主轴箱设计说明书

宁波工程学院

课程设计计算说明书

分院：机械工程学院

专业：机械设计制造及自动化

班级：机制10-2

课程设计名称：机械制造装备课程设计

课程设计题目：最大加工直径为250mm的普通车床的主轴箱部件设计

学生姓名：沈青

学号：22

指导教师：刘春林尚伟燕

教研室主任：刘淑珍

学院院长：胡如夫

设计日期：2013年 05 月 27日至 2013年 06月 07 日

宁波工程学院课程设计说明书

目录

一、设计目的 (1)

二、设计步骤 (2)

1.运动设计 (2)

1.1原始数据 (2)

1.2确定传动公比 (2)

1.3绘制转速图 (2)

1.4绘制传动系统图 (2)

2.动力设计 (4)

2.1确定各轴转速 (4)

2.2带传动设计 (4)

2.3传动轴直径估算 (6)

2.4齿轮模数的确定和计算 (8)

3.齿轮强度校核 (12)

3.1 校核a变速组齿轮 (12)

3.2 校核b变速组齿轮 (14)

3.3校核c变速组齿轮 (15)

4.轴承的选用与校核 (16)

4.1 各轴轴承的选用 (16)

4.2主轴轴承的验算 (17)

三、主轴设计 (18)

1.主轴基本尺寸确定 (18)

1.1 主轴外径尺寸 (18)

1.2主轴内径尺寸 (18)

1.3主轴悬伸量a (18)

1.4主轴支承间跨距L的确定 (18)

1.5主轴刚度验算 (19)

1.6主轴扭转刚度验算 (20)

2.主轴材料与热处理 (20)

3.密封与润滑 (20)

四、参考文献 (21)

一、设计目的

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。

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。

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二、设计步骤

1. 运动设计

1.1 原始数据

加工工件材料为钢材，刀具为硬质合金刀具。

1.2 确定传动公比ϕ

已知

n R =m in m ax n n =1-z ϕ =1600/min 315/min r r =5.08 且 Z=ϕ

lg lg n R +1 又ϕ=1.26故圆整后可得Z=8

由ϕ=1.26=()1.064 N min =315 可得转速数列315、400、500、630、800、1000、1250、1600。

结构式为Z=21⨯22⨯24

1.3 绘制转速图

已知电动机的额定功率是3KW ，根据《机械设计课程设计》附录表8-184选Y100L2-4，额定功率3.0KW ，满载转速1430r/min 。

1.4 绘制传动系统图

分配传动比

U a1=ϕ-1 U a2=ϕ0；

U b1=ϕ-2 U b2=ϕ0；

U c1=ϕ-3 U c2=ϕ1；

315

400

500

630

800

1000

1250

1600

1430

转速n /(r /m i n )

转速图

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2. 动力设计

2.1 确定各轴转速

计算转速是指主轴或各传动件传递全功率时的最低转速。由《金属切削机床》表8—2可查得主轴的计算转速

1min 3

-=z n n j ϕ 为从主轴最低转速算起，第一个1转速范围内的最高一级转速，即为

4500min n r =。Ⅲ轴的计算转速为j3630min n r =、Ⅱ轴的计算转速为

21000min j n r =、Ⅰ轴的计算转速为11250min j n r =

2.2 带传动设计

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=1430r/min,传递功率P=3kW,传动比i=1.12，一班制，一天运转8小时，工作年数10年。

(1)、选择三角带的型号

由【2】156P 表8-7工作情况系数A K 查的工况系数A K =1.1。

故根据【2】156P 公式（8-21）

1.13 3.3()ca A P K P kW ==⨯=

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【2】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。查【2】157P 表8-8、图8-11和155P 表8-6取主动小带轮基准直径1D =100mm 。