機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計-機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計

1、機(jī)械制造裝備設(shè)計,課 程 設(shè) 計,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,一、設(shè)計題目,設(shè)計一臺普通車床的主傳動系統(tǒng)，完成變速級數(shù)為18級。,二、設(shè)計目的,① 通過設(shè)計實(shí)踐，掌握機(jī)床主傳動系統(tǒng)的設(shè)計方法。 ② 培養(yǎng)綜合運(yùn)用機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)、機(jī)械制造裝備設(shè)計及結(jié)構(gòu)工藝等相關(guān)知識，進(jìn)行工程設(shè)計的能力。 ③ 培養(yǎng)使用手冊、圖冊、有關(guān)資料及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的能力。,帶傳動采用卸荷帶輪；由摩擦離合器實(shí)現(xiàn)主軸換向。,機(jī)械制

2、造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,,根據(jù)給定的機(jī)床規(guī)格和極限轉(zhuǎn)速（或轉(zhuǎn)速），擬定合適的結(jié)構(gòu)式（或轉(zhuǎn)速圖等）和主傳動系統(tǒng)圖，確定齒輪齒數(shù)和帶輪直徑等，并計算轉(zhuǎn)速誤差。,,④ 提高技術(shù)總結(jié)及編制技術(shù)文件的能力。⑤ 是畢業(yè)設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)實(shí)施的技術(shù)準(zhǔn)備。,三、課程設(shè)計的內(nèi)容,1、運(yùn)動設(shè)計,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,2、動力計算,根據(jù)給定的電動機(jī)功率，計算主軸及傳動軸尺寸、齒輪、皮帶的根數(shù)及型號，確定軸承等。驗(yàn)算

3、主軸或某一根傳動軸的剛度和軸承的承載能力。,,,3、結(jié)構(gòu)設(shè)計,進(jìn)行傳動軸組件、變速機(jī)構(gòu)、主軸組件等的布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計。繪制機(jī)床主軸主變速箱裝配圖（包括展開圖和一主要剖視圖）和一主要零件圖。,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,4、編寫設(shè)計計算說明書,主要包括： 1）運(yùn)動設(shè)計和動力計算的計算過程和分析； 2）結(jié)構(gòu)設(shè)計說明（包括主要結(jié)構(gòu)的分析以及其他需要說明或論證的問題）; 3）參考文獻(xiàn),,,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計

4、--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,四、課程設(shè)計的步驟和注意事項,1、準(zhǔn)備工作 2、運(yùn)動設(shè)計,,,① 傳動方案設(shè)計（集中傳動或分離式傳動）；② 結(jié)構(gòu)式；③ 繪制轉(zhuǎn)速圖；④ 確定齒輪齒數(shù)；⑤ 繪制傳動系統(tǒng)圖；⑥ 帶和帶輪的設(shè)計計算；,⑦ 主軸轉(zhuǎn)速誤差計算,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,驗(yàn)算轉(zhuǎn)速誤差，使主軸各級實(shí)際轉(zhuǎn)速符合：,⑧ 注意事項：,a、分配傳動比時，不宜采用過多的接近1/4的傳動比，這樣會使結(jié)構(gòu)龐大，或小齒

5、輪齒數(shù)太小，結(jié)構(gòu)上較難實(shí)現(xiàn)。 b、相鄰傳動組的齒數(shù)不應(yīng)懸殊過大，以免大齒輪與相鄰軸碰撞。,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,,,3、動力計算,① 傳動件的計算轉(zhuǎn)速（主軸、各傳動軸、最小齒輪）；② 傳動軸直徑的估算和選用（一般情況下，應(yīng)利用軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計算的方法來估算出軸的最小直徑，求得d值應(yīng)加以圓整。如果是花鍵軸，則花鍵的內(nèi)徑可比計算的d值減小7%，由此選用合適的花鍵）；③ 主軸的設(shè)計（前端、后端直徑、內(nèi)孔直徑、

6、支撐形式、懸伸量、支撐跨距等）；④ 齒輪模數(shù)的估計（一般同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，一個主軸變速箱中的齒輪采用1～2種模數(shù)。主軸變速箱的齒輪模數(shù)常取為2.5、3、4mm)。,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,⑤ 齒輪結(jié)構(gòu)尺寸計算。,⑥ 注意事項 估算時，應(yīng)盡量選擇同類型機(jī)床，采用類比法進(jìn)行。,,,4、繪制部件裝配草圖,① 選擇軸承型式，大致布置軸、齒輪及軸承位置； ② 確定每根軸的固定方法、軸承的調(diào)節(jié)和定位、齒

7、輪的移動和固定方法等，并確定帶輪的基本結(jié)構(gòu)； ③ 剖面圖和展開圖必須同時交叉繪制，以便檢查各機(jī)械零件在空間上是否相碰；,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,④ 結(jié)構(gòu)應(yīng)有良好的潤滑和密封性，避免漏油現(xiàn)象發(fā)生；⑤ 注意事項：a、注意滑移齒輪是否有足夠的移動位置，是否會發(fā)生干涉；b、大齒輪外圓是否與其他軸或軸上的零件相碰；c、軸、軸承及軸上零件的固定和定位要可靠，受力后不應(yīng)發(fā)生串動現(xiàn)象；d、機(jī)床應(yīng)有良好的、可靠的潤滑

8、和密封裝置；e、結(jié)構(gòu)設(shè)計一方面要滿足機(jī)床性能要求，另一方面要注意加工和裝配工藝性；f、嚴(yán)格遵守國家標(biāo)準(zhǔn)；g、圖紙符合國家機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)。,,,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,,,5、零件的驗(yàn)算,① 在零件尺寸和位置確定后，才可以知道它們的受力狀態(tài)，力的大小，作用點(diǎn)和方向，才可以對零件（如齒輪、軸、鍵、軸承等）進(jìn)行較為精確的驗(yàn)算。,② 如發(fā)現(xiàn)不合理或不正確時，應(yīng)重新修改結(jié)構(gòu)，重新計算，以達(dá)要求。,6、裝配圖上應(yīng)標(biāo)數(shù)據(jù)

9、,① 齒輪齒數(shù)及模數(shù)、帶輪直徑、電動機(jī)功率和轉(zhuǎn)速、軸編號等，并均與轉(zhuǎn)速圖一致； ② 決定配合性質(zhì)的配合尺寸；,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,③ 決定這個部件對其他部件的相對位置的基準(zhǔn)尺寸；決定部件內(nèi)基本零件的相對位置的基本尺寸；主要軸線到主要表面間距離的內(nèi)部尺寸及該部件的總體尺寸等。 ④ 整個部件的技術(shù)條件； ⑤ 圖上所有零件應(yīng)編號，相同零件應(yīng)具有同一編號，并編出零件明細(xì)表。,,,7、繪制零圖件,繪制主軸箱裝配

10、圖 1張(A0)繪制兩張主要零件圖 1張(A3或A2),C6136 車床,,,,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,一. 運(yùn)動設(shè)計,例：已知,,1. 確定轉(zhuǎn)速級數(shù),已知：,轉(zhuǎn)速級數(shù)：,Rn ：變速范圍,設(shè)計內(nèi)容及步驟,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,2. 確定結(jié)構(gòu)式及結(jié)構(gòu)網(wǎng),從Ⅰ軸到Ⅱ軸可傳遞3種轉(zhuǎn)速：,,,,,,,,,,,,,,,,輸入,輸

11、出,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,（1）結(jié)構(gòu)網(wǎng),從Ⅰ軸到Ⅳ軸可傳遞12種轉(zhuǎn)速。,,結(jié)構(gòu)式：,反映傳動鏈特性關(guān)系,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,12=3×2×2， 12=2×3×2， 12=2×2×3,（2）結(jié)構(gòu)式,遵循“前多后少”原則： 12=3×2×2,由于結(jié)

12、構(gòu)上的限制，變速組中的傳動副數(shù)目通常選用2或3為宜，即：,傳動順序： 12=3×2×2,3. 傳動順序與擴(kuò)大順序,,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,擴(kuò)大順序：,下標(biāo)：同組的傳動副間的級比。,傳動順序與擴(kuò)大順序一致,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,1:4,1:1,1:1,,,1:2.82,1:2,1:1.41,2:1,,,,,,,,,,,,,,,,,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,,,,,,,,,,

13、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,45,63,90,125,180,250,355,500,710,1000,1400,2000,,電機(jī)軸,4. 轉(zhuǎn)速圖,（1）轉(zhuǎn)速,（2）傳動比,主軸的各級轉(zhuǎn)速為等比數(shù)列。,為了結(jié)構(gòu)緊湊、減小振動和噪聲，通常限制：,,所以，在一個變速組，變速范圍：≤8,“前緩后急”原則：傳動在前的傳動組，其降速比小，而在后的傳動組，其降速比大,1440,Ⅳ,Ⅲ,,,,,,,,,,

14、,,,,,,,,,,,,,Ⅰ,Ⅱ,（3）CM6132 型普通車床,采用分離式傳動，變速箱和主軸箱分離。,采用了背輪機(jī)構(gòu)，解決傳動比不能過大的問題。,Ⅴ,Ⅵ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,CM6132 型普通車床轉(zhuǎn)速圖,1: 2,Ⅴ,Ⅵ,,Ⅳ,Ⅲ,,,,,,Ⅰ,Ⅱ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,電機(jī)軸,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

15、,,,,,,,,,,,,,,,,,1440,1:1.03,1:1,,1:2.5,1:3.55,,1:1,1: 1.41,,,,,,1: 2,1.41: 1,,,,,,,,,,,,,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,5. 齒輪齒數(shù)的確定,三對傳動副，傳動比為：,1.78:1,1.25:1,1:1.25,在表中，可滿足條件的齒數(shù)和有： 50、 56、 61、 70、 72 等。,選擇哪一組？,（1）根切,（2）結(jié)構(gòu)

16、,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,例如：傳動軸的直徑為35mm，齒輪模數(shù)為2.5，齒數(shù)20,齒頂圓：50,分度圓：45,齒根圓：37.5,,,,,,,,,,顯然，齒輪的強(qiáng)度不夠。 若需鍵連接，則會切穿齒根。 故，齒數(shù)和不能太小。,如果選用,,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,二. 動力計算,1. 電機(jī)功率的估算,在主傳動的結(jié)構(gòu)方案未確定之前，可按下式進(jìn)行估算：,式中，,C6140,,,

17、,,,,機(jī)床,,C6132,功率(KW),7.5,3.0,Z3040,,,機(jī)床,Z3063,功率(KW),3.0,5.5,X62、63,,,機(jī)床,X63W,功率(KW),7.5,10.0,國產(chǎn)機(jī)床動力參數(shù)參考表,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,2. 主軸的估算,在設(shè)計之初，由于確定的僅僅是一個設(shè)計方案，具體構(gòu)造尚未確定，因此，只能根據(jù)統(tǒng)計資料，初步確定出主軸的直徑。,D2,D1,,,,,,,,,,,,,,,,,機(jī)械制造

18、裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,3. 中間傳動軸的估算,按扭轉(zhuǎn)剛度計算：,,式中，,N ：該傳動軸傳遞的額定功率。,：電機(jī)到該軸傳動件傳動效率總值。,d：當(dāng)量直徑。,：計算轉(zhuǎn)速。,：允許扭轉(zhuǎn)角。,●花鍵軸時，軸內(nèi)徑要比d 小7%。,●空心軸時，,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,計算轉(zhuǎn)速,變速系統(tǒng)中傳動件應(yīng)根據(jù)哪一個轉(zhuǎn)速進(jìn)行動力計算，應(yīng)了解機(jī)床的功率特性和扭矩特性。,,,,,,,,計算轉(zhuǎn)速：傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速

19、。,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,計算轉(zhuǎn)速的確定,（1）等比傳動，中型通用機(jī)床（C6132、C6140）,（2）等比傳動，大型通用機(jī)床,（3）立式鉆床、搖臂鉆床,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,CM6132 型普通車床轉(zhuǎn)速圖,1: 1.25,1.25:1,1.78:1,Ⅴ,Ⅵ,,Ⅳ,Ⅲ,,,,,,,,Ⅰ,Ⅱ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,電機(jī)軸,,,45,63,90,125,180,2

20、50,355,500,710,1000,1400,2000,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1440,1:1.35,1:2.82,1:1,1:2.5,1:3.55,,,,,,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,4. 齒輪模數(shù)的估算,按接觸

21、疲勞強(qiáng)度或彎曲強(qiáng)度計算齒輪模數(shù)比較復(fù)雜，而且有些系統(tǒng)只有在齒輪各參數(shù)都已知道的情況后方可確定，所以，只在草圖完成后校核用。在畫草圖之前，先估算，再選用標(biāo)準(zhǔn)齒輪模數(shù)。一般同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，一個主軸變速箱中的齒輪采用1～2種模數(shù)。傳動功率的齒輪模數(shù)一般取大于2mm。在中型機(jī)床中，主軸變速箱中的齒輪模數(shù)常?。?.5、3、4。,按齒面點(diǎn)蝕估算的齒輪中心距：,,式中，P：該齒輪傳遞的功率（KW）。,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳

22、動系統(tǒng)設(shè)計,,由中心距 A 及齒數(shù)z1、z2，可求齒輪模數(shù)為：,也可由下式計算：,《機(jī)床設(shè)計手冊》（2）上 P265 表5,4—91,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,三. 結(jié)構(gòu)設(shè)計,1．設(shè)計內(nèi)容,設(shè)計主軸箱、變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動件（傳動軸、軸承、齒輪、帶輪、離合器、制動器、卸荷裝置等）、主軸組件、箱體及聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及布置，用一展開圖和若干截面圖表示。,主軸箱、變速箱展開圖如圖所示。,機(jī)械制造裝備設(shè)

23、計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,2．結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題,（1）結(jié)構(gòu)上是否產(chǎn)生碰撞和干涉現(xiàn)象,● 是否同一變速組內(nèi)有兩對齒輪同時嚙合；,● 各運(yùn)動件之間，運(yùn)動件與不運(yùn)動件之間是否留有足夠的間隙。,,,,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,（2）需要定位的所有零件或組件是否有軸向定位,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

24、,,,,,,,,,,,,,,,,,,（3）凡需要調(diào)整間隙的地方（軸承、離合器、制動器等）是否均設(shè)計了調(diào)整裝置。,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計,,（4）制圖要求,（5）說明書應(yīng)按要求的格式——參見學(xué)院網(wǎng)站的“畢業(yè)設(shè)計論文書寫格式”。,a. 所有標(biāo)準(zhǔn)件需查表繪制。,b. 齒輪的畫法應(yīng)合理，且應(yīng)標(biāo)注齒數(shù)和模數(shù)。,c. 所有配合應(yīng)合適標(biāo)注。,機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計--機(jī)床主傳