机械制造装备—课程设计.doc

目录

一．设计目的 2
二、设计步骤 2
1.运动设计 2
1.1已知条件 2
1.2结构分析式 2
1.3 绘制转速图 4
1.4 绘制传动系统图 6
2.动力设计 6
2.1 确定各轴转速 6
2.2 带传动设计 7
2.3 各传动组齿轮模数的确定和校核 9
3. 齿轮强度校核 11
3.1校核a传动组齿轮 11
3.2 校核b传动组齿轮 13
3.3校核c传动组齿轮 14
4. 主轴挠度的校核 15
4.1 确定各轴最小直径 15
4.2轴的校核 16
5. 主轴最佳跨距的确定 16
5.1 选择轴颈直径,轴承型号和最佳跨距 16
5.2 求轴承刚度 17
6. 各传动轴支承处轴承的选择 18
7. 主轴刚度的校核 18
7.1 主轴图: 18
7.2 计算跨距 19
三、总结 20
四、参考文献 20

一．设计目的
通过机床主运动机械变速传动系统得结构设计，在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。
二、设计步骤
1.运动设计
1.1已知条件
[1]确定转速范围：主轴最小转速=20r/min、主轴最大转速=630r/min、主电动机转速（r/min)=1450、P（kw）=3kw
[2]最大加工直径
[3]确定公比：
[4]转速级数：
1.2结构分析式
因为我们的级数是12级 ， 为了实现12级，本次设计中，我们按12级的主轴箱来计算
⑴ ⑵ [3]
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，因此取方案。在降速传动中，防止齿轮直径过大而使径向尺寸常限制最小传动比 ；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。在主传动链任一传动组的最大变速范围。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。从而确定结构网如下：

检查传动组的变速范围时，只检查最后一个扩大组：
其中，，
所以 ，合适。
1.3 绘制转速图
⑴选择电动机
一般车床若无特殊要求，多采用Y系列封闭式三相异步电动机，根据原则条件选择Y-132M-4型Y系列笼式三相异步电动机。
⑵分配总降速传动比
总降速传动比
又电动机转速符合转速数列标准，因而不增加一定比传动副。
[3]确定传动轴轴数
传动轴轴数 = 变速组数 + 定比传动副数 + 1 = 3 + 0 + 1 = 4。
⑷确定各级转速并绘制转速图
由 确定各级转速：
20,25,31.5,40,50,63,80,100,125,160,200,250r/min。
在五根轴中，除去电动机轴，其余四轴按传动顺序依次设为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。Ⅰ与Ⅱ、Ⅱ与Ⅲ、Ⅲ与Ⅳ轴之间的传动组分别设为a、b、c。现由Ⅳ（主轴）开始，确定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴的转速：
① 先来确定Ⅲ轴的转速
传动组c 的变速范围为，结合结构式，
有几种可能：
250、200、160、125、100、80r/min。
② 确定轴Ⅱ的转速
传动组b的级比指数为2，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
，
轴Ⅱ的转速确定为：200、160、125r/min。
③确定轴Ⅰ的转速
对于轴Ⅰ，其级比指数为1,可取
，，
确定轴Ⅰ转速为100r/min。
由此也可确定加在电动机与Ⅰ轴之间的定传动比。

[5]确定各变速组传动副齿数
①传动组a:
查表8-1, ，，
时：……41、44、48、49、52、54、57、59……
时：……41、43、45、50、52、54、56、59……
时：……40、42、44、46、48、50、52、54、56、58……
可取,于是可得轴Ⅰ齿轮齿数分别为：20、23、26。
于是，，
可得轴Ⅱ上的三联齿轮齿数分别为：32、29、26。
② 动组b:
同理可得轴Ⅱ上两联齿轮的齿数分别为：14、21。
，得轴Ⅲ上两齿轮的齿数分别为：28、21。
③ 动组c:
同理可得轴Ⅲ两联动齿轮的齿数分别为14，30；
得轴Ⅳ两齿轮齿数分别35，19。
1.4 绘制传动系统图
根据轴数，齿轮副，电动机等已知条件可有如下系统图：

2.动力设计
2.1 确定各轴转速
⑴确定主轴计算转速：主轴的计算转速为

⑵各传动轴的计算转速：
轴Ⅲ可从主轴按14/35的传动副找上去，轴Ⅲ的计算转速25r/min
；轴Ⅱ的计算转速为40r/min；轴Ⅰ的计算转速为100r/min。
[3]各齿轮的计算转速
传动组c中，14/35只需计算的齿轮，计算转速为400r/min ；传动组b计算的齿轮，计算转速为125r/min；传动组a应计算的齿轮，计算转速为400r/min。
[4]核算主轴转速误差

所以合适。
2.2 带传动设计
电动机转速n=1450r/min,传递功率P=3KW,传动比i=2，两班制，
一天运转16.1小时，工作年数10年。
⑴确定计算功率 取1.1，则
⑵选取V带型
根据小带轮的转速和计算功率，选b型带。
⑶确定带轮直径和验算带速
查表小带轮基准直径,
验算带速成
其中 -小带轮转速，r/min；
-小带轮直径，mm；
，合适。
[4]确定带传动的中心距和带的基准长度
设中心距为,则
0．55（）a2（）
于是 208.45a758,初取中心距为400mm。
带长

查表取相近的基准长度，。
带传动实际中心距
[5]验算小带轮的包角
一般小带轮的包角不应小于。
。合适。
[6]确定带的根数

其中： -时传递功率的增量；
-按小轮包角，查得的包角系数；
-长度系数；
为避免V型带工作时各根带受力严重不均匀，限制根数不大于10。

[7]计算带的张紧力

其中： -带的传动功率,KW；
v-带速,m/s；
q-每米带的质量，kg/m；取q=0.17kg/m。
v = 1450r/min = 9.42m/s。

[8]计算作用在轴上的压轴力

2.3 各传动组齿轮模数的确定和校核
⑴模数的确定：
a传动组：分别计算各齿轮模数
先计算24齿齿轮的模数：

其中: -公比 ； = 2；
-电动机功率； = 3KW；
-齿宽系数；
-齿轮传动许允应力;
-计算齿轮计算转速。
， 取= 600MPa,安全系数S = 1。
由应力循环次数选取

，取S=1，。

取m = 2.5mm。
按齿数30的计算，，可取m = 2.5mm；
按齿数36的计算，, 可取m = 2.5mm。
于是传动组a的齿轮模数取m = 2.5mm，b = 32mm。
轴Ⅰ上齿轮的直径：
。
轴Ⅱ上三联齿轮的直径分别为：

b传动组：
确定轴Ⅱ上另两联齿轮的模数。

按22齿数的齿轮计算：

可得m = 4mm；
。
按42齿数的齿轮计算：
可得m = 4mm；
于是轴Ⅱ两联齿轮的模数统一取为m = 4mm。
于是轴Ⅱ两联齿轮的直径分别为：

轴Ⅲ上与轴Ⅱ两联齿轮啮合的两齿轮直径分别为：

c传动组：
取m = 2.5mm。
轴Ⅲ上两联动齿轮的直径分别为：

轴四上两齿轮的直径分别为：

3. 齿轮强度校核：
计算公式
3.1校核a传动组齿轮
校核齿数为24的即可，确定各项参数
⑴ P=4.4KW,n=710r/min,

⑵确定动载系数：
齿轮精度为7级，由《机械设计》查得使用系数
⑶
⑷确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数
非对称

,查《机械设计》得
⑸确定齿间载荷分配系数:
由《机械设计》查得

⑹确定动载系数:
⑺查表 10-5

⑻计算弯曲疲劳许用应力
由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。
图10-18查得 ,S = 1.3

，
故合适。
3.2 校核b传动组齿轮
校核齿数为22的即可，确定各项参数
⑴ P=8.25KW,n=355r/min,

⑵确定动载系数：
齿轮精度为7级，由《机械设计》查得使用系数
⑶
⑷确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数
非对称

,查《机械设计》得
⑸确定齿间载荷分配系数:
由《机械设计》查得

⑹确定动载系数:
⑺查表 10-5

⑻计算弯曲疲劳许用应力
由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。
图10-18查得 ,S = 1.3

，
故合适。
3.3校核c传动组齿轮
校核齿数为18的即可，确定各项参数
⑴ P=8.25KW,n=355r/min,

⑵确定动载系数：
齿轮精度为7级，由《机械设计》查得使用系数
⑶
⑷确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数
非对称

,查《机械设计》得
⑸确定齿间载荷分配系数:
由《机械设计》查得

⑹确定动载系数:
⑺查表 10-5

⑻计算弯曲疲劳许用应力
由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。
图10-18查得 ,S = 1.3

，
故合适。
4. 主轴挠度的校核
4.1 确定各轴最小直径
[1]Ⅰ轴的直径：

[2]Ⅱ轴的直径：

[3]Ⅲ轴的直径：

[4]主轴的直径：

4.2轴的校核
Ⅰ轴的校核：通过受力分析，在一轴的三对啮合齿轮副中，中间的两对齿轮对Ⅰ轴中点处的挠度影响最大，所以，选择中间齿轮啮合来进行校核

。
Ⅱ轴、Ⅲ轴的校核同上。
5. 主轴最佳跨距的确定
250mm车床，P=4KW.
5.1 选择轴颈直径,轴承型号和最佳跨距
前轴颈应为75-100mm,初选=100mm,后轴颈取,前轴承为NN3020K,后轴承为NN3016K,根据结构,定悬伸长度
5.2 求轴承刚度
考虑机械效率
主轴最大输出转距
床身上最大加工直径约为最大回转直径的60%,取50%即200,故半径为0.1.
切削力
背向力
故总的作用力
次力作用于顶在顶尖间的工件上主轴尾架各承受一半,
故主轴轴端受力为
先假设
前后支撑分别为

根据

。
6. 各传动轴支承处轴承的选择
主轴 前支承：NN3020K;中支承：N219E;后支承：NN3016K
Ⅰ轴 前支承：30207;后支承：30207
Ⅱ轴 前支承：30207;中支承：NN3009;后支承：30207
Ⅲ轴 前支承：30208;后支承：30208
7. 主轴刚度的校核
7.1 主轴图:

7.2 计算跨距
前支承为双列圆柱滚子轴承，后支承为双列圆柱滚子轴承

当量外径

主轴刚度：由于
故根据式（10-8）

对于机床的刚度要求，取阻尼比
当v=50m/min,s=0.1mm/r时,,
取

计算

可以看出，该机床主轴是合格的.
三、总结
经过将近两周的努力，我终于将机械制造装备设计课程设计做完了。在这次课程设计过程中，我遇到了许多困难，一遍又一遍的计算，一次又一次的设计方案修改这都暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。加上我对CAD这一软件不熟悉，很多东西是现学现用，更是耗费了大量的时间。在此期间,我得到了许多同学的帮助，在此我要向他们表示最诚挚的谢意。虽然金属切削机床的课程设计任务完成了，但是设计的过程比较繁琐，而且刚开始还有些不知所措，但是在同学们的共同努力下，再加上老师的悉心指导，我终于顺利地完成了这次设计任务。本次设计巩固和深化了课堂理论教学的内容，锻炼和培养了我综合运用所学过的知识和理论的能力，是我独立分析、解决问题的能力得到了强化.

四、参考文献

［1］工程学院机械制造教研室 主编.金属切削机床指导书.
［2］濮良贵 纪名刚主编.机械设计(第七版).北京:高等教育出版社,2001年6月
[3］毛谦德 李振清主编.《袖珍机械设计师手册》第二版.机械工业出版社,2002年5月
［4］《减速器实用技术手册》编辑委员会编.减速器实用技术手册.北京:机械工业出版社,1992年
［5］戴曙 主编.金属切削机床.北京:机械工业出版社,2005年1月
［6］《机床设计手册》编写组 主编.机床设计手册.北京:机械工业出版社,1980年8月
［7］华东纺织工学院 哈尔滨工业大学 天津大学主编.机床设计图册.上海:上海科学技术出版社,1979年6月
［8］关慧贞 冯辛安 主编.机械制造装备设计.北京：机械工业出版社，2009年11月目录
第一章项目基本情况 3
一、项目情况说明 3
二、可行性研究的依据 5
第二章项目建设的必要性与可行性 8
一、项目建设背景 8
二、项目建设的必要性 9
三、项目建设的可行性 14
第三章市场供求分析及预测 17
一、项目区生猪养殖和养殖粪污的利用现状 17
二、禽畜粪污产量、沼气及沼肥产量调查与分析 18
三、项目产品市场前景分析 20
第四章项目承担单位的基本情况 21
一、养殖场概况 21
二、资产状况 21
三、经营状况 21
第五章项目地点选择分析 23
一、选址原则 23
二、项目选点 23
三、项目区建设条件 24
第六章 工艺技术方案分析 27
一、污水处理模式的选择 27
二、处理工艺的选择 29
三、项目工艺流程 31
四、主要技术参数 35
五、主要设备选型 39
第七章项目建设目标 40
一、项目建设目标 40
二、项目建设规模 40
第八章项目建设内容 42
一、建安工程 42
二、仪器设备 46
第九章投资估算和资金筹措 48
一、投资估算的范围 48
二、投资估算的依据 48
三、投资估算 49
四、资金使用计划 54
五、资金筹措 54
第十章建设期限和实施进度安排 55
一、项目建设期限 55
二、项目实施进度安排 55
第十一章土地、规划和环保 57
一、土地与规划 57
二、环境保护 57
三、安全防护 60
第十二章项目组织管理与运行 63
一、项目建设组织管理 63
二、项目建成后运行管理 66
三、项目运行费用 67
第十三章效益分析与风险评价 69
一、经济效益分析 69
二、项目风险评价 72
三、生态效益 75
四、社会效益 76
五、附表 77
第十四章招标方案 78
一、编制依据 78
二、招标范围 78
三、招标方式 78
四、招标组织形式 79
有关证明材料及附件 81

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