专业课程设计
设计题目：变速箱体的机械加工
立式钻床设计
系 别: 机械工程学院 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 11 卓越 姓 名: 张益明 学 号: 201100160115 指导教师: 邹斌 姚鹏 完成时间: 2014-12-18
立式钻床设计说明书
目 录
绪论................................................................................................................................ 1 第一章 机床原始参数.................................................................................................. 1 第二章 运动参数和动力参数的确定.......................................................................... 2
2.1电动机的选取.................................................................................................. 2 2.2传动方案的确定.............................................................................................. 2
2.2.1 转速级数和各级转速.......................................................................... 2 2.2.2 结构分析式.......................................................................................... 3 2.2.3 绘制转速图.......................................................................................... 3 2.2.4 确定传动副齿数.................................................................................. 4 2.2.5 绘制传动系统图.................................................................................. 6 2.3 传动轴功率..................................................................................................... 7 2.4 传动轴计算转速............................................................................................. 8 2.5 传动轴扭矩..................................................................................................... 8 第三章 带传动设计...................................................................................................... 9
3.1 参数计算......................................................................................................... 9
3.1.1 带轮选择.............................................................................................. 9 3.1.2 计算带长............................................................................................ 10 3.1.3 计算轴上载荷.................................................................................... 11 3.2 结构计算....................................................................................................... 11 第四章 齿轮的设计与校核........................................................................................ 12
4.1 齿轮计算转速............................................................................................... 12 4.2 齿轮参数计算............................................................................................... 13
4.2.1 材料选择............................................................................................ 13 4.2.2 模数的选取........................................................................................ 13 4.3 强度校核....................................................................................................... 17 4.4 齿轮受力分析............................................................................................... 21 4.5 齿轮结构设计............................................................................................... 22 第五章 轴的设计与校核............................................................................................ 22
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5.1 主轴转速误差............................................................................................... 23 5.2 轴的设计计算............................................................................................... 24
5.2.1主轴结构参数的确定......................................................................... 24 5.2.2 主轴轴承配置.................................................................................... 25 5.2.3 其他传动轴的直径............................................................................ 25 5.3 轴的校核....................................................................................................... 26
5.3.1 主轴的校核........................................................................................ 26 5.3.2 传动轴的校核.................................................................................... 27
第六章 其他零部件的选择........................................................................................ 29
6.1 轴承的选择与寿命校核............................................................................... 29
6.1.1 轴承的选择........................................................................................ 29 6.1.2 轴承寿命校核.................................................................................... 30 6.2 键连接的选择和验算................................................................................... 31
6.2.1 键的选择............................................................................................ 31 6.2.2 键的强度校核.................................................................................... 32 6.3 润滑密封装置的选择................................................................................... 34
6.3.1 润滑方式............................................................................................ 34 6.3.2 润滑油牌号........................................................................................ 35 6.3.3 密封装置............................................................................................ 35
参考文献...................................................................................................................... 36
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绪论
机床变速箱是用来改变机床主运动速度（如主轴转速、工作台每分钟往复行程数等）的机构。它可以单独地装在一个箱体内构成机床的一个部件，也可以与其他机构共同装在一个箱体内，例如与主轴部件装在一起时就称为主轴变速箱。变速的方法包括通过变更传动件的组合实现有级变速和采用机械的、液压的或电力的机构实现无级变速。这里我们需要设计的是主轴有级变速箱。
第一章 机床原始参数
根据工艺部分的设计结果，确定工艺过程中的所有钻削、扩孔、铰孔、锪孔全部使用同一种钻床进行加工，现需要设计此钻床的主轴箱部分。
现将工艺过程中的相关工序及所需要的主轴转速等数据列表如表 1：
表 1 机床原始数据
工序号 40 工序内容 钻上表面孔Φ5 钻上表面孔Φ7 背吃刀量ap(mm) 2.5 3.5 2 5 2.5 13 1
进给量f(mm/r) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.05 0.2 0.15 主轴转速n(r/min) 1000 800 1000 630 630 400 630 125 1000 250 110 120 钻M5半螺纹孔 钻扩φ16孔 钻扩φ18孔 钻扩吊耳的φ20孔 130 钻φ10孔 180 200 230 铰φ16、φ18孔 钻三个法兰面和k向凸台上螺纹孔和φ5孔 锪φ26槽
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钻M16螺纹孔 7.5 0.2 315 本机床的设计工作寿命为10年，每年工作300天，两班制。
第二章 运动参数和动力参数的确定
2.1电动机的选取
钻床的主电动机的功率可以通过下面的公式初步计算[1]：
P0?0.0646D1.19 (1)
加工的最大的孔锪Φ26的槽，则得到
P0?0.0646?261.19?3.12kW
从文献[1]的表20-5查得，选择电动机的型号为Y系列小型三相异步电动机Y112M-4。其满载转速为1440r/min，效率为84.5%，额定功率为4.0kW。
2.2传动方案的确定
2.2.1 转速级数和各级转速
由原始数据看到所需要的最高转速为nmax=1000r/min，最低转速为nmin=125r/min，对于通用机床，为使转速损失不大，机床结构又不过于复杂，这里选取的标准公比为φ=1.26。 工艺过程所需的变速范围为Rn=nmax1000?=8，则所需要的级数为 nmin125Z?log1.268+1=10，则选择机床的变速级数为12级。
根据最低转速、级数和公比，并参考文献[2]的附表1-1的优先数系，可得出各级转速数值为：
125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600
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