金屬機床課程設計--臥式車床主傳動系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　切削機床課程設計</b></p><p>　　設計題目 臥式車床主傳動系統(tǒng)設計 </p><p>　　系 別 機械工程系 </p><p>　　專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 </p><p>　　學生姓名

2、 </p><p>　　班級學號

3、

4、 </p><p>　　設計日期 2013年4月 </p><p><b>　　臥式車床設計任務書</b></p><p><b>　　一、設計題目</b></p><p>　　臥式車床主傳動系統(tǒng)設計</p><p><b>　　

5、設計系數(shù)：</b></p><p>　　主軸最低轉速100, </p><p>　　公比Ф=1.26= </p><p>　　電機功率P=7.5KW </p><p>　　二、確定結構式和結構網(wǎng)</p><p><b>　　1. 確定Z</b></p>&l

6、t;p><b>　　由公式得：Z=12</b></p><p>　　2.結構式、傳動組和傳動副數(shù)的確定</p><p>　?、賯鲃咏M和傳動副數(shù)可能的方案有：</p><p>　　12 = 4×3 12 = = 3×4 </p><p>　　12 = 3×2×2

7、 12 = 2×3×2 12 = 2×2×3</p><p>　　第一行方案有時可以省掉一根軸。缺點是有一個傳動組內有四個傳動副。如果用一個四聯(lián)滑移齒輪，則會增加軸向尺寸；如果用兩個雙聯(lián)滑移齒輪，則操縱機構必須互鎖以防止兩個滑移齒輪同時嚙合。所以一般少用。</p><p>　　第二行的三個方案可根據(jù)下述原則比較：從電動機到主軸，一般為降速傳動。

8、接近電動機處的零件，轉速較高，從而轉矩較小，尺寸也就較小。如使傳動副較多的傳動組放在接近電動機處，則可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件就可以少些，就省材料了。這就是“前多后少”的原則。從這個角度考慮，以取 12 = 3 x2x2 的方案為好。</p><p>　?、诮Y構式或結構網(wǎng)的各種方案的確定</p><p><b>　　由①知方案有 </b></p>

9、<p>　　a. b. c. </p><p>　　d. e. f.</p><p><b>　　選擇原則：</b></p><p>　　I)傳動副的極限傳動比和傳動組的極限變速范圍</p><p>　　降速傳動中，主動齒輪的最少齒數(shù)受到限制；</p><

10、p>　　避免被動齒輪的直徑過大升速傳動比最大值2（斜齒傳動= 2.5）盡量減少振動和噪聲；</p><p>　　各變速組的變速范圍=/≤8-10 之間；</p><p>　　對于進給傳動鏈，由于轉速通常較低，零件尺寸也較小，上述限制可放寬些。</p><p><b>　　。故</b></p><p>　　在檢查傳動

11、組的變速范圍時，只需檢查最后一個擴大組。因為其它傳動組的變速范圍都比它小。應為: </p><p>　　II)基本組與擴大組的排列順序。</p><p>　　原則是選擇中間傳動軸變速范圍最小的方案。</p><p>　　綜上所述，方案a 較好</p><p><b>　　3.結構網(wǎng)</b></p><

12、;p><b>　　2、轉速圖</b></p><p>　　1.因為 Ф=1.26=1.06^4 所以每隔4個數(shù)取一個數(shù)</p><p><b>　　查表1-1得</b></p><p><b>　　各級轉速分別為： </b></p><p>　　100 125

13、160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250</p><p>　　2.根據(jù)已知參數(shù)，取電動機,額定功率5.5KW，滿載轉速1440。</p><p>　　本例所選定的結構式共有三個傳動組，變速機構共需4軸。加上電動機軸共5軸。故轉速圖需5條豎線，主軸共12速，電動機軸轉速與主軸最高轉速相近，故需12條橫線。 </p>&

14、lt;p>　?、糨S 12級速度100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250</p><p>　?、筝S 傳動組變速 =8，所以倆個傳動副傳動比為極限值=，</p><p>　?、蜉S 級比指數(shù)3，取轉速為500,630,800</p><p>　　Ⅰ軸 級比指數(shù)1，取 </p&

15、gt;<p>　　三、帶輪直徑與齒輪齒數(shù)的確定</p><p><b>　　1.選擇三角帶類型</b></p><p>　　選工況系數(shù)X=1.1，則計算功率</p><p>　　根據(jù)電機轉速和計算功率，三角帶取A型。</p><p>　　2.確定帶輪的計算直徑</p><p>　　B

16、型 取=90mm</p><p>　　= ，其中=0.02</p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　3.確定三角帶速度</b></p><p><b>　　4.確定中心距</b></p><p>　　=(0.7~2)()

17、 取=500mm</p><p>　　5.確定三角帶的計算長度及內周長</p><p><b>　　=2+</b></p><p>　　查表8-2，得Ld=1400mm</p><p>　　7.確定實際中心距A</p><p><b>　　8.驗算最小包角</b></p

18、><p><b>　　9.確定三角帶根數(shù)</b></p><p><b>　　由</b></p><p>　　根據(jù)n1=1440r.min,i=1.8,和A型帶，查表8-4b得</p><p><b>　　查表8-5得</b></p><p>　?。?）=1

19、.14kw</p><p><b>　　用5根</b></p><p><b>　　四、確定齒輪齒數(shù)</b></p><p><b>　　I軸：</b></p><p>　　查《機械制造裝備設計》表2.1得=72 Z3=28</p><p>　　查表得

20、Z1=36 Z1’=36</p><p>　　Z2=32 Z2’=40</p><p>　　Z3=28 Z3’=44</p><p>　　II軸： </p><p><b>　　查表得</b></p><p>　　=72 Z2=24</p><

21、;p>　　Z1=36 Z1’=36</p><p>　　Z2=24 Z2’=48</p><p><b>　　III軸：</b></p><p><b>　　查表得</b></p><p><b>　　=80 </b></p><p>

22、;　　Z1=23 Z1’=57</p><p>　　Z2=31 Z2’=49</p><p>　　五、主軸轉速系統(tǒng)的驗算</p><p>　　主軸轉速在使用上并不要求十分準確，轉速稍低或稍高并無太大的影響，由確定的齒輪數(shù)所得的實際轉速與傳動設計理論值難以完全相符，需要驗算主軸各級轉速，最大誤差不超過10</p><p><b

23、>　　12.傳動系統(tǒng)圖</b></p><p>　　六、傳動軸計算及其組件的設計</p><p>　　傳動軸直徑的估算與驗算</p><p><b>　　傳動軸直徑的估算</b></p><p>　　傳動軸直徑按扭轉剛度用下列公式估算傳動軸直徑</p><p>　　其中P-電動機

24、功率，nj-該傳動軸的計算轉速r/min，T傳動軸扭矩</p><p>　　因為軸上要開鍵槽所以每個軸相應增加10%，軸的直徑依次為26mm 28mm 36mm 46mm。</p><p>　　考慮到軸是花鍵軸所以軸直徑作為花鍵軸小徑,查表得花鍵規(guī)格N×d×D×B(鍵數(shù)×小徑×大徑×鍵寬)，分別是，，，，。</p>

25、<p>　　軸徑及鍵的選取如下表</p><p><b>　　主軸 IV軸徑直徑</b></p><p>　　主軸功率P=4.92kw，查表，估算主軸前軸徑，，平均直徑D=80mm 對于普通車床，主軸內孔直徑,故主軸內孔直徑取為 。內腔用于穿插</p><p><b>　　選取。</b></p>

26、<p>　　支承跨距L0=（2~3.5)=347mm。但實際L大于L0，所以取L=400mm。</p><p><b>　　選擇平鍵連接，</b></p><p><b>　　驗算最小齒輪壁厚</b></p><p>　　由上面數(shù)據(jù)可知，最小齒輪在III軸上，此軸徑為35mm，查普通花鍵鍵槽尺寸表可知齒輪上所需鍵

27、槽高度為5mm，</p><p><b>　　齒輪壁厚</b></p><p><b>　　符合設計要求。</b></p><p>　　七、齒輪模數(shù)的估算與計算</p><p>　　彎曲疲勞（根據(jù)齒輪最多的齒輪進行計算與計算）</p><p><b>　　齒輪彎曲疲

28、勞的估算</b></p><p><b>　　Z6：</b></p><p><b>　　Z10：</b></p><p><b>　　Z14：</b></p><p><b>　　齒面點蝕估算</b></p><p>

29、<b>　　Z6：</b></p><p><b>　　Z10：</b></p><p><b>　　Z14：</b></p><p><b>　　齒數(shù)模數(shù)</b></p><p><b>　　核對</b></p&g

30、t;<p>　　齒輪中心距=4*(35+37)/2+4*(36+36)/2+4*(49+31)/2=448mm小于帶輪中心距496.5mm</p><p><b>　　分度圓直徑</b></p><p><b>　　齒寬</b></p><p>　　由齒寬計算公式（齒寬系數(shù)，d1為小齒輪直徑）</p&g

31、t;<p><b>　　=0.2-1.4</b></p><p>　　兩支乘相對小齒輪作對稱布置最大</p><p>　　兩支乘相對小齒輪作不對稱布置取中等</p><p>　　小齒輪作懸臂布置最小</p><p>　　取 經(jīng)過計算元整及考慮到小齒輪齒寬要比大齒輪齒寬大5-10mm,所以，最終各齒輪齒寬如下

32、：</p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　中心距</b></p><p><b>　　由中心距公式得</b></p><p><b>　　144mm</b></p><p><b>　　144

33、mm</b></p><p><b>　　160mm</b></p><p>　　八、軸承的選擇以及壽命校核</p><p><b>　　1.選擇軸承</b></p><p>　　根據(jù)兩支承主軸軸承選用的一般原則：</p><p>　　1）當載荷較大、轉速較高時，

34、采用雙列圓柱滾子軸承和接觸角為的雙向推力角接觸球軸承組合；中、低速時，采用雙列圓柱滾子軸承和推力球軸承或圓錐滾子軸承的組合。</p><p>　　2）當載荷中等、轉速較高時，采用雙列圓柱滾子軸承和角接觸球軸承的組合或采用前后支承都是角接觸球軸承的組合；中、低速時，可采用兩個圓錐滾子作前后支承軸承。</p><p>　　3）當載荷較小、轉速較高時，可采用前后支承都是單列角接觸球軸承的組合，如

35、果要提高軸向剛度可每個支承并列兩個軸承；中、低速時，可采用深溝球軸承和推力球軸承的組合。</p><p>　　III主軸所需要傳遞的功率為=5.07kW，最高轉速為800r/min，所以選用2）中的前后支承都是角接觸球軸承的組合。為便于安裝傳動件及支承件，主軸通常為階梯形，各段直徑向尾部逐漸減小。各段中最重要的，并對主軸結構尺寸有決定性影響的是同主軸前軸承相配合的軸頸直徑。之前算出主軸的最小直徑為50mm，則前支

36、承軸的軸頸=50mm選擇角接觸球軸承7010AC：d×D×B=50×80×16。，取=40mm選擇7008AC：d×D×B=40×68×15</p><p><b>　　2.軸承壽命校核</b></p><p>　　當齒數(shù)為36與36齒輪嚙合時，主軸輸出最小轉速為=500r/min，此時主

37、軸傳遞的最大扭矩：</p><p>　　=96837N·mm</p><p><b>　　=1344.96N</b></p><p><b>　　=627.16N</b></p><p>　　當齒數(shù)為24與48齒輪嚙合時，主軸輸出的最小轉速為=250r/min，此時主軸傳遞的最大扭矩：&l

38、t;/p><p>　　=193674N·mm</p><p><b>　　=2017.44N</b></p><p><b>　　=940.75N</b></p><p><b>　　因為>，所以取計算</b></p><p>　　此組合的軸

39、承只承受徑向載荷所以主軸的當量動載荷</p><p>　　取=1.5則當量動載荷=1411.125N</p><p><b>　　軸承壽命公式： </b></p><p>　　對于球軸承取3，為軸承的基本額定動載荷為25.2kW</p><p>　　則 =379676.66h＞</p><p>

40、;<b>　　所以軸承符合要求。</b></p><p><b>　　九、軸的校核</b></p><p>　　對一般設備中的主軸，主要進行剛度校核。通常，如果能滿足剛度要求，也就能滿足強度要求。只要對重載荷（如粗加工）的主軸才進行強度校核；對于高速主軸，有時需要進行臨界轉速的校核，以防止發(fā)生共振。所以此次設計只對主軸剛度校核。</p>

41、;<p>　　(a) 主軸的前端部撓度</p><p>　?。╞）主軸在前軸承處的傾角</p><p>　　(c) 在安裝齒輪處的傾角</p><p>　　粗略計算時，可將階梯形主軸近似簡化為等直徑的光軸，其外徑D=80mm。</p><p><b>　　E取為，</b></p><p&

42、gt;　　由于小齒輪的傳動力大，這里以小齒輪來進行計算</p><p>　　將其分解為垂直分力和水平分力</p><p><b>　　由公式</b></p><p><b>　　可得</b></p><p>　　主軸載荷圖如下所示：</p><p>　　由上圖可知如下數(shù)據(jù)：a

43、=350mm,b=150mm,l=500mm,c=85mm</p><p>　　1）計算（在垂直平面）</p><p><b>　　,,</b></p><p><b>　　，，</b></p><p><b>　　，，</b></p><p>　　2）

44、計算（在水平面）</p><p><b>　　,,</b></p><p><b>　　，，</b></p><p><b>　　，，</b></p><p><b>　　3）合成：</b></p><p><b>　　齒

45、根圓驗算</b></p><p>　　Ⅱ、Ⅲ軸上齒輪使用花鍵周向定位</p><p><b>　　由上表得</b></p><p><b>　　齒根圓強度校核</b></p><p>　　2.Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ軸上齒輪使用平鍵周向定位</p><p>　　十一、齒輪的尺寸

46、計算</p><p><b>　　尺寬的計算</b></p><p>　　齒寬計算公式（齒寬系數(shù)，d1為小齒輪直徑）</p><p><b>　　=0.2-1.4</b></p><p>　　兩支乘相對小齒輪作對稱布置最大</p><p>　　兩支乘相對小齒輪作不對稱布置取中

47、等</p><p>　　小齒輪作懸臂布置最小</p><p>　　Ⅰ軸Zmin=24 =0.5 Bj1=0.5×96=48 圓整取48</p><p>　?、蜉SZmin=22 =0.5 Bj2=0.5×88=44 圓整取44</p><p>　?、糨SZmin=30 =0.5 Bj4=0.5×120

48、=60</p><p>　　Ⅲ軸Zmin=18 =0.5 Bj3=0.5×72=36.0 圓整取36</p><p>　　在設計上，相嚙合齒輪的一對齒輪，小齒輪比大齒輪寬5-10mm</p><p>　　B1=72 B4=72 B2=48 B6=40 B3=60 B5=53</p><p>　　B8=44 B10=

49、37 B9=B7=84 </p><p>　　B12=36 B14=29 B13=60 B11=53</p><p><b>　　十二、參考文獻</b></p><p>　　戴曙主編. 金屬切削機床. 北京：機械工業(yè)出版社. 2011</p><p>　　孫桓，陳作模，葛文杰主編. 機械原理第七版. 北京：高等教

50、育出版社. 2006</p><p>　　陸鳳儀，鐘守炎主編. 機械設計第二版. 北京：機械工業(yè)出版社. 2010</p><p>　　唐增寶，常建娥主編. 機械設計課程設計第三版. 武漢：華中科技大學出版社. 2006</p><p><b>　　十三、小結</b></p><p>　　通過本次的課程設計，感慨頗多，收