C6135型普通车床主运动传动系统设计VIP

机械制造装备设计 课 程 设 计 姓 名： 班 级： 学 号： 指导老师： 目 录 1 一、 前 言 3 二 、运动设计 4 2. 确定结构式 5 3. 确定转速图 6 8 9 11 n 11 12 三 、动力设计 13 13 14 19 四 、结构设计 20 20 五 、结束语 22 六 、参考文献 23 2 广西工学院 机械制造装备设计课程设计任务书 设计题目： 普通车床主运动 传动系统设计 专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 指 导 教 师： 教研室主任： 3 一、前言 机床设计是学生在学完基础课，技术基础课及专业课的基础上，结合机床主传动部件（主轴变速箱）设计计算进 行集合训练。 （ 1） 括参数拟定，传动设计，零件计算，结构设计等，培养结构分析和设计的能力。 （ 2） 高联系实际和综合分析的能力。 （ 3） 计算，制图，应用设计资料，标准和规范，编写技术文件等。 机床设计是学生在学完基础课，技术基础课及有关专业课的基础上，结合机床传动部件（主轴变速箱）设计进行的综合训练 最大工件回转直径是 350 一、运动设计 1确定各运动参数 2确定结构式 3绘制转速图 4确定齿轮齿数 5绘制传动系统图 (转速图与传动系统图绘在同一张图纸 ) 二、动力设计 1确定主电动机功率 2确定各轴的直径 3确定各齿轮的模数 三、结构设计 1设计主轴组件 2主轴组件的验算 3绘制主轴组件装配图 (1号图纸 ) 四、编写设计说明书 (不少于 20页 ) 五、答辩。 二、运动设计 4 （ 1）确定极限切削速度 根据典型的和可能的工艺选取极限切削速度要求考虑：工序种类、工艺要求、刀具和工件材料等因素。 查机床设计指导 有， 允许的切削速度参考值如下： 加工条件 m/ m/ 硬质合金刀具粗加工铸铁工件 30质合金刀具半精或精加工碳钢工件 150螺纹（丝杆等）加工和铰孔 300 m/ 5 m/ （ 2）确定主轴的转速、公比及变速范围。 1） 主轴的最大极限转速 式中， 查机 床设计指导 有， 经验公式（ D 取 350= 求得，主轴的最大极限转速455 m/ 2）主轴的最小极限转速 式中， 查机床设计指导 有，螺纹和铰孔时，其加工最大直径应根据实际加工情况选取 0右；取0 求得，主轴的最小转速 31.8 m/ 3）车床的变速范围 R R=）确定公比 。 取机床的变速级数为 Z=12级， 由公式 R= 1Z ，得 =标准值 =5）主轴的各级转速 各级转速可直接从 机床设计指导 的 标准转速列表中查出，标准数列表 5 给出了以 =1 10000 的数值，因为 =从表中找到500r/可以每隔 5个数值取 出一个数，从而得出 十二级转速分别为： 1500 r/1060 r/750 r/ 530 r/375 r/265 r/190 r/132 r/95 r/67 r/ 47.5 r/33.5 r/ 2. 确定 结构式 （ 1）确定传动顺序 1） 此次设计的 2级，故有以下几种 传动 方案： 43121 34122 223123 232124 322125 2）对方案进行比较 第 1 、第 2 种有四联滑移齿轮，如果采用四联滑移齿轮的话，话大大增大了主轴箱的轴向尺寸，故不采用第 1 、第 2 种方案； 也是从结构方面考虑， 第 5 种的轴向尺寸都会比第 3 第 4 种的大；下面就第 3 第 4 种方案进行比较，从而选取最终方案。 对于第 3 种方案，严格遵循了“前多后少”的设计原则，把尽可能多的传动副置于前面，让尽可能多传动副处于较高速的状态，这样就可以尽量减轻它们的受力情况，从而可以 减小其尺寸，从而减少整体尺寸； 对于第 4 种方案 ，没有遵循了“前多后少”的设计原则，但是由于采用第 3种方案的话，会增大轴 的轴向尺寸；为了使轴 的轴向尺寸不至于太长，把二联滑移齿轮放在轴 ，三联滑移齿轮放在轴 ；这样的话可以使轴 的尺寸不太大，又可以使较多的传动副放在相对高速的位置。 对于第 3 第 4 种方案都是相对其他几种比较好的方案，基于不同方面的考虑，可以选择其中一种；在本次设计中，选择第 4 种方案进行计算 。 3） 最终确定的传动方案为 232124 。 （ 2）确定扩大顺序 传动方案的扩大顺序与传动顺序可以一致也可以 不一致； 本设计扩大方案设计为613 23212 。因为轴 上有离合器，为避免离合 6 器干涉齿轮啮合，必须使其中一个齿轮的齿根圆直径大于离合器的最大直径。故采用此扩大顺序613 23212 （ 3）此次设计的车床的结构式为613 23212 。 （ 4） 绘制结构图 3. 确定转速图 （ 1）电动机转速的确定 根据本设计车床的 12级转速，500r/使电动机的转速与主轴的最高转速相近，以避免过大的升速或降速 ；根据电动机的转速标准， 取电动机的额定转速 1440 r/ （ 2） 确定 轴的转速 查机床设计指导 有 ，车床的 轴的转速一般取 700r/右比较合适，故在本设计车床中，取 轴的转速 n =750 r/ （ 3）分配传动比 1） 分配降速比时，应注意传动比的取值范围：齿轮传动副中最大传动比2， 最小传动比1 传动比过大 ，引起振动和噪音，传动比过小，使动齿轮与传动齿轮的直径相差太大，将导致结构庞大。 7 2） 由传动比限制原则，得出极限级比指数表： 级比指数极限值 4 x 值 21 2 3） 根据“前缓后急”原则， 先确定各个变速组的 最小传动线；从 轴的750 r/3.5 r/差 9格，相当于级比指数为 9； 总共有 3个变速组； 9 3=3；由“前缓后急”原则分配三格给中间变速组，分配两格给第一变速组，分配四格给第三变速组； 然后，对于其他传动线，结合结构图可相应得出； 4） 综上所述，得出各传动线的传动比 ： 传动组 传动比 电机 V i 0i 132:250 :2 :5 19:53 :2 :7 :4 :1 （ 4）转速图的绘制： （ 1）确定齿轮齿数应该注意以下几类： 1）齿轮的齿数和应过大，以免加大中心距使机床结构庞大 一般推荐齿轮数和 0 100； 2）不产生根切最小齿轮 8 20； 公比 8 3）保证强度和防止热处理变形过大齿轮齿根园到键槽的壁厚 2般取 5 ； 4）三联滑移齿轮的相领两轮的齿数差应大于 4；避免齿轮右左移动时齿轮右相碰，能顺利通过。 （ 2）在一个变速组中， 主动齿轮的齿数用动齿轮的齿数用 表示，=传动比 ji=式中，jj 互质数，设 由于果各传动副的的齿数和皆为 则 z 言之， 以确定齿轮的齿数时，应在允许的误差范围内，确定合理的jj 进而求得尽量使小公倍数用 定为 后根据最小传动比或最大传动比中的小齿轮确定 定各齿轮的齿数。 （ 3）第一变速组 已知2157则有 两对齿轮的齿数和 分别 为、2；最小公倍数2；则齿数和为12k。 最小齿数发生在 ，则 5 ，；取 k=6，得72，第一对齿轮的齿数 24、 48Z ，第二对齿轮的齿数42 、 30Z 。 （ 4）第二变速组 已知5319、2175有 三 对齿轮的齿数和 分别 为2、2；最小公倍数2；则齿数和为 72k。最小齿数发生在 1 ，；取 9 k=1，得 72，第一对齿轮的齿数 19、 53Z ，第 二对齿轮的齿数24 、 48Z 、 30 、 42Z 。 （ 5）第三变速组 已知4112则有 两对齿轮的齿数和分别为、；最小公倍数5；则齿数和为15k。最小齿数发生在 ，则 ，；取 k=7，得105，第一对齿轮的齿数 21、 84Z ，第二对齿轮的齿数70 、 35Z 。 已知：电机额定功率 ，额定转速 r/m ， 轴的转速r/ ，两班制工作。 （ 1） 确定计算功率 查机械设计教程表 8 =9 （ 2）选择 查机械设计教程图 8取 B 型 （ 3）选择小带轮的基准直径 1d 根据 考机械设计教程表 8d =132 （ 4）确定大带轮的基准直径 2d 公式 ）（ 1电机到 轴的传动比； 1d 小带轮的基准直径； 10 根据机械设计教程，取 计算结果为 ）（ 148机械设计教程表 82d =250 （ 5）验算带速 V =100060 nd =s； 由此得 25m/ ；验算合格； （ 6）确定 定两带轮的中心距0械设计教程，得0a=（ 1 d + 2d ），取0a=500 2）计算初定中心距0）（ =1607 查机械设计教程表 8600 （ 7）确定两带轮的中心距 a 由公式 a=2计算出实际中心距 a= （ 8）验算小带轮上的包角 1 由公式a 0 121 计算出 1201661 ； 验算合格。 （ 9）计算 V 带的根数 Z 公式）（ 00式中，0P 单根 机械设计教程表 80P= 0P 单根 机械设计教程表 80P= K 包角修正系数，查机械设计教程表 8= 11 带长度系数，查机械设计教程表 8K = 计算结果 Z=整 Z=4； 根。 变速传动中传动件的计算转速，可根据主轴的计算转速和转速图确定。确定传动轴的计算转速时，先确定主轴的计算转速，再按传动顺序由后往前依次确定，最后确定各传动件的计算转速。 （ 1）主轴的计算转速为公式 13 式中， 1n 第一级的转速； Z 机床的转速级数； 计算出，主轴的计算转速为 95r/ （ 2）各 传动轴的计算转速 主轴的计算转速是轴 经 21/84的传动副获得的，此时轴 相应的转速为375r/变速组 c 有两个传动副，轴 转速为最低转速 132r/，通过70/35的传动副可使主轴获得转速 265 r/5 r/应能传递全部功率，所以轴 的计算转速为 132 r/ 的计算转速时通过轴 最低转速375r/得，所以轴 的计算转速为 375r/样，轴 的计算转速为750r/ 轴 主轴 计算转速 750r/75r/32 r/5r/n （ 1） 已知： 传动组 传动比 电机 V i 0（ =1 （ 2）计算误差 =（ 1n - bi 1n 100% =（ 2n - bi 2n 100% =2% （3n- bi n 100%=（ 4n - i bi 4n 100% =（5n- bi n 100%= 12 （6n- bi n 100%=2% （7n- bi n 100%=（8n- bi n 100%=（9n- bi n 100%=（10n- bi 0n 100%=（ 11n - i bi 11n 100% =（ 12n - i bi 12n 100% =（ 3）转速误差允许值为 4 . 1 %101 ）（ 本设计机床的十二级转速误差均在误差允许值范围内； 转速验算合格。 三、动力设计 合理的确定电动机的功率，使车床既能充分发挥其使用性能，满足生产要求，又不致使电动机经常轻载而降低功率因素。 本设计车床典型重切削条件下的用量： 刀具材料： 件材料： 45号钢 切削方式：车削外圆 参照机床设计指导选取：切削深度给量 f=r； 切削速度 v=95m/ 13 1）主切削力： =3187N 2）切削功率：61200c切=）电动机功率：总切轴承齿轮总 63 =算得：总切= 4）查机械设计手册，取电机型号为： 机额定功率 电机的额定转速 1440r/ 对于 轴， m 4 对于 轴， 424 轴承齿轮 对于 轴， m 24424 轴承齿轮 对于 V 轴， m 34634v 轴承齿轮 各齿轮的模数 采用 8 级精度的圆柱直齿轮；大齿轮用 45 号钢（调质），硬度为 2400调质），硬度为 280（ 1）估算模数 1） 按接触疲劳和弯曲强度计算齿轮模数比较复杂，而且有些系数只有在齿轮各参数都已知后方可确定，所以只在草图画完之后校核用。 齿轮弯曲疲劳的估算： 式中， P 小齿轮所在轴的传递功率， Z 小齿轮的模数， 14 n 小齿轮的 计算 转速， r/ 齿轮齿面点蚀的估算： 式中， P 小齿轮所在轴的传递功率， Z 小齿轮的模数， n 小齿轮的计算转速， r/ 小齿轮所在传动副的齿数和。 求出后，取的模数要比两者大。 2）对于4824的传动副， 齿轮弯曲疲劳的估算： =轮齿面点蚀的估算： =于3042的传动副， 齿轮弯曲疲劳的估算： =轮齿面点蚀的估算： =4824和3042的传动副的齿轮的 模 数 m=3。 3）对于5319的传动副， 齿轮弯曲疲劳的估算： =3 齿轮齿面点蚀的估算： =于4824的传动副， 齿轮弯曲疲劳的估算： =15 齿轮齿面点蚀的估算： =于4230的传动副， 齿轮弯曲疲劳的估算： =轮齿面点蚀的估算： =5319、4824和4230的传动副的齿轮的 模 数 m=4。 4）对于8421的传动副， 齿轮弯曲疲劳的估算： =轮齿面点蚀的估算： =于3570的传动副， 齿轮弯曲疲劳的估算： =轮齿面点蚀的估算： =8421和3570的传动副的齿轮的 模 数 m=5。 （ 2）齿数的验算 1） 根据接触疲劳计算齿轮模数公式为： 16 3 2 3 0 0m ）（ 根据弯曲疲劳计算齿轮模数公式为： 3 m 式中， P 计算齿轮（小齿轮）的传递的额定功率， n 计算齿轮的计算转速， r/ m 齿轮系数，常取 6里取 8； Z 计算齿轮的齿数； i 大齿轮与小齿轮的齿数比；“ +”用于外啮合，“ -”用于内啮合； 寿命系数，； 当K 时， 取K ； 当K 时，取K ； 工作期限系数， ；齿轮在接触和弯曲交变载荷下的疲劳曲线指数 m 和基准循环次数0床设计指导表 3；预定的齿轮工作期限 T，中型机床取 T=15000里取 20000； n 齿轮的最低转速， r/ 转速变化系数，查机床设计指导表 4； 功率利用系数，查机床设计指导表 5； 材料强化系数，查机床设计指导表 6； 1K 工作情况系数，中等冲击的主运动， 1K =里取 2K 动载荷系数，查机床设计指导表 8； 3K 齿向载荷分布系数，查机床设计指导表 9； Y 齿形系数，查机床设计指导表 10； j 、 许用弯曲、接触应力， 机床设计指导表 11； 2）对于4824的传动副， 根据接触疲劳计算齿 轮模数公式为： 3 22j 5076502428 3 0 0m ）（=3 17 根据弯曲疲劳计算齿轮模数公式为： 3 2 5275m =于3042的传动副， 根据接触疲劳计算齿轮模数公式为： 3 22j 1 0 6 3 0 0m ）（=据弯曲疲劳计算齿轮模数公式为： 3 2 2 01 0 6 084 4 2 52 7 5m =2 经过验算， 取传动副4824和3042的齿轮的模数为 3。 3）对于5319的传动副， 根据接触疲劳计算齿轮模数公式为： 3 22j 3 7 56 5 3 0 0m ）（=据弯曲疲劳计算齿轮模数公式为： 3 2 7 53 7 583 8 2 52 7 5m =3 对于4824的传动副， 根据接触疲劳计算齿轮模数公式为： 3 22j 3756502248 3 0 0m ）（=2 根据弯曲疲劳计算齿轮模数公式为： 3 2 5275m =于4230的传动副， 根据接触疲劳计算齿轮模数公式为： 3 22j 3 0 0m ）（=据弯曲疲劳计算齿轮模数公式为： 18 3 2 5275m =过验算，取传动副5319、4824和4230的齿轮的模数为 4）对于8421的传动副， 根据接触疲劳计算齿轮模数公式为： 3 22j 1 3 26 5 04218 3 0 0m ）（=据弯曲疲劳计算齿轮模数公式为： 3 2 5275m =于3570的传动副， 根据接触疲劳计算齿轮模数公式为： 3 22j 2 6 56 0 02358 3 0 0m ）（=据弯曲疲劳计算齿轮模数公式为： 3 2 5275m =过验算，取传动副8421和3570的齿轮的模数为 5。 （ 1）对于一般传动轴的直径的估算 一般轴的材料选取 45号钢； 公 式 4 n 式中， P 该轴的输入功率， n 该轴的计算转速， n/ 允许扭转角，查机床设计指导 表选取，本设计取 = 1）对于 轴， 4 =26小轴段直径 ； 取 轴轴承处的轴颈的直径 d=40 2）对于 轴， 4 =30 19 取 轴轴承处的轴颈的直径 d=35 3）对于 轴， 4 =39 取 轴轴承处的轴颈的直径 d=45 （ 2）主轴直径的确定 查李庆余主编的机械制造装备设计，取主轴的前轴承轴颈的直径 1D =90 后支撑轴承的轴颈的直径 12 （ ，取 2D =70、结构设计 （ 1）主轴上的轴承的选择 在配 置轴承时，应注意以下几点： 1） 每个支撑点都要能承受径向力； 2） 两个方向的轴向力应分别有相应的轴承承受； 3） 径向力和两个方向的轴向力都应该传递到箱体上； 4） 前轴承的精度要比后轴承的精度高一级； 对于主轴，采用后端定位 ； 选取双向角接触球轴承 3182113和 3182118 承受轴向力； 选取双列圆柱滚子轴承 2268116+承受径向力； 前轴承用 轴承采用 （ 2）主轴尺寸的确定 1）主轴内孔直径的确定 公式 d= 2D 查机 械制造装备设计表 3 ，计算得主轴内孔的直径d=整 40 2）前锥孔尺寸的确定 查机床设计指导，取莫氏锥孔 5号。 20 3） 支承跨距及悬伸长度 支承跨距 =5 1D =450 悬伸长度 90 a=90 5） 主轴头部类型的选择 参照机床设计指导选取一般结构的主轴头 （ 1）跨距 L=450 2）当量外径 D=80 3）主轴的刚度 由于 ，参照金属切削机床设计取公式 ）（ 式中，主轴刚度， m