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)
一、绪论
机床技术参数有主参数和基本参数，他们是运动传动和结构设计的依据，影响到机床是否满足所需要的基本功能要求，参数拟定就是机床性能设计。主参数是直接反映机床的加工能力、决定和影响其他基本参数的依据，如车床的最大加工直径，一般在设计题目中给定，基本参数是一些加工件尺寸、机床结构、运动和动力特性有关的参数，可归纳为尺寸参数、运动参数和动力参数。
通用车床工艺范围广，所加工的工件形状、尺寸和材料各不相同，有粗加工又有精加工；用硬质合金刀具又用高速钢刀具。因此，必须对所设计的机床工艺范围和使用情况做全面的调研和统计，依据某些典型工艺和加工对象，兼顾其他的可能工艺加工的要求，拟定机床技术参数，拟定参数时，要考虑机床发展趋势和同国内外同类机床的对比，使拟定的参数最大限度地适应各种不同的工艺要求和达到机床加工能力下经济合理。
机床主传动系因机床的类型、性能、规格和尺寸等因素的不同，应满足的要求也不一样。设计机床主传动系时最基本的原则就是以最经济、合理的方式满足既定的要求。在设计时应结合具体机床进行具体分析，一般应满足的基本要求有：满足机床使用性能要求。首先应满足机床的运动特性，如机床主轴油足够的转速范围和转速级数；满足机床传递动力的要求。主电动机和传动机构能提供足够的功率和转矩，具有较高的传动效率；满足机床工作性能要求。主传动中所有零部件有足够的刚度、精度和抗震性，热变形特性稳定；满足产品的经济性要求。传动链尽可能简短，零件数目要少，以便节约材料，降低成本。
二、设计计算
1机床课程设计的目的
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，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。 2机床主参数和基本参数
根据《机床主轴变速箱设计指导》查得车床主参数和基本参数为
3操作性能要求
（1）具有皮带轮卸荷装置
（2）手动操作纵双向摩擦片离合器实现主轴的正反转及停止运
工件最大回转直径 D max (mm)
主轴最高转速 Nmax ( min
r
)
电机功率 N （kw ）
主轴最低转速 Nmin
( min
r
)
系列 主轴转速级数
最大工件长度
400 1320 5.5 30 轻型 12
750—
2000
动要求
（3）主轴的变速由变速手柄完成
三、主动参数参数的拟定
1 确定传动公比?
根据【1】78P 公式（3-2）因为已知 4430
1320min
max ==
=
n n R n ，1
-=z n R ?
∴ Z=?
lg lg n R +1
∴?=)1(-Z n R =1144=1.41
根据【1】77P 表3-5 标准公比?。这里我们取标准公比系列?=1.41.
因为?=1.41=1.066，根据【1】77P 表3-6标准数列。首先找到最小极限转速30，再每跳过5个数（1.26～1.066）取一个转速，即可得到公比为1.41的数列：30，42.5，60，85，118，170，236,335，475，670，950，1320。
2 主电动机的选择
给定主电机的功率是 5.5kw ，查《机床主轴变速箱设计指导》，选取电动机型号为Y132S-4，额定功率5.5KW ，满载转速1440r/min ，同步转速1500r/min 。
四、变速结构的设计
1 主变速方案拟定
拟定变速方案，包括变速型式的选择以及开停、换向、制动、操纵等整个变速系统的确定。变速型式则指变速和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的变速型式、变速类型。
变速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，
确定变速方案和型式，要从结构、工艺、性能及经济等多方面统一考虑。
变速方案有多种，变速型式更是众多，比如：变速型式上有集中变速，分离变速；扩大变速范围可用增加变速组数，也可采用背轮结构、分支变速等型式；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，我们采用集中变速型式的主轴变速箱。
2 变速结构式、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变速不失为有用的方法，但对于分析复杂的变速并想由此导出实际的方案，就并非十分有效。 1.确定变速组及各变速组中变速副的数目
数为Z 的变速系统由若干个顺序的变速组组成，各变速组分别有1Z 、
2
Z ……个变速副。即 321Z Z Z Z =
变速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：
32212,23212,22312??=??=??=
2. 变速式的拟定
12级转速变速系统的变速组，选择变速组安排方式时，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，第一变速组的变速副数不能多，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。最后一个变速组的变速副数常选用2。
综上所述，变速式为12=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于离合器的直径。初选12612232=??的方案。 从电动机到主轴主要为降速变速，若使变速副较多的变速组放在较接近电动机处可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，节省材料，也就是满足变速副前多后少的原则，因此取12=2×3×2方案为好。
设计车床主变速传动系时，为避免从动齿轮尺寸过大而增加箱体的径向尺寸，在降速变速中，一般限制限制最小变速比41min ≥u ；为避免扩大传动误差，减少震动噪声，在升速时一般限制最大转速比2max ≤u 。斜齿圆柱齿轮传动较平稳，可取5.2m a x ≤u 。因此在主变速链任一变速组的最大变速范围
())10~8(25.0)5.2~2(min max max ≤≤=u u R 。在设计时必须保证中间变速轴的变
速范围最小。 4. 结构网的拟定
根据中间变速轴变速范围小的原则选择结构网。从而确定结构网如下：
5.结构式的拟定
主轴的变速范围应等于住变速传动系中各个变速组变速范围的乘积，即：
i n R R R R R 210=
检查变速组的变速范围是否超过极限值时，只需检查最后一个扩大组。因为其他变速组的变速范围都比最后扩大组的小，只要最后扩大组的变速范围不超过极限值，其他变速组就不会超过极限值。
()1222-??=P X R ?
其中41.1=?，62=X ，22=P
∴)10~8(46.81641.12≤=??=R ，符合要求。 6.结构式的拟定
绘制转速图
⑴、选择Y132S-4型Y 系列笼式三相异步电动机。 ⑵、分配总降速变速比
总降速变速比 0208.01440/30/min ===d n n i
⑶、确定变速轴轴数
变速轴轴数 = 变速组数 + 定比变速副数 + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。 ⑷、确定各级转速
由min /30r n mim =、41.1=?、z = 12确定各级转速：1320、950、670、475、335、236、170、118、85、60、42.5、30r/min 。 ⑸、绘制转速图
在五根轴中，除去电动机轴，其余四轴按变速顺序依次设为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（主轴）。Ⅰ与Ⅱ、Ⅱ与Ⅲ、Ⅲ与Ⅳ轴之间的变速组分别设为a 、b 、c 。现由Ⅳ（主轴）开始，确定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴的转速：
① 先来确定Ⅲ轴的转速
变速组c 的变速范围为]10,8[841.1max 66∈===R ?，结合结构式， Ⅲ轴的转速只有一种可能：
118、170、236、335、475、670r/min 。 ② 确定轴Ⅱ的转速
变速组b 的级比指数为2，希望中间轴转速较小，因而为了避免升速，又不致变速比太小，可取
4/1/141==?i b ，2/141.1/122==i b ，11/13==i b 轴Ⅱ的转速确定为：400、560r/min 。 ③确定轴Ⅰ的转速
对于轴Ⅰ，其级比指数为1,可取
12.1/11=i a ，57.1/1/12==?i a
确定轴Ⅰ转速为750r/min 。
由此也可确定加在电动机与主轴之间的定变速比92.1750/1440==i 。下面画出转速图（电动机转速与主轴最高转速相近）。
传动系统的转速图
电动机
ⅠⅡⅢⅥ
7. 确定各变速组变速副齿数
齿轮齿数的确定，当各变速组的传动比确定以后，可确定齿轮齿数。对于定比传动的齿轮齿数可依据机械设计手册推荐的方法确定。对于变速组内齿轮的齿数，如传动比是标准公比的整数次方时，变速组内每对齿轮的齿数和z S 及小齿轮的齿数可以从《机械加工设备》表8—1各种常用传动比的适用齿数中选取。一般在主传动中，最小齿数应大于18。采用三联滑移齿轮时，应检查滑移齿轮之间的齿数关系：三联滑移齿轮的最大齿轮之间的齿数差应大于或等于4，以保证滑移是齿轮外圆不相碰。
根据【1】94P ,查表3-9各种常用变速比的使用齿数。 ⑴、变速组a:
∵12.1/11=i a ，57.1/12=i a ；
可取=z S 84,于是可得轴Ⅰ齿轮齿数分别为：43、35。 于是48/431=a i ，56/352=a i ，
可得轴Ⅱ上的三联齿轮齿数分别为：48、57。 ⑵、变速组b:
根据【1】94P ,查表3-9各种常用变速比的使用齿数, ∵4/1/141==?i b ，2/12=i b ,11/13==i b
可取 =z S 90，于是可得轴Ⅱ上两联齿轮的齿数分别为：18、30、45。 于是 72/181=i b ，60/302=i b ，45/452=i b ，得轴Ⅲ上两齿轮的齿数分别为：72，60、45。 ⑶、变速组c:
根据【1】94P ,查表3-9各种常用变速比的使用齿数, 可取 =z S 99.
4/11=i c 为降速变速，取轴Ⅲ齿轮齿数为20； 2
2=i c 为升速变速，取轴Ⅲ齿轮齿数为66。
于是得86/221=i c ,36/722=i c
得轴Ⅲ两联动齿轮的齿数分别为20，66； 得轴Ⅳ两齿轮齿数分别为79，33。 8. 绘制变速系统图
根据轴数，齿轮副，电动机等已知条件可有如下系统图：
五、结构设计
1结构设计的内容、技术要求和方案
设计主轴变速箱的结构包括传动件（传动轴、轴承、带轮、齿轮、离合器和制动器等）、主轴组件、操纵机构、润滑密封系统和箱体及其联结件的结构设计与布置，用一张展开图和若干张横截面图表示。
主轴变速箱是机床的重要部件。设计时除考虑一般机械传动的有关要求外，着重考虑以下几个方面的问题：精度方面的要求，刚度和抗震性的要求，传动效率要求，主轴前轴承处温度和温升的控制，结构工艺性，操作方便、安全、可靠原则，遵循标准化和通用化的原则。
主轴变速箱结构设计时整个机床设计的重点，由于结构复杂，设计中不可避免要经过反复思考和多次修改。在正式画图前应该先画草图。目的是：1）布置传动件及选择结构方案。
2）检验传动设计的结果中有无干涉、碰撞或其他不合理的情况，以便及时改正。
3）确定传动轴的支承跨距、齿轮在轴上的位置以及各轴的相对位置，以确定各轴的受力点和受力方向，为轴和轴承的验算提供必要的数据。
2展开图及其布置
展开图就是按照传动轴传递运动的先后顺序，假想将各轴沿其轴线剖开并将这些剖切面平整展开在同一个平面上。
错误！未找到引用源。轴上装的摩擦离合器和变速齿轮。有两种布置方案，一是将两级变速齿轮和离合器做成一体。齿轮的直径受到离合器内径的约束，齿根圆的直径必须大于离合器的外径，否则齿轮无法加工。这样轴的间距加大。另一种布置方案是离合器的左右部分分别装在同轴线的轴上，左边部分接通，得到一级反向转动，右边接通得到三级正向转动。这种齿轮尺寸小但轴向尺寸大。我们采用第二种方案，通过空心轴中的拉杆来操纵离合器的结构。
总布置时需要考虑制动器的位置。制动器可以布置在背轮轴上也可以放在其他轴上。制动器不要放在转速太低轴上，以免制动扭矩太大，使制动器尺寸增大。
齿轮在轴上布置很重要，关系到变速箱的轴向尺寸，减少轴向尺寸有利于提高刚度和减小体积。
3 错误！未找到引用源。轴（输入轴）的设计
将运动带入变速箱的带轮一般都安装在轴端，轴变形较大，结构上应注意加强轴的刚度或使轴部受带轮的拉力（采用卸荷装置）。错误！未找到引用源。轴
上装有摩擦离合器，由于组成离合器的零件很多，装配很不方便，一般都是在箱外组装好错误！未找到引用源。轴在整体装入箱内。我们采用的卸荷装置一般是把轴承装载法兰盘上，通过法兰盘将带轮的拉力传递到箱壁上。
车床上的反转一般用于加工螺纹时退刀。车螺纹时，换向频率较高。实现正反转的变换方案很多，我们采用正反向离合器。正反向的转换在不停车的状态下进行，常采用片式摩擦离合器。由于装在箱内，一般采用湿式。
在确定轴向尺寸时，摩擦片不压紧时，应留有0.2～0.4mm的间隙，间隙应能调整。
离合器及其压紧装置中有三点值得注意：
1）摩擦片的轴向定位：由两个带花键孔的圆盘实现。其中一个圆盘装在花键上，另一个装在花键轴上的一个环形沟槽里，并转过一个花键齿，和
轴上的花键对正，然后用螺钉把错开的两个圆盘连接在一起。这样就限
制了轴向和周向的两个自由度，起了定位作用。
2）摩擦片的压紧由加力环的轴向移动实现，在轴系上形成了弹性力的封闭系统，不增加轴承轴向复合。
3）结构设计时应使加力环推动摆杆和钢球的运动是不可逆的，即操纵力撤消后，有自锁作用。
错误！未找到引用源。轴上装有摩擦离合器，两端的齿轮是空套在轴上，当离合器接通时才和轴一起转动。但脱开的另一端齿轮，与轴回转方向是相反的，二者的相对转速很高（约为两倍左右）。结构设计时应考虑这点。
齿轮与轴之间的轴承可以用滚动轴承也可以用滑动轴承。滑动轴承在一些性能和维修上不如滚动轴承，但它的径向尺寸小。
空套齿轮需要有轴向定位，轴承需要润滑。
装配时最后调整确定。
4传动轴的设计
机床传动轴，广泛采用滚动轴承作支撑。轴上要安装齿轮、离合器和制动器等。传动轴应保证这些传动件或机构能正常工作。
首先传动轴应有足够的强度、刚度。如挠度和倾角过大，将使齿轮啮合不良，轴承工作条件恶化，使振动、噪声、空载功率、磨损和发热增大；两轴中心距误差和轴芯线间的平行度等装配及加工误差也会引起上述问题。
传动轴可以是光轴也可以是花键轴。成批生产中，有专门加工花键的铣床和磨床，工艺上并无困难。所以装滑移齿轮的轴都采用花键轴，不装滑移齿轮的轴也常采用花键轴。
花键轴承载能力高，加工和装配也比带单键的光轴方便。
轴的部分长度上的花键，在终端有一段不是全高，不能和花键空配合。这是加工时的过滤部分。一般尺寸花键的滚刀直径
D为65～85mm。
刀
机床传动轴常采用的滚动轴承有球轴承和滚锥轴承。在温升、空载功率和噪声等方面，球轴承都比滚锥轴承优越。而且滚锥轴承对轴的刚度、支撑孔的加工精度要求都比较高。因此球轴承用的更多。但是滚锥轴承内外圈可以分开，装配方便，间隙容易调整。所以有时在没有轴向力时，也常采用这种轴承。选择轴承的型号和尺寸，首先取决于承载能力，但也要考虑其他结构条件。
同一轴心线的箱体支撑直径安排要充分考虑镗孔工艺。成批生产中，广泛采用定径镗刀和可调镗刀头。在箱外调整好镗刀尺寸，可以提高生产率和加工精度。还常采用同一镗刀杆安装多刀同时加工几个同心孔的工艺。下面分析几种镗孔方式：对于支撑跨距长的箱体孔，要从两边同时进行加工；支撑跨距比较短的，可以从一边（丛大孔方面进刀）伸进镗杆，同时加工各孔；对中间孔径比两端大的箱体，镗中间孔必须在箱内调刀，设计时应尽可能避免。
既要满足承载能力的要求，又要符合孔加工工艺，可以用轻、中或重系列轴承来达到支撑孔直径的安排要求。
两孔间的最小壁厚，不得小于5～10mm，以免加工时孔变形。
花键轴两端装轴承的轴颈尺寸至少有一个应小于花键的内径。
一般传动轴上轴承选用G级精度。
传动轴必须在箱体内保持准确位置，才能保证装在轴上各传动件的位置正确性，不论轴是否转动，是否受轴向力，都必须有轴向定位。对受轴向力的轴，其轴向定位就更重要。
回转的轴向定位（包括轴承在轴上定位和在箱体孔中定位）在选择定位方式时应注意：
1）轴的长度。长轴要考虑热伸长的问题，宜由一端定位。
2）轴承的间隙是否需要调整。
3）整个轴的轴向位置是否需要调整。
4）在有轴向载荷的情况下不宜采用弹簧卡圈。
5）加工和装配的工艺性等。
5主轴组件设计
主轴组件结构复杂，技术要求高。安装工件（车床）或者刀具（铣床、钻床等）的主轴参予切削成形运动，因此它的精度和性能直接影响加工质量（加工精度和表面粗糙度），设计时主要围绕着保证精度、刚度和抗振性，减少温升和热变形等几个方面考虑。
主轴的结构储存应满足使用要求和结构要求，并能保证主轴组件具有较好的工作性能。主轴结构尺寸的影响因素比较复杂，目前尚难于用计算法准确定出。通常，根据使用要求和结构要求，进行同型号筒规格机床的类比分析，先初步选定尺寸，然后通过结构设计确定下来，最后在进行必要的验算或试验，如不能满足要求可重新修改尺寸，直到满意为直。
1.内孔直径d
车床主轴由于要通过棒料，安装自动卡盘的操纵机构及通过卸顶尖的顶杆，必须是空心轴。为了扩大使用范围，加大可加工棒料结构，床主轴内孔直径由增大的趋势。我国已有了标准可循（见2-1）
≥
mm
d50
取mm
=
d50
2.轴径直径
前支承的直径是主轴上一主要尺寸，设计时，一般先估算或拟定一个尺寸（见2-1），结构确定后在进行核算。
查《机床主轴变速箱设计指导》得外径
=
D95
mm
3.前锥孔尺寸
前锥孔用来装顶尖或其它工具锥柄，要求能自锁，目前采用莫式锥孔。参考《机床主轴变速箱设计指导》5-6，采用6号莫式锥度。
4.主轴悬伸量a和跨距
主轴悬伸量的大小往往收结构限制，主要取决于主轴端部的结构形式及尺寸、刀具或夹具的安装方式、前轴承的类型及配置、润滑与密封装置的结构尺寸等。主轴设计时，在满足结构的前提下，应最大限度的缩短主轴悬伸量a。根据结构,定悬伸长度mm
=。
a59
1
为了提高刚度，应尽量缩短主轴的外径长度a，选择适当的支撑跨距L，一般推荐取；L/a=3-5
跨距L取240.5mm。
5.主轴轴承
1）轴承类型选择
根据设计机床的功率和转速，选择装圆锥滚子轴承的主轴组件。这种主轴转速较低，为25-1600r/min,电动机功率为5.5kw，故可用圆锥滚子轴承以简化支撑部的构造。这种构造仍可归入推力支承在前支承的一类后支承（6216）的辅助支承。
采用三支承主轴，前、中为主支承，后为辅助支承。三支承中主支承应预紧，使轴承的滚道和滚动体之间处于过盈状态；“辅”支承常用深沟球轴承，保留游隙以至选用游隙增大的轴承。由于三个轴径和三个壳体不可能完全同轴，因此绝不能三个轴承都预紧，都预紧是要发生干涉的。会使轴承温度升高，空载功率大幅度上升。如果辅支承保持间隙，则当主轴不受载或载荷较小时，“辅”支承不起作用。当主轴载荷较大，“辅”支承处于绕度较大，超过了游隙，“辅”支承才参加工作。
2）轴承的精度和配合
主轴轴承精度要求比一般传动轴高。前轴承的误差对主轴前端的影响最大，所以前轴承的精度一般比后轴承选择高一级。
普通精度级机床的主轴，前轴承的选C或D级，后轴承选D或E级。选择轴承的精度时，既要考虑机床精度要求，也要考虑经济性。
轴承与轴和轴承与箱体孔之间，一般都采用过渡配合。另外轴承的内外环都是薄壁件，轴和孔德形状误差都会反映到轴承滚道上去。如果配合精度选的太低，会降低轴承的回转精度，所以轴和孔的精度应与轴承精度相匹配。
3）轴承间隙的调整
为了提高主轴的回转精度和刚度，主轴轴承的间隙应能调整。把轴承调到合适的负间隙，形成一定的预负载，回转精度和刚度都能提高，寿命、噪声和抗震性也有改善。预负载使轴承内产生接触变形，过大的预负载对提高刚度没有明显的小果，而磨损发热量和噪声都会增大，轴承寿命将因此而降低。
轴承间隙的调整量，应该能方便而且能准确地控制，但调整机构的结构不能太复杂。双列短圆柱滚子轴承内圈相对外圈可以移动，当内圈向大端轴向移动时，由于1：12的内錐孔，内圈将胀大消除间隙。
其他轴承调整也有与主轴轴承相似的问题。特别要注意：调整落幕的端面与螺纹中心线的垂直度，隔套两个端面的平行度都由较高要求，否则，调整时可能将轴承压偏而破坏精度。隔套越长，误差的影响越小。
螺母端面对螺纹中心线垂直度、轴上和孔上套简两端平行度等均有严格的精度要求。
6. 主轴与齿轮的连接
齿轮与主轴的连接可以用花键或者平键；轴做成圆柱体，或者锥面（锥度一般取1：15左右）。锥面配合对中性好，但加工较难。平键一般用一个或者两个（相隔180度布置），两国特键不但平衡较好，而且平键高度较低，避免因齿轮键槽太深导致小齿轮轮毂厚度不够的问题。
7. 润滑与密封
主轴转速高，必须保证充分润滑，一般常用单独的油管将油引到轴承处。
主轴是两端外伸的轴，防止漏油更为重要而困难。防漏的措施有两种：
1）堵——加密封装置防止油外流。
主轴转速高，多采用非接触式的密封装置，形式很多，一种轴与轴承盖之间留0.1～0.3mm的间隙（间隙越小，密封效果越好，但工艺困难）。还有一种是在轴承盖的孔内开一个或几个并列的沟槽（圆弧形或v形），效果比上一种好些。在轴上增开了沟槽（矩形或锯齿形），效果又比前两种好。
在有大量切屑、灰尘和冷却液的环境中工作时，可采用曲路密封，曲路可做成轴向或径向。径向式的轴承盖要做成剖分式，较为复杂。
2）疏导——在适当的地方做出回油路，使油能顺利地流回到油箱。
8.其他问题
主轴上齿轮应尽可能靠近前轴承，大齿轮更应靠前，这样可以减小主轴的扭转变形。
当后支承采用推力轴承时，推力轴承承受着前向后的轴向力，推力轴承紧靠在孔的内端面，所以，内端面需要加工，端面和孔有较高的垂直度要求，否则将影响主轴的回转精度。支承孔如果直接开在箱体上，内端面加工有一定难度。为此，可以加一个杯形套孔解决，套孔单独在车床上加工，保证高的端面与孔德垂直度。
主轴的直径主要取决于主轴需要的刚度、结构等。各种牌号钢材的弹性模量基本一样，对刚度影响不大。主轴一般选优质中碳钢即可。精度较高的机床主轴考虑到热处理变形的影响，可以选用Cr 40或其他合金钢。主轴头部需要淬火，硬度为HRC 50～55。其他部分处理后，调整硬度为HBS 220～250。
六、传动件的设计
1 带轮的设计
三角带传动中，轴间距A 可以加大。由于是摩擦传递，带与轮槽间会有打滑，宜可缓和冲击及隔离振动，使传动平稳。带轮结构简单，但尺寸大，机床中常用作电机输出轴的定比传动。电动机转速n=1440r/min,传递功率P=7.5kW,传动比i=1.8，两班制，一天运转16小时，工作年数10年。 (1)、选择三角带的型号
由【4】156P 表8-7工作情况系数A K 查的共况系数A K =1.2。 故根据【4】156P 公式（8-21）
)(652.1kW P K P A ca =?==
式中P--电动机额定功率， A K --工作情况系数 因此根据ca P 、1n 由【4】157P 图8-11普通V 带轮型图选用A 型。 (2)、确定带轮的基准直径1D ，2D
带轮的直径越小带的弯曲应力就越大。为提高带的寿命，小带轮的直径1D 不宜过小，即min D D ≥1。《机械设计》表8-8取主动小带轮基准直径1D =106mm 。
由【4】150P 公式(8-15a)()ε-=
112
12D n n D
式中：
1n -小带轮转速，2
n -大带轮转速，ε-带的滑动系数，一般取0.02。
∴ mm
D 4.199)02.01(106750
14402=-?=
，由【4】157P 表8-8取圆整为
200mm 。
(3)、验算带速度V ，
按【4】150P 式（8-13）验算带的速度
s m v /98.7=
∵s m v s m 305<<，故带速合适。
(4)、初定中心距
带轮的中心距，通常根据机床的总体布局初步选定，一般可在下列范围内选取： 根据【4】152P 经验公式（8-20）
)(2)(7.021021D D a D D +≤≤+
取2.2140≤≤A ，取4000=a
(5)、三角带的计算基准长度0L
由【4】158P 公式（8-22）计算带轮的基准长度
()()0
2
12210042
2A D D D D A L -+
++
=π
mm
L 12860=
由【4】146P 表8-2，圆整到标准的计算长度 14000=L (6)、确定实际中心距A
按【4】158P 公式（8-23）计算实际中心距
457
2
1286
14004002
0=-+
=-+
≈d d L L a a
(8)、验算小带轮包角1α
根据【4】158P 公式（8-25）
O
O
O
o
a
D D 120
2
.1683
.571801
21>=?--
≈α，故主动轮上包角合适。
(9)、确定三角带根数Z
根据【4】158P 式（8-26）得
00ca
l
p z p p k k α=
+?
∴算得Z 5=根 (10)、计算预紧力
查【4】表8-3，q=0.1kg/m 由【4】式（8-27）
2
0)5.2(500
qv k k vZ
p F ca +-=α
α
其中： ca p -带的变速功率,KW ；
v-带速,m/s ；
q-每米带的质量，kg/m ；取q=0.1kg/m 。 v = 1440r/min = 9.42m/s 。 N
F 66.10742
.91.0)98
.098.05.2(
5
42.965002
0=?+-???
=
⑾、计算作用在轴上的压轴力 N ZF F Q 89.10702
2.168sin
66.107522
sin
210=???≈≈
α
2 传动轴的直径估算
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。 1 .确定各轴转速
⑴、确定主轴计算转速：计算转速j n 是传动件能传递全部功率的最低转速。各传动件的计算转速可以从转速图上，按主轴的计算转速和相应的传动关系确定。 根据【1】表3-10，主轴的计算转速为
min /r 5841
.103n n 1
3
12
1
3
z
min =?==--?
j
⑵、各变速轴的计算转速： ①轴Ⅲ的计算转速3j n 为118r/min ； ②轴Ⅱ的计算转速2j n 为475r/min ；
③轴Ⅰ的计算转速1j n 为750r/min 。
⑶、各齿轮的计算转速
各变速组内一般只计算组内最小齿轮，也是最薄弱的齿轮，故也只需确定最小齿轮的计算转速。
① 变速组c 中，20/79只需计算z = 20的齿轮，计算转速为335r/min ； ② 变速组b 计算z = 18的齿轮，计算转速为475r/min ； ③ 变速组a 应计算z = 35的齿轮，计算转速为800r/min 。 ⑷、核算主轴转速误差
∵ min /4.136733/6645/4548/43200/1061440r n =????=φφ实 min
/1320r n =标
∴
%
5%5.3%1001320
)
13204.1367(%100)
(<=?-=
?-标
标实n n n
所以合适。
2.传动轴直径的估算：确定各轴最小直径
根据【5】公式（7-1），[]
mm n P d j 4
91?≥，并查【5】表7-13得到[]?取1.
①Ⅰ轴的直径：取min /7501r n j =
[]
mm n d j 4.252
.17505.591
5.5914
4
=?=≥?
②Ⅱ轴的直径：取min /4752r n j =
[]
mm n d j 5.282
.14755.591
5.5914
4
=?=≥?
③Ⅲ轴的直径：取min /1183r n j =
]
mm
n d j 9.362
.1700
10001185.591
5.5914
4=??
=≥?
其中：P-电动机额定功率（kW ）；
η-从电机到该传动轴之间传动件的传动效率的乘积；
j n -该传动轴的计算转速（min
r ）；
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)
2.5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 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
目录 一．设计目的 (2) 二、设计步骤 (2) 1.运动设计 (2) 1.1已知条件 (2) 1.2结构分析式 (2) 1.3 绘制转速图 (4) 1.4 绘制传动系统图 (6) 2.动力设计 (6) 2.1 确定各轴转速 (6) 2.2 带传动设计 (7) 2.3 各传动组齿轮模数的确定和校核 (9) 3. 齿轮强度校核 (11) 3.1校核a传动组齿轮 (12) 3.2 校核b传动组齿轮 (13) 3.3校核c传动组齿轮 (14) 4. 主轴挠度的校核 (15) 4.1 确定各轴最小直径 (15) 4.2轴的校核 (16) 5. 主轴最佳跨距的确定 (16) 5.1 选择轴颈直径,轴承型号和最佳跨距 (17) 5.2 求轴承刚度 (17) 6. 各传动轴支承处轴承的选择 (18) 7. 主轴刚度的校核 (19) 7.1 主轴图: (19) 7.2 计算跨距 (19) 三、总结 (20) 四、参考文献 (20)
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。 二、设计步骤 1.运动设计 1.1已知条件 [1]确定转速范围：主轴最小转速nnim（r/min）=90r/min、nmax （r/min）=2000r/min 主电动机转速（r/min)=1440、P（kw）=4kw [2]最大加工直径φ=250mm [3]确定公比：41 ? .1 = [4]转速级数：10 z = 1.2结构分析式 因为我们的级数是10级，为了实现10级，本次设计中，我打算按12级的主轴箱来计算，让里面其中两组数据一样，最终达到10级
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 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
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
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)
毕业设计（论文） 设计（论文）题目： JCK6136 数控车床设计 －主轴箱和床身部件 学院名称：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 姓名： 指导教师： 定稿日期：
JCK6136数控车床主轴箱和床身部件设计 任务书 1．设计（论文）拟解决的主要问题 ?通过调研和分析小组共同确定机床的传动方案、总体布置形式；完成给定机械部分的详细结构设计，设计的各部分间能有机结合，相互协调；小组共同整个机床的装配图和机械部分的大部分图样。 ?加强综合训练，全面提高工程应用能力和开发创新能力，培养相互协作配合的团队精神。 ?重点解决主轴箱部件设计有关的技术问题。 2．设计（论文）的主要内容和基本要求 ?技术参数：床身最大回转直径：360mm，拖板最大回转直径：≥190mm，最大加工长度：1000mm，主轴转速：36～1800r/min（高低挡无级变速），主轴锥孔MT6；径纵向进给最大速度：4m/min，横向进给最大速度：4m/min。主电机功率5.5Kw。 ?设计任务： 机床总装配图、部件装配图、主要自制件零件图，总图量不小于3 张A0。 开题报告、文献综述、外文翻译、设计计算书各一份。 ?设计要求： 图样全部用计算机绘制，符合最新制图标准；投影正确，表达完整，布局合理。 注重工作性能和结构、装配工艺性；外观造型，力求简洁、明快；功能满足，实用可靠。 理论分析完整清楚；设计推导简要；计算正确可靠。避免冗长，杜绝抄袭。
摘要 数控技术水平的高低和数控设备拥有的多少已成为衡量个国家工业现代化的重要标志。数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造．中发挥着巨大的作用，很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度提高生产效率。但是，发展数控技术的最大障碍就是添置设备的初期投资大，这使许多中小型企业难以承受。如果淘汰大量的普通机床，而去购买昂贵的数控机床，势必造成巨大的浪费。因此，普通机床的数控化改造大有可为。 通过对JCK6136普通车床的数控改造，使其加工精度明显提高，定位准确可靠，操作方便，性能价格比高。这种方法对中小企业设备的数控改造有一定的借鉴与推广作用。本次改造主要针划车床的主轴系统、刀架系统、进给系统、反馈环节、电器控制柜及数控系统进行了改造，改造方法简单、改造操作步骤便于实施。 关键词：车床；数控；改造；进给系统；主轴；传动系统。
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：
C A6140普通车床主轴变速箱设计及主轴箱 设计说明书
目录 1 绪论 (1) 1.1 课题研究背景及选题意义 (1) 1.1.1课题的背景 (1) 1.1.2课题的目的 (5) 1.2 完成的内容 (5) 2 参数拟定 (6) 2.1 主电机动力参数的确定 (6) 2.2 运动设计 (7) 2.2.1确定主轴极限转速 (7) 2.2.2确定转速范围n R定公比 确定主轴转速数例: (8) 3 传动设计 (8) 3.1 传动方案拟定 (8) 3.1.1传动组和传动副数的确定 (9) 3.2 传动结构式的选择 (10) 3.2.1基本组和扩大组的确定 (10) 3.2.2分配总降速比 (11) 3.3 带轮直径和齿轮齿数的确定及转速图拟定 (12) 3.3.1确定皮带轮动直径 (12) 3.3.2确定齿轮齿数 (13) 3.3.3画出转速图如下[1]： (15) 3.3.4验算转速误差 (15) 3.4 齿轮的计算转速的确定及传动系统的拟定的计算转速 (17) 3.4.1确定各轴和齿轮 (17) 3.4.2由转速图拟定传动系统图 (18)
4 传动件的估算和验算 (19) 4.1齿轮模数的估算和设计 (19) 4.1.1 计算各轴传动的功率 (19) 4.1.2 计算传动轴齿轮模数 (20) 4.1.3 计算各轴之间的中心距 (22) 4.2 三角带传动的计算 (22) 4.2.1计算皮带尺寸[6] (22) 4.3 传动轴的估算和齿轮尺寸的计算 (24) 4.3.1确定各轴的直径 (24) 4.3.2 计算各齿轮的尺寸[6] (25) 5 各部件结构设计 (27) 5.1 皮带轮及齿轮块设计 (27) 5.1.1 皮带及皮带轮的设计 (27) 5.1.2 齿轮及齿轮块设计 (28) 5.2 轴承的选择及箱体设计 (28) 5.2.1各轴承的选择 (28) 5.2.2 主轴及箱体设计 (28) 5.3 密封结构及润滑 (29) 6 主轴组件的验算 (30) 6.1验算主轴轴端的位移a y (30) 6.2 前轴承的转角及寿命的验算 (32) 6.2.1 验算前轴承处的转角Q (32) 6.2.2 验算前支系寿命 (33) 6.3 箱体设计 (34) 总结 (34) 致谢 (36)
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
XX大学 课程设计(论文) 最大加工直径为250mm的普通车床的主轴箱部件设计 所在学院 专业 班级 姓名 学号 指导老师 年月日
摘要 本设计着重研究机床主传动系统的设计步骤和设计方法，根据已确定的运动参数以变速箱展开图的总中心距最小为目标，拟定变速系统的变速方案，以获得最优方案以及较高的设计效率。在机床主传动系统中，为减少齿轮数目，简化结构，缩短轴向尺寸，用齿轮齿数的设计方法是试算，凑算法，计算麻烦且不易找出合理的设计方案。本文通过对主传动系统中三联滑移齿轮传动特点的分析与研究，绘制零件工作图与主轴箱展开图及剖视图。 关键词:传动系统设计,传动副，结构网，结构式，
目录 摘要 (2) 目录 (3) 第1章绪论 (5) 1.1 课程设计的目的 (5) 1.2课程设计的内容 (5) 1.2.1 理论分析与设计计算 (5) 1.2.2 图样技术设计 (5) 1.2.3编制技术文件 (5) 1.3 课程设计题目、主要技术参数和技术要求 (5) 第2章车床参数的拟定 (7) 2.1车床主参数和基本参数 (7) 2.2车床的变速范围R和级数Z (7) 2.3确定级数主要其他参数 (7) 2.3.1 拟定主轴的各级转速 (7) 2.3.2 主电机功率——动力参数的确定 (7) 2.3.3确定结构式 (7) 2.3.4确定结构网 (8) 2.3.5绘制转速图和传动系统图 (8) 2.4 确定各变速组此论传动副齿数 (9) 2.5 核算主轴转速误差 (11) 第3章传动件的计算 (11) 3.1 带传动设计 (11) 3.2选择带型 (12) 3.3确定带轮的基准直径并验证带速 (13) 3.4确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角 (13) 3.5确定带的根数z (14) 3.6确定带轮的结构和尺寸 (14)
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)
蚌埠学院 课程设计任务书 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：孟清泉学号：51201012025 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：2015.12.7——2015.12.20 课程设计地点： 指导教师： 系主任：
蚌埠学院机械制造装备设计课程设计任务书 层次：本科专业：2012级机械设计制造与自动化 学生姓名孟清泉学号51201012025 指导教师甘瑞霞 课题类别车床主传动系统设计设计时间2015年12月7日至2015年12月20日月20日课题名称最大加工直径为400mm的普通车床的主轴箱部件设计 一、机械制造装备设计课程设计的主要内容与要求 机械制造专业学生的机械制造装备设计课程设计是其在校学习阶段的一个重要教学环节。通过课程设计的实践，综合地运用装备设计课程和其他先修课程的理论和实际知识，进一步培养与提高学生分析和解决工程实际问题的机械设计能力，使学生掌握机床主轴箱设计的一般方法和步骤，也能够培养学生的计算能力、绘图能力、文字表述能力、文献检索能力以及综合分析能力，能够使学生的工程意识和技术素质得到显著提高。 （一）原始数据： 主电动机功率3kW，最高转速，最低转速，公比 工件材料：钢铁材料；刀具材料：硬质合金 （二）设计内容 1、运动设计：根据给定的转速范围及公比确定变速级数，绘制结构网、转速图、传动系统图、计算齿轮齿数等参数。 2、动力计算：根据电机功率及转速，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、绘制下列图纸： （1）机床主传动系统图（画在说明书上） （2）主轴箱部件展开图及主要剖面图（A0） （3）主轴零件图（A1或A0） 4、编写设计说明书一份（不少于20页）。 二、应收集的资料及主要参考文献 关慧贞，徐文骥编著.机械制造装备设计课程设计指导书.机械工业出版社.2013 陈立德主编.机械制造装备设计课程设计指导书.机械工业出版社.2007 三、进度计划及指导安排 第1周：熟悉课题，收集资料，运动设计、动力设计、绘制主轴箱部件图草图 第2周：主要零件验算、绘制主轴箱部件图、绘制主轴零件图 整理资料，编写设计说明书，准备答辩 任务书审定日期年月日指导教师（签字） 任务书下达日期年月日学生（签字）
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