机床说明书 

山 东 大 学

专业课程设计机床说明书

设计题目：专用铣床主轴变速箱 学 院 ：机械工程学院 班 级 ：13卓越

学 号 ：201317165006 设计人 ：侯少杰 指导老师：朱洪涛

完成日期：2016年12月28日

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一、前言 ............................................................................................................... 1 二、参数设定 ....................................................................................................... 1

2.1、已知条件 ............................................................................................... 1 2.2、结构分析式 ........................................................................................... 1 2.3、绘制转速图 ........................................................................................... 2 2.4、绘制传动系统图 .................................................................................... 3 三、传动带设计 .................................................................................................... 3

3.1、确定计算功率 ........................................................................................ 4 3.2、选取V带型 ........................................................................................... 4 3.3、确定带轮直径和验算带速 ..................................................................... 4

3.3.1、初选小带轮的基准直径............................................................... 4 3.3.2、计算大带轮的基准直径............................................................... 4 3.3.3、大带轮带速n2 ............................................................................. 4 3.4确定带传动的中心距和带的基准长度 ..................................................... 4 3.5求中心距和小带轮的包角 ........................................................................ 5 3.6确定带的根数 .......................................................................................... 5 3.7求轴上载荷 .............................................................................................. 5 3.8主轴转动误差的验算 ............................................................................... 6 3.9确定传动件计算转速 ............................................................................... 7 四、齿轮的传动设计 ............................................................................................ 8

4.1、齿轮的计算转速 .................................................................................... 8 4.2、确定各轴的功率及扭矩 ......................................................................... 8 4.3、计算各轴的输入转矩 .......................................................................... 10 4.4、模数的确定与模数的校核 ................................................................... 10

4.4.1、模数的确定 ............................................................................... 10 4.4.2、模数的校核 ............................................................................... 11 4.4.3、确定齿宽 ................................................................................... 13 4.5、齿轮强度的校核 .................................................................................. 14

4.5.1、变速组b .................................................................................... 14 4.5.2、变速组c .................................................................................... 17

五、轴的设计 ..................................................................................................... 19

5.1、轴Ⅲ（主轴）直径确定 ....................................................................... 19 5.2、轴Ⅱ直径的确定 .................................................................................. 20 5.3、轴Ⅰ直径的确定 .................................................................................. 21 5.4、轴的校核 ............................................................................................. 22 5.5、轴的受力分析 ...................................................................................... 22 5.6、轴上力的计算 ...................................................................................... 22 5.7、计算弯矩 ............................................................................................. 23 5.8、弯矩图 ................................................................................................. 24 5.9、扭矩的计算 ......................................................................................... 24 5.10、按弯扭合成应力校核轴的强度 .......................................................... 25 六、轴承的选择与校核 ....................................................................................... 25

6.1、轴承的选择 ......................................................................................... 25 6.2、轴承的校核 ......................................................................................... 25

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七、结构设计及说明 .......................................................................................... 26

7.1、齿轮结构设计 ...................................................................................... 26 7.2、带轮结构设计 ...................................................................................... 26 7.3、Ⅰ轴（输入轴）的设计 ....................................................................... 27 7.4、齿轮块设计 ......................................................................................... 27 7.5、齿轮其他问题 ...................................................................................... 28 7.6、传动轴的设计 ...................................................................................... 28 7.7、主轴组件设计 ...................................................................................... 29 八、设计心得 ..................................................................................................... 33 九、参考文献 ..................................................................................................... 33

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一、前言

机床设计是本次课程设计的重点，难度系数较大，工作量也很大。通过本次设计，希望能达到以下目的：

1、通过设计实践，进一步学习和掌握机械系统设计的一般方法。 2、培养综合运用机械制图、机械设计基础、精度设计、金属工艺学、材料热处理及结构工艺等相关知识，进行工程设计的能力。 3、培养实用手册、图册、有关资料及设计标准规则的能力。 4、提高技术总结及编制技术文件的能力。

二、参数设定

2.1、已知条件

【1】确定转速范围：根据粗铣要求，计算出这几道工序需要主轴转数范围是50r/min~63r/min, 因此可取主轴最小转速nmin=50 r/min。

【2】确定公比：由机床设计课件，取φ =1.26。 【3】转速级数:根据要求，在8到12级之间，取Z=9级。

2.2、结构分析式

此传动为9级传动，设计时选择从电动机到主轴主要为降速传动；若使传动副较多的传动组放在较接近电动机处可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，节省材料，也就是满足“传动副前多后少”的原则，因此取9=3X3的方案。本设计采用直齿轮变速，在降速传动中，受径向尺寸限制常使最小传动比imin?1 ；4在升速时，为防止产生过大的噪音和震动常限制最大转速比imax?2。在主传动链任一传动组的最大变速范围Rmax??imaximin??8~10。在设计时必须保证中间传动轴的变速范围最小，根据中间传动轴变速范围小的原则选择结构网，故而

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确定按对称形式分布的结构网如下图所示：

2.3、绘制转速图

根据各变速组的级比、级比指数确定其他各传动副的传动比。检验各传动比，均未超出极限值。

【1】确定各级转速并绘制转速图

由nmin=50r/min, φ=1.26,Z=9确定各级转速，分别为315、250、200、160、125、100、80、63、50r/min。

在四根轴中，除去电动机轴，其余三轴按传动顺序依次设为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，电动机与Ⅰ、Ⅰ与

Ⅱ、Ⅱ与Ⅲ之间的传动组分别设为a、b、c。

(1) 先确定轴Ⅱ的转速

传动组c的级比指数为3，希望中间轴转速较小，因而为了避免升速，又不致传动比太小，可取ci1=φ3=2，ci2=1 ，ci3= 1/φ3=0.5。 确定轴Ⅱ的转速确定为： 160、125、100r/min。 (2) 确定轴Ⅰ的转速

传动组b的级比指数为1,可取bi1=1/φ=0.79，bi2=1/φ2=0.63，bi3= 1/φ

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=0.5。

确定轴Ⅰ转速为200r/min。

(3)确定电动机与轴Ⅰ之间的定传动比

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