ca6140型車床課程設(shè)計說明書

1、<p><b>　　一、設(shè)計目的</b></p><p>　　通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設(shè)計，在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機械制圖、零件計算、編寫技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計思想，掌握基本的設(shè)計方法，并具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算能力。</p><p><b>　　

2、二、設(shè)計步驟</b></p><p><b>　　1.運動設(shè)計</b></p><p><b>　　1.1已知條件</b></p><p>　　[1]確定轉(zhuǎn)速范圍：主軸最小轉(zhuǎn)速。</p><p><b>　　[2]確定公比：</b></p><p

3、><b>　　[3]轉(zhuǎn)速級數(shù)：</b></p><p><b>　　1.2結(jié)構(gòu)分析式</b></p><p>　?、?⑵ [3] </p><p>　　從電動機到主軸主要為降速傳動，若使傳動副較多的傳動組放在較接近電動機處可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，節(jié)省材料，也就是滿足傳動副前多后少的原則，因此取方案。在

4、降速傳動中，防止齒輪直徑過大而使徑向尺寸常限制最小傳動比 ；在升速時為防止產(chǎn)生過大的噪音和震動常限制最大轉(zhuǎn)速比。在主傳動鏈任一傳動組的最大變速范圍。在設(shè)計時必須保證中間傳動軸的變速范圍最小， </p><p>　　根據(jù)中間傳動軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下：</p><p>　　檢查傳動組的變速范圍時，只檢查最后一個擴大組：</p><p><

5、;b>　　其中，， </b></p><p><b>　　所以 ，合適。</b></p><p><b>　　1.3 繪制轉(zhuǎn)速圖</b></p><p><b>　?、胚x擇電動機</b></p><p>　　一般車床若無特殊要求，多采用Y系列封閉式三相異步電動

6、機，根據(jù)原則條件選擇Y-132M-4型Y系列籠式三相異步電動機。</p><p><b>　?、品峙淇偨邓賯鲃颖?lt;/b></p><p><b>　　總降速傳動比 </b></p><p>　　又電動機轉(zhuǎn)速不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)，因而增加一定比傳動副。</p><p>　　[3]確定傳動軸軸數(shù)</

7、p><p>　　傳動軸軸數(shù) = 變速組數(shù) + 定比傳動副數(shù) + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。</p><p>　?、却_定各級轉(zhuǎn)速并繪制轉(zhuǎn)速圖</p><p>　　由 　　z = 12確定各級轉(zhuǎn)速：</p><p>　　1400、1000、710、500、355、250、180、125、90、63、45、31.5r/min。</p&

8、gt;<p>　　在五根軸中，除去電動機軸，其余四軸按傳動順序依次設(shè)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。Ⅰ與Ⅱ、Ⅱ與Ⅲ、Ⅲ與Ⅳ軸之間的傳動組分別設(shè)為a、b、c?，F(xiàn)由Ⅳ（主軸）開始，確定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速：</p><p><b>　　先來確定Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　傳動組c 的變速范圍為，結(jié)合結(jié)構(gòu)式，</p><p>　?、筝S的轉(zhuǎn)速

9、只有一和可能：</p><p>　　125、180、250、355、500、710r/min。</p><p><b>　?、?確定軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　傳動組b的級比指數(shù)為3，希望中間軸轉(zhuǎn)速較小，因而為了避免升速，又不致傳動比太小，可取</p><p><b>　　，</b>&l

10、t;/p><p>　　軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速確定為：355、500、710r/min。</p><p><b>　?、鄞_定軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　對于軸Ⅰ，其級比指數(shù)為1,可取</p><p><b>　　，，</b></p><p>　　確定軸Ⅰ轉(zhuǎn)速為710r/min。&l

11、t;/p><p>　　由此也可確定加在電動機與主軸之間的定傳動比。下面畫出轉(zhuǎn)速圖（電動機轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近）。</p><p>　　[5]確定各變速組傳動副齒數(shù)</p><p><b>　?、賯鲃咏Ma:</b></p><p><b>　　查表8-1, ，，</b></p><p

12、>　　時：……57、60、63、66、69、72、75、78……</p><p>　　時：……58、60、63、65、67、68、70、72、73、77……</p><p>　　時：……58、60、62、64、66、68、70、72、74、76……</p><p>　　可取72,于是可得軸Ⅰ齒輪齒數(shù)分別為：24、30、36。</p><p&

13、gt;<b>　　于是，，</b></p><p>　　可得軸Ⅱ上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為：48、42、36。</p><p><b>　　②傳動組b:</b></p><p><b>　　查表8-1, ，</b></p><p>　　時：……69、72、73、76、77、80、8

14、1、84、87……</p><p>　　時：……70、72、74、76、78、80、82、84、86……</p><p>　　可取 84，于是可得軸Ⅱ上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：22、42。</p><p>　　于是 ，，得軸Ⅲ上兩齒輪的齒數(shù)分別為：62、42。</p><p><b>　?、蹅鲃咏Mc:</b></p&

15、gt;<p><b>　　查表8-1,,</b></p><p>　　時：……84、85、89、90、94、95……</p><p>　　時： ……72、75、78、81、84、87、89、90……</p><p><b>　　可取 90.</b></p><p>　　為降速傳動，取軸

16、Ⅲ齒輪齒數(shù)為18；</p><p>　　為升速傳動，取軸Ⅳ齒輪齒數(shù)為30。</p><p><b>　　于是得,</b></p><p>　　得軸Ⅲ兩聯(lián)動齒輪的齒數(shù)分別為18，60；</p><p>　　得軸Ⅳ兩齒輪齒數(shù)分別為72，30。</p><p>　　1.4 繪制傳動系統(tǒng)圖</p&g

17、t;<p>　　根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動機等已知條件可有如下系統(tǒng)圖：</p><p><b>　　2.動力設(shè)計</b></p><p>　　2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 </p><p>　?、糯_定主軸計算轉(zhuǎn)速：主軸的計算轉(zhuǎn)速為</p><p>　?、聘鱾鲃虞S的計算轉(zhuǎn)速： </p><p>

18、;　　軸Ⅲ可從主軸90r/min按72/18的傳動副找上去，軸Ⅲ的計算轉(zhuǎn)速</p><p>　　125r/min；軸Ⅱ的計算轉(zhuǎn)速為355r/min；軸Ⅰ的計算轉(zhuǎn)速為710r/min。</p><p>　　[3]各齒輪的計算轉(zhuǎn)速</p><p>　　傳動組c中，18/72只需計算z = 18 的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為355r/min；60/30只需計算z = 30的齒輪，計

19、算轉(zhuǎn)速為250r/min；傳動組b計算z = 22的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為355r/min；傳動組a應(yīng)計算z = 24的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為710r/min。</p><p>　　[4]核算主軸轉(zhuǎn)速誤差</p><p><b>　　所以合適。</b></p><p>　　2.2 帶傳動設(shè)計</p><p>　　電動機轉(zhuǎn)速n=14

20、40r/min,傳遞功率P=7.5KW,傳動比i=2.03，兩班制，</p><p>　　一天運轉(zhuǎn)16.1小時，工作年數(shù)10年。</p><p>　?、糯_定計算功率 取1.1，則</p><p><b>　　⑵選取V帶型</b></p><p>　　根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計算功率，選B型帶。</p><

21、p>　　⑶確定帶輪直徑和驗算帶速</p><p>　　查表小帶輪基準(zhǔn)直徑,</p><p><b>　　驗算帶速成</b></p><p>　　其中 -小帶輪轉(zhuǎn)速，r/min；</p><p>　　-小帶輪直徑，mm；</p><p><b>　　，合適。</b>&

22、lt;/p><p>　　[4]確定帶傳動的中心距和帶的基準(zhǔn)長度</p><p><b>　　設(shè)中心距為,則</b></p><p>　　0．55（）a2（）</p><p>　　于是 208.45a758,初取中心距為400mm。</p><p><b>　　帶長</b>

23、;</p><p>　　查表取相近的基準(zhǔn)長度，。</p><p><b>　　帶傳動實際中心距</b></p><p>　　[5]驗算小帶輪的包角</p><p>　　一般小帶輪的包角不應(yīng)小于。</p><p><b>　　。合適。</b></p><p&

24、gt;<b>　　[6]確定帶的根數(shù)</b></p><p>　　其中： -時傳遞功率的增量；</p><p>　　-按小輪包角，查得的包角系數(shù)；</p><p><b>　　-長度系數(shù)；</b></p><p>　　為避免V型帶工作時各根帶受力嚴(yán)重不均勻，限制根數(shù)不大于10。</p&g

25、t;<p>　　[7]計算帶的張緊力</p><p>　　其中： -帶的傳動功率,KW；</p><p><b>　　v-帶速,m/s；</b></p><p>　　q-每米帶的質(zhì)量，kg/m；取q=0.17kg/m。</p><p>　　v = 1440r/min = 9.42m/s。</p&g

26、t;<p>　　[8]計算作用在軸上的壓軸力</p><p>　　2.3 各傳動組齒輪模數(shù)的確定和校核</p><p><b>　?、拍?shù)的確定：</b></p><p>　　a傳動組：分別計算各齒輪模數(shù)</p><p>　　先計算24齒齒輪的模數(shù)：</p><p>　　其中:

27、 -公比 ； = 2；</p><p>　　-電動機功率； = 7.5KW；</p><p><b>　　-齒寬系數(shù)；</b></p><p>　　-齒輪傳動許允應(yīng)力;</p><p>　　-計算齒輪計算轉(zhuǎn)速。</p><p>　　， 取= 600MPa,安全系數(shù)S = 1。</p&

28、gt;<p><b>　　由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)選取</b></p><p><b>　　，取S=1，。</b></p><p><b>　　取m = 4mm。</b></p><p>　　按齒數(shù)30的計算，，可取m = 4mm；</p><p>　　按齒數(shù)36的計算，,

29、 可取m = 4mm。</p><p>　　于是傳動組a的齒輪模數(shù)取m = 4mm，b = 32mm。</p><p><b>　　軸Ⅰ上齒輪的直徑：</b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　軸Ⅱ上三聯(lián)齒輪的直徑分別為：</p><p><b

30、>　　b傳動組：</b></p><p>　　確定軸Ⅱ上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)。</p><p>　　按22齒數(shù)的齒輪計算：</p><p>　　可得m = 4.8mm；</p><p><b>　　取m = 5mm。</b></p><p>　　按42齒數(shù)的齒輪計算：</p&g

31、t;<p>　　可得m = 3.55mm；</p><p>　　于是軸Ⅱ兩聯(lián)齒輪的模數(shù)統(tǒng)一取為m = 5mm。</p><p>　　于是軸Ⅱ兩聯(lián)齒輪的直徑分別為：</p><p>　　軸Ⅲ上與軸Ⅱ兩聯(lián)齒輪嚙合的兩齒輪直徑分別為：</p><p><b>　　c傳動組：</b></p><

32、p><b>　　取m = 5mm。</b></p><p>　　軸Ⅲ上兩聯(lián)動齒輪的直徑分別為：</p><p>　　軸四上兩齒輪的直徑分別為：</p><p>　　3. 齒輪強度校核：計算公式</p><p>　　3.1校核a傳動組齒輪</p><p>　　校核齒數(shù)為24的即可，確定各項參數(shù)

33、</p><p>　?、?P=8.25KW,n=710r/min,</p><p><b>　　⑵確定動載系數(shù)：</b></p><p>　　齒輪精度為7級，由《機械設(shè)計》查得使用系數(shù)</p><p><b>　　⑶</b></p><p>　?、却_定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬

34、系數(shù)</p><p><b>　　非對稱</b></p><p><b>　　,查《機械設(shè)計》得</b></p><p>　?、纱_定齒間載荷分配系數(shù): </p><p><b>　　由《機械設(shè)計》查得</b></p><p><b>　?、蚀_定

35、動載系數(shù): </b></p><p>　　⑺查表 10-5 </p><p>　?、逃嬎銖澢谠S用應(yīng)力</p><p>　　由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限。 </p><p>　　圖10-18查得 ,S = 1.3</p><p><b>　　， </b></p>

36、<p><b>　　故合適。</b></p><p>　　3.2 校核b傳動組齒輪</p><p>　　校核齒數(shù)為22的即可，確定各項參數(shù)</p><p>　?、?P=8.25KW,n=355r/min,</p><p><b>　?、拼_定動載系數(shù)：</b></p><

37、;p>　　齒輪精度為7級，由《機械設(shè)計》查得使用系數(shù)</p><p><b>　?、?lt;/b></p><p>　　⑷確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)</p><p><b>　　非對稱</b></p><p><b>　　,查《機械設(shè)計》得</b></p>

38、<p>　?、纱_定齒間載荷分配系數(shù): </p><p><b>　　由《機械設(shè)計》查得</b></p><p><b>　　⑹確定動載系數(shù): </b></p><p>　?、瞬楸?10-5 </p><p>　　⑻計算彎曲疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　由圖查得

39、小齒輪的彎曲疲勞強度極限。 </p><p>　　圖10-18查得 ,S = 1.3</p><p><b>　　， </b></p><p><b>　　故合適。</b></p><p>　　3.3校核c傳動組齒輪</p><p>　　校核齒數(shù)為18的即可，確定各項參數(shù)&l

40、t;/p><p>　　⑴ P=8.25KW,n=355r/min,</p><p><b>　?、拼_定動載系數(shù)：</b></p><p>　　齒輪精度為7級，由《機械設(shè)計》查得使用系數(shù)</p><p><b>　?、?lt;/b></p><p>　?、却_定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)

41、</p><p><b>　　非對稱</b></p><p><b>　　,查《機械設(shè)計》得</b></p><p>　?、纱_定齒間載荷分配系數(shù): </p><p><b>　　由《機械設(shè)計》查得</b></p><p><b>　　⑹確定動載

42、系數(shù): </b></p><p>　?、瞬楸?10-5 </p><p>　?、逃嬎銖澢谠S用應(yīng)力</p><p>　　由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限。 </p><p>　　圖10-18查得 ,S = 1.3</p><p><b>　　， </b></p>&l

43、t;p><b>　　故合適。</b></p><p>　　4. 主軸撓度的校核</p><p>　　4.1 確定各軸最小直徑</p><p><b>　　[1]Ⅰ軸的直徑：</b></p><p><b>　　[2]Ⅱ軸的直徑：</b></p><p&

44、gt;<b>　　[3]Ⅲ軸的直徑：</b></p><p><b>　　[4]主軸的直徑：</b></p><p><b>　　4.2軸的校核</b></p><p>　?、褫S的校核：通過受力分析，在一軸的三對嚙合齒輪副中，中間的兩對齒輪對Ⅰ軸中點處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來進(jìn)行校核&

45、lt;/p><p><b>　　。</b></p><p>　?、蜉S、Ⅲ軸的校核同上。</p><p>　　5. 主軸最佳跨距的確定</p><p>　　400mm車床，P=7.5KW.</p><p>　　5.1 選擇軸頸直徑,軸承型號和最佳跨距</p><p>　　前軸頸應(yīng)

46、為75-100mm,初選=100mm,后軸頸取,前軸承為NN3020K,后軸承為NN3016K,根據(jù)結(jié)構(gòu),定懸伸長度</p><p>　　5.2 求軸承剛度</p><p><b>　　考慮機械效率</b></p><p><b>　　主軸最大輸出轉(zhuǎn)距</b></p><p>　　床身上最大加工直

47、徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的60%,取50%即200,故半徑為0.1.</p><p><b>　　切削力 </b></p><p><b>　　背向力 </b></p><p><b>　　故總的作用力 </b></p><p>　　次力作用于頂在頂尖間的工件上主軸尾架各

48、承受一半,</p><p>　　故主軸軸端受力為 </p><p><b>　　先假設(shè) </b></p><p><b>　　前后支撐分別為</b></p><p><b>　　根據(jù)</b></p><p><b>　　。</b>

49、</p><p>　　6. 各傳動軸支承處軸承的選擇</p><p>　　主軸 前支承：NN3020K;中支承：N219E;后支承：NN3016K</p><p>　?、褫S 前支承：30207;后支承：30207</p><p>　　Ⅱ軸 前支承：30207;中支承：NN3009;后支承：30207</p><

50、p>　　Ⅲ軸 前支承：30208;后支承：30208</p><p>　　7. 主軸剛度的校核</p><p><b>　　7.1 主軸圖:</b></p><p><b>　　7.2 計算跨距</b></p><p>　　前支承為雙列圓柱滾子軸承，后支承為雙列圓柱滾子軸承</p&g

51、t;<p><b>　　當(dāng)量外徑</b></p><p><b>　　主軸剛度：由于</b></p><p>　　故根據(jù)式（10-8）</p><p>　　對于機床的剛度要求，取阻尼比</p><p>　　當(dāng)v=50m/min,s=0.1mm/r時,,</p><p

52、><b>　　取</b></p><p><b>　　計算 </b></p><p>　　可以看出，該機床主軸是合格的.</p><p><b>　　三、總結(jié)</b></p><p>　　金屬切削機床的課程設(shè)計任務(wù)完成了，雖然設(shè)計的過程比較繁瑣，而且剛開始還有些不知所措，

53、但是在同學(xué)們的共同努力下，再加上老師的悉心指導(dǎo)，我終于順利地完成了這次設(shè)計任務(wù)。本次設(shè)計鞏固和深化了課堂理論教學(xué)的內(nèi)容，鍛煉和培養(yǎng)了我綜合運用所學(xué)過的知識和理論的能力，是我獨立分析、解決問題的能力得到了強化.</p><p><b>　　四、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　［1］工程學(xué)院機械制造教研室 主編.金屬切削機床指導(dǎo)書.</p><p

54、>　?。?］濮良貴 紀(jì)名剛主編.機械設(shè)計(第七版).北京:高等教育出版社,2001年6月</p><p>　　[3］毛謙德 李振清主編.《袖珍機械設(shè)計師手冊》第二版.機械工業(yè)出版社,2002年5月</p><p>　　［4］《減速器實用技術(shù)手冊》編輯委員會編.減速器實用技術(shù)手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1992年</p><p>　?。?］戴曙 主編.金屬切削機