小型钻铣组合机床传动系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘要 本设计为 小型钻铣组合机床 传动装置设计。由于此设计需要根据工厂的具体情况（条件），自行设计，制造，能供本厂生产使用的简单的机床，所以本设计是按照工厂生产需要，进行有针对性的设计制造。 在设计过程中发现，可以利用方案有很多种，但是大部分传动方案由于传动比和结构方面的原因不能使用，只有采用蜗杆 圆锥齿轮减速器。传动比的分配本着机体结构简单、体积小、重量轻的原则来确定，传动零件的设计应尽量选用既能满足要求有是价格低廉的材料。根据 小型钻 铣床的特点主要使用了两级传动装置，第一级使用了蜗杆减速器，第二级采用了圆锥齿 轮减速器，并且这两级减速器分别独立，各为一体。主要是考虑其以后的改装方便和经济性易维护等方面，例如：蜗杆减速器为多用途设计，在本设计中为下置式，若需要上置式则能很快捷方便的进行改装。 本设计的重点和难点部分为多功能蜗杆减速器的设计，它能改成蜗杆上置式工作，也能改成蜗杆下置式进行工作。可利用有限的物力和财力对机床做多功能的改造。 关键词 简易机床； 减速装置； 传动 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 As a of to to to on in of in is as as is of to of is is a is be to so on is in if on to at on re 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 it to on to at to to on to I am to at I in a its in my its I am to so I a by or to I we 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 第一章 传动装置设计 . 1 床的认识 . 1 铣床的传动方式 . 1 第二章 选择电动机 . 3 始参数 . 3 动机的选择 . 3 第三章 传动方案的选择 . 4 算总传动比 . 4 择传动形式 . 4 动方案的选择 . 5 案一： . 5 案二 ： . 6 案三： . 7 案四： . 8 案综合考虑并选用 . 9 第四章 根据传动方案计算运动参数 . 10 动比的分配 . 10 杆 ,蜗轮传动计算 . 10 择材料 . 10 择蜗杆蜗轮的齿数 . 11 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 定许用应力 . 11 接触强度计算； . 11 蜗轮的圆周速度， . 12 核蜗轮齿面的接触强度 . 13 轮齿根强度校核 . 13 算几何尺寸 . 13 轮轴的结构设计 . 14 轴段轴向长度的确定 . 15 许用弯曲应力校核轴 . 16 杆，蜗轮简图 . 17 杆减速器轴承的选用 . 18 杆轴轴承的选用 . 18 轮轴轴承的选用 . 19 齿轮传动设计 . . 21 步设计： . 21 何计算。 . . 22 触疲劳强度校核 . 23 算接触应力 . 24 齿轮的轴的结构设计 . 25 弯扭合成强度校核轴的直径 . 26 承的选用 . 27 第五章 减速器箱体结构及设计 . 29 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 体的结构 . 29 体的设计 . 29 体的附件设计 . 29 察孔和观察孔盖 . 29 气孔 . 30 面指示器 . 30 承 端盖和密封装置 . 30 第六章 键的选用 . 31 杆减速器键的校核 . 31 锥齿轮减速器的键的选用 . 32 第七章 联轴器的选择 . 33 速轴输入端联轴器的选择 . 33 速器之间的联轴器 . 33 第八章 离合器的选择 . 34 结论 . 36 参考文献 . 错误 !未定义书签。 致谢 . 38 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 前言 随着社会的不断进步，在新经济的逼迫下我国的制造业获得了很大的发展，产业结构的不断调整，新设备，新技能的折旧速度也不断加快。随着机床技术的不断发展，机床加工在制造 业中的重要地位是不可动摇的，但有了新的设备，旧的设备如何解决呢？只有对这种旧的设备进行改革，创新，进行升级改造。 金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器。金属切削机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量约占机器总制造工作的 40%机床的技术水平直接影响机械制造行业的产品质量和劳动生产率。 20 世纪以来，齿轮变速箱的出现，使机床的结构和性能发生了根本性的变化，随着电气，液压等科学技术的出现并在机床上得到普遍应用，使机床技术有了迅速发展。除了通用机床外，又 出现了许多变型品种和各式各样的专用机床，在机床发展的这个阶段，机床的动力已有自然力代替了人力，现在人们只需要操纵机床即可。 自动化，精密化，高效化和多样化成为机床发展的特征，用以满足社会的各种需要。我国的机床工业是在解放后建立起来的，经过 50 多年的发展，已经取得了很大的成就，但与世界先进水平相比还有差距。 随着经济的迅猛发展，机械制造加工和制造业出现在了各个地方，利用陈旧的机床设备来进行改装，使其重新焕发青春，会有很好的前景。 根据调查发现，立足已有的旧设备对它们进行技术改造是很受工厂青睐的。它主要有以下特 点： （ 1）经济性好，便于制造。 （ 2）小型化，不受场地条件的限制。 （ 3）专用化，提高了工作效率。 （ 4）便于维护，减轻了劳动力。 （ 5）运输方便。 本设计的指导思想是：将机械运动方案设计，机构运动尺寸设计，机械传动强度设计以及零部件结构设计等内容有机结合，达到机械产品的系统设计。对现有设备进行创新设计，解决传动装置的复杂工作。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第一章 传动装置设计 床的认识 铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和 花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。 最早的铣床是美国人惠特尼于 1818 年创制的卧式铣床；为了铣削麻花钻头的螺旋槽，美国人布朗于 1862 年创制了第一台万能铣床，这是升降台铣床的雏形； 1884年前后又出现了龙门铣床；二十世纪 20 年代出现了半自动铣床，工作台利用挡块可完成 “进给 或 “决速 的自动转换。 1950 年以后，铣床在控制系统方面发展很快，数字控制的应用大大提高了铣床的自动化程度。尤其是 70 年代以后，微处理机的数字控制系统和自动换刀系统在铣床上得到 应用，扩大了铣床的加工范围，提高了加工精度与效率。 铣床种类很多，一般是按布局形式和适用范围加以区分，主要的有升降台铣床、龙门铣床、单柱铣床和单臂铣床、仪表铣床、工具铣床等。 升降台铣床有万能式、卧式和立式几种，主要用于加工中小型零件，应用最广；龙门铣床包括龙门铣镗床、龙门铣刨床和双柱铣床，均用于加工大型零件；单柱铣床的水平铣头可沿立柱导轨移动，工作台作纵向进给；单臂铣床的立铣头可沿悬臂导轨水平移动，悬臂也可沿立柱导轨调整高度。单柱铣床和单臂铣床均用于加工大型零件。 仪表铣床是一种小型的升降台铣床，用于加工 仪器仪表和其他小型零件；工具铣床主要用于模具和工具制造，配有立铣头、万能角度工作台和插头等多种附件，还可进行钻削、镗削和插削等加工。其他铣床还有键槽铣床、凸轮铣床、曲轴铣床、轧辊轴颈铣床和方钢锭铣床等，它们都是为加工相应的工件而制造的专用铣床。 铣床的传动方式 铣床中的传动装置大部分为减速装置。如果对其进行分析可以知道专用的铣床的减速装置就是减速器。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 减速器是用于原动机和工作机之间的独立机械传动部件。由封闭在刚性箱体内的齿轮传动或蜗杆传动组成，具有固定的传动比，常用来降低转速并相应增大转矩，以适 应工作需要。在某些场合也用来增大转速，称为增速器。 由于减速器的结构紧凑，效率高，传递运动准确可靠，使用维护简单，并可批量生产，故在现代机械中应用很广。 图 1 传动装置买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 第二章 选择电动机 始参数 丝杆导轨机床工作机构减速装置电动机图 2 传动结构 传动装置的输出转矩： 500T N M；传动装置的输出转速： 20 / 。 动机的选择 （ 1）计算减速机构所需功率 5 0 0 2 0 1 . 0 4 79 5 5 0 9 5 5 0w W （ 2）估算电动机额定功率 P （ 3）选用电动机。 根据实际情况，设计的传动装置不能过大，应该选择体积小，重量轻的电动机 ； 查表选用 动机，其主要参数如下： 表 1 电动机额定功率 动机满载转速 1400r/文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 电动机轴伸出端直径 24 动机伸出端安装长度 50三章 传动方案的选择 算总传动比 根据前面文中所选的电动机的转速，可以确定出总传动比： 1400 7020ni n 机总 （ 3择传动形式 一般来说，传动装置的设计要求是：传动链短，传动效率高，不同类型机构在传动链中的位置顺序安排合理。选择传动型式的基本原则如下： （ 1）简化传动环节 在保证实现机 器的预期功能的条件下，传动环节应尽量简短。传动链越短，使用的机构和零件数就越少。同时减少了能量损耗，机器的效率也就提高了，有利于提高机器的传动精度和可靠性。 （ 2）提高传动效率 （ 3）合理安排传动机构的顺序 （ 4）合理的传动比 合理分配传动比，是传动系统设计中的一个重要问题。它将直接影响到传动系统的外廓尺寸，重量，润滑及传动机构的中心距等很多方面。 传动比的具体分配应该注意： 选取每一级的传动比时，其值应该在常用的范围内。 分配传动比应该注意使各传动件的尺寸协调，结构合理，避免各零件干涉与安装不便。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 当一级传动的传动比过大时，应分成多级传动，以减少尺寸并改善传动性能。 动方案的选择 题中所给的传动示意图 图 3 传动示意图 案一： 根据图的传动装置的路线可知：输入轴和输出轴相交，电动机要水平输入，然后由传动装置垂直输出到丝杆完成传动工作，由此可知：传动装置要求有变相机构，且这种机构要求简单可靠，圆锥齿轮在机械传动中用于相交两轴的传动，因此可以选择方案如下图，此方案的优点是： (1)结构简单可靠，传动效率高； (2)运动平稳，噪声小 ； 缺点是： (1)传动比太小，得不到所需要的 70 的传动比； (2)制造安装精度高； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 此方案不行 案二： 图 4 一级锥齿轮传动 方案介绍：本方案使用了带传动和一级的锥齿轮传动的组合结构，此方案的优点是： (1)结构简单，传动效率高； (2)能缓和载荷冲击，有过载保护作用； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 (3)运动平稳，无噪声； (4)经济性好，利于生产，维护； (5)中心距变化范围广； 缺点是： (6)不能保证可以得到允许高传动比的状态； (7)有弹性滑动和打滑 现象，使效率降低和不能保持准确的传动比； (8)外型尺寸较大。 此方案也不行。 案三： 图 5 圆柱齿轮减速器 由于照顾到工作环境和体积，选用闭式齿轮传动。 为了能达到要求的传动比，可以使用两极圆锥 圆柱齿轮减速器，齿轮可以做成直齿，斜齿或曲线齿，特点是： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 可以用于两轴垂直相交的传动中，也可以用于两轴垂直相错的运动中。 缺点是： 制造安装复杂，成本较高，仅在传动布置需要时才采用。 此减速器用于输入轴与输出轴相交且传动比大的传动，可以达到所需的传动模式，但其致命的缺点是传动比最大为 40，小于 70，因此此方案也不行。 为了达到要求的传动比可以采用三级圆柱 圆锥齿轮减速器，这样就可以得到高传动比和变向模式，但是采用大传动比后，减速器体积变的极为庞大，噪音也很大，润滑要求高，不利于维护修理。 方案四： 图 5 蜗杆减速器 选择蜗杆减速器，其传动比大，结构紧凑，但传动效率低，用于中小功率，输入轴与输出轴垂直交错的传动，下置式蜗杆减速器润滑条件较好，应优先使用由传动装置路线：水平输入 ,垂直输出 ,因此可 以选择蜗杆减速器中的立式蜗杆减速器。其传动比最大可得到 80，大于 70，理论上可行，但手册推荐值为在 i 小于 63 的范围内最合适，因为传动比大后其尺寸庞大，加工时就很困难，价格昂贵；综合上述：传动比太大带来的后果是蜗轮直径变大，蜗轮的材料价格较高，且蜗轮轴为竖直放置，下端的密封要求较高，不利于维护和工厂的改造，本着改造和合理节约利用的条件，此方案买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 不用。 案综合考虑并选用 由前述的机械运动方案可知，对于同一种功能，可选用不同的工作原理来满足要求，而同一种工作原理，还可选用，创造不同的机构及其组合来实现。因 此，对于要求满足某种功能的机械，可能的运动方案就有多种，故有必要对机械运动方案进行比较和优选。 因为总的传动比为 70，比较大，考虑其为简易机床，所以要求其重量轻，体积小，易于改造，即：传动比大，体积方便布置。总结以上几种方案：将其中的优点结合起来，可以组成所需要的方案。方案如下：利用蜗杆减速器能很好降速，圆锥齿轮能变向，选用下置式的蜗杆减速器进行第一级的降速，变向传动，电动机的水平输入，经过降速，蜗轮轴与输入轴垂直相交，且在同一水平面上，第二级用圆锥齿轮变速器并主要起变向的作用，其输入轴与蜗杆轴用联轴器连接 ，然后使用圆锥齿轮的输出轴竖直输出，使其与丝杆离合器相联，机构简图如下： - 图 6 蜗杆减速器连接装置 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 第四章 根据传动方案计算运动参数 动比的分配 根据上述方案比较，确定两级减速装置的传动比，并且合理进行分配。 70i i i总 蜗 轮 （ 4 i 蜗轮 （ 0 . 0 3 0 . 0 6） i 可以得 到 0i 蜗0 3 7 杆 ,蜗轮传动计算 图 7 箱体的蜗轮蜗杆 择材料 考虑到传动功率不大 ,转速不高 ,选用 杆传动 ,精度等级为 8,杆用 45#钢 ,表面淬火 ,表面硬度为 4555蜗轮轮缘选用 属模铸造 . 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 择蜗杆蜗轮的齿数 传动比 : i=40 参考 图 表 ,取1Z=1,2Z=0 1=40 定许用应力 H P H P V S (4由表 得 220N/ 2 70 N/ 2 按图 得 3/sV m s。再查图 用浸油润滑，得 轮赤应力循环次数 12 1400 352 4 0 ， 726 0 6 0 3 5 1 2 0 0 0 2 . 5 2 1 0n j L 查图 Y=P 220 ， = 70 ； 2212215000()m d K （ 4 载荷系数取 K=轮轴的转矩： 2T = 121 . 5 0 . 7 29 5 5 0 9 5 5 0 2 9 4 . 635P N M N 带入上式 2231 1 . 2 2 9 4 . 6 1 4 0 5 . 0 715000()1 8 8 . 1 4 0m d m m 查表 近于 1250 3相应 m=5 50,d 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 查表 i=40 ， m=5 50,d 其 a=125 41z ，1 1z，2 蜗轮分度圆直径：22 5 4 1 2 0 5d m z m m 导程角1115 5 4 2 3 850 a r c t g a r c t 蜗轮的圆周速度，并校核效率，实际传动比： 2141 411zi z 2 1440 3 4 . 1 5 / m i 蜗轮的圆周速度 222 2 0 5 3 4 . 1 5 0 . 3 6 6 /6 0 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s 滑动速度： 11 5 0 1 4 0 0 3 . 6 8 /6 0 0 0 0 c o s 6 0 1 0 0 0 c o ss m s 求传动的效率，按式（ 1 2 3 （ 4中 15 . 7 1 0 . 1 0 . 8 1 3( ) ( 5 . 7 1 1 . 3 ) 0 . 1 2 3g t gt g t g 查表 得 01 22v 取2= 0 . 8 1 3 0 . 9 6 0 . 9 8 0 . 7 6 4 与前面 近 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 核蜗轮齿面的接触强度 按表 面接触强度验算公式 222129400 /H E A V H K K N m 式中查表 2155 /N 按表 歇工作）；取 K= 蜗轮传递的实际转矩 2 1 . 5 0 . 7 6 49 5 5 0 3 2 0 . 53 4 . 1 5T N m N m 当s 时，查图 ； 所以 H P S = 2 2 0 0 . 9 2 0 . 9 1 8 2 . 1 6 2/N 将上述值代入公式 2 2 229 4 0 0 3 2 0 . 51 5 5 0 . 9 1 1 . 1 1 . 1 1 8 0 . 0 5 / / 1 8 2 . 6 /5 0 2 0 5H H PN m m N m m N m m 轮齿根强度校核 按表 根的弯曲强度验算公式： 212666 S F K K d m 式中，按 233 4 1 4 1 4 1 . 8 3c o s c o s 5 . 7 1 0 . 9 8vs ，及 2 ， 查图 ， 5 . 7 11 1 0 . 9 51 2 0 1 2 0Y ， 25 1 . 8 / m m 226 6 6 3 2 0 . 5 0 . 9 1 . 1 1 . 1 4 . 2 6 0 . 9 5 1 8 . 3 6 / 5 1 . 8 /5 0 2 0 5 5F N m m N m m 算几何尺寸 已知： a=125， 1Z=1 ， 2Z=41 ，2 ， 020 ，1 50d 2 205d 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 m=5. 11 2 5 0 2 5 6 0ad d m m m . 11 2 (1 0 . 2 ) 5 0 2 5 (1 0 . 2 ) 3 8fd d m m m 12( 8 0 . 0 6 ) ( 8 0 . 0 6 4 1 ) 5 5 2 . 3b Z m 0b 2 2 22 ( ) 2 0 5 2 5 (1 0 . 5 ) 2 1 0d m h x m m 22 1 . 5 2 1 0 1 . 5 5 2 1 7 . 5d m m m 210 . 7 5 0 . 7 5 6 0 4 5ab d m m 12 50 5 2 022a dR m m m 12 600 . 2 0 . 2 5 3 122af dR m m m 蜗杆齿 1 11 5 7 . 8 522xS m m m 011 c o s 7 . 8 5 c o s 5 . 7 1 7 . 8 1 m m 022( 0 . 5 2 ) 0 . 5 ( 2 0 . 5 2 0 ) 5 6 . 0 5S x t g m t g m m 1 5ah m 轮轴的结构设计： 蜗轮轴的材料用 45#钢 由表 取 A=118，则得 33m i n 21 . 51 1 8 4 1 . 332 （ 4轴的最小直径为 0买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 9 涡轮轴 由轴承表查出轴承的安装尺寸 d3=0轮 2mm 45肩定位高度 7 10 涡轮轴简图 轴段轴向长度的确定 按轴上零件的轴向尺寸及零件的相对位置，查表确定出轴向长度，如图所示。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 许用弯曲应力校核轴 (1)轴上离的作用点及支点跨距的确定 齿轮对轴的力的作用点按简化原则应在齿轮宽的中点，因此可决定蜗轮的作用点位置。具体尺寸见图。 (2)对轴进行受力计算并校核 求啮合处的作用力 221 22000 2 0 0 0 2 . 9 4 1 1 0 . 345 （ 412 12000 2 0 0 0 0 . 5 2540 2 1 1 1 20( ) 4 3c o sr a a r F F t g F t g a r c t g N 求出轴承的支反力 求啮合出的作用力 4 233， 4 1075， 4 670 求出轴承的支反力： 根据蜗轮轴的结构设计，取1250L L m m； 作出蜗轮 轴的受力简图，并表示出作用线及其方向，图 2出蜗轮轴垂直面上的受力简图，并求出 L、 N 两处的支反力见图 2出蜗轮轴垂直面上的相应弯矩图， ; 作出蜗轮轴垂直面上的受力简图，并求出 L、 N 两处的支反力 ; 作出蜗轮轴水平面上的受力简图， ; 作出蜗轮轴的合成弯矩图， ; N m t 6 3 2 6 61 2 01 3 1 4 作出蜗轮轴的转矩图， . 3 021424 （ 4文档就送您 纸全套， Q 号交流 40133982