课程设计任务书
学院：
专业：机械设计制造及其自动化
学生姓名：学号：09020X (41-43)
课程设计题目：X6120型（卧升降台式）铣床主轴箱设计起迄日期：12月20日～12月24日
课程设计地点：机械工程与自动化学院
指导教师：
系主任：
课程设计任务书
课程设计任务书
目录
1.概述-------------------------------------------------------------1
2.参数的拟定-------------------------------------------------------1
3.传动设计---------------------------------------------------------1
4. 传动件的估算----------------------------------------------------4
5. 动力设计--------------------------------------------------------10
6.主轴空间位置图---------------------------------------------------13
7.主轴箱位置展开图-------------------------------------------------14
8.结构设计及说明---------------------------------------------------14
9.总结-------------------------------------------------------------19
10.参考文献-------------------------------------------------------20
1.概述
1.1铣削专用主轴箱设计的目的
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车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n min =12.5rpm ，最高转速n max =2120rpm ，变速级数Z=12，
转速调整范围：max min 2120
169.612.5
n n R n ===，1-=z n R ? 2.2求出转速系列
根据最低转速n min =20rpm ，最高转速n max =1800rpm ，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：
2000 1250 800 500 315 200
125 80 50 31.5 20 12.5
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5KW ，根据《机床设计手册》选Y100L-2，额定功率5kw ，满载转速2870 min r ，最大额定转距2.2。
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。 3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目
级数为Z 的传动系统由若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有1Z 、2Z 、…… 传动副。即 321Z Z Z Z =
本设计中传动级数为Z=12。传动副中由于结构的限制以2或3为合适，本课程设 选择方案： 12=3×2×2；12＝2×3×2；12＝2×2×3 3.2.2 传动式的拟定
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、装置和性能以及一个“前多后少”的原则。故离电动机近的传动组的传动副个数最好高于后面的传动组的传动副数。
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=3×2×2。 3.2.3 结构式、结构网的拟定
对于12=3×2×2传动式，有6种结构式和对应的结构网。分别为：
13612322=?? 21612322=?? 26112322=?? 16312322=?? 41212322=?? 42112322=??
根据(1)传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围（2）基本组扩大组的排列顺序，初选13612322=??的方案。
根据级比指数分配使传动顺序与扩大顺序相一致，方案63122312??=的结构网如下图所示：
63122312??=
图1 结构网
3.2.4转速图的拟定
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。
图2转速图
4. 传动件的估算 4.1 三角带传动 4.1.1 确定计算功率j N
j N KN =[KW]
N ——主动带轮传动的功率N =3KW K ——工作情况系数
工作时间为二班制 K=1.2 故V 1.23 3.6j =?=
4.1.2 选择三角胶带的型号
小带轮的转速：12870n = rpm 选用B 型三角胶带 4.1.3 确定带轮直径12,D D
小轮直径D 应满足条件: 1min D D ≥(mm)
min 140D =mm 故1D =150mm
大轮直径1
222
n D D n =
2n 为大轮的转速2n =1250rpm ∴ 22870
150344.43551250
D =
?=≈mm 4.1.4 计算胶带速度ν
11 3.14150287022.52956000060000
D n v π??===m/s
4.1.5 初定中心距0A
两带轮中心距应在012(0.62)()A D D =+ mm
故01(150355)505A =?+=mm
4.1.6 计算胶带的长度0L
22100120
()2()24D D L A D D A π
-=+++
2
3.14(355150)25055051823.724505
-=?+?+=?mm 查表12，选标准计算长度L 及作为标记的三角胶带的内周长度W L
N L =1823.7 查得L=1800
4.1.7 计算胶带的弯曲次数μ
1
11000[]40[]m S S L
νμ--=
≤ 带轮的个数m=2
1000222.5325.03401800
μ??==≤次/S 符合要求
4.1.8 计算实际中心距
A
A =
(mm)
122()21800 3.14(150355)2014.3a L D D π=-+=?-?+=
492.92A ==
为了张紧和装拆胶带的需要，中心距的最小调整范围为：0.02(0.01)L h L A +-+
4.1.9 定小带轮的包角01a
0211180180120D D a A π
-?
≈?-
?≥? 01
205180180156.2492.92 3.14
α≈-?=
4.1.10 确定三角胶带的根数Z
001
00()j a
a L
N P Z N C P P K K =
=
+?
a K （包角系数）查《机械设计》表8-8 a K =0.93 L K （长度系数）查表8-2 L K =0.95
0P （单根V 带基本额定功率）8-5a 小带轮节圆直径140 0P =3.85 0P ?(8-5b) 传动比 i=1.15 P ?=0.89
ca P （计算功率）ca A P K P = A K （工作情况系数）A K =1.2
可得 1.23 3.6ca P =?=
∴ 3.6
0.86(3.850.89)0.930.95
Z =
=+?? 故 Z=2根
4.1.11 作用在支撑轴上的径向力为Q
1
02sin
2
Q S Z α=
0S （胶带初拉力）0S =200
故Q= 156.2
22001sin 195.72
???=
4.2 传动轴的估算
传动轴除应满足强度要求外，还应满足刚度的要求，强度要求保证轴在反复载荷和扭载荷作用下不发生疲劳破坏。机床主传动系统精度要求较高，不允许有较大变形。因此疲劳强度一般不失是主要矛盾，除了载荷很大的情况外，可以不必验算轴的强度。刚度要求保证轴在载荷下不至发生过大的变形。因此，必须保证传动轴有足够的刚度。 4.2.1 传动轴直径的估算
（1）.确定各变速齿轮传动副的齿数
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
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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)
2.5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)
目录 序言 (1) 一、零件的分析及生产类型的确定 (1) 1、零件的作用 (1) 2、零件的工艺分析 (3) 3、零件的生产类型 (3) 二、零件毛坯的设计 (4) 1、选择毛坯 (4) 2、毛坯尺寸公差与机械加工余量的确定 (4) 3、确定毛坯尺寸 (5) 4、设计毛坯图 (7) 三、零件的加工工艺设计 (9) 1、定位基准的选择 (9) 2、零件表面加工方法的选择 (9) 3、拟订工艺路线 (10) 4、工艺方案的比较与分析 (12) 四、工序设计 (14) 1、选择加工设备与工艺装备 (14) 2、确定工序尺寸 (17) 3、数控加工工序 (21) a)夹具的设计 (22) 1、工件的定位 (22) 2、夹紧装置 (25) 3、定位误差分析 (25) 4、对刀装置 (26) 5、夹具体 (26) 6、结构特点 (27) 六、设计小结 (27) 七、参考文献 (28)
序言 综合模块（机制工艺及夹具）毕业设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。 这次毕业设计中，我所选的零件是“CA6140车床滤油器体”，完成该零件的机械加工工艺规程的编制及工艺装备的设计，滤油器在车床上是个必不可少的部件，它有着过滤油液及缓冲的作用。因此在加工时，零件的配合部分需进行精加工，保证其配合准确，提高车床的综合性能，又因为被加工零件的结构比较复杂，加工难度大，需进行专用夹具的设计与装配。 由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望老师多加指教。 一、零件的分析及生产类型的确定 4、零件的作用 “CA6140车床滤油器体”如图1所示。它位于车床主轴箱上
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
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
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：
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
南京理工大学 毕业设计(论文)外文资料翻译 学院（系）：机械工程学院 专业：机械工程及自动化 姓名：朱仁勇 学号： 0501500241 外文出处：Industrial Electronics,Control and (用外文写) Industrumental, 1991,https://www.doczj.com/doc/a811007458.html, 附件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。
附件1：外文资料翻译译文 CNC和PLC他们对于机床是同一概念吗？ 摘要 设计一个计算机数字控制器（CNC）,传统做法是将装置分为三个实体:一个可编程控制器（PLC）,一个可以称之为CNC控制器（CNCD）的黑盒子，一个包含CNC轴向控制器和可以简单描述为轴向实体的合成体。我们将指出这一机构的缺点，展示一种新机构并介绍他的优势所在。最后，在对比传统PLC和新机构之后，我们认为CNC就是一种改进的PLC。 PLC装置 传统的可编程控制器（PLC）是基于两个主要模块：控制台和执行器。控制台向操作者提供了一个交互式设计的人机界面，由于这个原因，他不能实现实时约束。执行器控制基本任务的时序以使PLC工作和确保相关的时间约束。执行器启动并管理不同的循环周期。控制台的目标是人机界面而执行器的目标是时序安排。可以这样说，在大多数情况下，PLC的主要目标是在没有控制台的情况下单机运行。 CNC使用的分类 CNC对所有机床的应用本质上分为三个不同的种类：本地使用，直接数字化控制(DNC)和远程使用。 在本地使用中，操作者在机床附近。他直接输入命令，通过按下按钮来控制机床和加工过程。他也可以创建和修改刀具描述符和零件加工程序，这些是以CNC的标准代码或类似代码写入的。 在这一背景下，对零件的设计和辅助制造也是可能的，尽管此类活动显得与机床周围糟糕的环境质量（比如噪音，高温，灰尘）格格不入。 DNC（直接数字化控制）使用添加了从主机下载（向主机上传）零件加工程序的功能，主机汇集了零件加工程序，可以被看作是一个文件服务器。这些操作仍然完全在位于机床附近的人工操作员的控制下。在某些情况下，在远距离的操作者之间可能会使用邮件服务器。这一类CNC使用方式，除了能向服务器传输零件加工程
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
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
1.概述 车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。本次设计的是普通型车床C6140主轴变速箱。主要用于加工回转体。 车床的主参数（规格尺寸）和基本参数（GB1582-79，JB/Z143-79） 工件最大回转直径 D max (mm ) 正转最高转速 n max ( min r ) 电机功率 N （kw ） 公比 ? 转速级数Z 反转 400 1400 5.5 1.41 12 级数Z 反=Z 正/2；n 反 max ≈1.1n 正max 2.参数的拟定 2.1 确定极限转速 n R n n =min max ， 1-=z n R ? 又∵?=1.41∴ 得n R =43.79. 取 n R =45； min /1.31min /45/1400/max min r r R n n n ===，去标准转速列min /5.31min r n =. 2.2 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5.5KW ，根据《车床设计手册》附录表2选Y132S-4，额定功率5.5kw ，满载转速1440 min r ，最大额定转距2.2。 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、幻想、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。 3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目 级数为Z 的传动系统由若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有1Z 、2Z 、……个传动副。即 321Z Z Z Z = 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：b a Z 3?2= ，可以有三种方案： 12=3×2×2；12=2×3×2；12=2×2×3； 3.2.2 传动式的拟定 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。 3.2.3 结构式的拟定 对于12=2×3×2传动式，有6种结构式和对应的结构网。分别为： 6212?3?2=12， 6132?3?2=12， 1422?3?2=12， 2412?3?2=12 3162?3?2=12 1262?3?2=12 由于本次设计的机床错误！未找到引用源。轴装有摩擦离合器，在结构上要求有一齿轮的齿根圆大
1． 机床主要技术参数： （1） 尺寸参数： 床身上最大回转直径： 400mm 刀架上的最大回转直径： 200mm 主轴通孔直径： 40mm 主轴前锥孔： 莫式6号 最大加工工件长度： 1000mm （2） 运动参数： 根据工况，确定主轴最高转速有采用YT15硬质合金刀车削碳钢工件获得，主轴最低转速有采用W 16Cr 4V 高速钢刀车削铸铁件获得。 n max = min 1000max d v π= 23.8r/min n min = max min 1000d v π =1214r/min 根据标准数列数值表，选择机床的最高转速为1180r/min ，最低转速为26.5/min 公比?取1.41，转速级数Z=12。 （3） 动力参数： 电动机功率4KW 选用Y112M-4型电动机 2． 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。 3． 主传动系统运动设计： （1） 拟订结构式： 1） 确定变速组传动副数目： 实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合： A ．12=3*4 B. 12=4*3 C 。12=3*2*2 D ．12=2*3*2 E 。12=2*2*3 方案A 、B 可节省一根传动轴。但是，其中一个传动组内有四个变速传动副，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“前多后少”的原则，方案C 是可取的。但是，由
于主轴换向采用双向离合器结构，致使Ⅰ轴尺寸加大，此方案也不宜采用，而应选用方案D 2）确定变速组扩大顺序： 12=2*3*2的传动副组合，其传动组的扩大顺序又可以有以下6种形式：A．12=21*32*26B。12=21*34*22 C．12 =23*31*26D。12=26*31*23 E．22*34*21F。12=26*32*21 根据级比指数非陪要“前疏后密”的原则，应选用第一种方案。然而，对于所设计的机构，将会出现两个问题： ①第一变速组采用降速传动（图1a）时，由于摩擦离合器径向结构尺寸限制， 使得Ⅰ轴上的齿轮直径不能太小，Ⅱ轴上的齿轮则会成倍增大。这样，不仅使Ⅰ-Ⅱ轴间中心距加大，而且Ⅱ-Ⅲ轴间的中心距也会加大，从而使整个传动系统结构尺寸增大。这种传动不宜采用。 ②如果第一变速组采用升速传动（图1b），则Ⅰ轴至主轴间的降速传动只能由 后两个变速组承担。为了避免出现降速比小于允许的极限值，常常需要增加一个定比降速传动组，使系统结构复杂。这种传动也不是理想的。 如果采用方案C，即12 =23*31*26，则可解决上述存在的问题（见图1c）。其结构网如图2所示。
1.概述 (4) 1.1机床主轴箱课程设计的目的 (4) 1.2设计任务和主要技术要求 (4) 1.3操作性能要求 (4) 2.参数的拟定 (5) 2.1确定极限转速 (5) 2.2主电机选择 (5) 3.传动设计 (6) 3.1主传动方案拟定 (6) 3.2传动结构式、结构网的选择 (6) 3.2.1确定传动组及各传动组中传动副的数目 (6) 3.2.2传动式的拟定 (7) 3.2.3结构式的拟定 (7) 4.传动件的估算 (8) 4.1三角带传动的计算 (8) 4.2传动轴的估算 (11) 4.2.1主轴的计算转速 (11) 4.2.2各传动轴的计算转速 (12) 4.2.3各轴直径的估算 (12) 4.3齿轮齿数的确定和模数的计算 (13) 4.3.1齿轮齿数的确定 (13) 4.3.2齿轮模数的计算 (15) 4.3.4齿宽确定 (20) 4.3.5齿轮结构设计 (21)
4.4带轮结构设计 (21) 4.5传动轴间的中心距 (21) 4.6轴承的选择 (22) 4.7片式摩擦离合器的选择和计算 (23) 4.7.1摩擦片的径向尺寸 (23) 4.7.2按扭矩选择摩擦片结合面的数目 (23) 4.7.3离合器的轴向拉紧力 (2424) 4.7.4反转摩擦片数 (24) 5.动力设计 (25) 5.1传动轴的验算 (25) 5.1.1Ⅰ轴的强度计算 (26) 5.1.2作用在齿轮上的力的计算 (26) 5.1.3主轴抗震性的验算 (28) 5.2齿轮校验 (31) 5.3轴承的校验 (32) 6.结构设计及说明 (33) 6.1结构设计的内容、技术要求和方案 (33) 6.2展开图及其布置 (34) 6.3I轴（输入轴）的设计 (34) 6.4齿轮块设计 (35) 6.4.1其他问题 (36) 6.5传动轴的设计 (36) 6.6主轴组件设计 (38) 6.6.1各部分尺寸的选择 (38) 6.6.2主轴轴承 (38)
第1章绪论 1.1课题来源 随着技术的发展，机床主轴箱的设计会向较高的速度精度，而且要求连续输出的高转矩能力和非常宽的恒功率运行范围。另外还会改善机床的动平衡，避免震动、污染和噪音等。 本设计为CA6140机床的主轴箱。作为主要的车削加工机床，CA6140机床广泛的应用于机械加工行业中。CA6140机床主轴箱的作用就是把运动源的恒定转速改变为主运动执行件（主轴、工作台、滑枕等）所需的各种速度；传递机床工作时所需的功率和扭矩；实现主运动的起动、停止、换向和制动。 主轴箱通常主要由下列装置和机构组成：齿轮变速装置；定比传动副；换向装置；起动停止装置；制动装置；操纵装置；密封装置；主轴部件和箱体。根据机床的用途和性能不同，有的机床主轴箱可以只包括其中的部分装置和部件。 主轴箱是支承主轴并安装主轴的传动变速装置，使主轴获得各种不同转速，以实现主切削运动。该机床主轴箱刚性好、功率大、操作方便。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。 1.2研究动态及发展趋势 机床设计和制造的发展速度是很快的。由原先的只为满足加工成形而要求刀具与工件间的某些相对运动关系和零件的一定强度和刚度，发展至今日的高度科学技术成果综合应用的现代机床的设计，也包括计算机辅助设计（CAD）的应用。但目前机床主轴变速箱的设计还是以经验或类比为基础的传统（经验）设计方法。因此，探索科学理论的应用，科学地分析的处理经验，数据和资料，既能提高机床设计和制造水平，也将促进设计方法的现代化。 随着科学技术的不断发展，机械产品日趋精密、复杂，改型也日益频繁，对机床的性能、精度、自动化程度等提出了越来越高的要求。机械加工工艺过程自
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 &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