确定公比，绘制结构网、转速图、 计算齿轮齿数。 2．动力计算：选择电动机型号及转速，确定传动件的计算转速、对主要零件（如皮 带、齿轮、主轴、轴承等）进行计算（初算和验算） 。 设计工作量要求： 1．主轴箱展开图； 2．编写课程设计说明书一份。 （A4>15 页）
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课 程 设 计 任 务 书
4．主要参考文献：
1 2 3 4 陈易新.金属切削机床课程设计指导书. 北京: 机械工业出版社, 1987.7 范云涨.金属切削机床设计简明手册. 北京: 机械工业出版社,1994.7 任殿阁.机床设计指导.辽宁:辽宁科学技术出版社,1991.1 翁世修.金属切削机床设计指导.上海:上海交通大学,1987.8
5．设计成果形式及要求：
图纸和说明书
6．工作计划及进度：
2012 年 12 月 17 日 ~ 12 月 19 12 月 18 日
调查阶段 设计阶段 最终答辩
日 ~ 12 月 21 日上午
12 月 21 日下午、晚上
系主任审查意见：
签字： 年 月 日
2
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目
录
1.概述?????????????????????????????????2 1.1 机床课程设计的目的????????????????????????2 1.2 铣床的规格系列和用处???????????????????????2 1.3 操作性能要求???????????????????????????2 2.参数的拟定??????????????????????????????2 2.1 公比选择?????????????????????????????2 2.2 求出转速系列???????????????????????????2 2.3 主电机选择????????????????????????????2 3.传动设计???????????????????????????????3 3.1 主传动方案拟定??????????????????????????3 3.2 传动结构式、结构网的选择?????????????????????3 3.3 计算传动组与传动副????????????????????????3 3.4 结构式与结构网选定????????????????????????3 3.5 拟定转速图????????????????????????????4 3.6 齿轮齿数确定???????????????????????????6 3.7 传动系统图的设计?????????????????????????7 3.8 轴、齿轮的计算转速的确定?????????????????????8 4.计算传动零件?????????????????????????????9 4.1 传动轴直径的计算?????????????????????????9 4.2 主轴轴颈直径的确定????????????????????????9 4.3 计算齿轮模数???????????????????????????9 5.验算主要零件?????????????????????????????10 5.1 计算和选定三角胶带传动??????????????????????10 5.2 计算圆柱齿轮的强度????????????????????????11 5.3 验算滚动轴承???????????????????????????14 5.4 验算传动轴????????????????????????????15 6.设计感想???????????????????????????????19 参考文献????????????????????????????????20
3
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1.
概述
1.1 机床课程设计的目的 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，并培养学生具有初步的 结构分析，结构设计和计算能力。 1.2 铣床的规格系列和用处 普通机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。因此，对这些基本知识 和资料作些简要介绍。本次设计的是普通铣床主轴变速箱。 1.3 操作性能要求 1）具有皮带轮卸荷装置 2）主轴的变速由变速手柄，和滑移齿轮完成 2.参数的拟定 2.1 公比选择 已知最低转速 nmin=125rpm，最高转速 nmax=2120rpm，变速级数 Z=12，转速调整范围：
Rn ? n m ax n m in ? 2120 125 ? 1 6 .9 6 ， R n
??
z ??
2.2 求出转速系列 根据最低转速 nmin=125rpm，最高转速 nmax=2120rpm，公比 φ =1.26，按《机床课程设计 指导书》 （陈易新编）表 5 选出标准转速数列：舍去最低转速 125rpm 2000 500 实际调速范围： R n 2.3 主电机选择 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。 已知电动机的功率是 4KW，根据《机床设计手册》选 Y112M-4，额定功率 4 kw ，满载转 速 1440
r min
1600 400
n m ax n m in ?
1250 315
1000 250
800 200
630 160 (125)
?
2000 125
? 1 2 .5
，最大额定转距 2.2KN。
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3.传动设计 3.1 主传动方案拟定 拟定传动方案，包括传动型式的选择以及开停、换向、制动、操纵等整个传动系统的确 定。 传动型式则指传动和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的传动型式、变速类型。 传动方案和型式与结构的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。因此，确定传动方 案和型式，要从结构、工艺、性能及经济等多方面统一考虑。 传动方案有多种，传动型式更是众多，比如：传动型式上有集中传动，分离传动；扩大 变速范围可用增加传动组数， 也可用背轮结构、 分支传动等型式； 变速箱上既可用多速电机， 也可用交换齿轮、滑移齿轮、公用齿轮等。 显然，可能的方案有很多，优化的方案也因条件而异。此次设计中，我们采用集中传动 型式的主轴变速箱。 3.2 传动结构式、结构网的选择 结构式、结构网对于分析和选择简单的串联式的传动不失为有用的方法，但对于分析 复杂的传动并想由此导出实际的方案，就并非十分有效。 3.3 计算传动组与传动副： 实现本方案的 12 级主轴转速变化的传动系统可以采用多种传动副组合,比如： a） 12 d） 12
? 3? 4
b） 12 e） 12
? 4?3
c） 12
? 3? 2? 2
? 2? 3? 2
? 2?2?3
方案 a） 、b）可以省一根传动轴，但是其中一个传动组内有四个传动副，增大了该轴的 轴向尺寸这种方案不宜采用。 根据传动副数目分配应该“前多后少”的原则，取方案 3）较合适。 3.4 结构式与结构网选定： 在 12 a） 12
? 3? 2? 2
的传动副组合中，其传动副的扩大顺序又有以下六种形式：
? 3 2 ? 21 ? 2 6 ? 3 2 ? 2 6 ? 21
? 31 ? 2 3 ? 2 6
b） 12
c） 12
d） 12
? 31 ? 2 6 ? 2 3
e） 12
? 3 4 ? 21 ? 2 2
f） 12
? 3 4 ? 2 2 ? 21
根据级比指数分配要传动顺序与扩大顺序相一致既“前密后疏”的原则，即传动顺序与
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扩大顺序相一致，应选用 12
? 3 1 ? 2 3 ? 2 6 ，其结构网如下图所示：
12 ? 3 1 ? 2 3 ? 2 6
图 1 结构网简图
检验最大扩大组的变速范围： r2 3.5 拟定转速图：
??
P0 P1 ( P2 ? 1)
? 1 .2 6
6 ? ( 2 ? 1)
? 4
，符合设计原则要求。
上述所选定的结构式共有三个传动组，变速机构共需 4 轴，加上电动机共 5 轴，故转 速图需 5 条竖线，如下图所示。主轴共 12 速，电动机轴与主轴最高转速相近，故需 12 条横 线。 中间各轴的转速可以从电动机轴往后推，也可以从主轴开始往前推。通常以往前推比较 方便，即先决定轴三的转速。
6
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1440 r m in
2000 1600 i a 3 = 1 :1 i a 2 = 1 :1 .2 6 1250 1000
ia 1
=1
:1
.6
i b 2 = 1 :1
800
ib
1
=1
:2
ic
1 .6 2=
:1
630 500 400 315 250 200 160
ic
1
=1 :2 .5
图 2 转速图
传动组 c 的变速范围为 ? 6
ic 1 ? 1 2 .5 ? 1
? 1 .2 6 ? 4
6
，可知两个传动副的传动比为：
ic 2 ? 1 .6 1 ?
?
2
?
4
1
这样就确定了轴Ⅲ的六种转速只有一种可能， 即为： 400、 500、 630、 800、 1000、 1250r/min。 随后决定轴Ⅱ的转速，传动组 b 的级比指数为 3，在传动比极限范围内，轴Ⅰ的最高转 速可为：1000、1250、1600r/min，最底转速可为：500、630、800 r/min。为了避免升速， 又不能使传动比太小，可取： ib 1 1250r/min。 同理，对于轴Ⅰ，可取：i a 1
? 1 ? 1 1 .2 6
2
?
1
?
3
?
1 2
， ib 2
?
1
?
?
1 1
。轴Ⅱ的转速确定为 800、1000、
?
2
?
1 1 .6
，i a 2
?
1
?
?
1 1 .2 6
，i a 3
?
1 1
。轴Ⅰ的转速：800
r/min。电动机轴与轴Ⅰ之间为带传动，传动比接近 转速图：
1 1 .6
?
1
?
2
。补足各连线，得到如下所示
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1440 r m in z 5 /z 6
z
z 3/z
13
/z 1
4
2000 1600 1250
4
z1
/z
1000
2
z9
/z
10
800 630
z7
/z
8
500 400 315
z1
1
250 200 160
/z
1 2
图 3 转速图
3.6 齿轮齿数确定 利用查表法求出各传动组齿轮齿数：
表 1 各传动组齿轮齿数
变速组 齿数和 齿轮
z1 z2
第一变速组 86
z3 z4 z5 z6 z7
第二变速组 92
z8 z9 z1 0
第三变速组 98
z1 1 z1 2 z1 3 z1 4
齿数
33
53
38
48
43
43
31
61
46
46
28
70
60
38
验算主轴转速误差，主轴各级实际转速值用下式计算：
n实 ? n E ?
D1 D2
? (1 ? ? ) ? ? a ? ? b ? ? c
8
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式中， D 1 、 D 2 分别为大、小带轮的直径； ? a 、 ? b 、 ? c 分别为第一、二、三变速组的齿 轮传动比。
表2 转速误差表
主轴 转速 标准 转速 r/min 实际 转速 r/min 转速 误差
0 0
n1
n2
n3
n4
n5
n6
n7
n8
n9
n1 0
n1 1
n1 2
160
200
250
315
400
500
630
80 0
1000
1250
160 0
2000
159 .4
195. 3
248. 3
313. 6
391. 7
498
629. 1
77 0.8
980
1212 .5
128 0
1920
0.8
0.96
0.38
2.35
0.68
0.55
2.1
0.4
0.4
3.65
2.0
0.97
转速误差用主轴实际转速与标准转速相对误差的绝对值表示：
?n ? n实 ? n标 n标
0 ? 1 （ ? ? 1） 0 ? 2 .6 0
0 0
，计算值如表 2。
3.7 传动系统图的设计 传动系统如图 4 所示：
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图 4 传动系统图
3.8 轴、齿轮的计算转速的确定： 主轴的计算,根据教材表 8-2，中型机床主轴的计算转速是第一个三分之一转速范围内 的最高一级转速，即为 n 4
? 3 1 5 r / m in
；
各传动轴的计算： 轴Ⅲ可从主轴为 315r/min 按 28/70 的传动副找上去， 似应为 800r/min， 但由 于轴Ⅲ上的最底转速 400r/min 经传动组 c 可使主轴得到 160 和 630r/min 两种转速， 630r/min 要传递全部功率，所以轴Ⅲ的计算转速应为 400r/min。轴Ⅱ的计算转速可按的传动副 b 推上 去，得 800 r/min；同理轴Ⅰ为 1250r/min。 各齿轮的计算： 传动组 c 中， 28/70 只需计算 z=28 的齿轮， 计算转速为 800 r/min； 60/38 只需计算 z=38， n j
? 4 0 0 r / m in
；z=28 和 z=38 两个齿轮哪一个的应力更大一些，较难判断，
可同 时 计 算 ，选择模数较大的作为传动组 c 齿轮的模数；传动组 b 应计算 z=31 ，
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n j ? 8 0 0 r / m in
；传动组 a 应计算 z=33， n j
? 1 2 5 0 r / m in
。
4.计算传动零件： 4.1 传动轴直径的计算 按扭转刚度计算： d
? 1 . 64
4
Tn
?? ?
? mm ?
上式中，d-传动轴直径（mm） ；
T n -该轴传递的额定扭矩（N﹒mm） ；
N-该轴传递的功率（Kw） ；
n
j
-该轴的计算转速（rpm） ；
[ ? ]-该轴每米长度允许扭转角（deg/m） ，取 ? =0.8。 轴Ⅲ： d 3 取 35mm 轴Ⅱ： d 2 取 30mm 轴Ⅰ： d 1 取 25mm
? 1 .6 4 4 9 5 5 0 ? 1 0 ?
3
4 ? 0 .9 6 ? 0 .9 9 4 0 0 ? 0 .8
2
m m ? 3 0 .0 2 m m
轴承 30207
? 1 .6 4 4 9 5 5 0 ? 1 0 ?
3
4 ? 0 .9 6 ? 0 .9 9 8 0 0 ? 0 .8
m m ? 2 5 .3 0 m m
轴承 30206
? 1 .6 4 4 9 5 5 0 ? 1 0 ?
3
4 ? 0 .9 6 1 2 5 0 ? 0 .8
m m ? 2 2 .6 9 m m
轴承 6005 30206 D=62 d=30 B=16 30207 D=72 d=35 B=17
轴承 6005 D=47 d=25 B=12 4.2 主轴轴颈直径的确定
由表 3 查得《机床课程设计指导书》 ： 主轴前轴颈 D 1 =100mm，后轴颈 D 2 =（0.7-0.85） D 1 =95-130mm，取 D 2 =80mm。 4.3 计算齿轮模数 同一变速组中的齿轮取同一模数，选择负荷最重的小齿轮按简化的接触疲劳强度公式
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进行初算：
m
j
? 16300
??
3 2
? 1?N
d
? m z 1 ? ??
?2 n j i
? mm ?
式中， m j -按接触疲劳强度估算的齿轮模数（mm） ；
N
n
d
-驱动电动机功率（Kw） ；
j
-被估算齿轮的计算转速 （r/min） ；
μ -大小齿轮齿数之比， z 1 -小齿轮齿数；
? m -齿宽系数， ? m ?
B m
?
6-10，B 为齿宽，m 为模数，取 8；
j
?? ? -许用接触应力，查表 26 取 ?? ? ? 1100
j
MPa
。
传动组 b：31/61
m j ? 16300 3
? 61 ? ? 1 ? ? 7 .5 ? ? 31 ? ? m m ? ? 1 .8 7 m m 61 2 2 8 ? 31 ? ? 1100 ? 800 31 ? 53 ? ? 1 ? ? 7 .5 ? ? 33 ? ? m m ? ? 1 .5 8 m m 53 2 2 8 ? 33 ? ? 1100 ? 1250 33 ? 70 ? ? 1 ? ? 7 .5 ? ? 28 ? ? m m ? ? 1 .9 5 m m 70 2 2 8 ? 28 ? ? 1100 ? 800 28
传动组 a：33/53
m j ? 16300 3
传动组 c：28/70
m j ? 16300 3
5.验算主要零件 5.1 计算和选定三角胶带传动 ① 确定计算功率 Pca 由表 8-6[5]查得工作情况系数 KA=1.2,故: ② 选取 V 带型号 根据 Pca 、n1 由图 8-8[5]确定选用 A 型普通 V 带。 ③ 确定带轮基准直径 由表 8-3[5]和表 8-7[5]取主动基准直径 d d 1
? 100 mm
Pca ? Ka ? p ? 1 . 2 ? 4
Kw=4.8Kw
。
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根据式（8-15） ，从动轮基准直径 d d 2 根据表 8-7[5]，取 d d 2 =118 mm 。
? id
d1
?
1440 1250
? 100 ? 115 mm
按式（8-20）验算带的速度
V ?
? d d 1 n1
60 ? 1 0 0 0
m / s ? 7 .5 m / s
带的速度合适。 ④ 确定 A 带的基准长度和传动中心距 根据 0 . 7 ? d d 1
? d d 2 ?＜ a 0
＜ 2 ?d d 1
? d d 2 ? ,初步确定中心距 a 0 ? 400 mm
。
根据式（8-20）计算带所需的基准长度
L 'd ? 2 a 0 ?
?
2
?d d 1 ?
dd2??
?d d 1 ?
dd2?
2
? 1172 mm
4a0
由表 8-2 选带的基准长度 L d
? 1120 mm
。
L d ? L 'd 2 ? 374 mm
按式（8-21）计算实际中心距 a ⑤ 验算主动轮上的包角α1 由式（8-6）得： a 1 ? 180 ? ? 主动轮上的包角合适。 ⑥ 计算 A 带的根数 z 计算单根 V 带的额定功率 P r
a ? a0 ?
d d 2 ? d d1 a
? 57 . 5 ? ? 180 ? ?
118 ? 100 374
? 57 . 5 ? ? 177
?
? 90 ?
由 dd1=100mm 和 n1=1440r/min，查表 8-4a 得 P 0 =1.32kw。 根据 n1=1440r/min,i=1.152 和 A 型带，查表 8－4b 得 ? P0 查表 8－5 得 K a ＝0.99，表 8－2 得 K L ＝0.91，于是
Pr
? 0 . 08 KW
= ? P0
Pca Pr
? ? P0 ? K a K L =1.26
z ?
=3.8
取4
⑦计算预紧力 F0
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由式(8-23)知
F 0 ? 500 ?
? Pca ? 2 . 5 ? ? 1 ? ? qv ? K ? vz ? a ?
? 128 N
2
查表 8-4 得 q=0.1kg/m，故： F 0 计算作用在轴上的压轴力 F p
F p ? 2 zF 0 sin a1 2
由式（8-4）得
177 ? 2 ? 1023 N
? 2 ? 4 ? 128 ? sin
5.2 计算圆柱齿轮的强度： 验算变速箱中齿轮强度应选择相同模数承受载荷最大齿数最小的齿轮进行接触应力 和弯曲应力计算，一般对高速传动的齿轮验算齿面接触应力，对低速传动的齿轮验算齿根弯 曲应力，对硬齿面软齿心渗碳淬火的齿轮要验算齿根弯曲应力。 接触应力的验算公式：
?
? 2081 ? 10 Zm
3
( u ? 1) K 1 K 2 K 3 K s N uBn
j
j
? MPa ? ? [?
j
]
弯曲应力的验算公式：
?
? 208 ? 10 K 1 K 2 K 3 K s N
5
w
Zm BYn
2
? MPa ? ? [? w ]
j
表 3 齿轮的强度计算
传动组 齿轮传递功率 N 齿轮计算转速 n j 齿轮的模数 m 齿宽 B 小齿轮数 Z 大齿轮与小齿轮齿数比 u 寿命系数 K s 接触疲劳 弯曲疲劳
第一传动组 3.76 800 2 16 28 70/28 0.67 0.90
第二传动组 3.80 800 2 16 31 61/31 0.86 0.90
第三传动组 3.84 1250 2 16 33 53/33 0.83 0.90
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速度转化 系数 K n 功率利用 系数 K N 材料利用 系数 K Q
接触疲劳 弯曲疲劳 接触疲劳 弯曲疲劳 接触疲劳 弯曲疲劳
0.95 0.93 0.58 0.78 0.70 0.72 1.2 1.2 1 0.438
Ks ? KT K KnKQ
0.85 0.93 0.58 0.78 0.73 0.75 1.2 1.2 1 0.444
0.72 0.90 0.58 0.78 0.76 0.77 1.2 1.2 1.05 0.454
工作情况系数 K 1 动载荷系数 K 2 齿向载荷分布系数 K 3 齿形系数 Y 其中寿命系数 K s
KT ?
N
工作期限系数
KT ?
m
6 0 n 1T co
T-齿轮在机床工作期限 ? T s ? 内的总工作时间 h ，对于中型机床的齿轮取
T ? 15000 ? 2000 h
，同一变速组内的齿轮总工作时间可近似地认为 T
?
Ts p
，P 为该变速组的
传动副数。
n1 ? 齿 轮 的 最 低 转 速 （ rp m ) c0 ? 基 准 循 环 次 数
m ?疲劳曲线指数
；
； ； ； ；
? K s m a x 时，则取 K
s
Kn ? 转速变化系数 KP ? 材料强化系数
K
s
的极限值 K s m a x 、 K s m in ，当 K s
i n
? K
s max
；当 K s
? K s m i n 时，取
K s ? K sm
；
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?? j ? ? ?
-许用接触应力（ M P a ） ，查表 3-9， ? ? ?
j
? ?
=1100 M P a ；
，查表 3-9， ? ? w ? =320 M P a 。 ? ? w ? -许用弯曲应力（ M P a ） 代入公式，得传动组 c：
? 70 ? ? 1 ? ? 1 .2 ? 1 .2 ? 1 ? 0 .6 7 ? 3 .7 6 ? 28 ? ? M P a ? 5 0 4 .2 M P a ? ? ? j ? ? ? 70 ? 16 ? 500 28
M P a ? 2 5 8 .3 M P a ? ? ?
?
j
?
2081? 10 28 ? 2
3
?
w
?
2 0 8 ? 1 0 ? 1 .2 ? 1 .2 ? 1 ? 0 .9 ? 3 .7 6
5
2 8 ? 2 ? 1 6 ? 0 .4 3 8 ? 5 0 0
2
w
?
传动组 b：
? 61 ? ? 1 ? ? 1 .2 ? 1 .2 ? 1 ? 0 .8 6 ? 3 .8 0 ? ? 31 ? M P a ? 5 0 9 .8 M P a ? ? ? j ? ? ? 61 ? 16 ? 500 31
M P a ? 2 3 2 .6 M P a ? ? ?
?
j
?
2081? 10 31? 2
3
?
w
?
2 0 8 ? 1 0 ? 1 .2 ? 1 .2 ? 1 ? 0 .9 ? 3 .8 0
5
3 1 ? 2 ? 1 6 ? 0 .4 4 4 ? 5 0 0
2
w
?
传动组 c：
? 53 ? ? 1 ? ? 1 .2 ? 1 .2 ? 1 .0 5 ? 0 .8 3 ? 3 .8 4 ? ? 33 ? M P a ? 3 7 2 .6 M P a ? ? ? j ? ? ? 53 ? 16 ? 800 33
M P a ? 1 4 1 .7 M P a ? ? ?
?
j
?
2081? 10 33 ? 2
3
?
w
?
2 0 8 ? 1 0 ? 1 .2 ? 1 .2 ? 1 .0 5 ? 0 .9 ? 3 .8 4
5
3 3 ? 2 ? 1 6 ? 0 .4 5 4 ? 8 0 0
2
w
?
5.3 验算滚动轴承 由前面所示的Ⅱ轴受力状态可以分别计算出左,右两支承端支反力。 在 xoy 平面内：
R'A ? F x 2 f ? F x1 b l F x 2 c ? F x1 a l ? 1252 . 2 ? 126 ? 1200 . 1 ? 156 276 1252 . 2 ? 150 ? 1200 . 1 ? 120 276 ? ? 106 . 7 N
R 'B ?
?
? 158 . 8 N
在 zoy 平面内：
16
中北大学课程设计说明书
R''A ? F Z 2 f ? F Z 1b l F z 2 c ? F z1 a l ? 610 . 7 ? 126 ? 585 . 3 ? 156 276 610 . 7 ? 150 ? 585 . 3 ? 120 276 ? ? 52 . 0 N
R ''B ?
?
? 77 . 4 N
左、端支反力为：
RA ? RB ? R'A ? R''A R 'B ? R ' 'B
2 2 2
? 118 . 7 N ? 176 . 7 N
2
两支承轴承受力状态相同，但右端受力大，所以只验算右端轴承。 滚动轴承的疲劳寿命验算：
Lh ? Cf n ? 500 ? ?k K K K F ? A Hp Hn l ? ? ? ?
?
? ?T
?? h ?
其中：额定动载荷：C=11000N， 《机床设计简明手册》 ； 速度系数：
fn ?
?
100 3n c
?
3
100 3 ? 500
? 0 . 41
；
使用系数： K A
? 1 .1 ；
? 0 . 78
功率利用系数： K Hp 转速变化系数： K Hn
，表 3-3《床设计制导》 ； ，表 3-2；
? 0 . 90
齿轮轮换工作系数： K l
? 0 . 75
当量动载荷：F=176.7N，已计算求得； 许用寿命：T，一般机床取 10000-15000h； 寿命指数： ?
? 4
。
则额定寿命：
1 1 0 0 0 ? 0 .4 1 ? ? 7 Lh ? 5 0 0 ? ? ? 5 .2 8 ? 1 0 h ? ? T 1 .1 ? 0 .7 8 ? 0 .9 0 ? 0 .7 5 ? 1 7 6 .7 ? ?
3
?
5.4 验算传动轴 ①强度验算与弯曲刚度验算 受力分析：以Ⅱ轴为例进行分析，Ⅱ轴上的齿轮为滑移齿轮。通常，选择主轴处于计 算转速（200r/min）时齿轮的啮合位置为计算时的位置。根据本机床齿轮排列特点，主轴为 250r/min 时，Ⅱ轴受力变形大于前者，故采用此时的齿轮位置为计算位置。受力分析如下
17
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图所示：
F2
F1
图 5 齿轮轴向位置
图 5 中 F1 为齿轮 Z4（齿数为 48）上所受的切向力 Ft1，径向力 Fr1 的合力。F2 为齿轮 Z9 （齿数 46）上所受的切向力 Ft2，径向力 Fr2 的合力。 各传动力空间角度如图 6 所示，根据下表的公式计算齿轮的受力。
z
F t2
2
F r2 F2
x
F1 F r1
F t1
图 6 Ⅱ轴各传动力角度关系
1
18
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表 4 齿轮的受力计算
齿轮 Z4 传
T ? Ft ? F ? 9 . 55 ? 10 ? P
6
齿轮 Z9 F1 在 Z 轴 投 影 Fz1 N 585.3 分 度 圆 直 径 d1 mm 切 向 力 Ft2 N F1 在 X 轴 投 影 Fz2 N 1252.2 1252.2 F1 在 Z 轴 投 影 Fz2 N -610.7 92 分 度 圆 直 径 d2 Mm
齿 轮 压 力 角
齿 面 摩 擦 角 γ ° 切 向 力 Ft1 N
F1 在 X 轴 投 影 Fz1 N
传递 功率 P kw
转 速 n r/ min
动 转 矩 T
n 2T d Ft cos ?
? ?? ??
d ? zm
N· α mm °
57603.2
-1200.1
3．80 630
20
6
-1200.1
96
②挠度、倾角的计算： 分别计算出各平面挠度、倾角，然后进行合成。如下图所示：其中 a=120,
5
b=156, ,
4
c=150, n=159.35,
? 32385 . 4
f=126,
1 6 EIL ? 9 . 1 ? 10
? 14
l=276,
E ? 2 . 1 ? 10 MPa
I ?
?d
64
4
?
? ? 28 . 5
64
F2
x
F1
19
摘要 数字控制是近代发展起来的一种自动化控制技术是用数字化信号对机床运动极其加工过程进行控制的一种方法,随着科学技术的迅猛发展，数控机床已经是一个国家机械工业水平的重要标准。 数控机床是装有程序控制系统的机床。该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其他符号编码指令规定的程序。 数控机床是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业的渗透形成的机电一体化产品，起技术范围覆盖很多领域：（1）机械制造技术（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感技术；(6软件技术等。计算机对传统机械业的渗透，完全改变了制造业。制造业不但成为工业化的象征，而且由于信息技术的渗透，使制造业犹如朝阳产业，具有广阔的发展天地。 数控机床就是将加工过程所需的各种步骤以及刀具与工件之间的相对位移量都是用数字化的代码来表示。通过控制介质数字信息送入专用区域通用的计算机。计算机对输入的信息进行处理，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床自动加工出所需要的工件。 关键词：机械设计数控三坐标铣床主轴数控系统
Abstract Digital control is a kind of automatic control technology developed in recent years is a method of using the digital signals of the machine is the machining process control, with the rapid development of science and technology, numerical control machine tool is an important standard of mechanical industry of a country level. NC machine tool is provided with the program control system of machine tool. The system can be logically processing with the use of numbers, or other symbols coded instructions procedures. NC machine tool is the penetration of the new technology of numerical control technology as the representative of the traditional manufacturing industries form the integration of mechanical and electrical products, technical scope covers many fields: (1) mechanical manufacturing technology (2) information processing, processing, transmission technology; (3) the automatic control technology; (4) servo drive technology; (5) sensor technology; (6 software technology. The computer penetration of the traditional mechanical industry, completely changed the manufacturing industry. The manufacturing industry is not only to become a symbol of industrialization, and because the penetration of information technology, the manufacturing industry is a sunrise industry, has the broad development world. NC machine tools is the relative displacement between the various steps required to process as well as the tool and workpiece are using digital codes to represent. By controlling the medium of digital information into the special area for general computer. The computer processes the input, servo system sends commands to control the machine tool or other executive element, make the machine tool workpiece needed. Keywords: mechanical design, CNC three axis milling machine spindle CNC system
目录 一、机床总体设计---------------------------------------------------------------------2 1、机床布局--------------------------------------------------------------------------------------------2 2、绘制转速图-----------------------------------------------------------------------------------------4 3、防止各种碰撞和干涉-----------------------------------------------------------------------------5 4、确定带轮直径--------------------------------------------------------------------------------------5 5、验算主轴转速误差--------------------------------------------------------------------------------5 6、绘制传动系统图-----------------------------------------------------------------------------------6 二、估算传动件参数确定其结构尺寸-------------------------------------------7 1、确定传动见件计算转速--------------------------------------------------------------------------7 2、确定主轴支承轴颈尺寸--------------------------------------------------------------------------7 3、估算传动轴直径-----------------------------------------------------------------------------------7 4、估算传动齿轮模数--------------------------------------------------------------------------------8 5、普通V带的选择和计算-------------------------------------------------------------------------8 三、机构设计--------------------------------------------------------------------------10 1、带轮设计-------------------------------------------------------------------------------------------10 2、齿轮块设计----------------------------------------------------------------------------------------10 3、轴承的选择----------------------------------------------------------------------------------------10 4、主轴主件-------------------------------------------------------------------------------------------10 5、操纵机构-------------------------------------------------------------------------------------------10 6、滑系统设计----------------------------------------------------------------------------------------10 7、封装置设计----------------------------------------------------------------------------------------10 8、主轴箱体设计-------------------------------------------------------------------------------------11 9、主轴换向与制动结构设计----------------------------------------------------------------------11 四、传动件验算-----------------------------------------------------------------------11 1、齿轮的验算----------------------------------------------------------------------------------------11 2、传动轴的验算-------------------------------------------------------------------------------------13 五、设计感想--------------------------------------------------------------------------15 六、参考文献--------------------------------------------------------------------------16
X6132型万能升降台铣床主轴箱设计 说明书
一、概述 (3) 1.1 金属切削机床在国民经济中的地位 (3) 1.2机床课程设计的目的 (3) 1.3车床的规格系列和用处 (3) 1.4 操作性能要求 (4) 二、传动设计 (4) 2.1 主传动方案拟定 (4) 2.2 传动结构式、结构网的选择 (5) 2.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目 (5) 2.2.2确定传动顺序 (5) 2.2.3确定扩大顺序 (5) 2.2.4确定变速组中的极限传动比及变速范围 (6) 2.2.5确定最小传动比 (6) 三、传动件的估算 (8) 3.1 带轮设计 (8) 3.2 齿轮齿数以及计算转速的确定 (10) 3.2.1齿轮齿数的确定 (10) 3.3轴及传动轴的计算转速 (14) 3.4齿数模数的确定 (14) 3.5传动轴直径的计算 (15) 4.1齿轮模数验算 (16) 4.2传动轴刚度验算（轴） (17) 4.3、轴承寿命的验算 (18) 五、结构设计及说明 (20) 5.1 结构设计的内容、技术要求和方案 (20) 六、总结 (20) 七、参考文献 (21)
一、概述 1.1 金属切削机床在国民经济中的地位 金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，又称为“工作母机”或“工具机”。 在现代机械制造工业中，金属切学机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量，约占机器总制造工作量的40%～60%。机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。 1.2机床课程设计的目的 专业课程设计是在学生学完相应课程及先行课程之后进行的实习性教学环节，是大学生的必修环节，其目的在于通过机床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，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。 1.3车床的规格系列和用处 规格系列： 表1 X6132万能升降台铣床的主参数（规格尺寸）和基本参数 最低转速 Nmin 最低转速 Nmax 主电机转 速 主电机 功率 N（kw） 公比 转速级 数Z
机床主轴箱设计说明书 一、机床的型号及用途 1、规格 选用型号 CA6140、规格 Φ320×1000 2、用途 CA6140型卧式车床万能性大，适用于加工各种轴类、套筒类、轮盘类零件上的回转表面。可车削外圆柱面、车削端面、切槽和切断、钻中心孔、钻孔、镗孔、铰孔、车削各种螺纹、车削外圆锥面、车削特型面、滚花和盘绕弹簧等。加工围广、结构复杂、自动化程度不高，所以一般用于单件、小批生产。 二、 机床的主参数和其他主要技术要求 1、主参数和基本参数 1) 主参数 机床主参数系列通常是等比数列。普通车床和升降台铣床的主参数均采用公比为1.41的数列，该系列符合国际ISO 标准中的优先系列。 普通车床的主参数D 的系列是：250、320、400、500、630、800、1000、1250mm 。 2) 基本参数 除主参数外，机床的基本是指与被加工工件主要尺寸有关的及与工、夹、量具标准有关的一些参数，这些主参数列入机床的参数标准，作为设计时依据。 3）普通车床的基本参数 普通车床的基本参数应符合《普通车床参数国家标准》见参考文献 【一】中表2的规定，有下列几项数； 刀架上最大工件回转直径1D （mm ） 由于刀架组件刚性一般较弱，为了提高生产效率，国外车床刀架溜板厚度有所增加，在不增加中心高时，1D 值减少的趋势。我国作为参数标准的1D 值，基本上取12D D >/,这样给设计留一定的余地，设计时，在刀架刚度允许的条件下能保证使用要求，可以取较大的1D 值。所以查参考文献【一】（表2）得1D =160mm 。 主轴通孔直径d ﹙mm ﹚
普通车床主轴通孔径主要用于棒料加工。在机床结构允许的条件下，通孔直径尽量取大些。参数标准规定了通孔直径d的最小值。所以由参考文献 【一】（表二）d=36mm。 主轴头号 普通车床采用短锥法兰式主轴头，这种形式的主轴头精度高，装卸方便。 主轴端部及其结构合面得型式和基本尺寸要符合《法兰式车床主轴端部尺寸部标注》的规定。根据机床主参数值大小采用不同号数的主轴头（4～15号），号值数等于法兰直径的1/25.4而取其整数值。所以由参考文献【一】（表2）可知主轴头号取4.5 装刀基面至主轴中心距离h(mm) 为了使用户，提高刀具的标准化程度，根据机械工业部工具研究所的刀 具杆标准，规定了h=22mm。 最大工件长度L （mm） 最大工件长度L是指尾座在床身处于最后位置，尾座顶尖套退入尾座孔时容纳的工件长度。为了有利组织生产，采用分段等差的长度数列。所以由参考文献【一】（表2）得L=1000mm。 2、主传动的设计 1）主轴极限的确定 由课程设计任务书中给出的条件可知： Z=40 r/min min Z=1800 r/min max 2）公比的确定 主轴极限转速的确定后，根据机床的使用性能和结构要求，选择主轴转速数列的公比值，因为中型通用机床，常用的公比为1.26或是1.41，再根据极限转速，按参考文献【一】中表2—1选出标准转速数列公比 =1.41。 3）主轴转速级数的确定 按任务书要求Z=12 按标准转速数列为40、56、80、115、160、225、315、445、625、880、1250、1800r/min 4）主传动电动机功率的确定 电动机的额定功率为： N =4kW 额
目录 1、绪论 (2) 1.1金属切削机床在国民经济中的地位 (2) 1.2本课题研究目的 (2) 2、卧室升降台铣床主轴箱的设计 (3) 2.1原始数据与技术条件 (3) 2.2机床主传动系统运动设计 (3) 2.3传动零件的初步计算 (7) 3、结构设计及说明 (15) 3.1结构设计的内容、技术要求和方案 (15) 3.2展开图及其布置 (16) 3.3轴（输入轴）的设计 (16) 3.4齿轮块设计 (17) 3.5传动轴的设计 (18) 3.6主轴组件设计 (19) 总结 (23) 致谢 (24) 参考文献 (25)
1、绪论 1.1金属切削机床在国民经济中的地位 金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，又称为“工作母机”或“工具机”。 在现代机械制造工业中，金属切学机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量，约占机器总制造工作量的40%60%。机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。 机床的“母机”属性决定了它在国民经济中的重要地位。机床工业为各种类型的机械制造厂提供先进的制造技术和优质高效的机床设备，促进机械制造工业的生产能力和工艺水平的提高。机械制造工业肩负着为国民经济各部门提供现代化技术装备的任务，为适应现代化建设的需要，必须大力发展机械制造工业。机械制造工业是国民经济各部门赖以发展的基础。机床工业则是机械制造工业的基础。一个国家机床工业的技术水平，在很大程度上标志着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。显然，金属切削机床在国民经济现代化建设中起着重大的作用。 1.2本课题研究目的 课程设计是在学生学完相应课程及先行课程之后进行的实习性教学环节，是大学生的必修环节，不仅是巩固学生大学所学知识的重要环节，而且也是在检验大学生综合应用知识的能力、自学能力、独立操作能力和培养创新能力，是大学生参加工作前的一次实践性锻炼。 通过本课题设计可以达到以下目的： 1.综合运用学过的专业理论知识，能独立分析和拟订某机床主轴箱传动结构，装配结构和制造结构的各种方案，能在机械设计制图，零件计算和编写技术文件等方面得到综合训练，具备设计中等复杂零件的能力。 2 通过本课程设计的训练，能初步掌握机床的运动设计，动力计算以及关键零部件的强度校核，或得工程师必备设计能力的初步训练，从而提高分析问题，解决问题，尽快适应工程实践的能力。 3. 熟悉和学会使用各种手册，能善于使用网络搜寻一些设计的相关资料，掌握一定的工艺制订的方法和技巧。
目录 全套图纸加174320523 各专业都有 1.概述和机床参数确定 (1) 1.1机床运动参数的确定 (1) 1.2机床动力参数的确定 (1) 1.3机床布局 (1) 2.主传动系统运动设计 (2) 2.1确定变速组传动副数目 (2) 2.2确定变速组的扩大顺序 (2) 2.3绘制转速图 (3) 2.4确定齿轮齿数 (3) 2.5确定带轮直径 (3) 2.6验算主轴转速误差 (4) 2.7绘制传动系统图 (4) 3．估算传动件参数确定其结构尺寸 (5) 3.1确定传动转速 (5) 3.2确定主轴支承轴颈尺寸 (6) 3.3估算传动轴直径 (6) 3.4估算传动齿轮模数 (6) 3.5普通V带的选择和计算 (7) 4．结构设计 (8) 4.1带轮设计 (8) 4.2齿轮块设计 (8) 4.3轴承的选择 (9) 4.4主轴组件 (9) 4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计 (9) 4.6主轴箱体设计 (9)
4.7主轴换向与制动结构设计 (9) 5.传动件验算 (10) 5.1齿轮的验算 (10) 5.2传动轴的刚度验算 (12) 5.3花键键侧压溃应力验算 (16) 5.4滚动轴承的验算 (16) 5.5主轴组件验算 (17) 6. 主轴位置及传动示意图 (20) 7.总结 (20) 8.参考文献 (21) 1.概述 1机床课程设计的目的 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，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。轻型车床是根据机械加工业发展需要而设计的一种适应性强，工艺范围广，结构简单，制造成本低的万能型车床。它被广泛地应用在各种机械加工车间，维修车间。它能完成多种加工工序；车削内圆柱面，圆锥面，成形回转面，环形槽，端面及内外螺纹，它可以用来钻孔，扩孔，铰孔等加工。 1.1 机床运动参数的确定 （1）确定公比φ及Rn 已知最低转速n min =45rpm，最高转速n max =1980rpm，变速级数Z=12，则公比： φ= （n max /n min ）1/（Z－1） =（1980rpm/45rpm）1/（12－1）≈1.41 转速 调整范围： Rn=n max /n min =44 （2）求出转速系列 根据最低转速45r/min，最高转速max n=1980r/min，公比φ=1.41，按《金属切屑机床》（戴曙编）表7-1选出标准转速数列： 2000 1400 1000 710 500 355 250 180 125 90 63 45 1.2机床动力参数的确定 已知电动机功率为N=4kw，根据《金属切削机床简明手册》（范云涨、陈兆年编）表11-32选择主电动机为Y112M-4，其主要技术数据见下表1： 表1 Y90L-4技术参数
目录 第一章机床的用途及主要技术参数 (2) 第二章方案设计 (2) 第三章主传动设计 (2) 3.1 驱动源的选择 (2) 3.2 转速图的拟定 (3) 3.3传动轴的估算 (5) 3.4齿轮模数的估算 (6) 第四章主轴箱展开图的设计 (7) 4.1设计的容和步骤 (7) 4.2 有关零部件结构和尺寸的确定 (7) 4.3 各轴结构的设计 (9) 4.4 主轴组件的刚度和刚度损失的计算： (10) 第五章零件的校核 (11) 5.1齿轮强度校核 (11) 5.2传动轴挠度的验算： (12) 第六章心得体会 (13) 参考文献 (14)
数控机床课程设计 第一章机床的用途及主要技术参数 常用数控铣床可分为线轨数控铣床、硬轨数控铣床等。 数控铣床(线轨)具有精度高、刚性好、噪音小，操作简单、维修方便等优点。工件一次装夹可以完成平面、槽、斜面及各种复杂三维曲面的铣削，及钻孔，扩孔、铰孔和镗孔等。是复杂型腔、模具、箱体类零件加工的理想设备。 数控铣床(硬轨) 具有精度高、刚性好、噪音小，操作简单、维修方便等优点。工件一次装夹可以完成平面、槽、斜面及各种复杂三维曲面的铣削，及钻孔，扩孔、铰孔和镗孔等。是复杂型腔、模具、箱体类零件加工的理想设备。 表1-1 第二章方案设计 本次设计的数控铣床主轴箱是串联在交流调频主轴电机后的无级变速箱，属于机械无级变速装置。它是利用摩擦力来传递转矩，通过连续改变摩擦传动副工作半径来实现无级变速。由于它的变速围小，是恒转矩传动，适合铣床的传动。 第三章主传动设计 3.1 驱动源的选择 机床上常用的无级变速机构是直流或交流调速电动机，直流电动机从额定转速nd向上至最高转速nmax是调节磁场电流的方法来调速的，属于恒功率，从额定转速nd向下至最低转速nmin是调节电枢电压的方法来调速的，属于恒转矩；交流调速电动机是靠调节供电频率的方法调速。由于交流调速电动机的体积小，转动惯量小，动态响应快，没有电刷，能达到
中北大学 信息商务学院 课程设计说明书 学生姓名：学号： 系：机械自动化系 专业：机械设计制造及其自动化 题目：机床课程设计 ——车床主轴箱设计 指导教师：马维金职称: 教授 黄晓斌职称: 副教授 2013年12月28日
目录 一、传动设计 1.1电机的选择 1.2运动参数 1.3拟定结构式 1.3.1 确定变速组传动副数目 1.3.2确定变速组扩大顺序 1.4拟定转速图验算传动组变速范围 1.5确定齿轮齿数 1.6确定带轮直径 1.6.1确定计算功率Pca 1 .6.2选择V带类型 1.6.3确定带轮直径基准并验算带速V 1.7验算主轴转速误差 1.8绘制传动系统图 二、估算主要传动件，确定其结构尺寸 2.1确定传动件计算转速 2.1.1主轴计算转速 2.1.2各传动轴计算转速 2.1.3各齿轮计算转速 2.2初估轴直径 2.2.1确定主轴支承轴颈直径 2.2.2初估传动轴直径 2.3估算传动齿轮模数 2.4片式摩擦离合器的选择及计算 d 2.4.1决定外摩擦片的内径 2.4.2选择摩擦片尺寸 2.4.3计算摩擦面对数Z 2.4.4计算摩擦片片数 2.4.5计算轴向压力Q 2.5V带的选择及计算 a 2.5.1初定中心距 L 2.5.2确定V带计算长度L及内周长 N
2.5.3验算V带的挠曲次数 2.5.4确定中心距a 2.5.5验算小带轮包角 α 1 2.5.6计算单根V带的额定功率 P r 2.5.7计算V带的根数 三、结构设计 3.1带轮的设计 3.2主轴换向机构的设计 3.3制动机构的设计 3.4齿轮块的设计 3.5轴承的选择 3.6主轴组件的设计 3.6.1各部分尺寸的选择 3.6.1.1主轴通孔直径 3.6.1.2轴颈直径 3.6.1.3前锥孔尺寸 3.6.1.4头部尺寸的选择 3.6.1.5支承跨距及悬伸长度 3.6.2主轴轴承的选择 3.7润滑系统的设计 3.8密封装置的设计 四、传动件的验算 4.1传动轴的验算 4.2键的验算 4.2.1花键的验算 4.2.2平键的验算 4.3齿轮模数的验算 4.4轴承寿命的验算 五、设计小结 六、参考文献
课程设计 课程名称：金属切削机床 学院：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化姓名：学号： 年级：任课教师： 2011年 1月15 日 贵州大学机械工程学院
目录 目录 (2) 一、绪论 (4) 二、设计计算 (5) 1机床课程设计的目的 (5) 2机床主参数和基本参数 (5) 3操作性能要求 (5) 三、主动参数的拟定 (6) 1确定传动公比 (6) 2主电动机的选择 (6) 四、变速结构的设计 (6) 1主变速方案拟定 (6) 2变速结构式、结构网的选择 (7) 1. 确定变速组及各变速组中变速副的数目 (7) 2. 变速式的拟定 (7) 3. 结构式的拟定 (7) 4. 结构网的拟定 (8) 5. 结构式的拟定 (8) 6. 结构式的拟定 (9) 7. 确定各变速组变速副齿数 (10) 8. 绘制变速系统图 (11) 五、结构设计 (12) 1.结构设计的内容、技术要求和方案 (12) 2.展开图及其布置 (12) 3.I轴（输入轴）的设计 (12) 4.传动轴的设计 (13) 5.主轴组件设计 (14) 1. 内孔直径d (14) 2. 轴径直径 (15) 3. 前锥孔直径 (15) 4. 主轴悬伸量a和跨距 (15) 5. 主轴轴承 (15) 6. 主轴和齿轮的联接 (16) 7. 润滑和密封 (16) 8. 其它问题 (16) 六、传动件的设计 (17) 1带轮的设计 (17)
2传动轴直径的估算 (20) 1 确定各轴计算转速 (20) 2传动轴直径的估算 (21) 3各变速组齿轮模数的确定 (22) 4片式摩擦离合器的选择和计算 (25) 七、本文工作总结 (27) 参考文献 (28) 致谢 (29)
C6136型机床主轴箱课程设计说明书系别：交通和机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级：机械10-4班 姓名：富连宇 学号：1008470434 吗 指导老师：赵民 目录 一、设计目的 (1) 二、机床主要技术要求 (1) 三、确定结构方案 (1) 四、运动设计 (1) 4.1确定极限转速 (1) 4.2拟订结构式 (1) 4.3绘制转速图 (2) 4.4 确定齿轮齿数 (2) 4.5 验算主轴转速误差： (3) 4.6 绘制传动系统图 (3) 五、动力设计 (3) 5.1 V带的传动计算 (3) 5.2各传动轴的估算 (4) 5.3齿轮模数确定和结构设计： (5) 5.4摩擦离合器的选择和计算： (6) 5.5结构设计 (7) 六、齿轮强度校核 (8) 6.1、各齿轮的计算转速 (8) 6.2、齿轮校核 (9) 七、主轴刚度校核 (9) 八、主轴最佳跨度确定 (10) 8.1计算最佳跨度 (10) 8.2校核主轴挠度 (10) 8.2主轴图：（略）见附图2 (10) 九、各传动轴支持处轴承选用 (10) 十、键的选择和校核 (10) 1）、轴IV的传递最大转矩 (10) 十一、润滑和密封 (11) 十二、总结 (11) 十三、参考文献 (11) 十四、附 (12)
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。可使我们学会理论联系实际的工作方法，培养独立工作的能力；学会基本的设计的方法；熟悉手册、标准、资料的运用；加强机械制图、零件计算、编写技术文件的能力，学会设计说明书的编写。为接下去的毕业设计、毕业论文积累经验。 二、机床主要技术要求 [1]车床类型为C6136型车床主轴变速箱（采用机械传动结构）。 [2]加工工件最大直径：360mm [3]加工工件最大长度：1500mm [4] 主轴通孔直径：40-50mm [5]主轴前锥孔：莫式5号 [6]主轴采用三相异步电机 [7]主电动机功率为n电额：4kw [8]转速nmin：33.5r/min mmax：1700 r/min n额：1000r/min [9]主轴变速系统实现正传12级变速，反转6级变速（采用摩擦离合器） 三、确定结构方案 [1] 主轴传动系统采用V带、齿轮传动； [2]传动形式采用集中式传动； [3]主轴换向制动采用双向片式摩擦离合器和带式制动器； [4]变速系统采用多联滑移齿轮变速。 四、传动方案 4.1确定极限转速 转速n min：33.5r/min n max：1700 r/min n额：1000r/min 4.2拟订结构式 1）确定变速组传动副数目： 传动副中由于结构的限制以2或3为合适，即变速级数Z应为2和3的因子，为实现12级主轴转速变化的传动系统可以以下多种传动副组合： ①12=3x2x2 ②12=2x2x3 ③12=2ⅹ3ⅹ2等 18级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴箱的具体结构、装置性能，主轴上的传动副数主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，因此主轴上的齿轮少些为好。按照1 符合变速级数、级比规律 2 传动件前多后少3 结构网前密后疏4 第二扩大组变速范围r=8满足变速范围要求
文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 目录 第一章引言 第二章机床的规格和用途 第三章机床主要参数的确定 第四章传动放案和传动系统图的拟定 第五章主要设计零件的计算和验算 第六章结论 第七章参考资料编目
第一章引言 普通车床是车床中应用最广泛的一种，约占车床类总数的65%，因其主轴以水平方式放置故称为卧式车床。 CA6140型普通车床的主要组成部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。 主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中等主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。 进给箱：又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。 丝杠与光杠：用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，使溜板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的，在进行工件的其他表面车削时，只用光杠，不用丝杠。同学们要结合溜板箱的内容区分光杠与丝杠的区别。 溜板箱：是车床进给运动的操纵箱，内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构，通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动，通过丝杠带动刀架作纵向直线运动，以便车削螺纹。 第二章机床的规格和用途 CA6140机床可进行各种车削工作，并可加工公制、英制、模数和径节螺纹。 主轴三支撑均采用滚动轴承；进给系统用双轴滑移共用齿轮机构；纵向与横向进给由十字手柄操纵，并附有快速电机。该机床刚性好、功率大、操作方便。 第三章主要技术参数 工件最大回转直径： 在床面上………………………………………………………-----……………400毫米在床鞍上…………………………………………………………-----…………210毫米工件最大长度（四种规格）……………………………----…750、1000、1500、2000毫米主轴孔径…………………………………………………-----……………………… 48毫米主轴前端孔锥度…………………………………………-----…………………… 400毫米主轴转速范围： 正传（24级）…………………………………………----…………… 10～1400转/分反传（12级）……………………………………---…-……………… 14～1580转/分加工螺纹范围：
中北大学 课程设计任务书 15/16 学年第一学期 学院：机械工程与自动化学院 专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：王前学号：1202014233 课程设计题目：《金属切削机床》课程设计 （车床主轴箱设计） 起迄日期：12 月21 日～12 月27 日课程设计地点：机械工程与自动化学院 指导教师：马维金讲师 系主任：王彪 下达任务书日期: 2012年12月21日
课程设计任务书 课程设计任务书
目录 1.机床总体设计 (5)
2. 主传动系统运动设计 (5) 2.1拟定结构式 (5) 2.2结构网或结构式各种方案的选择 (6) 2.2.1 传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围 (6) 2.2.2 基本组和扩大组的排列顺序 (6) 2.3绘制转速图 (7) 2.4确定齿轮齿数 (7) 2.5确定带轮直径 (8) 2.6验算主轴转速误差 (8) 2.7 绘制传动系统图 (8) 3．估算传动件参数确定其结构尺寸 (10) 3.1确定传动见件计算转速 (10) 3.2确定主轴支承轴颈尺寸 (10) 3.3估算传动轴直径 (10) 3.4估算传动齿轮模数 (10) 3.5普通V带的选择和计算 (11) 4．结构设计 (12) 4.1带轮设计 (12) 4.2齿轮块设计 (12) 4.3轴承的选择 (13) 4.4主轴主件 (13) 4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计 (13) 4.6主轴箱体设计 (13) 4.7主轴换向与制动结构设计 (13) 5.传动件验算 (14) 5.1齿轮的验算 (14) 5.2传动轴的验算 (16) 5.3花键键侧压溃应力验算 (19) 5.4滚动轴承的验算 (20) 5.5主轴组件验算 (20) 5.6主轴组件验算 (13) 6.参考文献 (14) 1.机床总体设计 轻型车床是根据机械加工业发展需要而设计的一种适应性强，工艺范围广，结构简单，
第一章概述 1.1设计目的 (2) 1.2主轴箱的概述 (2) 第2章主传动的设计 (2) 2.1驱动源的选择 (2) 2.2转速图的拟定 (2) 2.3传动轴的估算 (4) 2.4齿轮模数的估算 (3) 2.5V带的选择 (4) 第3章主轴箱展开图的设计 (7) 3.1各零件结构尺寸的设计 (7) 3.1.1 设计内容和步骤 (7) 3.1.2有关零件结构和尺寸的设计 (7) 3.1.3各轴结构的设计 (9) 3.1.4主轴组件的刚度和刚度损失的计算 (10) 3.1.5轴承的校核 (13) 3.2装配图的设计的概述 (13) 总结 (19) 参考文献 (20)
第一章概述 1-1设计目的 数控机床的课程设计，是在数控机床设计课程之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过数控机床伺服进给系统的结构设计，使我们在拟定进给传动及变速等的结构方案过程中得到设计构思、方案分析、结构工艺性、CAD制图、设计计算、编写技术文件、查阅技术资料等方面的综合训练，建立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养我们初步的结构设计和计算能力。 1-2 主轴箱的概述 主轴箱为数控机床的主要传动系统它包括电动机、传动系统和主轴部件它与普通车床的主轴箱比较，相对来说比较简单只有两极或三级齿轮变速系统，它主要是用以扩大电动机无级调速的范围，以满足一定恒功率、和转速的问题。 第二章2主传动设计 2-1驱动源的选择 机床上常用的无级变速机构是直流或交流调速电动机，直流电动机从额定转速nd向上至最高转速nmax是调节磁场电流的方法来调速的，属于恒功率，从额定转速nd向下至最低转速nmin时调节电枢电压的方法来调速的属于恒转矩；交流调速电动机是靠调节供电频率的方法调速。由于交流调速电动机的体积小，转动惯量小，动态响应快，没有电刷，能达到的最高转速比同功率的直流调速电动机高，磨损和故障也少，所以在中小功率领域，交流调速电动机占有较大的优势，鉴于此，本设计选用交流调速电动机。 根据主轴要求的最高转速4000r/min，最大切削功率5kw，选择北京数控设备厂的BESK-8型交流主轴电动机，最高转速是4500r/min。 2-2 转速图的拟定 根据交流主轴电动机的最高转速和基本转速可以求得交流主轴电动机的恒功率转速范围Rdp=nmax/nd=3 而主轴要求的恒功率转速范围Rnp=3，远大于交流主轴电动机所能提供的恒功率
西南科技大学网络教育 毕业设计（论文） 题目名称：论数控铣床的主轴箱结构相关设计 年级：层次：□本科□√专科 学生学号：指导教师： 学生姓名：技术职称：讲师 学生专业：机电一体化技术学习中心名称： 西南科技大学网络教育学院制
毕业设计（论文） 任务书 题目名称论数控铣床的主轴箱结构相关设计题目性质□√真实题目□虚拟题目 学生学号指导教师 学生姓名 专业名称机电一体化技术技术职称讲师 学生层次学习中心名称 年月日
毕业设计（论文）内容与要求： 1.设计部件名称：数控铣床的主轴箱 2．运动设计：根据所给定的转速范围及变速级数，拟定机床主运动传动结构方案(包括传动结构式、转速分布图)和传动系统图，确定各传动副的传动比，计算齿轮的齿数，主轴实际转速及与标准转速的相对误差。 3.根据数控铣床中的重要部件，做出电路图。 4．动力计算：选择电动机型号及转速，确定传动件的计算转速、对主要零件（如皮带、齿轮、主轴、轴承等）进行计算（初算和验算）。 5．结构设计 进行主传动系统的轴系、变速机构、主轴组件等的布置和设计并绘制展开图、剖面图、主要零件工作图。 毕业设计领导小组负责人：（签字） 年月日
毕业设计（论文）成绩考核表 过程评分评阅成绩答辩成绩 总成绩 百分制等级制 1、指导教师评语 建议成绩指导教师签字：年月日
2、论文评阅教师评语 建议成绩评阅教师签字：年月日3、毕业答辩专家组评语 建议成绩答辩组长签字：年月日4、毕业设计领导小组推优评语 组长签字：年月日
摘要 数字控制是近代发展起来的一种自动化控制技术是用数字化信号对机床运动极其加工过程进行控制的一种方法,随着科学技术的迅猛发展，数控机床已经是一个国家机械工业水平的重要标准。 数控机床是装有程序控制系统的机床。该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其他符号编码指令规定的程序。 数控机床是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业的渗透形成的机电一体化产品，起技术范围覆盖很多领域：（1）机械制造技术（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感技术；(6)软件技术等。计算机对传统机械业的渗透，完全改变了制造业。制造业不但成为工业化的象征，而且由于信息技术的渗透，使制造业犹如朝阳产业，具有广阔的发展天地。 数控机床就是将加工过程所需的各种步骤以及刀具与工件之间的相对位移量都是用数字化的代码来表示。通过控制介质数字信息送入专用区域通用的计算机。计算机对输入的信息进行处理，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床自动加工出所需要的工件。 关键词：机械设计；主轴；数控系统。
XXXX机械学院 机械设计课程任务说明书题目：设计X7132立式铣床的主轴箱部分 班级：机自0803 指导老师：XXX 2011 年9 月22 日
目录 数控机床课程设计 (4) 第一章X7132铣床的用途及主要技术参数 (4) 1.1、用途 (4) 1.2、结构 (4) 1.3、特点 (4) 第二章方案设计 (5) 第三章主传动设计 (5) 3.1 驱动源的选择 (5) 3.2 转速图的拟定 (5) 3.3传动轴的估算 (7) 3.4齿轮模数的估算 (8) 第四章主轴箱展开图的设计 (8) 4.1设计的内容和步骤 (9) 4.2有关零部件结构和尺寸的确定 (9) 4.3 各轴结构的设计 (11) 4.4主轴组件的刚度和刚度损失的计算 (12)
第五章零件的校核 (13) 5.1齿轮强度校核 (13) 5.2传动轴挠度的验算 (14) 第六章心得体会 (15) 参考文献 (15)
数控机床课程设计 第一章X7132铣床的用途及主要技术参数 1.1、用途 卧式升降台铣床是一种中、小型通用金属切削机床。 本机床的主轴锥孔可直接或者通过附件安装各种圆柱铣刀、圆片铣刀、成型铣刀、端面铣刀等刀具,适于加工各种中小零件的平面、斜面、沟槽、孔、齿轮等,是机械制造、模具、仪器、仪表、汽车、摩托车等行业的理想加工设备。 1.2、结构 本机床的机身、升降台、工作台、主传动、悬梁、冷却、润滑及电气等各部分组成。机身由底座、床身组成,床身固定在底座上、升降台位于床身前方,沿床身导轨垂直升降;升降台与滑座由矩形导轨联接。工作台与滑座用燕尾导轨联接,通过丝杠、丝母带动工作台纵、横向移动;主传动安装在床身内,通过床身右侧盖板上的三个变速手柄调节主轴转速;悬梁部分由固定座、滑枕、挂架组成,床身上面安装固定座,与滑枕通过燕尾导轨联结,挂架悬挂在滑枕的一端;冷却液存放在底座内腔中,电器箱安装在床身左侧。 1.3、特点 本机床工作台可纵、横向手动进给和垂直升降,工作台又可纵、横向实现机动进给。主传动采用齿轮变速结构,通过三级齿轮变速,使主轴得到40-1300转/分12级不同转速,调整范围广。主轴采用支撑结构,提高了主轴的刚性。 主轴孔锥度 7:24 卧轴中心至工作台距离(mm)0-450 主轴转速范围() (12级)40-1300 工作台尺寸(mm)1500*320 工作台行程(mm)340*870 工作台纵、横向机动进给速度(mm/min) 8级30-740 工作台垂直升降速度(mm/min) 560 主传动电机功率(kw)2.2 工作台机动进给电机功率(kw) 1.1 机床外型尺寸(mm)1600*1800*1800/1600*2000*1800 机床重量(kg)1600/1700