320mm卧式铣床主传动系统设计【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 第  1 页  共  35 页摘要  . 3 第一章 . 4 第二章 . 6 . 6 . 6 . 6 . 6 . 7 . 7 第三章 传动方案的设计  . 8 . 8 . 8 定变速组传动副数目  . 8 . 10 . 10 . 10 速图  . 11 转速误差  . 15 第四章 . 16 第五章 . 18 轮的布置  . 19 . 21 . 22 第六章主要零件的计算  . 23 . 23 . 23 . 23 . 24 . 25 . 25 定各轴最小直径  . 26 . 27 . 27 . 27 . 29 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第  2 页  共  35 上零件的定位  . 29 . 30 轴的扭转刚度校核  . 31 . 31 第七章 . 32 . 32 滑剂的选择  . 32 . 32 结语  . 34 参考文献  . 35 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第  3 页  共  35 页摘要  本设计从下达任务起，经过现场调查和查阅文献资料入手，历经 六周 的时间完成。在设计中，首先根据 课程设计 所要求的技术参数确定机床设计中所需要的参数，即原动机的功率、机床主轴箱的转速数 列公比；然后确定机床主轴箱的主传动系统结构，拟订机床的结构网和转速图；查资料，根据转速图确定机床内的各个主要零件的计算转速，根据计算转速确定各级传动的传动比，根据传动比来确定各级传动的齿轮配合的齿轮齿数。根据机床主轴箱的传动链来计算各级转速的实际值与理论值之间的误差。在设计中主要是要计算主轴箱里各个零件的选用是否满足要求以及原动机与主轴箱间的动力传递装置的计算。最后根据资料和参考同机床来设计 该铣床的主 传动系统 ，并绘制其 装配图 。  通过机床主运动机械变速传动系统得结构设计，在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。掌握主轴箱设计的过程和方法，使原有的知识有了进一步的加深。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第  4 页  共  35 页第一章 机床的主传动系统是用来实现机床的主运动的，它与机床的传动方案和总体布局有关，对于机床的使用性能、结构和制造成本都有明显的影响。因此在设计机床的过程中必须给 予充分的重视，以便制定出既满足使用要求有经济合理的方案。  为了满足工作性能的要求，从电动机起，至机床工作的执行部件（主轴），主传动系统通常包括下列几个组成部分：  (1)定比传动机构  即具有固定传动比的传动机构，常采用齿轮、皮带及链传动等，有时也可以采用联轴节直接传动。  (2)变速装置  机床的变速装置有齿轮变速机构，机械无级变速机构以及液压无极变速装置等。其中最常见的是齿轮变速机构。  (3)主轴组件  机床的主轴组件有主轴、主轴支承和安装在主轴上的传动件等。  (4)开停装置  用来控制机床主运动执行部件（主轴）的 启动和停止。通常采用离合器或直接开停电动机。  (5)制动装置  用来使机床主运动执行部件（主轴）尽快地停止运动，以减少辅助时间，通常可以采用机械的、液压的或电动机的制动方式。  (6)换向装置  用来改变机床主运动的方向。对于需要换向的机床，在设计主传动系统时，都应设有换向装置。他们可以是机械的、液压的或者是直接改变电动机的旋转方向。  (7)操纵机构  机床的开停、变速、制动及换向等，都需要通过操纵机构来实现。设计机床时，一般是买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第  5 页  共  35 页把主传动系统的设计方案与操纵机构同时加以考虑。  (8)润滑与密封装置  为了保证主传动系统 的正常工作，必须要良好的润滑与密封装置，防止出现漏油、漏水和漏气现象。  (9)箱体  各机构和传动件的支承均装入箱体中，并保证他们相互位置的准确性。  机床主传 动系统与整台机床技术经济指标有密切的关系。例如机床的主轴转速范围、转速级数及电动机功率将直接影响这台机床的使用范围；主轴组件的精度、刚度、抗震性及温升对加工 质量有重要的影响；同时，主传动系统与机床的效率、操作、调整、制造以及成本都有密切的关系。  一般应满足下列的几项要求：  于主传动系统为直线运动的机床则为直 线速度的变速范围和变速级），以便满足实际使用要求。  具有较高的传动效率。  主轴组件）须有足够的精度、刚度、抗震性以及小于许可限度的热变形。  速、安全可靠，并须便于调整和维修。  滑与密封良好，便于加工和装配，成本低。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第  6 页  共  35 页第二章 机床变速箱用于使主运动的执行零件（如：主轴 、 工作台 、 滑枕等）变速 、 启动 、停止和改变运动方向等。因此，变速箱所包 含的机构大致为：作为传动连接用的定比传动副，变速机构启动后停止以及换向机构，制动机构，操纵机构和润滑装置等。  机床总体的布局大概可以设置为电机在下方，主轴在上方，采用展开式的方式布局。  本次设计的是普通型铣床主轴变速箱。主要用于加工平面。主参数如下  设计要求：工作台宽度为 320轴转速级数 Z=18级，主轴正传 12级，反转 6级。  根据选用标准公比的一般原则和经验资料故对于通用机床，为使转速损失不大，机床几个又不过于复杂，一般取中等的标准公比。即 =者 =次设计中，根据有关计算资料取 = 2 确定主轴转速  根据 值，可以确定出其派生的转速数列如下 ： 45 r ， 63 r ， 90 r ， 125 r ， 180 r ， 250 r ， 355 r ， 500 r ， 710 r ， 1000 r ，1400 r ， 2000 r . 1） 工艺范围： 卧式铣床质量稳定，操作方便， 性能可靠。卧式铣床可用各种 圆柱铣刀 、圆片铣刀、 角度铣刀 、成型铣刀和端面铣刀加工各种平面、斜面、沟槽等。如果使用适当铣床附件，可加工 齿轮 、 凸轮 、弧形槽及螺旋面等特殊形状的零件，配置万能铣头、圆工作台、分度头等铣床附件，采用镗刀杆后亦可对中、小零件进行孔加工。  2）工作台宽度： B=320文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第  7 页  共  35 页4）切削用量： 6     f=r 5）变速范围： =现以确定粗铣时的切削用量为例设计  1）确定背吃刀量 进给量 f，根据切削加工简明实用手册表 8表 84z   2）确定切削速度，查表 8.0   3）计算机床功率  铣削力 F )   则  5  9 切削功率的计算    5 610 33 主传动总效率一般为 较大值    9 根据机械设计课程设计手册表 12动机的技术数据 ,动机为一般用途全封闭自扇冷式笼型异步电动机，具有防尘埃、铁屑或其他杂物侵入电动机内部的特点， B 级绝缘，工业环境温度不超过 +40，相对湿度不超过 95%，海拔高度不超过 1000m，额定电压 380V，频率 50用于无特殊要求的机械上，如机床，泵，风机，搅拌机，运输机，农业机械等。  根据以上要求，选取 定功率 载转 速 1440r/定转矩 量 ,81 滑移齿轮完成  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第  8 页  共  35 页第三章 传动方案的设计  机床的主传动系统是用来实现机床的主运动的，它与机床的传动方案和总体布局有关，对于机床的使用性能、结构和制造成本都有明显的影响。因此在设计机床的过程中必须给予充分重视，以便制定出既满足使用要求有经济合理方案。  已知 电机额定功率为 45 r ， 000 r 。 440 r ，12级转速   选择传动形式：选择带传动：优点是传动平稳，效率较好，可以有效减 r 少震动引起的误差。  变速形式：选择分级变速形式   由 于主轴转速为 18 级的变速系统，有正传 12 级反转 6 级。主轴转速为 12 级的变速系统，因此有两种选择：其一可用三个变速组。其中一个三联滑移齿轮变速组和两个双联滑移齿轮变速组；其二可用两个变速组，即四联和三联滑移齿轮变速组。         定变速组传动副数目  实现 18 级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副 组合：  结构网或结构式可以用来分析和比较机床传动系统的方案。结构网与转速图的主要差别是，结构网只表示传动比的相对关系，而不表示传动比和转速的绝对值，而且结构网上代表传动比的射线呈对称分布。结构网也可 写成结构式来表示：233 93118 ，式中， 3、 3、 2分别表示各变速组的传动副数；脚标中 1、 3、 9则分别表示各变速组中相邻传动比的比值关系，即变速组级比指数。  因为存在 12级正传 6级反转， 6级反转可以包含在 12级正传里面。 主轴转速为 12级的变速系统设计如下。  结构式为233 93118 ，要实现 12级正传，在一扩组中设置两个传动副。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第  9 页  共  35 页1） 确定变速组扩大顺序：  通过以 上分析，所以结构式为 12=2*3*2 的传动副组合，根据级比指数分配应 “前密后疏 ”的原则 ， 其传动组的扩大顺序又可以有以下形式：  12=21*32*26  其中六级反转包含在内。  2）  检验最后扩大组的变速范围 。  结构式 12=21*32*26， 最后扩大组的变速范围为  1 ，允许  因此，结构式方案确定为 12=12=21*32*26  。 由此确定了变速组为三联滑移齿轮变速组  根据传动结构的选择原则， 12级转速可写为 结构式621 22312 ，则转速图为   =2=12=21*32*26  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第  10 页  共  35 页（ 1）  齿轮的齿数和 免加大两轴之间的中心距，使机床结构庞大，一般推荐齿数和 100120 (2)  避免最小齿轮产生根切现象，机床变速箱中，对于标准直齿圆柱齿轮，一般取最小齿数 1820 (3)  齿轮的齿槽到孔壁或键槽的壁厚 a 2m（ m 为模数） ,保证足够的强度，以避免出现断裂现象。  （ 4）  采用三联滑移齿轮时，应检查滑移齿轮之间的齿数关系：三联滑移齿轮的最大和次大齿轮之 间的齿数差应大于 4，以保证滑移时，齿轮外圆不相碰。  则确定各传动之间的齿数  基本组           72301 Z     243 Z     484 Z  第一扩大组       84285     1087211 Z      2213 Z      8614 Z  速图  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第  11 页  共  35 页图 31)转速图的概念  图 3主传动系统的转速图。主轴转速范围为 45 2000 转 /分，公比 =速级数 Z=12，电动机转速 440转 /分。从转速图上可以看出：  变速箱）中各传动轴，从左向右依次标注电机轴、与传动系统 图上各传动轴相对应，其中 即主轴。通常，电动机轴是以最左面一条竖直线表示。应该指出，在转速图上的竖直线间的距离相等，并不表示各轴的中心距相等，其目的是在于是图画清晰。  传动轴）相交，得相应的黑点，代表各轴所具有的转速。在主轴上具有 12种转速： 45 r ， 63 r ， 90 r ， 125 r ， 180 r ， 250 r ， 355 r ， 500 r ， 710 r ， 1000 r ， 1400 r ，2000 r 分。由于该铣床转速是以公比 =此，两相邻转速之间具有下列关系：  21 ， 32 ， ，1  两边取对数，得：           21lg lg 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第  12 页  共  35 页32lg lg  1lg lg 因此，若将转速图上的竖直线坐标取为对数坐标时，则任意相邻 两转速相距为一格，即一个 。因此代表各级转速的水平线的间距相等。为了方便使用，习惯上在转速图上不写对数符号，而直接写出所对应的转速值。还应指出，相邻两转速如 21 ，表示他们之间相差 倍。  示一对传动副（如皮带、齿轮等）的传动比。传动比的大小以代表该传动副的连线倾斜方向和倾斜程度来表 示。连线向右下方倾斜为降速传动；向右上方倾斜为升速传动；水平线则为等速传动。如在此铣床中，电动机轴与 用电机轴上的 1440转 /分与 000转 /分两点连线来表示，由图可见，连线是向下斜一格，即为降速传动，其传动比i=14401000=1； 间 有三对齿轮传动，在转速图上是用一条水平线和两条向下斜的连线来表示 ， 故连线水平；4230=1， 向下斜一格；214224 ， 向下斜两格。 315628 ， 向下斜三；113351向上斜一；316222 向下斜三。3672 ，连线向上斜两格，则为升速传动，418622 ， 向下斜四格。且用互相平行的连线来表示这对齿轮传动，即这对齿轮在变速中使用了几次，由此可知，在转速图上两轴之间相互平行的连线是代表同一 传动副。  综上所述，转速图可以清楚的表示主轴的各级转速的传动路线、主轴得到这些转速所需要的变速组数目及每个变速组中的传动副数目、各个传动比的数值；传动轴的数目，传动顺序及各轴的转速级数与大小。因此，在设计机床时，通常把转速图作为分析和设计机床分级变速系统的重要工具。  (2)转速图的基本原理  由图 2以看出，铣床主轴的 12 级转速是通过两个变速组传动得到的。各变速组的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第  13 页  共  35 页传动副数分别为 2、 3、 2，即主轴的转速级数为 Z=2 3 2=12。其中电机  为定比传动； 轴）之间变速组串联所组成的变速机构，通过不同啮合位置的齿轮传动以改变各传动轴间的转速，使主轴得到 12 种连续的等比数列的转速。下面分析一下各变速组的传动比与使主轴得到等比数列的转随之间的内在联系。为了便于分析，将传动系统中的三各变速组按传递的顺序分别变速组 a、 b、 c。  速组 a）有两对齿轮传动副，其传动比为             2230=13824=21  则：                      1 :2  由此可见，在变速组 线之间相差均为一格，即相邻转速相差 倍的关系，就是说通过两个传动比使轴得到两种转速，也是以 为公比的等比数列。这说明变速组  通常将变速组的相邻传动比之比称为级比，而组内相邻两传动比相距的格数称为级比指数，用 中的 0 1x ，称为变速组的级比指数为 1。  速组 b）有三对齿轮传动副，其传动比为：                 115628  2222=31  3113351由此可见，在变速组 相差 3倍关系，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第  14 页  共  35 页通过这三个传动比使轴得到 6种连续的等比数列的转速，这个变速组起了在基本组的基础上第一次扩大的作用，称为第一扩大组，其级比指数1 3x。如转速图所示，基本组中三个传动副最上和最下的两个传动比连线相差为两格，使 上得到三种转速，若再扩大转速范围，就要通过一扩组的两个传动副，使 种转速，这时第一扩大组相邻两个传动比必 须拉开三格，即相差 3倍，也就是说其级比指数1 3x，而这个数值同基本组的传动副数有关，即等于基本组的传动副敷，若基本组的传动副数位一扩组 的指数 相邻传动比之间相差 就是一扩组传动比的内在规律。  速组 c）有两对齿轮传动副，其传动比为                       1 23672  2222=41  则：                        16 :1 这说明该变速组两个传动比之间相距为 6格，因此通过它变速后，在 主轴 )上可以得到 3 2 2=12种连续的等比数列的转速，即从 种转速，再扩大为 2 种转速。这个在基本组和第一扩大 组基础上，进 步扩大转速范围的变速组称为第二扩大组。同样，从转速图上可以看出：在第一扩大组 (变速组 b)中最上与最下两个传动比连线相距为 3格，若进一步扩大转速范围，使 2种连续的等比级数的转速，则第二扩大组 (变速组 c)的两个传动比必须拉开 6 格，其级比指数 x=6。而这个数值同基本组和第一扩大组的传动副有关，即等于基本组与一扩组传动副数的相乘积(3 2=6)。若基本组的传动副数为 一扩大组的传动副数为 第二扩大组 的指数2 0 1x p p，即相邻传动比之间相差 01倍，这是第二扩大组中传动比的内在规律。  若机床还需要第三、第四、次扩大转建范围，则有第三、第四、扩大组。  综上所述，可以得出下面结论：机床的传动系统，通常是由几个变速组串联所组成的，其中以基本组为基础，然后通过第一、第二、扩大组把各轴的转速级数和变速范围逐步扩大，若各变速组中相邻传动比之间遵守该基本原理，则机床主轴得到的转速数列是连续而不重复的等比数列。这样的传动系统一般称为常规传动系统 。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第  15 页  共  35 齿轮齿数确定后，主轴的各级实际转速即确定，它与主轴的标准转速总会产生一定  得误差，应满足： %4)%1(10 标标实 n 结果见下表 ：  标号  计算式  误差  允许值  结论  1 36/7233/5142/30180/1251440  4% 合格  2 36/7239/5148/24180/1251440  4% 合格  3 36/7256/2842/30180/1251 4 4 0  4% 合格  4 36/7256/2848/24180/1251 4 4 0  4% 合格  5 36/7262/2242/30180/1251 4 4 0  4% 合格  6 36/7262/2248/24180/1251440  4% 合格  7 86/2239/5142/30180/1251440  4% 合格  8 86/2239/5148/24180/1251440  4% 合格  9 86/2262/2242/30180/1251 4 4 0  4% 合格  10 86/2256/2848/24180/1251 4 4 0  4% 合格  11 86/2262/2242/30180/1251 4 4 0  4% 合格  12 86/2262/2248/24180/1251440  4% 合格  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第  16 页  共  35 页第四章 由于带是靠摩擦传递动力，带与轮槽间会有打滑，亦可因而缓和冲击及隔离震动，使传动平稳。本设计用电机输出轴的定比传动。  带的选择和计算  电动机转速 n=1440r/递功率 P=动比 i= 2110001440=1定 计算功率   取 2 5 K  1取 V 带型  根据小带轮的转速和计算功率，查相关资料的，应选 B 型带。查表小带轮基准直径251 ,  8  51 2 52 。  验算带速成 100060 11   其中    1n r/ 1d ， 25,5/ 0060 1 4 合适。  1定带传动的中心距和带的基准长度  设中心距为 0a ,则  0 55（ 21  ） a 2（ 21  ）  于是       a 758,初取中心 距为 0a 400 带长 02122100 4)()(22 2 84 0 04 )1 2 51 8 0()1 8 01 2 5( 022 查表取相近的基准长度 得 600 。  带传动实际中心距 d  52 00 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第  17 页  共  35 页1算小带轮的包角  一般小带轮的包角不应小于 120 。   21 a 。合适 。  1定带的根数  ( 00  其中：     0p - 1i 时传递功率的增量 ；  k  ，查得的包角系数；  长度系数；  为避免 V 型带工作时各根带受 力严重不均匀，限制根数不大于 10。  Z    1算带的张紧力 0F  20 ) 0 0 其中 ：    带的传动功率 , m/s；  kg/m；取 q=m。  v = 1440r/ s。  (0  1算作用在轴上的压轴力   i i 0 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第  18 页  共  35 页第五章 轮的布置  初步确定了转速图和齿轮齿数之后，合理地布置齿轮排列方式，是一个比较重要的问题。它将直接影响到变速箱的尺寸、变速操纵的方便性以及结构实现的可能性等。  (1)滑移齿轮的轴向布置  变速组中的滑移齿轮最好布置在主动轴上，因其转速一般比被动轴的转速高，因此，可使滑移齿轮 的尺寸小，重量轻，操纵省力；但由于具体结构要求，有时则须将滑移齿轮放在被动轴上。为了变速操纵方便，还可以将两个相邻变速组的滑移齿轮放在同一根轴上。  在一个变速组内，须注意当一对齿轮完全脱开啮合之后，另一对齿轮才能开始进入啮合，就是说两个固定齿轮的间距，应大于滑移齿轮的宽度，如图 4间隙为 1 4毫米 (通常为 1 2毫米 )。  图 4移齿轮轴向布置                图 4联滑移齿轮轴向排列  图 4联滑移齿轮轴向排列  （ 2）一个变速组内齿轮轴向位置的排列  齿轮在轴向位置的排列，如没有特殊情况，应尽量缩短轴向长度。  滑移齿轮的结构通常有窄式和宽式两种，一般窄式排列 (即滑移齿轮轴向尺寸窄小 )所占买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第  19 页  共  35 页用的轴向长度较小。图 4>4b。其中 b 为一个齿轮的齿部宽度。图 4上图所示的三级变速组占用的轴向长度 L>7b。如按图 4占用的轴向长度较大，以致在相同的负荷条件下，轴径须加粗，从而使轴上小齿轮的齿数增加，相应使齿数和及径 向尺寸加大，因此，一般不希望采用宽式排列。  三联滑移齿轮的两种排列方式，必须保证同轴上相邻两齿轮的齿数差大于 4，才能使滑移齿轮在越过某个固定齿轮时避免齿顶相碰。若相邻齿数差小于 4，除了采用增加齿数和的方法 (使相邻两齿轮的齿数差增加，此时径向尺寸也加大 )、或者采用变位齿轮的方法予以解决外，还可采用如图 4滑移齿轮中的最小齿轮越过同定的小齿轮，即最大齿轮与最小齿轮的齿数差大于 4，而其他两个齿轮的齿数差允许小些，但这种排列方法的轴向尺寸较大。  （ 3）缩小径向足寸  为了减小变速箱的尺寸，既要 缩短轴向尺寸，又要缩小径向尺寸，它们之问往往是相互联系的。   在强度允许的条件下，尽量选用较小的齿数和，并使齿轮的降速传动比大于 1/4，以避免采用过大的齿轮。这样，既缩小了本变速组的轴间距离，又不致妨碍其他变速组轴间距离的减小。   在相邻变速组的轴间距离相等的情况下，可将其中两根轴布置在同一轴线上，则径向尺寸可缩小很多，而且减少了箱体上孔的排数，箱体孔的加工工艺性也得到攻善。   在不发生干涉的条件下，尽可能要紧凑一些。  (5)滑移齿轮的 结构形式  机床主传动系统中常见的滑移齿轮结构形式有：整体式及装配式，设计滑移齿轮结构，一般应考虑齿轮的工艺方法。为了保证齿轮的导向性良好，滑移齿轮的轮毂长度不应小于 (1.5)d， 图 4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第  20 页  共  35 页图 4移齿轮的结构形式  轴系布置的一般是先确定主轴在变速箱中的位置，再确定传动主轴的轴以及与主轴上的齿轮有啮合关系的轴，再确定电动机轴或输入轴的位置，最后确定其他各传动轴的位置。  (1)主轴     度）  12HD有稍偏向前导轨的，也有偏向后导轨的，为了降低床身导轨的变形，切削力的方向尽可能在前，后导轨之间，   主轴中心越往后越好，但从便于装卸工件，减轻劳动强度角度来讲，主轴中心越往前越好。一般中型车床取在尾架导轨中央或稍偏后，这样，即便于操作，又可使切削力均匀地作用于刀架的两导轨面上，如图 4 (2)轴的位置  图 4轴的空间位置  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第  21 页  共  35 页a.轴上 往往装有摩擦离合器等机构，这些部件的位置安排  应便于调整。  虑便于冷却与润滑，离主轴部件要远一些，以减少摩擦发热对主轴部件热变形的影响。  c.轴的轴端装有皮带轮，而主轴尾架端外伸，布置轴位置时，必须保证两者不会相互碰撞。  综合上述，卧式铣床轴一般多安排在变速箱后壁靠近箱盖处。  (3)中间各传动轴的位置  便于装调，维修和润滑。  置在靠近箱盖或  箱壁处。  床主运动与进给运动间的联系是通过变速箱内的进给运动输出 轴联系，它应布置在主轴前下方靠近进给箱处。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 4013398