中北大学
课程设计任务书
15/16 学年第 一 学期
学 院： 机械工程与自动化学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 王前 学 号：1202014233
课程设计题目： 《金属切削机床》课程设计 （车床主轴箱设计） 起 迄 日 期： 12 月 21 日～ 12 月 27 日
课程设计地点： 机械工程与自动化学院 指 导 教 师： 马维金 讲师
系 主 任： 王彪
下达任务书日期: 2012年12月21日
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课 程 设 计 任 务 书
1．设计目的： 通过本课程设计的训练，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），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。同时巩固《金属切削机床》课程的基本理论和基本知识。 1．运用所学的理论及实践知识，进行机床设计的初步训练，培养学生的综合设计能力； 2．掌握机床设计（主轴箱或变速箱）的方法和步骤； 3．掌握设计的基本技能，具备查阅和运用标准、手册、图册等有关技术资料的能力； 4．基本掌握绘图和编写技术文件的能力 2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）： 1．机床的类型、用途及主要参数 车床，工作时间：一班制，电动机功率：N?3KW，主轴最高、最低转速如下： nmax?1800rpm，nmin?40rpm 变速级数：z=12。 2．工件材料：45号钢 刀具材料：YT15 3．设计部件名称：主轴箱 3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕： 设计任务 1．运动设计：根据所给定的转速范围及变速级数，，确定公比，绘制结构网、转速图、计算齿轮齿数。 2．动力计算：选择电动机型号及转速，确定传动件的计算转速、对主要零件（如皮带、齿轮、主轴、轴承等）进行计算（初算和验算）。 设计工作量要求： 1．主轴箱展开图、剖面图各一张； 2．齿轮零件图一张； 3．机床传动系统图一张； 4．编写课程设计说明书一份。（A4>15页）
课 程 设 计 任 务 书
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4．主要参考文献： 1 陈易新.金属切削机床课程设计指导书. 北京: 机械工业出版社, 1987.7 2 范云涨.金属切削机床设计简明手册. 北京: 机械工业出版社,1994.7 5．设计成果形式及要求： 图纸和说明书 6．工作计划及进度： 2015年 12月21日 ~ 12 月22日 调查阶段 12月22日 ~ 12 月24日 设计阶段 12月25日 ~ 12 月26日 考核阶段 12月27日 最终答辩 答辩或成绩考核 系主任审查意见： 签字： 年 月 日
目 录
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1. 机床总体设计……………………………………………………………………………5
2. 主传动系统运动设计……………………………………………………………………5 2.1拟定结构式……………………………………………………………………………5 2.2结构网或结构式各种方案的选择……………………………………………………6 2.2.1 传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围…………………………………6 2.2.2 基本组和扩大组的排列顺序 ……………………………………………………6 2.3绘制转速图……………………………………………………………………………7 2.4确定齿轮齿数…………………………………………………………………………7 2.5确定带轮直径…………………………………………………………………………8 2.6验算主轴转速误差……………………………………………………………………8 2.7 绘制传动系统图………………………………………………………………………8 3．估算传动件参数 确定其结构尺寸………………………………………………………10 3.1确定传动见件计算转速………………………………………………………………10 3.2确定主轴支承轴颈尺寸………………………………………………………………10 3.3估算传动轴直径………………………………………………………………………10 3.4估算传动齿轮模数……………………………………………………………………10 3.5普通V带的选择和计算………………………………………………………………11 4．结构设计………………………………………………………………………………….12 4.1带轮设计………………………………………………………………………………12 4.2齿轮块设计……………………………………………………………………………12 4.3轴承的选择……………………………………………………………………………13 4.4主轴主件………………………………………………………………………………13 4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计………………………………………………13 4.6主轴箱体设计…………………………………………………………………………13 4.7主轴换向与制动结构设计……………………………………………………………13 5.传动件验算…………………………………………………………………………………14 5.1齿轮的验算……………………………………………………………………………14 5.2传动轴的验算…………………………………………………………………………16 5.3花键键侧压溃应力验算………………………………………………………………19 5.4滚动轴承的验算………………………………………………………………………20 5.5主轴组件验算…………………………………………………………………………20 5.6主轴组件验算……………………………………………………………………………13 6.参考文献……………………………………………………………………………………14 1.机床总体设计
轻型车床是根据机械加工业发展需要而设计的一种适应性强，工艺范围广，结构简单，
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制造成本低的万能型车床。它被广泛地应用在各种机械加工车间，维修车间。它能完成多种加工工序；车削内圆柱面，圆锥面，成形回转面，环形槽，端面及内外螺纹，它可以用来钻孔，扩孔，铰孔等加工。
机床结构布局：
（1）确定结构方案 1）主轴传动系统采用V带，齿轮传动。
2）传动型采用集中传动。
3）主轴换向，制动采用双向片式摩擦离合器和带式制动器。 4）变速系统采用多联划移齿轮变速。 5）润滑系统采用飞溅油润滑。
（2）布局
采用卧式车床常规的布局形式。机床主要由主轴箱，皮鞍，刀架，尾架，进给箱，溜扳箱，车身等6个部件组成。 2．主传动系统运动设计 2．1拟定结构式
确定变速组传动副数目
实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合：
1）12=3?4 2）12=4?3 3）12=3?2?2 4）12=2?3?2 5）12=2?2?3
在上述的方案中1和2有时可以省掉一根轴。缺点是有一个传动组内有四个传动副。如果用一个四联滑移齿轮的话则会增加轴向尺寸；如果用两个滑移双联齿轮，则操纵机构必须互梭以防止两个滑移齿轮同时啮合。所以一般少用。
3、4、5方案可根据下面原则比较：从电动机到主轴，一般为降速传动。接近电动机处的零件，转速较高从而转矩较小，尺寸也较小。如使传动副较多的传动组放在接近电动机处，则可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件就可少些，就省材料了。这就是“前多后少”的原则。从这个角度考虑，以取12=3?2?2的方案为好。
设计的机床的最高转速nmax?2000rpm 最低转速nmin?160rpm 变速范围Rn?Rn?nmax?12.5 Z=12 nmin1800??11?45 公比为Φ=1.41 40主轴转速共12级分别为40 56.4 79.5 112.1 158.1 222.9 314.3 443.2
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车床主轴箱设计说明书
