機械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計----普通車床的主動傳動系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　　課程名稱： 機械制造裝備設(shè)計 </p><p>　　設(shè)計題目： 普通車床的主動傳動系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　專 業(yè)：班級： </p

2、><p>　　學(xué)生姓名: 學(xué) 號: </p><p>　　指導(dǎo)教師: </p><p>　　2011年 12月 26 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p&g

3、t;　　主傳動系統(tǒng)設(shè)計是機床設(shè)計中非常重要的組成部分，本次設(shè)計主要由機床的級數(shù)入手，于結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)擬定，再到齒輪和軸的設(shè)計，再選擇各種主傳動配合件，對軸和齒輪及配合件進行校核，將主傳動方案“結(jié)構(gòu)化”，設(shè)計主軸變速箱裝配圖及零件圖，側(cè)重進行傳動軸組件、主軸組件、變速機構(gòu)、箱體、潤滑與密封、傳動軸及滑移齒輪零件的設(shè)計，完成設(shè)計任務(wù)。</p><p>　　本次突出了結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，在保證機床的基本要求下，根據(jù)機床設(shè)計

4、的原則，擬定機構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)，對機床的機構(gòu)進行精簡，力求降低生產(chǎn)成本；主軸和齒輪設(shè)計在滿足強度需要的同時，材料的選擇也是采用折中的原則，沒有選擇過高強度的材料從而造成浪費。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】車床、主傳動系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)式、電動機。</p><p>　　一、專用鏜床I型的主軸箱部件設(shè)計</p><p><b>　　1：原始數(shù)據(jù)</b><

5、;/p><p><b>　　2. 工藝要求</b></p><p>　　1. 加工工件材料為鑄鐵，粗加工、可加工通孔、沉孔、倒角。</p><p>　　2.加工零件的孔徑為Φ150，要求正反轉(zhuǎn)。</p><p>　　3.設(shè)備裝備型式：主軸箱安置在主柱上，可作上、下移動。</p><p><b&g

6、t;　　二、設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　1）運動設(shè)計：根據(jù)給定的轉(zhuǎn)速確定主傳動的結(jié)構(gòu)網(wǎng)、轉(zhuǎn)速圖、傳動系統(tǒng)圖、計算齒輪齒數(shù)。</p><p>　　2）動力計算：選擇電動機型號，對主要零件（如帶、齒輪、主軸、傳動軸、軸承等）進行計算（出算和驗算）。</p><p><b>　　3）繪制下列圖紙：</b></p>

7、<p>　?、贆C床主傳動系統(tǒng)圖（畫在說明書上）。</p><p>　?、诓倏v機構(gòu)設(shè)計、主軸箱上、下移動機構(gòu)設(shè)計（以原理圖形式畫在說明書上）。</p><p>　　③主軸箱部件展開圖及主要剖面圖。</p><p><b>　?、苤鬏S零件圖。</b></p><p>　　4)編寫設(shè)計說明書一份。</p>

8、<p><b>　　一、概述</b></p><p>　　1.1機床課程設(shè)計的目的 </p><p>　　課程設(shè)計是在學(xué)生學(xué)完相應(yīng)課程及先行課程之后進行的實習性教學(xué)環(huán)節(jié)，是大學(xué)生的必修環(huán)節(jié)，其目的在于通過機床運動機械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使學(xué)生在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計構(gòu)思，方案分析，結(jié)構(gòu)工藝性，機械制圖，零件計算，編寫技

9、術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計思想，掌握基本的設(shè)計方法，并培養(yǎng)學(xué)生具有初步的結(jié)構(gòu)分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算能力。</p><p><b>　　二、參數(shù)擬定</b></p><p><b>　　2.1確定轉(zhuǎn)速范圍</b></p><p>　　確定轉(zhuǎn)速范圍：主軸最小轉(zhuǎn)速nnim（r/min）=140r/min、

10、nmax（r/min）=1800r/min</p><p>　　查機械制造裝備設(shè)計書表2-5得：140r/min，180r/min，224r/min，280r/min，355r/min，450r/min，560r/min，710r/min，900r/min，1120r/min，1400r/min， 1800r/min。</p><p>　　2.2 主電機的選擇</p><

11、;p>　　合理的確定電機功率，使機床既能充分發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機經(jīng)常輕載而降低功率因素。</p><p>　　已知電動機的功率是3KW，根據(jù)《機械設(shè)計手冊》第3版，選Y100L2-4，額定功率3KW，滿載轉(zhuǎn)速1450r/min，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=2.2</p><p>　　最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=2.3</p><p>　　鏜床的主參數(shù)（規(guī)

12、格尺寸）和基本參數(shù)表</p><p><b>　　三、傳動設(shè)計</b></p><p>　　3.1 主傳動方案擬定</p><p>　　擬定傳動方案，包括傳動形式的選擇以及開停、換向、制動、操作等整個傳動系統(tǒng)的確定。傳動形式指傳動和變速的元件、機構(gòu)以及組成、安排不同特點的傳動形式、變速類型。</p><p>　　傳動方案

13、和形式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相關(guān)，和工作性能也有關(guān)系。因此，確定傳動方案和形式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟等方面統(tǒng)一考慮。</p><p>　　傳動方案有多種，傳動形式更是眾多，比如：傳動形式上有集中傳動、分離傳動；擴大變速范圍可用增加傳動組數(shù)，也可用背輪結(jié)構(gòu)、分支傳動等形式；變速箱上既可用多速電機，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。</p><p>　　顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方

14、案也因條件而異。此次設(shè)計中，我們采用集中傳動形式的主軸變速箱。</p><p>　　3.2 傳動結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇</p><p>　　結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)對于分析和選擇簡單的串聯(lián)式的傳動不失為有用的方法，但對于分析復(fù)雜的傳動并想由此導(dǎo)出實際的方案，就并非十分有效。</p><p>　　3.2.1 確定傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目</p><p&g

15、t;　　級數(shù)為Z的傳動系統(tǒng)由若干個順序的傳動組組成，各傳動組分別有、、……個傳動副。</p><p>　　傳動副中由于結(jié)構(gòu)的限制以2或3為合適，即變速級數(shù)Z應(yīng)為2和3的因子：有以下三種方案：</p><p><b>　　12=3×2×2.</b></p><p>　　3.2.2 傳動式的擬定</p><p

16、>　　12級轉(zhuǎn)速傳動系統(tǒng)的傳動組，選擇傳動組安排方式時，考慮到機床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu)、裝置和性能。</p><p>　　主軸對加工精度、表面粗糙度的影響很大，因此主軸上的齒輪少些為好。最后一個傳動組的傳動副常選用2。</p><p>　　綜上所述，傳動式為12=3×22。</p><p>　　3.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定</p><

17、p>　　傳動副應(yīng)前多后少的原則，故12=322傳動式，有6種結(jié)構(gòu)式和對應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。又因為傳動順序應(yīng)前密后疏，變速組的降速要前慢后快，所以結(jié)構(gòu)式為：</p><p><b>　　12=322</b></p><p>　　3.3 轉(zhuǎn)速圖的擬定</p><p><b>　　圖1正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖</b></p>&l

18、t;p>　　[5]確定各變速組傳動副齒數(shù)</p><p><b>　?、賯鲃咏Ma:</b></p><p><b>　　查表8-1, ，，</b></p><p>　　時：……57、60、63、66、69、72、75、78……</p><p>　　時：……58、60、63、65、67、68、7

19、0、72、73、77……</p><p>　　時：……58、60、62、64、66、68、70、72、74、76……</p><p>　　可取72,于是可得軸Ⅰ齒輪齒數(shù)分別為：24、30、36。</p><p><b>　　于是，，</b></p><p>　　可得軸Ⅱ上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為：48、42、36。</

20、p><p><b>　?、趥鲃咏Mb:</b></p><p><b>　　查表8-1, ，</b></p><p>　　時：……69、72、73、76、77、80、81、84、87……</p><p>　　時：……70、72、74、76、78、80、82、84、86……</p><p

21、>　　可取 84，于是可得軸Ⅱ上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：22、42。</p><p>　　于是 ，，得軸Ⅲ上兩齒輪的齒數(shù)分別為：62、42。</p><p><b>　?、蹅鲃咏Mc:</b></p><p><b>　　查表8-1,,</b></p><p>　　時：……84、85、89、90、

22、94、95……</p><p>　　時： ……72、75、78、81、84、87、89、90……</p><p><b>　　可取 90.</b></p><p>　　為降速傳動，取軸Ⅲ齒輪齒數(shù)為18；</p><p>　　為升速傳動，取軸Ⅳ齒輪齒數(shù)為30。</p><p><b>　　

23、于是得,</b></p><p>　　得軸Ⅲ兩聯(lián)動齒輪的齒數(shù)分別為18，60；</p><p>　　得軸Ⅳ兩齒輪齒數(shù)分別為72，30。</p><p>　　1.4 繪制傳動系統(tǒng)圖</p><p>　　根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動機等已知條件可有如下系統(tǒng)圖：</p><p><b>　　2.動力設(shè)計<

24、;/b></p><p>　　2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 </p><p>　?、糯_定主軸計算轉(zhuǎn)速：主軸的計算轉(zhuǎn)速為</p><p>　?、聘鱾鲃虞S的計算轉(zhuǎn)速： </p><p>　　軸Ⅲ可從主軸90r/min按72/18的傳動副找上去，軸Ⅲ的計算轉(zhuǎn)速</p><p>　　125r/min；軸Ⅱ的計算轉(zhuǎn)速為355r

25、/min；軸Ⅰ的計算轉(zhuǎn)速為710r/min。</p><p>　　[3]各齒輪的計算轉(zhuǎn)速</p><p>　　傳動組c中，18/72只需計算z = 18 的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為355r/min；60/30只需計算z = 30的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為250r/min；傳動組b計算z = 22的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為355r/min；傳動組a應(yīng)計算z = 24的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為710r/min。</p&

26、gt;<p>　　[4]核算主軸轉(zhuǎn)速誤差</p><p><b>　　所以合適。</b></p><p>　　2.2 帶傳動設(shè)計</p><p>　　電動機轉(zhuǎn)速n=1450r/min,傳遞功率P=3KW,傳動比i=2.03，兩班制，</p><p>　　一天運轉(zhuǎn)16.1小時，工作年數(shù)10年。</p&

27、gt;<p>　?、糯_定計算功率 取1.1，則</p><p><b>　　⑵選取V帶型</b></p><p>　　根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計算功率，選B型帶。</p><p>　?、谴_定帶輪直徑和驗算帶速</p><p>　　查表小帶輪基準直徑,</p><p><b>　

28、　驗算帶速成</b></p><p>　　其中 -小帶輪轉(zhuǎn)速，r/min；</p><p>　　-小帶輪直徑，mm；</p><p><b>　　，合適。</b></p><p>　　[4]確定帶傳動的中心距和帶的基準長度</p><p><b>　　設(shè)中心距為,則<

29、;/b></p><p>　　0．55（）a2（）</p><p>　　于是 208.45a758,初取中心距為400mm。</p><p><b>　　帶長</b></p><p>　　查表取相近的基準長度，。</p><p><b>　　帶傳動實際中心距</b&

30、gt;</p><p>　　[5]驗算小帶輪的包角</p><p>　　一般小帶輪的包角不應(yīng)小于。</p><p><b>　　。合適。</b></p><p><b>　　[6]確定帶的根數(shù)</b></p><p>　　其中： -時傳遞功率的增量；</p>

31、<p>　　-按小輪包角，查得的包角系數(shù)；</p><p><b>　　-長度系數(shù)；</b></p><p>　　為避免V型帶工作時各根帶受力嚴重不均勻，限制根數(shù)不大于10。</p><p>　　[7]計算帶的張緊力</p><p>　　其中： -帶的傳動功率,KW；</p><p&

32、gt;<b>　　v-帶速,m/s；</b></p><p>　　q-每米帶的質(zhì)量，kg/m；取q=0.17kg/m。</p><p>　　v = 1440r/min = 9.42m/s。</p><p>　　[8]計算作用在軸上的壓軸力</p><p>　　2.3 各傳動組齒輪模數(shù)的確定和校核</p>

33、<p><b>　　⑴模數(shù)的確定：</b></p><p>　　a傳動組：分別計算各齒輪模數(shù)</p><p>　　先計算24齒齒輪的模數(shù)：</p><p>　　其中: -公比 ； = 2；</p><p>　　-電動機功率； = 4KW；</p><p><b>　

34、　-齒寬系數(shù)；</b></p><p>　　-齒輪傳動許允應(yīng)力;</p><p>　　-計算齒輪計算轉(zhuǎn)速。</p><p>　　， 取= 600MPa,安全系數(shù)S = 1。</p><p><b>　　由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)選取</b></p><p><b>　　，取S=1，。&l

35、t;/b></p><p><b>　　取m = 4mm。</b></p><p>　　按齒數(shù)30的計算，，可取m = 4mm；</p><p>　　按齒數(shù)36的計算，, 可取m = 4mm。</p><p>　　于是傳動組a的齒輪模數(shù)取m = 4mm，b = 32mm。</p><p>&

36、lt;b>　　軸Ⅰ上齒輪的直徑：</b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　軸Ⅱ上三聯(lián)齒輪的直徑分別為：</p><p><b>　　b傳動組：</b></p><p>　　確定軸Ⅱ上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)。</p><p>　　按22齒

37、數(shù)的齒輪計算：</p><p>　　可得m = 4.8mm；</p><p><b>　　取m = 5mm。</b></p><p>　　按42齒數(shù)的齒輪計算：</p><p>　　可得m = 3.55mm；</p><p>　　于是軸Ⅱ兩聯(lián)齒輪的模數(shù)統(tǒng)一取為m = 5mm。</p>

38、<p>　　于是軸Ⅱ兩聯(lián)齒輪的直徑分別為：</p><p>　　軸Ⅲ上與軸Ⅱ兩聯(lián)齒輪嚙合的兩齒輪直徑分別為：</p><p><b>　　c傳動組：</b></p><p><b>　　取m = 5mm。</b></p><p>　　軸Ⅲ上兩聯(lián)動齒輪的直徑分別為：</p>

39、<p>　　軸四上兩齒輪的直徑分別為：</p><p>　　3. 齒輪強度校核：計算公式</p><p>　　3.1校核a傳動組齒輪</p><p>　　校核齒數(shù)為24的即可，確定各項參數(shù)</p><p>　?、?P=4.4KW,n=710r/min,</p><p><b>　?、拼_定動載系數(shù)：&

40、lt;/b></p><p>　　齒輪精度為7級，由《機械設(shè)計》查得使用系數(shù)</p><p><b>　?、?lt;/b></p><p>　　⑷確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)</p><p><b>　　非對稱</b></p><p><b>　　,查《機械設(shè)計

41、》得</b></p><p>　?、纱_定齒間載荷分配系數(shù): </p><p><b>　　由《機械設(shè)計》查得</b></p><p><b>　?、蚀_定動載系數(shù): </b></p><p>　?、瞬楸?10-5 </p><p>　?、逃嬎銖澢谠S用應(yīng)力<

42、;/p><p>　　由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限。 </p><p>　　圖10-18查得 ,S = 1.3</p><p><b>　　， </b></p><p><b>　　故合適。</b></p><p>　　3.2 校核b傳動組齒輪</p><

43、p>　　校核齒數(shù)為22的即可，確定各項參數(shù)</p><p>　?、?P=8.25KW,n=355r/min,</p><p><b>　?、拼_定動載系數(shù)：</b></p><p>　　齒輪精度為7級，由《機械設(shè)計》查得使用系數(shù)</p><p><b>　?、?lt;/b></p>&l

44、t;p>　?、却_定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)</p><p><b>　　非對稱</b></p><p><b>　　,查《機械設(shè)計》得</b></p><p>　?、纱_定齒間載荷分配系數(shù): </p><p><b>　　由《機械設(shè)計》查得</b></p>

45、<p><b>　?、蚀_定動載系數(shù): </b></p><p>　?、瞬楸?10-5 </p><p>　?、逃嬎銖澢谠S用應(yīng)力</p><p>　　由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限。 </p><p>　　圖10-18查得 ,S = 1.3</p><p><b>　　

46、， </b></p><p><b>　　故合適。</b></p><p>　　3.3校核c傳動組齒輪</p><p>　　校核齒數(shù)為18的即可，確定各項參數(shù)</p><p>　?、?P=8.25KW,n=355r/min,</p><p><b>　?、拼_定動載系數(shù)：<

47、;/b></p><p>　　齒輪精度為7級，由《機械設(shè)計》查得使用系數(shù)</p><p><b>　?、?lt;/b></p><p>　?、却_定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)</p><p><b>　　非對稱</b></p><p><b>　　,查《機械設(shè)計》得

48、</b></p><p>　?、纱_定齒間載荷分配系數(shù): </p><p><b>　　由《機械設(shè)計》查得</b></p><p><b>　?、蚀_定動載系數(shù): </b></p><p>　　⑺查表 10-5 </p><p>　?、逃嬎銖澢谠S用應(yīng)力</

49、p><p>　　由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限。 </p><p>　　圖10-18查得 ,S = 1.3</p><p><b>　　， </b></p><p><b>　　故合適。</b></p><p>　　4. 主軸撓度的校核</p><p>

50、　　4.1 確定各軸最小直徑</p><p><b>　　[1]Ⅰ軸的直徑：</b></p><p><b>　　[2]Ⅱ軸的直徑：</b></p><p><b>　　[3]Ⅲ軸的直徑：</b></p><p><b>　　[4]主軸的直徑：</b>&l

51、t;/p><p><b>　　4.2軸的校核</b></p><p>　?、褫S的校核：通過受力分析，在一軸的三對嚙合齒輪副中，中間的兩對齒輪對Ⅰ軸中點處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來進行校核</p><p><b>　　。</b></p><p>　?、蜉S、Ⅲ軸的校核同上。</p>

52、<p>　　5. 主軸最佳跨距的確定</p><p>　　320mm車床，P=4KW.</p><p>　　5.1 選擇軸頸直徑,軸承型號和最佳跨距</p><p>　　前軸頸應(yīng)為75-100mm,初選=100mm,后軸頸取,前軸承為NN3020K,后軸承為NN3016K,根據(jù)結(jié)構(gòu),定懸伸長度</p><p>　　5.2 求軸

53、承剛度</p><p><b>　　考慮機械效率</b></p><p><b>　　主軸最大輸出轉(zhuǎn)距</b></p><p>　　床身上最大加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的60%,取50%即200,故半徑為0.1.</p><p><b>　　切削力 </b></p>

54、;<p><b>　　背向力 </b></p><p><b>　　故總的作用力 </b></p><p>　　次力作用于頂在頂尖間的工件上主軸尾架各承受一半,</p><p>　　故主軸軸端受力為 </p><p><b>　　先假設(shè) </b><

55、/p><p><b>　　前后支撐分別為</b></p><p><b>　　根據(jù)</b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　6. 各傳動軸支承處軸承的選擇</p><p>　　主軸 前支承：NN3020K;中支承：N219E;

56、后支承：NN3016K</p><p>　?、褫S 前支承：30207;后支承：30207</p><p>　?、蜉S 前支承：30207;中支承：NN3009;后支承：30207</p><p>　?、筝S 前支承：30208;后支承：30208</p><p>　　7. 主軸剛度的校核</p><p><

57、;b>　　7.1 主軸圖:</b></p><p><b>　　7.2 計算跨距</b></p><p>　　前支承為雙列圓柱滾子軸承，后支承為雙列圓柱滾子軸承</p><p><b>　　當量外徑</b></p><p><b>　　主軸剛度：由于</b>&

58、lt;/p><p>　　故根據(jù)式（10-8）</p><p>　　對于機床的剛度要求，取阻尼比</p><p>　　當v=50m/min,s=0.1mm/r時,,</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　計算 </b></p><p