金属切削机床课程设计说明书设计题目设计一台加工直径最大范围320的普通车床的主传动系统设计者：全昌善指导教师：梁伟设计日期：2014年6月评定成绩：目录第一章设计任务书- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1第二章主轴极限转速的确定- - - - - - - - - - - - - - - - -22.1 机床主参数- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 22.2主电机的选择- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -3第三章变速结构的设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - -43.1确定变速组及各变速组中变速副的数目- - - - - - - - - - 4 3.2结构式的拟定- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -4第四章传动件的设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -64.1带轮的设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 64.2 带轮结构设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -84.3确定各轴的转速- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 8第五章各变速齿轮模数的确定和效定- - - - - - - - - - - - -10 5.1轴的计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -105.2齿轮的设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11第六章齿轮的效验-- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -136.1齿轮强度效验- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 136.2效定齿轮- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 13第七章主轴基本尺寸确定- - - - - - - - - - - - - - - - - -14心得体会- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 16参考文献- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17第一章设计任务书设计题目：设计一台加工直径最大范围是φ320的普通车床的主传动系统主要技术参数：1、转速范围：N＝40——2000rpm2、转速级数：Z＝123、电动机功率：P＝4KW被加工零件的材料：钢、铸铁刀具材料：高速钢、硬质合金设计要求：1、运动参数（确定机床的工艺范围及工件的计算极限尺寸、选择经济合理的极限切削用量、确定主轴的极限转速）2、运动设计（确定公比ψ、拟定转速图、绘制传动系统图、计算皮带轮直径及齿轮齿数等）3、动力计算：确定各传动件的计算转速、对主要零件进行计算（初算和验算）（传动轴直径估算、齿轮模数初步计算、主轴组件结构设计等）4、绘制图纸：主轴箱展开图1张5、编制设计说明书6、以上资料全部装入资料袋中。
基本要求：1、根据设计任务书要求，合理的确定尺寸、运动及动力等有关参数。
2、正确利用结构式、转速图等设计工具，认真进行方案分析。
3、正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。
说明书力求用工程术语，文字通顺简练，字迹工整。
4、绘制图纸，主轴箱展开图1张。
第二章 主轴极限转速的确定确定主轴的最高转速和最低转速，应该在分析所设计机床几种典型加工方式的切削用量和参考现有同类型机床的技术性能的基础上，并按照“技术上先进，经济上合理”的原则进行。
普通车床采用最大速度max v 的典型工序一般为用硬质合金车刀精车或半精车钢质轴类工件的外圆，取max v =200r/min 。
采用最小速度min v 的典型工序又以下几种情况： 1.在低速光车，要求获得粗糙度小于R3.2μm ； 2.精铰孔3.加工各种螺纹及多头螺纹；4.用高速钢车刀，对铸铁材料的盘类工件进行粗车端面工作，取min v =25r/min 。
一般取计算直径： m a x d =0.5Dmi n d =(0.2~0.25)max d式中D 为最大工件回转直径，即主参数(mm)。
当典型工序为铰孔或加工螺纹时，应按在车床上常用最大铰孔直径或经常加 工的最大螺纹直径作为最大计算直径max d ，根据调研可推荐：max d 0.21D ,(1D 为刀架上最大工件回转直径） 故m a x n =minmax 1000d v π=322001000⨯⨯π=1990 r/min ，取max n =2000 r/min ；min n maxmin 1000d v π=160251000⨯⨯π=49.65 r/min ， 取min n =45 r/min ；与本次设计给定的参数相差不大，取计算值。
2.1 机床主参数机床主参数系列通常是等比数列。
普通车床和升降台铣床的主参数均采用公比为1.41的数列，该系列符合国际ISO 标准中的优先系列。
普通车床的主参数D 的系列是：250、320、400、500、630、800、1000、12502.2主电动机的选择合理的确定电机功率P ，使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。
现以确定粗车是的切削用量为设计：① 确定背吃刀量p a 和进给量f ，根据《切削加工简明实用手册》444P 表8-50，p a 取4mm ，f 取1 r m m 。
② 确定切削速度，参《切削加工简明实用手册》448P 表8-57，取V c =2s m 。
③ 机床功率的计算，主切削力的计算 根据《切削加工简明实用手册》449P -450P 表8-59和表8-60，主切削力的计算公式及有关参数：F Z =9.81⨯F c n 60⨯Fc C ⨯Fc Z a ⨯F cZ f⨯Fc Z v ⨯Fc K=9.81⨯15.060-⨯270⨯4⨯75.01⨯15.02-⨯0.92⨯0.95=4495.4（N ） 切削功率的计算：c P =c F ⨯c v ⨯310-=4495.4×2×310-=9kw ； 取机床的效率为0.85， )(57.1085.09kw p P zZ ===η根据以上的计算和设计任务书可得到本次设计车床的基本参数：工件最大回转直径max D (mm)最高转速max n (min r )最低转速min n (min r )电机功率 P （kW ）公比ϕ转速级数Z320 2000 45 11 1.41 12第三章 变速结构的设计拟定变速方案，包括变速型式的选择以及开停、换向、制动、操纵等整个变速系统的确定。
变速型式则指变速和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的变速型式、变速类型。
3.1确定变速组及各变速组中变速副的数目级数为Z 的变速系统由若干个顺序的变速组组成，各变速组分别有1Z 、2Z ……个变速副。
即 321Z Z Z Z =变速副中由于结构的限制以2或3为合适，即变速级数Z 应为2和3的因子：b a Z 32⨯= ，可以有三种方案：322122321222312⨯⨯=⨯⨯=⨯⨯=3.2结构式的拟定对于12=3×2×2传动式，有6种结构式和对应的结构网。
分别为：63122312⨯⨯=36122312⨯⨯=61222312⨯⨯=21422312⨯⨯=26222312⨯⨯= 12422312⨯⨯=根据主变速系统设计的一般原则：比较两组变速方案 63122312⨯⨯=和61222312⨯⨯=结构图如下：根据以上的原则我们最终确定的传动方案是：63122312⨯⨯=根据《机械制造装备设计》94⑴变速组a的确定:a=1 2i a=1/ =1/1.41 3i a=1/21i※确定最小齿轮的齿数minz及最小齿数和minsz该变速组内的最小齿轮必在i=1/2的齿轮副中，根据结构条件，假设最小齿数为minz=22时，查表得到mins=66。
z※找出可能采用的齿数和诸数值u=1 z s=……60、62……1au=1.41 z s=……60、63……2au=2 z s=……60、63……3a在具体结构允许下，选用较小的z s为宜，现确定z s=72，确定各齿数副的齿数i=2，找出z=24，'1z=z s-1z=72-24=48；1i=1.41，找出z=30，'2z=z s-2z=42；2i=1 ，找出3z=36，'3z=36；⑵变速组b的齿数确定：b=1 2i b=1/3ϕ=1/2.821i故变速组中最小齿轮必在1/3ϕ的齿轮副中，假设最小齿数为minz=22，s=84，zmin同上，去z s=84，查得1z=22，2z=42；'1z=62，'2z=42。
⑶变速组c齿数确定同上可得z=30，2z=18，'1z60，'2z=72。
1可得如下图第四章传动件的设计4.1 带轮的设计(1)选择三角带的型号由《机械设计》工作情况系数A K 查的共况系数A K =1.2。
)(2.13112.1kW P K P A ca =⨯==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《机械设计》157P 图8-11普通V 带轮型图选用B 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《机械设计》157P 表8-8、图8-11和155P 表8-6取主动小带轮基准直径1D =140mm 。
由《机械设计》150P 公式(8-15a)()ε-=11212D n n D 式中：1n -小带轮转速，2n -大带轮转速，ε-带的滑动系数，一般取0.02。
故 mm D 3.200)02.01(140100014602=-⨯=， 由《机械设计》157P 表8-8取圆整为200mm 。
(3)验算带速度V ，按《机械设计》150P 式（8-13）验算带的速度V=6.10100060146014014.310006011=⨯⨯⨯=⨯n D π 所以s m v s m 305<<，故带速合适。
(4)初定中心距带轮的中心距，通常根据机床的总体布局初步选定，一般可在下列范围内选取： 根据《机械设计》152P 经验公式（8-20）)(2)(7.021021D D A D D +≤≤+ 0.7（140+200）≤0A ≤2（140+200） 238≤0A ≤680 取0A =600mm.(5)三角带的计算基准长度0L由《机械设计》158P 公式（8-22）计算带轮的基准长度 ()()02122100422A D D D D A L -+++=π=1735.3 (6)确定实际中心距AA=0A +20L L -=600+23.17351800-=632.35mm (7)验算小带轮包角1αO O O oAD D 1201693.57180121>=⨯--≈α，故主动轮上包角合适。