机床主轴箱部件及组件设计指导书(具体步骤)

山东科技大学

毕业设计（论文）指导书

课题名称：机床主轴箱部件及组件设计指导书

学院(部) 机电系

专业

班级

学生姓名

学号

2014 年2月 24日至 6 月 8 日共 16 周

指导教师（签字）郭秀欣

教研室主任（签字）

车床主轴箱部件及其组件设计步骤

基本要求

1、参数拟定：确定公比，主电动机功率P。

2、运动设计：列出结构式，绘出结构网、转速网、传动系统图，计算各传动副的传动比及齿轮的齿

数。

3、强度计算和结构草图设计：估算齿轮模数m和轴径d，选择和计算正反向离合器、制动器，绘

制出结构草图。在结构草图的基础上，对根轴进行强度验算，或对主轴进行刚度验算和该轴系的轴承寿命进行验算。

4、主轴变速箱装配设计：在结构草图的基础上，用计算机绘出主轴箱展开图一张，

或主轴箱截面一张，或主轴组件图一张,标注尺寸和配合。

5、绘制若干零件图。

6、编写设计计算说明书一份（2万字左右，全部用计算机打印出）。

内容应包括参数、运动设计的分析和拟定，动力计算、轴和轴承的验算，此外，还应对重要结构的选择和分析做必要的说明。

一、设计的目的

通过本设计的训练：

1、使学生初步掌握机床的运动设计（包括主轴箱、变速箱传动链）

2、初步掌握机床的动力计算（包括确定电机型号，主轴、传动轴、齿轮的计算转速），以及关键零部

件的强度校核，获得工程师必备设计能力的初步训练，从而提高分析问题、解决问题尽快适应工程实践的能力。

3、其目的在于通过设计，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，运用机械制图，机械设计基础、金属切削机床、精度设计、金属工艺学、材料热处理及结构工艺、零件计算等相关知识，进行工程设计的能力。

4、培养学生使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力，提高技术总结及编制技术文件的能力。

从而得到编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，

5、使学生树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计

算的能力。巩固大学期间本专业所学到的专业基础课及专业课涉及到的内容。强化计算机绘图的操作训练。

二、设计内容与基本要求

设计内容：独立完成变速级数为6-12级的机床主传动系统主轴变速箱设计，包括车削左右

螺纹的换向机构及与进给联系的输出轴。

基本要求：

1、课程设计必须独立的进行，每人必须完成展开图、截面图、主轴组件图及足够的零件图图样设

计，能够较清楚地表达各轴和传动件的空间位置及有关结构。

2、根据设计任务书要求，合理的确定尺寸、运动及动力等有关参数。

3、正确利用结构式、转速图等设计工具，认真进行方案分析。

4、正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。说明书力求用工程术语，文字通顺

简练，字迹工整。

5、完成典型零件工作图图样设计2 张。

三、设计步骤

方案确定

1、确定有关尺寸参数、运动参数及动力参数。

2、据所求得的有关运动参数及给定的公比，写出结构式，校验转速范围，绘制转速图。

3、确定各变速组传动副的传动比值，定齿轮齿数、带轮直径，校验三联滑移齿轮齿顶是否相碰，

校验各级转速的转速误差。

4、绘制传动系统图。

结构设计

所谓结构设计是将传动方案“结构化”，向生产部门提供装配图，零件工作图，及零件明细表。

主轴箱结构设计的主要内容：包括主轴和传动轴的组件设计；操纵机构设计；开停、制动及换向机构设计；润滑和密封机构的设计；箱体及其它零件设计等。

1、草图设计——估计各轴及齿轮尺寸，确定视图比例，确定展开图及截面图的总体布局；据各轴

的受力条件，初选轴承，在有关支撑部位画出轴承轮廓。并检验各传动件运动过程中是否干涉。

2、结构图设计——确定齿轮、轴承及轴的固定方式；确定润滑、密封及轴承的调整方式；确定主

轴头部形状及尺寸，完成展开图及截面图的绘制。

3、加粗，注尺寸、公差配合，标注件号，填写明细表及装配图技术要求。

零件图设计

编写设计计算说明书

四、基本参数确定

1、基本参数

主参数D——床身上最大加工直径（mm）

通用机床主轴短部结构形状、

4、动力参数

电机功率可按下式估算

P=PC/η总（KW）PC ——消耗于切削的功率

η总——总效率

对于主运动为回转运动的机床η总=0.7-0.85

主运动为直线运动的机床η总=0.6-0.7

车、镗、磨等工序的切削功率Pc=FZ•V/60000 (kw)

钻、扩等工序的切削功率Pc=T•n/9550 (kw)

FZ——切削力的切向分力（N）(查切削用量手册)

V——切削速度（m/min）

T——主轴最大扭矩（N•m）

n——主轴计算转速（r/min）

或据下列公式及数据估算电机功率P（数据较陈旧）

F Z=f•t•s （公斤力）

f——单位切削面积上的切削力

硬质合金刀具加工中碳钢f= 200（公斤力/mm2）

硬质合金刀具加工铸铁f= 180（公斤力/mm2）

t——切削深度（mm）

s——进给量（mm）

车、镗、磨Pc= FZ•V/6120 （kw）

对于间断工作的机床，允许电机短时超载，则电机额定功率可按下式计算：Pr=P/K (kw) 式中，Pr——额定功率

P——算得的功率

K——超载系数连续工作的电机K=1.0

间断工作的电机K=1.1-1.25