1、1山东科技大学毕业设计（论文）指导书课题名称：机床主轴箱部件及组件设计指导书学院(部) 机电系 专 业 班 级 学生姓名 学 号 2014 年 2 月 24 日至 6 月 8 日共 16 周指导教师（签字） 郭秀欣 教 研 室 主 任 （ 签 字 ） 2车床主轴箱部件及其组件设计步骤基本要求1、参数拟定：确定公比 ，主电动机功率 P。2、运动设计：列出结构式，绘出结构网、转速网、传动系统图，计算各传动副的传动比及齿轮的齿数。3、强度计算和结构草图设计：估算齿轮模数 m 和轴径 d，选择和计算正反向离合器、制动 器，绘制出结构草图。在结构草图的基础上，对根轴进行强度验算，或对主轴进行刚度验算和该
2、轴系的轴承寿命进行验算。4、主轴变速箱装配设计：在结构草图的基础上，用计算机绘出主轴箱展开图一张， 或主轴箱截面一张，或主轴组件图一张,标注尺寸和配合。5、绘制若干零件图。6、编写设计计算说明书一份（2 万字左右，全部用计算机打印出）。内容应包括参数、运动设计的分析和拟定， 动力计算、轴和轴承的验算，此外，还应对重要结构的选择和分析做必要的说明。一、设计的目的通过本设计的训练：1、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）2、初步掌握机床的动力计算（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，从而提高分析问题、解决
3、问题尽快适应工程实践的能力。3、其目的在于通过设计，使学生在拟定传动和变速的结构的结构方案过程中，得到设计构思，方案分析，结构工艺性，运用机械制图，机械设计基础、金属切削机床、精度设计、金属工艺学、材料热处理及结构工艺、零件计算等相关知识，进行工程设计的能力。4、培养学生使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力，提高技术总结及编制技术文件的能力。从而得到编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，5、使学生树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算的能力。巩固大学期间本专业所学到的专业基础课及专业课涉及到的内容。强化计算机绘图的操作训练。3二、设计内
4、容与基本要求 设计内容：独立完成变速级数为 6-12 级的机床主传动系统主轴变速箱设计，包括车削左右 螺纹的换向机构及与进给联系的输出轴。基本要求：1、 课程设计必须独立的进行，每人必须完成展开图、截面图、 主轴组件图及足够的零件图图样设计，能够较清楚地表达各轴和传动件的空间位置及有关结构。2、 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。3、 正确利用结构式、转速图等设计工具，认真进行方案分析。4、 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。5、 完成典型零件工作图图样设计 2 张。三、设计步骤 方案确定1、 确定有关尺寸
5、参数、运动参数及动力参数。2、 据所求得的有关运动参数及给定的公比，写出结构式，校验转速范围，绘制转速图。3、 确定各变速组传动副的传动比值，定齿轮齿数、带轮直径，校验三联滑移齿轮齿顶是否相碰，校验各级转速的转速误差。4、 绘制传动系统图。结构设计所谓结构设计是将传动方案“结构化” ，向生产部门提供装配图，零件工作图，及零件明细表。主轴箱结构设计的主要内容：包括主轴和传动轴的组件设计；操纵机构设计；开停、制动及换向机构设计；润滑和密封机构的设计；箱体及其它零件设计等。1、 草图设计估计各轴及齿轮尺寸，确定视图比例，确定展开图及截面图的总体布局；据各轴的受力条件，初选轴承，在有关支撑部位画出轴承
6、轮廓。并检验各传动件运动过程中是否干涉。2、 结构图设计确定齿轮、轴承及轴的固定方式；确定润滑、密封及轴承的调整方式；确定主轴头部形状及尺寸，完成展开图及截面图的绘制。3、 加粗，注尺寸、公差配合，标注件号，填写明细表及装配图技术要求。零件图设计编写设计计算说明书四、基本参数确定1、 基本参数主参数 D床身上最大加工直径（ mm）通用机床主轴短部结构形状、4564、动力参数电机功率可按下式估算P=PC/总（KW） PC 消耗于切削的功率总 总效率对于主运动为回转运动的机床 总=0.7-0.85主运动为直线运动的机床 总=0.6-0.7车、镗、磨等工序的切削功率 Pc=FZV/60000 (kw
7、)钻、扩等工序的切削功率 Pc=Tn/9550 (kw)FZ切削力的切向分力（ N）( 查切削用量手册)V切削速度（m/min）T主轴最大扭矩（Nm ）n主轴计算转速（r/min）或据下列公式及数据估算电机功率 P（数据较陈旧） FZ=fts （公斤力）f单位切削面积上的切削力硬质合金刀具加工中碳钢 f= 200（公斤力/mm2）硬质合金刀具加工铸铁 f= 180（公斤力/mm2）t切削深度（mm）s进给量（mm）车、镗、磨 Pc= FZV/6120 （kw ）对于间断工作的机床，允许电机短时超载，则电机额定功率可按下式计算：Pr=P/K (kw)式中，Pr额定功率P算得的功率K超载系数 连续
8、工作的电机 K=1.0间断工作的电机 K=1.1-1.257五、结构式及转速图的拟定据所给定的公比及算得的极限转速，计算转速级数，为简化结构，确保在 15 周内完成计任务，对于公比=2和 =1.78者，转速级数限制在 8 级以内（Z8 ）；=1.58 和 =1.41者，转速级数限制在 12 级以内（Z12 ）。8例如：确定传动公比 因为已知 ， 8.42510minaxRznR Z= +1lgn = = =1.4129)1(Z8.4根据【1】标准公比 表，我们取标准公比系列 =1.41.因为 =1.41=1.06 ，根据标准数列。首先找到最小极限转速 25，再每跳过 5 个数6（1.261.0
9、6 ）取一个转速，即可得到公比为 1.41 的数列：25，35.5，50，71，100，140，200，280，400，560，800，1120.可通过类比、试验和计算等方法综合确定，设计中可参照下列经验公式及数据初定。9六、草图设计要求绘制展开图、截面图各一张，以表达所设计主轴变速箱的基本结构。两图应并行绘制。其中展开图以将各轴展开到同一平面的展开形势绘制，所表达的是各轴及轴上所有零件的实际形状，及轴向位置及尺寸。截面图则反映各轴的空间关系及经向尺寸。设计展开图时，应考虑主轴的悬伸量、合理跨距；各传动轴上齿轮宽度、滑移齿轮必须保证一对齿轮10彻底脱开、另一对齿轮才能进入啮合、 并留有 1-2
10、mm 间隙，不相邻轴上的齿轮在滑动中不干涉等需要，轴承布置，皮带轮的位置等因素综合确定轴向尺寸。据各轴的轴间距及传动件径向尺寸，合理的布置展开图的位置。在截面图上须注意，主轴必须在两导轨中央，主轴距导轨面高度应等于主参数之半。带轮一般在主轴箱后上方，要便于防护。布置各传动轴位置时应注意检查不相邻轴之间齿轮或轴是否干涉。运动件与相壁之间距离不小于 15mm。结构草图确定后，对有关轴及齿轮进行校验计算。七、结构图设计箱壁各安装轴承处可适当设凸缘，加筋条。主轴箱应留有在床身上安装定位的基准面。主传动系统应设有刹车制动装置，安放位置最好在接近执行件，转速较高且变速范围较小的传动轴上。在向进给系统输出的
11、部位有加工左右螺纹的换向装置，一般采用介轮换向，而且介轮放在反向传动中。主轴轴承可采用滚动轴承，亦可采用滑动轴承，配置形式可以是两支撑，亦可以是三支撑。常见的主轴滚动轴承配置形式及工作性能见表。为提高角接触球轴承的刚度，角接触球轴承的组配形式以背对背使用为好。主轴轴承精度选择：11八、零件工作图设计由指导教师指定零件，据时间设计 n 个轴 n 个齿轮。图幅 A3.九、撰写设计计算说明书要求：说明简要，计算合理、准确，表达清晰，文字简练通顺。内容：1、设计任务；2、主要规格参数；3、工作性能及范围；4、各有关参数的计算与确定；125、方案论证（可结合结构式及转速图进行）；6、转速图、传动系统图，
12、转速误差计算；7、各轴及齿轮的计算转速;8、有关校验计算；9、轴承选择使用及有关结构说明。十、工作进程安排第 1-2 周 确定设计题目，查阅国内外有关文献资料；复习及学习相关机床设计所用到 的理论知识内容，做好设计准备。第 2-3 周 查找资料，阅读文献，完成开题报告。第 4-5 周 毕业实习，到工厂实地实习，搜集资料，熟悉现场生产况，并与生产技术工人进行交流、学习，并根据实际情况及时拟定初步设计方案。第 6-10 周 方案具体设计:确定传动方案、拟定转速图和传动件设计、画主轴箱展开图。第 11-13 周 中期检查 画主轴箱截面图、主轴部件图和各零件的零件图第 14 周 整理资料、完成毕业设计说明书、检查修改错误、补充设计中遗漏的内容、绘制图纸及整理专题、预出图。第 15 周 整理说明书、打印装配图及零件图； 第 16 周 最终整理，毕业答辩。指导教师：郭秀欣2014-2-10
