机械毕业设计1130某机床的主传动系统课程设计
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机械毕业设计1130某机床的主传动系统课程设计,机械毕业设计论文
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金属切削机床 1 设计说明 计算结果 一设计目的 机床设计目的是对所学的金属切削机床知识的一次综合性检验，它需要用基础课和专业课的知识联系生产实践实际，达到加深印象及拓宽知识领域的目的，设计过程中，查阅设计手册及相关资料，获得设计工作基本技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，为进行一般的机械设计打好基础。 二 .运动设计 1.分配传动比 1确定转速范围 查表 7-1，确定转速范围为 1604000r/min。 2确定公比 =1.58。 3转速级数 Z=8。 4结构分析式 （ 1） 8=4 2 (2)8=2 2 2 第一方案虽可省去一根轴，但是一个传动组内有四个传动副如用四联滑移齿轮，则会增加周向尺寸，如用两个双联滑移齿轮则操纵结构必须互锁以防止两者同时啮合，所以不用，选择（ 2）。 确定结构网 8=21 22 24 检查传动组变速防卫，只检验最后一个扩大组 =1.588x2=4 P2 =2 R2 = )1( 22 Px =1.58 )12(4 x =1.584 =6.23 810。 2绘制转速图 （ 1）选择电动机 一般金属切削机床若我特殊要求，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-132-4 型 Y 系列鼠笼式三相异步电动机 （ 2）分配总降速传动比 nts 金属切削机床 2 设计说明 计算结果 由 nmax=4000r/min ,nmin=160r/min。查表 7-1，各级转速依次为2500 r/min， 1600 r/min， 1000 r/min ， 630 r/min， 400 r/min ，250 r/min ， 160 r/min。 （ 3）确定传动轴数 轴数 =4+1=5。 （ 4）画转速图 1传动副前多后少，传动线前密后疏，降速要前慢后快等原则； 2升速时最大传动比 imax 2；降速时最小传动比 imin 1/4； 3确定各变速组传动副的齿数 传动组 a,i1a=1, i2a=1/1.58。由表 8-1 i1a=1.0, Sz =40、 42、 44、 46、 48、 50、 52 i2a=1/1.58, Sz =44、 48、 50、 52 取 Saz=62，则小齿轮的齿数为 31， 24。 即 i1a=31/31， i2a=24/38。 传动组 b, i1b=1.58, i2b=1/1.58。 i1b=1.58， Sz =41、 44、 49、 52、 54、 57、 59 i2b=1/1.58， Sz =41、 44、 49、 52、 54、 57、 59 取 Sbz=49，则小齿轮的齿数为 19， 19。 即 i1b=30/19， i2b=19/30。 nts 金属切削机床 3 设计说明 计算结果 传动组 c, i1c=1.58, i2c=1/1.583 。 i1c=1.58， Sz=80、 82、 83、 85、 86、 i2c=1/1.583 ， Sz=80、 84、 85、 88 取 Scz=85，则小齿轮的齿数为 33， 17。 即 i1c=52/33， i2c=17/68。 4绘制传动系统图 根据轴数齿轮副电动机等以知条件可有如下系统图。 三 .动力设计 1确定轴的计算转速 （ 1）确定主轴的计算转速 根据表 8-2，中型机床主轴的计算转速是第一个三分之一范围内的最高一级转速即 n4 =250r/min。 （ 2）各传动轴的计算转速 轴 n=630r/min 轴 n=1000r/min 轴 n=1600r/min 2.带轮设计 电动机转速为 n=1440r/min，传递功率 P=7.5kw，传动比 i= 1.11,两班制，一天运转 16 小时，工作年树 8 年。 1 确定计算功率 K1a=1.1 Pca=Kap=1.1 7.5=8.25。 n4 =250r/min Pca=8.25 nts 金属切削机床 4 设计说明 计算结果 2 选取 V 带型 根据小带轮的转速和计算功率，选 B 型带。 3 确定基准直径 d2a=140mm,d1a=i d2a=1.11 140=156mm。 查手册符合带轮的直径标准。 4 带速 V=100060 11ndd =100060 1440156 =11.7592m/s 速度小于 25m/s35m/s。 5 初定中心距 0.5（ d1 +d2 ） a0 2（ d1 +d2 ）。 取 a0=400mm。 6 计算胶带长度 L0=2 a0+ /2（ d1 +d2 ） +（ d1 -d2 ） 2 /（ 4 a0） = 2 400+ /2(156+140)+(156-144)/(4 400) =1277.4mm 取标准值 L=1283mm。 7 计算实际中心距 a= a0+(L- L0)/2=400+(1283-1277.4)/2=402.8mm。 8 计算包角 =180o -（ d1 -d2 ） /a 57o =180o -（ 156-140） /402.8 57o =177.7o 120o 。 9 确定带的根数 Z=caca kkPP P )(00 (ka=0.96,kc=0.93) 用插入法12001440 14401460 =93.120.200P P P0=2.197 12001440 14401460 =38.046.000 P P P0=0.454 Z=93.096.0454.0197.2 25.8 ）（=3.5 取 4 根 3各传动组齿轮模数的确定和校核 d1a=156mm V=11.7592m/s a0=400mm L=1283mm a=402.8mm nts 金属切削机床 5 设计说明 计算结果 1. 模数的确定 第一动组 m1=16338 3 221 1 jjm d nuz Nu Z1=24 nj=1600 m=6 查表得 j=600Mpam1 =16338 322 1 0 0 06 0 024382465.712438 =2.99 查手册取标准模数系列 m=3mm。 第二传动组 m2 =16338 3 222 1 jjm d nuz Nu Z2 =22 nj=1000 m=6 查表得 j=600Mpam2 =16338 322 1 0 0 06 0 022352265.712235 =3.7 查手册取标准模数系列 m=4mm。 第 三传动组 m3=16338 3 222 1 jjm d nuz Nu Z3=17 nj=630 m=6 查表得 j=600Mpam3=16338 322 6 3 06 0 017681765.711768 =4.7 m=3mm m=4mm nts 金属切削机床 6 设计说明 计算结果 查手册取标准模数系列 m=5mm。 2齿轮模数的校核 计算公式 F=bm YYKT SaFa121 确定各项参数 （ 1） P=7.5Kw;n=630r/min T=9.55 105 P/n=9.55 105 7.5 0.95/630 =1.069 105 （ 2） 确定动载系数 V=601000 dn=601000 63017514.3 =2.8m/s 齿轮精度等级为 7 级 查图表 KA =1.25 KV=1.1 （ 3） B=5x6=30mm （ 4） 确定齿间分配系数 Ft=2T/d1 =2 1.069 105 /(5 17)=2.52 103 K A Ft/b=1.25 2.52 103 /30=1.05 102 查表 KF=1.0 （ 5） 确定齿向载荷分配系数 非对称 KH=1.12+0.18 (1+0.6d 2)d 2+0.23 x103 b =1.12+0.18 (1+0.6 x0.352 ) 0.352 +0.23 103 30 =1.15 b/m=m25.030=25.1130=2.67 查表 KF=1.094 （ 6） 确定动载系数 K= K A KVKFKH=1.25 1.1 1.0 1.094=1.51 （ 7） 查表 Y1Fa=2.97 Y1Sa=1.52 Y2Fa=2.25 Y2Sa=1.75 （ 8） 确定许用应力 N1 =60 35 51 300 8 16=8.18x108 m=5mm T=1.069 105 V=2.8m/s KF=1.094 K= 1.51 nts 金属切削机床 7 设计说明 计算结果 1limF=420MpaS=1.4 KN=0.93 F1=4.1 42095.0 =279 MpaN2= N1/4=2.045 108 2limF=350MpaS=1.4 KN=0.95 F2=4.1 35095.0 x=237.5Mpa 111SaFaFYY=52.197.2 279=61.80 222SaFaFYY=75.125.2 5.237=60.32 61.80 60.32，所以取 60.32。 2校核 37.25530 1052.251.13 bmKF t 60.32 所以合格。 四 主轴最佳距的确定 有一 300mm 车床， P=7.5Kw，主轴孔径为 52mm，前支撑为 3182120，后支撑为 NN 3016/W33，主轴计算转速为 250r/min，选择轴径直径，轴承型号和最佳跨距。 （ 1） 前轴颈应为 75-110mm。初选 d 1 =110mm，后轴径 d 2 =(0.7-0.9) d1 ,取后 d2 =72mm，前轴承为 3182120 型，后轴承为 NN 3016/W33型根据结构，定悬伸长度 a=75mm。 （ 2）求轴承刚度 主轴最大输出转矩 9 5 5 0 2 8 6 . 5250PTN床身上最大加工直径约为最大回转直径的 60%，取 180mm 故半径0.09 mm。 切削力 2 8 6 . 5 3 1 8 3 . 30 . 0 9cFN背向力 0 . 5 1 5 9 1 . 7pcF F N故总的作用力 22 3559cpF F F N 此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 / 2 1 7 7 9 .5FN 先假设 l / a =3,l =3 75=225mm nts 金属切削机床 8 设计说明 计算结果 前后支承AR，BR分别为 AR=2F2al=1779.5 225 75225 2669.25（ N） BR=2Fla=1779.5 75225=889.75（ N） 根据 AK=3.39 0 . 1 0 . 8 0 . 9 1 . 9( ) c o sAaR l iz 9 , 9 , 3 3 , 1 . 5 8 , 1 / 4 , 6 8a A a B B B A Al m m l m m z i i z 0 . 1 0 . 8 0 . 9 1 . 90 . 1 0 . 8 0 . 9 1 . 94 4 6 41133 . 3 9 2 6 6 9 . 2 5 9 6 8 c o s 2 0 4 9 2 . 3 73 . 3 9 8 8 9 . 7 5 9 3 3 c o s 2 0 1 2 0 6 . 6 51 2 0 6 . 6 52 . 44 9 2 . 3 71 1 0 7 2 / 2 9 10 . 0 5 0 . 0 9 1 0 . 0 5 2 3 . 0 6 1 02 . 1 1 0 3 . 0ABBAeBKNKKdImEIKa n （ 0.25 ） （ ）（ 1.58 ） （ ）（ ）6366 1 01 . 2 61 2 0 6 . 6 5 0 . 0 7 5 1 0（ ）查线图 0 3.5l a ，与原假设相符 7 5 3 . 5 2 6 2 . 5l m m 五 主轴刚度的校核 1.各轴直径的确定 1.轴直径： ， 0.5 m 7.5P kw N1=7.164 14710 m i n7 . 1 6 49 1 2 81 6 0 0 0 . 5rnd m m 2.轴直径： 0.5 m N2=7.057Kw 241000 m i n7 . 0 5 79 1 3 21 0 0 0 0 . 5rnd m m 3.轴直径： 0.5 m N3=6.951Kw 24630 m i n6 . 9 5 19 1 3 56 3 0 0 . 5rnd m m nts 金属切削机床 9 4.轴直径： 0.5 m N4=6.847Kw 24250 m i n6 . 8 4 79 1 4 42 5 0 0 . 5rnd m m 5.主轴孔直径的确定：主轴空心直径1，主轴外径2取 :7.021 系数为 1.07 因为是单键联结，主轴直径可以增大 1.05 倍 4 4 1 . 0 5 1 . 0 7 4 9 . 4 3d m m 主轴孔直径1 4 9 . 4 3 0 . 7 3 4 . 6 mm ； 六 轴承 选择 一轴：深沟球轴承前 后支承 6307，中支承 6309 二轴：前支承深沟球轴承 6207，后支承 6208 三轴：前后支承深沟球轴承 6208，中支承 6210 主轴：前支承圆锥孔双列短圆柱滚子轴承 NN 3016 K/W33，单向推力球轴承 8318 中支 承圆柱滚子轴承 N318E，后支承圆柱孔双列短圆柱滚子轴承 NN 3016。 七 .轴的校核 轴的校核 验算一轴挠度为例以下各轴同此： 齿轮圆周力： 1 312 2 9 5 5 0 7 . 1 6 4 1 2 2 1 . 71 6 0 0 7 0 1 0tTFNd 齿轮径向力； t a n 1 2 2 1 . 7 t a n 2 0 4 4 4 . 7rtF F N o计算一轴的挠度； 2 2 2 06p b x l x by x aE I l 4 4 4 . 7 1 3 0 0 . 2s i n s i n 2 0rFp ob=135mm l=285mm x=142.5mm E=200Mp I=0.05 454 =2.05 105 2 2 26 5 31 3 0 0 . 2 2 8 5 1 4 2 . 5 1 3 5 1 3 5 1 4 2 . 5 0 . 0 1 5 2 36 2 0 0 1 0 2 . 0 5 1 0 2 8 5 1 0y nts 金属切削机床 10 许用挠度： y=（ 0.010.03） m 所以 y0.03=0.015 故符合条件。 主轴的刚度验算： （ 1）计算跨距 前支承圆 锥孔双列短圆柱滚子轴承，后支承圆柱孔双列短圆柱滚子轴承。 l=540+17.5+18.5=576mm=0.576m （ 2）当量外径 4 4 4 4 44 8 0 3 0 8 4 1 4 0 9 0 1 0 8 1 0 0 2 8 0 1 0 5 1 8 . 5 9 4 . 3576ed （ 3）主轴刚度：由于/ 4 9 . 4 3 / 9 4 . 3 0 . 5 2 4 0 . 5iedd 故根据式 10-18， 1 0 4 4 4 4 423 1 0 3 1 0 ( 0 . 0 9 4 3 0 . 0 4 9 4 3 ) 6 9 2 . 8 70 . 0 7 0 ( 0 . 5 7 6 0 . 0 7 0 )eisAAddKa l a （ 4）对于机床的刚度要求。 取阻尼比 =0.035 ，当 v=50m/min,s=0.1mm/r 时，kcb=2.46(N/umg m)， =68.8o 取 m i n m a x0 . 0 2 0 . 0 2 5 7 6 5 0 % 5 . 7 6b D m m 2 . 4 6 5 . 7 6 c o s 6 8 . 8 7 0 . 7 /2 0 . 0 3 5 ( 1 0 . 0 3 5 )BK N u m o（ 5）计算AKm a x0 . 3 1 7 2 . 8L D m m 加上悬伸量共长 242.8mm 22222222(1 ) 0 . 6 0 . 4 (1 )200(1 )200 5767 0 . 7 0 . 6 0 . 4 3 8 7 . 0 9 4 /7070(1 )576BBABAAaa lKKaalN u m 1 . 6 6 1 . 6 6 3 8 7 . 0 9 4 6 4 2 . 5 / 6 9 2 . 8 7 /sAK K N u m N u m 可以看出该机床主轴是合格的。 nts 金属切削机床 11 八 .设计心得 作为一名机械系，机械设计制造及
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