车床12级转速课程设计

目录课程设计任务书 (1)绪论 (2)1机床课程设计的目的 (3)2结构设计的内容和方案 (5)2.1变速装置 (5)2.2开停装置 (5)2.3换向方式及其选择 (6)2.4操纵机构 (6)2.5润滑装置 (6)3主传动系统运动设计 (7)3.1确定转速数列 (7)3.2定传动组数和传动副数 (7)3.3定传动结构式 (8)3.4定电动机转速N0 (9)3.5定中间轴转速 (10)3.6带轮的确定 (11)3.7齿轮齿数的确定 (11)3.7.1确定齿轮齿数要注意的问题 (11)3.7.2变速组内模数相同时齿数确定 (12)3.8确定小带轮直径 (14)3.9计算转速误差 (14)3.10计算转速 (15)3.10.1计算转速的确定 (15)3.11普通车床的正常使用必须满足如下条件 (17)总结 (19)参考文献 (20)课程设计任务书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。

1 机床课程设计的目的车床的主传动系统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。

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。

D为65～85mm。

这是加工时的过滤部分。

一般尺寸花键的滚刀直径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。

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。

2.结构设计的内容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：布置传动件及选择结构方案。

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。

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。

本车床选择集中传动式，通过带轮将电机的转速传给主轴箱。

2.1 变速装置机床中的变速装置有齿轮变速机构，机械无级变速机构以及液压无级变速装置等。

其中最常见的是齿轮变速机构。

车床的主传动系统中，第Ⅱ轴、第Ⅲ轴、各有一个滑移齿轮变速组，将它们串联起来，就会使主轴得到12级转速。

2.2 开停装置用来改变车床的主运动执行件（如主轴）尽快地停止运动，通常采用离合器或直接开停电动机，此车床是通过直接开停电动机来尽快的停止运动，减少不必要的冲击，噪音等。

开启电动机可以通过控制按钮来直接控制车床的运动与停止，方便与使用者的操作。

2.3 换向方式及其选择换向方式一般分电动机换向和机械换向两种，电动机换向可使结构简化。

车床制动方式一般有电机制动和机械制动2种。

电机制动，是使电动机的转矩方向与其实际转向相反，使之减速而且立即停转。

电机制动操纵方便省力，可简化机械结构，但在制动频烦繁的情况下，容易造成电动机发热甚至烧损。

所以在选择电机时要选择性能好的电机。

本设计采用电机反转制动。

2.4 操纵机构车床的开停、变速、换向及制动等，都需要操纵机构来实现。

车床设计一般把主传动系统的设计方案与操纵机构同时考虑，主要是为了避免齿轮之间的碰撞，使车床不能正常的使用。

2.5 润滑装置为了保证主传动系统的正常工作，必须有良好的润滑与密封装置，防止出现三漏(油、气、水)现象。

车床的冲击和振动很大，负荷较大，应而一般使用含极压添加剂的润滑油。

需要注意的是如何防止主轴箱的热变形，冲击负荷较大的冲压或剪切机床的齿轮，应使用含抗磨剂的齿轮油，用于循环润滑或油浴润滑的齿轮油，除了要考虑抗氧化性，还要顾及抗腐蚀、抗磨、防锈蚀及抗泡性。

3 主传动系统运动设计3.1 确定转速数列确定公比之前需要计算出主轴的变速范围R n ；1m inm ax -==z n n n R φ 式中：n R —主轴变速范围；max N —主轴最高转速，（r/min ）；min N —主轴最低转速，（r/min ）；φ—公比；Z —转速级数。

R n =m ax n ／m in n =1700／37.5=45.5= 112-φ 所以 φ=1.41查金属切削机床书 表7.1中，首先找到37.5r/min 每隔6个取一个转数，得到主轴的转速数列如表 1：表1 主轴转速表3.2 定传动组数和传动副数确定传动组数是将主轴转速级数Z=分解因子。

对于Z=12可能有的方案是：①12=4x3; ②12=3x4；③12=3x2x2;④12=2x3x2;⑤12=2x2x3。

对于①、②方案，表示传动系统由两个变速组（有七对传动副）串联而成，可节省一根轴，但是有一个四联滑移齿轮，会增加轴向尺寸。

如果将四联齿轮变成两个滑移齿轮，则操纵机构必须互锁，以防止两个滑移齿轮同时啮合。

因此，①、②方案一般不宜采用。

传动件传递的转矩T取决于所传递的功率P（kw）和它的计算转速nj(r/min)。

由于从电动机到主轴，大多数为降速传动，靠近电动机轴的传动件转速高，计算转速n也高，传递的转矩小，传动件的尺寸也小。

如果将传j动副数多的变速组放在靠近电动机处，可使小尺寸的零件多，不仅节省材料，还可使变速箱的结构紧凑。

这就是所谓的传动副“前多后少”原则。

因此，·后三种方案中，以取方案③为好。

它表示传动系统由三个变速组共七对传动副（不含定比传动副）组成。

3.3 定传动结构式定传动机构式主要是安排扩大顺序，即安排这三个变速组的哪个作为基本组，哪个作为第一个扩大组等。

对于12=3x2x2的传动方案，可能有的传动结构式和结构网有六种。

如图1 图2：图1 12=3x3x2 3种结构网图2 12=3x3x2 3种结构网对于上述六种方案都应验算每个变速组的变速范围。

如前述，只验算每种方案的最后一个扩大组即可。

在（a）、（b）、（c）、（d）方案中，最后一个扩大组是26，在（e）、（f）方案中，最后一个扩大组是34。

对于26， r2= Φ(p2-1)x2=16>8，因此，只有在（a）、（b）、（c）、（d）四种方案中选择一个最好的方案。

其原则是，选择中间轴（Ⅱ、Ⅲ）变速范围最小的方案。

因为如果同轴号的最高转速相同，则变速范围小的方案最低转速高，可使传动件（轴和齿轮）尺寸减小，变速箱的结构紧凑；反之，如果同轴号的最低转速相同，则变速范围小者最高转速低，可减小振动和噪声，提高变速箱的使用质量，或降低制造成本。

通过比较，四方案中以（a）方案的Ⅱ、Ⅲ轴的变速范围最小。

故以（a）方案最佳。

该方案的特点是扩大顺序与传动顺序一致。

3.4 定电动机转速n0在无特殊要求的情况下，应选择成本低、容易买到的二级或者四级电动机，尤为重要的是应使所选电动机的同步转速与主轴最高转速相接近。