材料力学课程设计--车床主轴设计
材料力学课程设计-车床主轴设计
材料力学课程设计设计题目：车床主轴设计数据序号: Ⅰ12 班级： 10级工机2班学号: 20106994姓名：冯华钊目录一、材料力学课程设计的目的二、材料力学课程设计的任务和要求三、设计题目四、对主轴静定情况校核1.根据第三强度理论校核2.根据刚度进行校核3.疲劳强度校核五、对主轴超静定情况校核1.根据第三强度理论校核2.根据刚度进行校核3.疲劳强度校核六、循环计算程序七、课程设计总结一、设计目的材料力学课程设计的目的是在于系统的学习材料力学之后，能结合工程中的实际问题，运用材料力学设计的基本原理和计算方法，独立计算工程中的典型零部件，已达到综合运用材料力学的知识解决工程实际问题的能力。
同时，可以使我们将材料力学的理论和现代的计算方法及手段融为一体。
即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；即把以前学到的知识综合的运用，又为以后的学习打下了基础，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。
1.使我们的材料力学知识系统化，完整化。
2.在系统的全面的复习的基础上，运用材料力学的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的知识和专业需要结合起来。
4.综合运用以前所学的各门课程知识，是相关学科知识有机的联系起来。
5.初步了解和掌握工程实践中的设计思想和方法，为以后打下基础。
二、设计的任务和要求1.画出受力分析计算简图和内力图2.列出理论依据和导出的计算公式3.独立编制计算机程序，通过计算机给出计算结果4.完成设计说明书。
三、设计题目车床主轴设计---某车床主轴尺寸及受力情况如图1所示。
在A、B、C三个支座的中间支座B处，轴承与轴承座之间有间隙δ，正常工作时，B处轴承不起支撑作用，此时轴处于A、C两支座下的静定状态。
当B截面处弯曲变形大于间隙δ时，轴处于A、B、C三支座下的静不定状态。
轴截面E处装有斜齿轮，其法向压力角为α，螺旋角为β，工作处的切削力有Fx、Fy、Fz（在进行强度、刚度计算时，可以不计轴向力Fx的影响，而以弯曲、扭转变形为主）。
课程设计---车床主轴箱设计
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、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)2.2.1确定极限转速 (3)2.2.2确定公比 (3)2.2.3 确定各主轴转速 (3)2.2.4 主运动链转速图的拟定 (4)2.2.5齿轮齿数的确定 (6)2.2.6核算主轴转速误差 (6)2.3传动零件的初步计算 (7)2.3.1计算各传动件的计算转速 (7)2.3.2传动轴直径的初定 (7)2.3.3主轴轴颈直径的确定 (8)2.3.4齿轮模数的初步确定 (8)2.3.5选定轴承 (9)2.3.6 三角带传动的计算和选定 (9)2.3.7直齿圆柱齿轮的强度计算 (11)2.3.8.主轴刚度验算 (12)3、总结 (14)4、致谢 (15)5、参考文献 (15)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。
车床主轴系统设计(25页)
2.主轴为空心轴，内孔直径按要求计算. d内=D平×70% =1/2(D前+D后)×70%
3.主轴必须实现制动. 4.必须设计操纵机构. 5.必须考虑润滑系统的设置方案和具体的润滑部位.
6.主轴距导轨的中心高H为H/D=0.5
7. 导返轨回的跨距B为B/D=0.8~1
5
五. 结构设计中应注意的问题
综合课程设计
机床课程设计
1
一. 设计目的
1.掌握机床主传动部件设计过程和方法； 2.综合应用所学的理论知识，提高理论联系实际和
综合设计的能力； 3.训练和提高设计的基本技能。
2
二. 设计题目
普通车床主传动系统设计
返回
3
三. 设计参数
参数 Dmax nmax nmin
φ
（r/min） （r/min）
主轴前端结构已标准化，按指导书上选择跨距进行初算，再 根据结构调整。 ⑹标出配合公差及标题栏。
6
㈡剖面图：
反映箱体的剖面形状、尺寸、各轴空间位置，床身与 箱体的连接及操纵机构的具体结构尺寸及形状
⑴剖面位置应剖在操纵机构的剖面上，若与展开图结合 还不能表达完整，则需画出向试图和局剖图，必须表 达清楚
10
设计步骤及时间安排
时间2011.03.11——04.01
• 3月11日 布置题目、设计准备；
• 12~13日 拟定转速图及传动系统图；
• 14~15日
传动件的初步设计，确定正反转、 制动机构、操纵机构及润滑系统；
• 16~20日 绘制展开图
• 21~24日 绘制剖面图
• 25~26日 验算（齿轮、轴承、主轴、传动轴）
分组
Ⅰ 400 1000 22.4 1.41
车床主轴箱课程设计机床主轴箱有全套CAD图纸
目录１、参数的表述２、体育设计３、传动件的估算和校核计算４、展开图的设计５、摘要一.参数制定1、确定公比φ。
已知Z = 12级(采用集中传输)nmax =1800 nmin=40Rn =φz-1所以算出来φ≈1.41。
2.确定电机功率n。
根据ф 320和ф 400车床的设计参数，采用插补方法:已知最大旋转直径为ф 360。
切割深度ap(t)为3.75毫米，进给速度f (s)为0.375毫米/转，切割速度V为95米/分钟。
计算:主(垂直)切削力:FZ = 1900ap0.75n=1900 X 3.75 X0.3750.75牛顿≈3414.4北纬切割功率:N切割= FZV/61200千瓦= 5.3千瓦主电机的估计功率:N= N cut/η total= N切割/0.8千瓦=5.3/0.8千瓦=6.6千瓦因为N的取值必须根据Y系列中国产电机的额定功率来选择，所以选择7.5 KW。
第二，体育运动的设计1.列出结构式12=2[3] 3[1] 2[6]因为:如果换向摩擦离合器安装在I轴上，为了减小轴向尺寸，第一个传动组的传动副数不宜多，2个为好。
在机床设计中，由于所需的R较大，最终展开组选择2比较合适。
由于I 轴装有摩擦离合器，结构上要求齿轮的根圆大于离合器的直径。
2.画出结构网络。
3.绘制速度图。
1)主电机的选择电动机功率n: 7.5kw电机速度nd:因为nmax =1800r/min，按N=7.5 KW，因为电机转速nd应接近或适宜于主轴的最大转速，以免采用过大的增速或过小的减速传动。
因此，电机初步确定为Y132m-4，电机转速为1440r/min。
2)恒速传动在变速传动系统中，采用定比传动，主要考虑传动、结构和性能的要求，以满足不同用户的要求。
为了减缓中间两个齿轮组的速度，减小齿轮箱的径向尺寸，在ⅰ-ⅱ轴之间增加了一对减速传动齿轮。
3)分配减速比。
① 12步减速:40 56 80 12 112 160 224 315 450630900 1250 1800(转/分钟)②确定ⅳ档和ⅴ档之间的最小减速传动比:由于齿轮的极限传动比限定为imax=1/4，为了提高主轴的稳定性，最后一个换挡的减速比为1/4。
车床课程设计主轴传动
车床课程设计主轴传动一、教学目标本章节的教学目标旨在让学生掌握车床主轴传动的基本原理、结构和维护方法。
通过本章节的学习，学生应能够：1.描述主轴传动系统的组成部分及其功能；2.解释主轴传动的工作原理；3.分析主轴传动系统的优缺点；4.掌握主轴传动的维护方法和注意事项；5.能够运用所学知识解决实际问题。
二、教学内容本章节的教学内容主要包括以下几个部分：1.主轴传动系统的组成：主轴、传动带、轴承、减速器等；2.主轴传动的工作原理：通过传动带将动力传递到主轴，实现刀具与工件的旋转；3.主轴传动的特点及优缺点：传动平稳、噪音低、寿命长等；4.主轴传动的维护方法：定期检查、加注润滑油、调整传动带张紧力等；5.主轴传动在实际应用中的案例分析。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本章节将采用多种教学方法：1.讲授法：讲解主轴传动的基本原理、结构和维护方法；2.讨论法：分组讨论主轴传动的优缺点及实际应用场景；3.案例分析法：分析实际案例，让学生了解主轴传动在工程中的应用；4.实验法：安排实验室实践，让学生亲自动手操作，加深对主轴传动的理解。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：《车床主轴传动原理与维护》；2.参考书：相关学术论文、技术手册；3.多媒体资料：动画演示主轴传动原理；4.实验设备：车床主轴传动系统模型、工具等。
五、教学评估本章节的评估方式将采用多元化的形式，以全面、客观地评价学生的学习成果：1.平时表现：通过课堂参与、提问、小组讨论等环节，记录学生的表现；2.作业：布置相关的练习题，评估学生对知识点的理解和应用能力；3.考试：设置期末考试，涵盖本章节的所有知识点，评估学生的综合运用能力。
六、教学安排本章节的教学安排如下：1.教学进度：按照教材的章节顺序，逐步讲解每个知识点；2.教学时间：共计10课时，每课时45分钟；3.教学地点：教室和实验室。
材料力学课程设计-车床主轴
材料力学课程设计设计计算说明书设计题目：车床主轴设计学号:姓名：指导教师：一、设计目的材料力学课程设计的目的是在于系统的学习材料力学之后，能结合工程中的实际问题，运用材料力学设计的基本原理和计算方法，独立计算工程中的典型零部件，已达到综合运用材料力学的知识解决工程实际问题的能力。
同时，可以使我们将材料力学的理论和现代的计算方法及手段融为一体。
即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；即把以前学到的知识综合的运用，又为以后的学习打下了基础，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。
1.使我们的材料力学知识系统化，完整化。
2.在系统的全面的复习的基础上，运用材料力学的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的知识和专业需要结合起来。
4.综合运用以前所学的各门课程知识，是相关学科知识有机的联系起来。
5.初步了解和掌握工程实践中的设计思想和方法，为以后打下基础。
二、设计的任务和要求1.画出受力分析计算简图和内力图2.列出理论依据和导出的计算公式3.独立编制计算机程序，通过计算机给出计算结果4.完成设计说明书。
三、设计题目车床主轴设计---某车床主轴尺寸及受力情况如图1所示。
在A、B、C三个支座的中间支座B处，轴承与轴承座之间有间隙 ，正常工作时，B处轴承不起支撑作用，３此时轴处于A 、C 两支座下的静定状态。
当B 截面处弯曲变形大于间隙δ时，轴处于A 、B 、C 三支座下的静不定状态。
轴截面E 处装有斜齿轮，其法向压力角为α，螺旋角为β，工作处的切削力有Fx 、Fy 、Fz （在进行强度、刚度计算时，可以不计轴向力Fx 的影响，而以弯曲、扭转变形为主）。
轴的材料为优质碳素结构钢（45钢），表面磨削加工，氮化处理。
其他已知数据见表1。
1、 试按静定梁（A 、C 支撑）的强度、刚度条件设计等截面空心圆轴外径D(d/D 值可见数据表2)，并计算这时轴上B 截面处的实际位移。
车床主轴传动课程设计
EEE大学《机械制造装备设计》课程设计任务书课程设计题目：设计一台加工直径最大范围是φ320的普通车床的主传动系统1.主要技术参数转速范围： n min ＝29 rpm n max ＝1200rpm 转速级数： Z ＝12 或转速公比=ϕ 1.41 电动机功率： P ＝5.5KW2.工件材料： 钢、 铸铁 刀具材料： 高速钢、硬质合金3.机床参数 加工最大回转直径D=400mm设计内容1．运动设计： 2．动力计算： 3．结构设计4．编写设计说明书学生 指导教 日期: 2012 年 09 月 29 日目录1、概述 (1)1.1金属切削机床在国民经济中的地位 (1)1.2机床课程设计的目的 (1)1.3车床的规格系列和用处 (1)1.4 操作性能要求 (1)2、参数的拟定 (2)2.1 确定转速范围 (2)2.2 主电机选择 (2)3、传动设计 (2)3.1 主传动方案拟定 (2)3.2 传动结构式、结构网的选择 (3)3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目 (3)3.2.2 传动式的拟定 (3)3.2.3 结构式的拟定 (3)3.3转速图的拟定 (4)4、传动件的估算 (4)4.1 三角带传动的计算 (4)4.2 传动轴的估算 (6)4.2.1 传动轴直径的估算 (7)4.3 齿轮齿数的确定和模数的计算 (7)4.4 带轮结构设计 (10)5、动力设计 (11)5.1主轴刚度验算 (11)5.2 齿轮校验 (14)6、结构设计及说明 (14)7、总结 (17)8、参考文献 (18)- Ⅰ-1. 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。
车床主轴箱课程设计摘要
车床主轴箱课程设计摘要一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解车床主轴箱的基本结构组成及其工作原理，掌握主轴箱内各部件的功能和相互关系。
2. 学生能够描述车床主轴箱的常见故障及其排除方法，了解维护保养的基本知识。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，进行车床主轴箱的拆装和组装，掌握基本的操作步骤和技巧。
2. 学生能够运用检测工具，对车床主轴箱进行简单的故障诊断，提出合理的维修方案。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱机械专业，增强对制造工艺的敬畏之心，提高职业素养。
2. 培养学生的团队协作意识，学会在实践操作中相互配合，共同解决问题。
3. 培养学生的安全意识，了解机械操作过程中的安全知识，预防事故发生。
本课程针对中职或高职机械类专业学生，结合车床主轴箱的实际情况，以提高学生的实践操作能力和故障排除能力为主要目标。
课程设计注重理论联系实际，强调学生的动手实践，通过课程学习，使学生具备一定的车床主轴箱维护保养和故障处理能力。
同时，注重培养学生的安全意识、团队协作意识和职业素养，为将来的职业生涯打下坚实基础。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 车床主轴箱结构及工作原理：讲解车床主轴箱的基本结构组成、各部件名称及其作用，阐述工作原理。
2. 车床主轴箱拆装与组装：介绍拆装和组装车床主轴箱的操作步骤、技巧及注意事项，包括工具的选择和使用。
3. 车床主轴箱故障诊断与排除：分析车床主轴箱的常见故障及其原因，讲解故障诊断方法和排除步骤。
4. 车床主轴箱的维护保养：介绍车床主轴箱的日常维护保养知识，包括润滑、清洁、检查等内容。
5. 实践操作与技能训练：安排学生进行车床主轴箱的拆装、组装、故障诊断与排除等实践操作，提高学生的动手能力。
教学内容按照以下进度安排：1. 第1-2课时：车床主轴箱结构及工作原理学习。
2. 第3-4课时：车床主轴箱拆装与组装操作步骤学习及实践。
3. 第5-6课时：车床主轴箱故障诊断与排除方法学习。
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2、
在安装齿轮的 E 截面处有一铣刀加工的键槽， 试校核此截面处的疲劳强度。 规定的安全系数 n=3（ 1 =420 MPa ， 1 =240 MPa ） 。
3、
对静不定情况（A、B、C 支撑） ，同时根据强度、刚度条件设计外径 D，并 用疲劳强度理论校核。
表 1：
()
()
l1
l2
/m 0.5 0
l3
A /m 0.1 2
B /m 0.1 6
R /m 0.1 2
(
)
n/(r/ min) 500
P/kw
d D
FH y /N
FH Z /N
/m 14 0.1 6
/m 0.1 5
45
Hale Waihona Puke 5.00.70 42002100
图 1:
四．对主轴静定情况校核
由公式可知 Me=9549
p kw n r min
10
/m
0.5 10 4
[ ] / MPa
[ fD ]/ m
3.3 10 4
[ fE ]/ m
3.5 10 4
[ c ] / rad
20
150
0.0028
注意： 设计中不考虑轴的旋转静定要求和热变形的影响， 并且将各轴承视为刚体， 且不产生刚体位移，不考虑制造工艺和尺寸链等因素。 表 2： （设计计算数据表Ⅰ14）
二、 课程设计的任务和要求
要系统复习材料力学课程的全部基本理论和方法，独立分析、判断设计题目 的已知所求问题，画出受力分析计算简图和内力图，列出理论依据并导出计算公 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。
三、 设计题目
某车床主轴尺寸及受力情况如图 1 所示。在 A、B、C 三个支座的中间支座 B 处，轴承与轴承座之间有间隙 ，正常工作时，B 处轴承不起支撑作用，此时主轴 处于 A、 C 两支座下的静定状态。 当 B 截面处弯曲变形大于间隙 时， 主轴处于 A、 B、C 三支座下的静不定状态。轴截面 E 处装有斜齿轮，其法向压力角为 ，螺旋 角为 ，工作处的切削力有������ ������ 、������ ������ 、������ ������ （在进行强度、刚度计算时，可以不计轴向 力������ 。轴的材料为优质碳素结构钢（45 钢） ， ������ 的影响，而以弯曲、扭转变形为主） 表面磨削加工，氮化处理。其他已知数据见表 1。 1、 试按静定梁 （A、 C 支撑） 的强度、 刚度条件设计等截面空心圆轴外径 D(d/D 值可见数据表 2)，并计算这时轴上 B 截面处的实际位移。
Fy = FH y Fz = FH z
M1 = Fy b = FH y b = 4200 × 0.16 = 672N ∙ m M2 = Fz b = FH z b = 2100 × 0.16 = 336N ∙ m 由图 1 受力分析求支座反力FA y 、FA z 、FC y 、FC z ： MC z = FA y L1 + L2 + FE y a − M1 − Fy L3 = 0
题目：车床主轴设计
一、 课程设计的目的
材料力学课程设计的目的是在于系统学习材料力学后，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，可以使我们将 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综 合应用，又为后继课程打下基础，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。 1） 使所学的材料力学知识系统化， 完整化。 让我们在系统全面复习的基础上， 运用材料力学知识解决工程实际问题。 2）综合运用以前所学的各门课程的知识（高等数学、工程图学、理论力学、 算法语言、计算机等） ，使相关学科的知识有机地联系起来。 3）使我们初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法，为后续课程的 学习打下基础。
由剪力图及弯矩图可知 C 点为危险点且： MC = M C y 2 + MC Z 2 = 6512 + 1153.612 = 1324.62N ∙ m
1.根据第三强度理论校核：
σr3 =
M C 2 +M e 2 W
≤ σ = 150MPa
D1 ≥ 4.91 × 10−2 m
且 W
32
D 3 (1 4 )
=
9549×5.0 500 Me R
= 95.49N ∙ m = 795.75N
由Me = Ft ∙ R可得Ft = 由斜齿轮受力分析得：
=
95.49 0.12
Fr =
Ft ∙ tanα 795.75 × 0.364 = = 294.06N cosβ 0.985
则有：FE y = Ft sinθ − Fr cosθ = 795.75 × 0.707 − 294.06 × 0.707 = 354.69N FE z = Ft cosθ + Fr sinθ = 795.75 × 0.707 + 294.06 × 0.707 = 770.50N
代入数据解得：
2.由刚度对轴校核： 利用图乘法
i 1 n
i M ci
EI
对各点进行刚度校核：
1)根据 D 点刚度计算轴径，在 D 点分别沿 y、z 轴加一单位力,其弯矩图如下图所 示：
ω1=278.22
ω2=7.39
ω3=123.65
ω4=36.12
ω5=100.8
Mc1 =0.082 Mc2 =0.141 Mc3 =0.1365 Mc4 =0.1 Mc5 =0.075
∴ FA y = 1908.24N MA Z = FC y L1 + L2 + FE y L1 + L2 − a + M1 + Fy （L1 + L2 + L3 ） = 0 ∴ FC y = −6462.93N MC y = FA Z L1 + L2 + FE Z a + M2 + FZ L3 = 0 ∴ FA Z = −1126.45N MA y = FC Z L1 + L2 + FE Z L1 + L2 − a − M2 − FZ （L1 + L2 + L3 ） = 0 ∴ FC Z = 2455.95N 根据已知分别作 Y、Z 方向的剪力图与弯矩图，如下图：