CA6136普通车床溜板箱数字化设计与仿真分析 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 年 月 日设计综合实训任务书3设计时间年 月 日 年 月 日设计题目C6136A型车床溜板箱部件设计设计条件设计任务详见“表1 主要技术参数”及图1、图2车床传动系统图。根据给定的技术参数，完成C6136A型车床溜板箱部件设计。设计要求1. 齿轮设计(m,B) 2. 总体控制结构(变量m,z等) 3. 起始部件的建立4. 初估轴的直径5. 建立各轴的控制结构6. 轴组件的设计（轴承、键和联轴器的选择及校核，非标准件的设计，并建立引用集）7. 轴的强度校核8. 箱体的设计9. 建立连接部件进行部件总体装配10. 装配工程图、零件工作图（必须符合GB)11. 运动仿真 12. 典型零件的结构分析13. 整理设计资料，编写说明书进度计划时间（日期）设计内容齿轮设计(m,B) 2016.12.152016.12.16总体控制结构(变m,z等) 2016.12.172016.12.18起始部件的建立2016.12.192016.12.20初估轴的直径，建立各轴的控制结构2016.12.212016.12.26轴组件的设计2016.12.212016.12.26轴的强度校核2016.12.212016.12.26箱体的设计2016.12.212016.12.26建立连接部件进行部件总体装配2016.12.272016.12.31装配工程图、零件工作图（必须符合GB)2016.12.272016.12.31运动仿真 2016.12.272016.12.31典型零件的结构分析2016.12.272016.12.31整理设计资料，编写说明书2017.1.12017.1.4附：设计说明书主要内容：1、封面（见计算说明书样式）、目录（标题及页次）；2、设计任务书；3、齿轮设计(m,B) ；4、总体控制结构(变量m,z等) ；5、起始部件的建立；6、初估轴的直径；7、建立各轴的控制结构；8、轴组件的设计（轴承、键和联轴器的选择及校核，非标准件的设计，并建立引用集）；9、轴的强度校核；10、箱体的设计；11、建立连接部件进行部件总体装配；12、装配工程图、零件工作图（必须符合GB) ；13、运动仿真 ；14、典型零件的结构分析。参考资料侯秀珍主编.机械系统设计.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2000张进生,房晓东.机械工程专业课程设计指导书.北京:机械工业出版社,2003李云.机械制造工艺及设备设计指导手册.北京:机械工业出版社,1996黄鹤汀,俞光主编.金属切削机床设计.上海:上海科学技术文献出版社,1986姚永明非标准设备设计上海：上海交通大学出版社，1999成大先. 机械设计手册. 北京：化学工业出版社，2004指导教师（签字） 年 月 日目 录0、确定传动件计算转速11、 齿轮的设计计算11.1 计算转速和功率11.2 材料的选择11.3 确定结构网或结构式11.3.1按齿面接触强度设计11.3.2锥齿轮参数计算11.3.3校核齿根弯曲疲劳强度21.4 与锥齿轮同轴的一对直齿轮的设计计算31.4.1按齿根弯曲强度设计31.4.2齿轮各参数的确定41.5有堕轮的一组直齿圆柱齿轮设计41.5.2确定齿轮参数51.5.3校核齿根弯曲疲劳强度52、传动轴设计62.1 计算转速和功率62.2 计算溜板箱各内轴直径62.3 传动轴长度的估算72.4 传动轴强度的验算72.5 传动轴的结构设计83、总体控制结构的设置84、轴承与弹簧选择84.1 轴承的选择84.2 弹簧的选择95、总装配部件草图96、典型零件图96.1 典型零件三维图96.2 典型零件二维图117、溜板箱总装配图188、有限元分析188.1 新建FEM和仿真188.2 创建解法198.3 添加材料208.4 添加3D网格208.5 创建约束228.6 添加力和转矩228.7 有限元分析图229、运动仿真分析分析249.1 自动横向进给249.2 自动纵向进给249.3 旋转副幅值随时间变换曲线2510、总结26参考文献26确定传动件计算转速纵向进给：车螺纹： 62齿： 横向进给： 1、 齿轮的设计计算1.1 计算转速和功率主轴的计算转速：,取100r/min ；传入溜板箱的最大转速：；输入功率：p=3.2x3%=0.096kw 1.2 材料的选择由于传动功率不大，所以大小齿轮均选用45钢，做调质处理，齿面硬度取240HBS，精度等级选用7级精度。1.3 确定结构网或结构式1.3.1按齿面接触强度设计（1）选小齿轮齿数=24，大齿轮齿数为=75；（2）选取螺旋角，初选螺旋角；（3）由设计计算公式进行验算，即：；（4）试选K=1.5；（5）齿宽系数为=0.6；（6）弹性系数为 （7）查机械设计使用手册，由图5.5-9得，则许用接触应力：；（8）小齿轮上工作转矩 （9）试算小齿轮分度圆直径：；1.3.2锥齿轮参数计算（1）齿宽b：；（2）模数m：，取m=1.5（3）锥齿轮大端分度圆直径：，锥齿轮大端分度圆直径： ；1.3.3校核齿根弯曲疲劳强度计算公式：；分锥角：,；齿轮的当量尺寸：， ；查表得：齿形系数：， 应力校正系数：；弯曲疲劳极限基本值 ，；计算得齿根许用弯曲应力；取；则模数 ；故弯曲强度足够。1.4 与锥齿轮同轴的一对直齿轮的设计计算1.4.1按齿根弯曲强度设计计算公式为：；1）选小齿轮齿数=16，大齿轮齿数为=62；2）选；3）查机械设计，由图10-20C得大小齿轮弯曲疲劳强度极限分别为：；4）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数;5）计算弯曲疲劳许用应力：取弯曲疲劳安全系数S=1.4得：6）查取齿形系数：； 应力校正系数：；7）计算大、小齿轮的并加以比较。大齿轮的数值大；8）小齿轮上工作转矩9）设计计算：取m=2。1.4.2齿轮各参数的确定1）计算分度圆直径：2）计算中心距：3）计算齿轮宽度取。1.5有惰轮的一组直齿圆柱齿轮设计1）确定齿数：；2）计算公式：3）选载荷系数：K=1.5，齿宽系数：，材料弹性影响因数：；齿轮接触疲劳强度：；疲劳寿命系数：4）计算疲劳需用应力：5）小齿轮转矩：；6）小齿轮直径：；齿宽：；模数：；齿高：圆周转速：；7）根据求得的转速，和已知的精度查表得：；所以：载荷系数；8）按实际载荷系数校所得分度圆直径：；所以，取m=2；1.5.2确定齿轮参数1）分度圆直径：；2）中心距：；3）齿轮宽度：取1.5.3校核齿根弯曲疲劳强度1）计算公式： 2）查机械设计得：大小齿轮弯曲疲劳强度极限为：；弯曲疲劳寿命系数为：；齿形系数：；应力校正系数：；安全系数：S=1；3）计算弯曲疲劳许用应力：；4）计算大小齿轮的，并加以比较：；小齿轮数值大；5）计算：故弯曲疲劳强度足够。2、传动轴设计2.1 计算转速和功率主轴的计算转速：,取100r/min ；传入溜板箱的最大转速：；输入功率：2.2 计算溜板箱各内轴直径计算公式为： ，其中C=112；P轴传动的功率（KW）；n轴的转速（r/min）；轴1： 轴2： 轴3： 轴4： 查阅机械设计手册得各轴直径分别为：，2.3 传动轴长度的估算根据轴的结构及与齿轮的配合要求，考虑轴上零件的轴向定位与固定，及轴肩、轴环的尺寸要求，得轴的长度分别为：L1=135mm L2=190mm L3=215mm L4=190mm 2.4 传动轴强度的验算根据扭转强度校核： 由材料力学可知，轴的扭转强度条件为： 根据机械设计表11.7 抗弯、抗扭截面系数计算公式，得： 查机械设计表11.3 轴常用材料的及C值，取 =45MPa ；对轴进行校核：轴1： 轴2： 轴3： 轴4： 都符合要求。2.5 传动轴的结构设计据上文计算出的轴的最小直径，依次根据相关法则以及考虑到轴上所需要安装的零部件初步计算估计出轴各段的长度以及直径尺寸，根据加工要求及安装要求设计出退刀槽尺寸，根据轴上齿轮的安装要求，设计出键槽的相关尺寸，具体结构设计及尺寸如图1所示。再根据图1的轴的结构设计直齿轮，轴套，锥齿轮等零部件的轴向尺寸以及轴向分布尺寸，具体结构尺寸如图2所示。3、总体控制结构的设置整个溜板箱的装配设计师采用自顶向下的技术来完成的，在设计时我们首先为溜板箱设计了整体的控制结构。在设计总体控制结构时是通过轴上齿轮的模数和齿数来定义轴与轴之间的距离的，当齿轮设计错误时可以快速改变整体的控制结构，而且还可以合理调整轴与轴之间的位置，使设计出的箱体达到最小的效果。而且在设计的时候将轴上各个零件的定位也设置好了，这样更有利于装配。总体控制结构做好之后，通过创建连接部件将各个轴链接出去，我们就可以在链接部件上进行轴的设计，效果如下图所示：4、轴承与弹簧选择4.1 轴承的选择该轴承为推力球轴承，该轴承的承载能力较大，允许极限转速较高，装配方便，通常成对使用，可通过内、外圈的相对轴向移动来调整径向和轴向间隙，所以根据轴承的选用要求及尺寸安装要求，确定该轴承代号为51103，查表选得：基本尺寸： ；安装尺寸： ；其他尺寸： ；基本额定载荷： ；最小载荷常数：；极限转速：脂 5300r/min，油 7500r/min；重量：。4.2 弹簧的选择选择弹簧代号Q81-1此弹簧适用于受变负荷作用次数在103次以下的以及受变负荷作用次数在103105次或冲击负荷的冷卷与热卷普通圆柱螺旋压缩弹簧。由于此弹簧所套轴的直径为18mm，所以外经最大为19mm。查标准件，得弹簧得各参数值如下值：材料直径 弹簧中径 节距 工作极限负荷 最大心轴直径 最小套筒直径mm 自由高度mm 有效圈数 展开