五种传动轴设计C轴

材料力学 课程设计

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1．材料力学课程设计的目的

本课程设计的目的是在于系统学完材料力学之后，能结合工程中的实际问题，

运用材料力学的基本理论和计算方法，独立地计算工程中的典型零部件，以达到

综合运用材料力学的知识解决工程实际问题之目的。同时，可以使学生将材料力

学的理论和现代计算方法及手段融为一体。既从整体上掌握了基本理论和现代的

计算方法，又提高了分析问题，解决问题的能力；既把以前所学的知识（高等数

学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机和材料力学等）综合运用，又为后

继课程（机械设计、专业课等）打下基础，并初步掌握工程中的设计思想和设计

方法，对实际工作能力有所提高。具体的有以下六项：

1．使学生的材料力学知识系统化、完整化；

2．在系统全面复习的基础上，运用材料力学知识解决工程中的实际问题；

3．由于选题力求结合专业实际，因而课程设计可以把材料力学知识和专业需

要结

合起来；

4．综合运用了以前所学的个门课程的知识（高数、制图、理力、算法语言、

计算机等等）使相关学科的知识有机地联系起来；

5．初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法；

6．为后继课程的教学打下基础。

2．材料力学课程设计的任务和要求

要求参加设计者，要系统地复习材料力学的全部基本理论和方法，独立分析、

判断、设计题目的已知条件和所求问题。画出受力分析计算简图和内力图，列出

理论依据和导出计算公式，独立编制计算程序，通过计算机给出计算结果，并完

成设计计算说明书。

材料力学 课程设计

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3．材料力学课程设计题目

传动轴的强度、变形及疲劳强度计算

3-1 设计题目

传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），许用应力[σ]=80MPa，经高频

淬火处理，其𝜎𝑏=650MPa,𝜎−1=300MPa, 𝜏−1=155MPa,磨削轴的表面，键槽均为端

铣加工，阶梯轴过渡圆弧r均为2，疲劳安全系数n=2，要求：

1) 绘出传动轴的受力简图;

1 一、此次课程设计的目的及主要设计参数

1、机械制造装备课程设计是在学生学完《机械制造装备设计》课及其它先行课程之后进行的实践性教学环节，是学生进行设计工作的基本训练。目的在于：

（a）通过机床主传动系统的机械变速机构设计，使学生树立正确的设计思想和掌握机床设计的基本方法；

（b）巩固和加深所学理论知识，扩大知识面，并运用所学理论分析和解决设计工作中的具体问题；

（c）通过机械制造装备课程设计，使学生在拟订机床主传动机构、机床的构造设计、各种方案的设计、零件的计算、编写技术文件和设计思想的表达等方面，得到综合性的基本训练；

（d）熟悉有关标准、手册和参考资料的运用，以培养具有初步的结构分析和结构设计计算的能力。

2、主要设计参数

普通车床传动系统设计的设计参数：

（a）主轴转速级数Z=12；

（b）主轴转速范围n=31.5~1400r/min；

（c）公比φ=1.41；

（d）电机功率为4KW；

（e）电机转速为1440r/min。

二、运动设计

1传动方案设计（选择集中传动方案）。

2转速调速范围2000max44.4445minnRnn。

3确定各级转速

由φ=1.41，依据《机械制造装备设计》中的标准转速表取各级转速如下：

31.5 45 63 90 125 180 250 355 500 710 1000 1400 （单位r/min）

4、确定机床传动结构式

根据主变速传动系统设计的一般原则，取结构式：13612322

2 5、绘制转速图：

（1）分配总降速比

11450114532.232u

若每一个变速组最小降速比取14则三个变速组为164，则需增加定比传动副，故选用三角带传动来降低速比可以满足要求。

（2）确定传动轴数

变速轴轴数=变速组数+定比变速副数+1=3+1+1=5。

（3）绘制转速图

6、确定变速组齿轮齿数

CA6150车床主轴箱设计(有全套图纸)

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目录

概述

主运动的方案选择与主运动的设计

确定齿轮齿数

选择电动机

皮带轮的设计计算

传动装置的运动和运动参数的计算

主轴调速系统的选择计算

主轴刚度的校核

一、概述

主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统,它应具有一定的转速(速度)和一定的变速范围,以便采用不同材料的刀具,加工不同的材料,不同尺寸,不同要求的工件,并能方便的实现运动的开停,变速,换向和制动等。

数控机床主传动系统主要包括电动机、传动系统和主轴部件,它与普通机床的主传动系统相比在结构上比较简单,这是因为变速功能全部或大部分由主轴电动机的无级调速来承担,剩去了复杂的齿轮变速机构,有些只有二级或三级齿轮变速系统用以扩大电动机无级调速的范围。1.1数控机床主传动系统的特点 与普通机床比较,数控机床主传动系统具有下列特点。

转速高、功率大。它能使数控机床进行大功率切削和高速切削,实现高效率加工。

变速范围宽。数控机床的主传动系统有较宽的调速范围,一般Ra100,以保证加工时能选用合理的切削用量,从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。

主轴变速迅速可靠,数控机床的变速是按照控制指令自动进行的,因此变速机构必须适应自动操作的要求。由于直流和交流主轴电动机的调速系统日趋完善,所以不仅能够方便地实现宽范围无级变速,而且减少了中间传递环节,提高了变速控制的可靠性。

主轴组件的耐磨性高,使传动系统具有良好的精度保持性。凡有机械摩擦的部位,如轴承、锥孔等都有足够的硬度,轴承处还有良好的润滑。

1.2 主传动系统的设计要求

① 主轴具有一定的转速和足够的转速范围、转速级数,能够实现运动的开停、变速、换向和制动,以满足机床的运动要求。

② 主电机具有足够的功率,全部机构和元件具有足够的强度和刚度,以满足机床的动力要求。

第十一章 轴

1-1 基础知识

一、轴的分类、材料及设计准则

1．轴的分类

轴是组成机器的主要零件之一。其主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。

按照承受载荷的不同，轴可分为转轴、心轴和传动轴三类。工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴。只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴。只承受扭矩而不承受弯矩（或弯矩很小）的轴称为传动轴。

轴还可按照轴线形状的不同，分为曲轴和直轴两大类。曲轴通过连杆可以将旋转运动改变为往复直线运动，或作相反的运动变换。直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴两种。

2．轴的常用材料

轴的常用材料主要采用碳素钢和合金钢。碳素钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较小，所以应用较为广泛。合金钢具有较高的机械强度，可淬性也较好，可在传递大功率并要求减轻重量和提高轴颈耐磨性时采用。

常用钢材有： 1）优质碳素钢35，40，45，50钢等，其中最常用的是45钢； 2）合金结构钢20Cr，40Cr，35CrMO，40MnB，40CrNi等。对于不重要的或受力较小的轴以及一般的传动轴可使用Q235，Q255，Q275等普通碳素钢制造。形状复杂的轴，也可以采用铸钢、合金铸铁和球墨铸铁制造。

在一般工作温度下，各种钢的弹性模量E的数值相差不大，因此选用合金钢，采取热处理方法都只能提高轴的疲劳强度或耐磨性，对提高轴的刚度没有实效。

3．轴的失效形式及设计准则

轴在弯矩或扭矩作用下产生的应力一般为变应力，因此轴的主要失效形式是疲劳断裂。

设计时一般应进行疲劳强度校核。

对于瞬时过载很大，应力性质较接近于静应力的轴，可能产生塑性变形，还应按最大载荷进行轴的静强度校核。

对于有刚度要求的轴（如机床主轴，跨度大的蜗杆轴等），应进行刚度计算。

对高转速轴（如汽轮机轴）或载荷作周期性变化的轴，为防止共振，还要进行振动稳定性计算。

轴的设计应满足下列几方面的要求：合理的结构、足够的强度、必要的刚度和振动稳定性及良好的工艺性等。一般而言，轴的设计主要包括两个方面的内容：轴的结构设计和轴的强度计算。 二、轴的结构设计