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CW6163B车床齿轮传动电动尾座设计【5张CAD图纸+毕业论文】【答辩优秀】

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cw6163b 车床 齿轮 传动 电动 设计 全套 cad 图纸 毕业论文 答辩 优秀 优良
资源描述:

目   录

引言 ………………………………………………………………………… 1

1确定传动方案 …………………………………………………………… 2

2选择电动机 ……………………………………………………………… 4

3计算传动装置总传动比和分配各级传动比 ……………………… 6

4计算传动装置的运动和动力参数 …………………………………… 7

5齿轮传动的设计 ………………………………………………………… 9

5.1高速级(Ⅰ轴和Ⅱ轴之间)齿轮传动设计 ………………………… 9

5.1.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 ………………………… 9

5.1.2按齿面接触疲劳强度设计 ………………………………………… 9

5.1.3校核齿根弯曲疲劳强度 …………………………………………… 11

5.1.4结构设计 …………………………………………………………… 11

5.2中间级(Ⅱ轴和Ⅲ轴之间)齿轮传动设计 ………………………… 12

 5.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数………………………… 12

 5.2.2按齿面接触疲劳强度设计………………………………………… 12

5.3中间级(Ⅲ轴和Ⅳ轴之间)齿轮传动设计 ……………………… 14

 5.3.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数………………………… 14

 5.3.2按齿面接触疲劳强度设计………………………………………… 14

5.4 低速级(Ⅳ轴和Ⅴ轴之间)齿轮传动设计 ………………………… 16

 5.4.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 ……………………… 16

 5.4.2按齿面接触疲劳强度设计 ……………………………………… 16

 5.4.3校核齿根弯曲疲劳强度…………………………………………… 18

 5.4.4结构设计 ………………………………………………………… 19

6轴的设计计算及校核 ………………………………………………… 19

6.1 高速级轴的设计 ………………………………………………… 19

 6.1.1校核齿根弯曲疲劳强度…………………………………………… 18

 6.1.2 结构设计 ………………………………………………………… 19

 6.1.3校核齿根弯曲疲劳强度……………………………………………20

6.2 高速级Ⅱ轴的设计 …………………………………………………… 21

 6.2.1选择轴的材料,并确定许用应力 ……………………………… 21

 6.2.2初步估算轴的最小直径,并选择轴承 …………………………21

 6.2.3轴的结构设计 ……………………………………………………22

6.3 中间轴Ⅲ轴的设计 ………………………………………………… 19

 6.3.1选择轴的材料,并确定许用应力 ………………………………22

 6.3.2初步估算轴的最小直径,并选择轴承 …………………………23

 6.3.3轴的结构设计 ……………………………………………………23

6.4 低速级Ⅳ轴的设计 …………………………………………………… 24

 6.4.1选择轴的材料,并确定许用应力 ……………………………… 24

 6.4.2初步估算轴的最小直径,并选择轴承 ………………………… 24

 6.4.3轴的结构设计 …………………………………………………… 24

6.5低速级Ⅴ轴的设计 ……………………………………………… 23

 6.5.1选择轴的材料,并确定许用应力 ……………………………… 26

 6.5.2初步估算轴的最小直径,并选择轴承 ………………………… 26

 6.5.3轴的结构设计 …………………………………………………… 26

 6.5.4按弯扭合成强度校核轴的强度 ………………………………… 27

 6.5.5绘制轴的零件工作图,见附图 ………………………………… 30

7滚动轴承寿命的校核 ……………………………………………… 27

8键联接的校核 ………………………………………………………… 32

8.1 电机轴联接处的校核 ………………………………………………32

  8.2 Ⅴ轴上键的校核………………………………………………………32

9减速器附件的选择 …………………………………………………… 33

10润滑油的选择 ………………………………………………………… 34

结束语 ………………………………………………………………………… 35

致谢 …………………………………………………………………………… 36

参考文献 ……………………………………………………………………… 37




摘要

本次设计基于CW6163B型普通车床,将其手动尾座改进为电动尾座。设计内容主要为传动装置的总体设计及传动零件的设计,改进后的尾座可实现手动与电动的相互转化,可实现尾座在导轨的远距离移动,减轻了工人的劳动强度、提高了工作效率,符合机械工业发展的趋势。


关键词:车床、尾座, 电动。


Abstract

   Based on the current design of Anyang Holdings Limited CW6163B Type Lathe, Tailstock to manually upgrade electrical Tailstock designed mainly for the transmission device design and the design of transmission parts. Tailstock improved the manual can be realized with the electric conversion, Tailstock can achieve in the long-distance rail mobile, reduce the labor intensity, improving work efficiency, in line with the development of the machinery industry trends.


Keywords : lathes, Tailstock, electric.


引  言

   毕业设计是培养学生实践性的重要环节之一,它是我们完成所学全部课程后,并在做过课程设计、毕业实习等一系列教学环节的基础上进行的。

   毕业设计的主要目的是培养我们综合运用所学的基础理论课,技术基础课和专业课的知识和技能来分析、解决问题。

   解决一般工程技术问题,使我们建立正确的设计思想,掌握工程设计的一般程序规则和方法,为走向工作岗位打下基础,通过毕业设计能进一步巩固扩大和深化自己所学的基础知识,基本理论和基本技能,提高自己的设计、计算、制图以及微机绘图能力,同时也使我们懂得如何编写技术文件,正确使用技术资料、手册及相关的工具书,更能培养我们严肃认真、一丝不苟和实事就是的工作作风,从而实现从学生向工程技术人员的过渡。

   本次设计的题目为CW6163B电动尾座,它是在学完全部专业课的基础上,结合企业(安阳机床集团有限责任公司)的实际情况,针对用户需求而提出的毕业设计,是一次综合性、应用性和实践性较强的设计过程。

本次设计得到安阳机床厂的帮助和支持,本次设计得到田坤老师及其它老师的精心指导,并提出了许多宝贵意见和建议,为此由衷感谢。由于设计能力有限,实践经验不足,设计中难免出现一些错误,敬请批评指正。


内容简介:
摘要 本次设计基于 CW6163B 型普通车床,将其手动尾座改进为电动尾座。设计内容主要为传动装置的总体设计及传动零件的设计 ,改进后的尾座可实现手动与电动的相互转化,可实现尾座在导轨的远距离移动,减轻了工人的劳动强度、提高了工作效率,符合机械工业发展的趋势。 关键词 : 车床、尾座 , 电动。 ntsAbstract Based on the current design of Anyang Holdings Limited CW6163B Type Lathe, Tailstock to manually upgrade electrical Tailstock designed mainly for the transmission device design and the design of transmission parts. Tailstock improved the manual can be realized with the electric conversion, Tailstock can achieve in the long-distance rail mobile, reduce the labor intensity, improving work efficiency, in line with the development of the machinery industry trends. Keywords : lathes, Tailstock, electric. nts I 目 录 引言 1 1 确定传动方案 2 2 选择电动机 4 3 计算传动装置总传动比和分配各级传动比 6 4 计算传动装置的运动和动力参数 7 5 齿轮传动的设计 9 5.1 高速级( 轴和 轴之间)齿轮传动设计 9 5.1.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 9 5.1.2 按齿面接触疲劳强度设计 9 5.1.3校核齿根弯曲疲劳强度 11 5.1.4结构设计 11 5.2 中间级(轴和轴之间)齿轮传动设计 12 5.2.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 12 5.2.2 按齿面接触疲劳强度设计 12 5.3 中间级(轴和轴之间)齿轮传动设计 14 5.3.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 14 5.3.2 按齿面接触疲劳强度设计 14 5.4 低速级(轴和轴之间)齿轮传动设计 16 nts II 5.4.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 16 5.4.2 按齿面接触疲劳强度设计 16 5.4.3 校核齿根弯曲疲劳强度 18 5.4.4 结构设计 19 6 轴的设计计算及校核 19 6.1 高速级 轴的设计 19 6.1.1 校核齿根弯曲疲劳强度 18 6.1.2 结构设计 19 6.1.3 校核齿根弯曲疲劳强度 20 6.2 高速级轴的设计 21 6.2.1 选择轴的材料,并确定许用应力 21 6.2.2 初步估算轴的最小直径,并选择轴承 21 6.2.3 轴的结构设计 22 6.3 中间轴轴的设计 19 6.3.1 选择轴的材料,并确定许用应力 22 6.3.2 初步估算轴的最小直径,并选择轴承 23 6.3.3 轴的结构设计 23 6.4 低速级轴的设计 24 6.4.1 选择轴的材料,并确定许用应力 24 6.4.2 初步估算轴的最小直径,并选择轴承 24 6.4.3 轴的结构设计 24 nts III 6.5 低速级轴的设计 23 6.5.1 选择轴的材料,并确定许用应力 26 6.5.2 初步估算轴的最小直径,并选择轴 承 26 6.5.3 轴的结构设计 26 6.5.4 按弯扭合成强度校核轴的强度 27 6.5.5 绘制轴的零件工作图,见附图 30 7 滚动轴承寿命的校核 27 8 键联接的校核 32 8.1 电机轴联接处的校核 32 8.2 轴上键的校核 32 9 减速器附件的选择 33 10 润滑油的选择 34 结束语 35 致谢 36 参考文献 37 nts 1 引 言 毕业设计是培养学生实践性的重要环节之一,它是我们完成所学全部课程后,并在做过课程设计、毕业实习等一系列教学环节的基础上进行的。 毕业设计的主要目的是培养我们综合运用所学的基础理论课,技术基础课和专业课的知识和技能来分析、解决问题。 解决一般工程技术问题,使我们建立正确的设计思想,掌握工程设计的一般程序规则和方法,为走向工作岗位打下基础,通过毕业设计能进一步巩固扩大和深化自己所学的基础知识,基本理论和基本技能,提高自己的设计、计算、制图以及微机绘图能力,同时也使我们懂得如何编 写技术文件,正确使用技术资料、手册及相关的工具书,更能培养我们严肃认真、一丝不苟和实事就是的工作作风,从而实现从学生向工程技术人员的过渡。 本次设计的题目为 CW6163B 电动尾座,它是在学完全部专业课的基础上,结合企业(安阳机床集团有限责任公司)的实际情况,针对用户需求而提出的毕业设计,是一次综合性、应用性和实践性较强的设计过程。 本次设计得到安阳机床厂的帮助和支持,本次设计得到田坤老师及其它老师的精心指导,并提出了许多宝贵意见和建议,为此由衷感谢。由于设计能力有限,实践经验不足,设计中难免出现一些 错误,敬请批评指正。 nts 2 1 确定传动方案 为了估计传动装置的总传动比范围,以便选择合适的传动机构和确定传动方案,根据已知条件齿轮在齿条上运动速度为 2m/min,可选取驱动齿轮的模数 m=3,假定驱动齿轮齿数为 20,则分度圆直径 d=60mm,可先由已知条件计算其驱动齿轮的转速 Nw,即 Nw= 1 0 0 0 1 0 0 0 2 1 1 / m i n3 . 1 4 6 0v rD 一般常用选用同步转速为 1000 1500r/min 的电动机为原动机,因此传动装置总传动比范 围为 91 136。根据总传动比数值,可初步确定出以四级传动或三级传动的传动方案如图 1 1、图 1 2 所示,考虑到体积大小,三级传动体积较大,而四级传动体积较小,从而采用四级传动,如下图 1-1 所示。 方案采用四级展开式圆柱齿轮传动,结构简单,尺寸紧凑,加工方便,成本低廉,传动效率高和使用维护方便等特点。 图 1-1 设计方案 1 nts 3 图 1-2 设计方案 2 nts 4 2 选择电动机 3.1 尾座牵引力 F 设尾座移动所需牵引力为 F,因车床导轨采用矩形和三角型导轨 (45) ,参考机械设计手册第四版,第一卷表 1-1-7,取尾座与导轨接触的摩擦系数为 =0.25,故牵引力 F 为 F=12mg +2 1 sin2 mg=12 12 3 5 9 . 8 0 . 2 5 2 2 3 5 9 . 8 0 . 2 5 s i n 4 52 o=695N 3.2 尾座移动消耗功率 Pw Pw=FV=695 2 / 6 0 2 3 .1 7W 3.3 电动机输出功率 Pd=Pw/ 由械械设计课程设计指导书表 2-4 查得,电动机与输入轴的联接处 0.991,滚动轴承 0.992,圆柱齿轮传动 0.973,轴瓦 0.754,齿轮齿条 0.945。 则441 2 3 4 5 = 440 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 7 0 . 7 5 0 . 9 4 =0.59 故 Pd= 2 3 . 2 3 9 . 3 20 . 5 9Pw W 3.4 电动机额定功率 Ped 由于考虑到电动机的起动惯量较大,经查机械设计手册第四章第5 卷,表 22-1-108 选取电动机额定功率 Ped=90W。 3.5 选定电动机型号 按工作要求和工作条件,选用一般用途的 YS 系列三相异步电动机,它为卧式封闭结构。如下表 1-1 所示。 表 1-1 nts 5 电机型号 额定功率( W) 电动机转速( r/min) 效率 重量( kg) YS56IBM14 型 90 1400 0.58 3.2 3.6 电动机的技术数据和外形安装尺寸 由机械设计手 册表 22-1-108,表 22-1-113 查出 YS56IBM14 的主要技术数据和外形安装尺寸,并列表记录备用。(略) nts 6 3 计算传动装置总传动比和分配各级传动比 4.1 传动装置总传动比 i 14001 2 7 . 2 711n mi n w 4.2 分配各级传动比 设四级圆柱齿轮减速器自高速级到低速级传动比依次为1i、2i、3i、4i,按照高等教育出版社出版的机械设计课程设计表 2-1 传动比的分配原则,结合本次设计的具体情况,各级传动比分别为:1i=4.00, 2i=3.35, 3i=3.11,4i=3.05。 nts 7 4 计算传动装置的运动和动力参数 5.1 各轴转速 假定电动机轴为 0 轴,减速器由高速轴到低速轴依次为、。各轴转速为: 0 1 4 0 0 / m i nnr10 1 4 0 0 / m i nn n r111400 3 5 0 / m i n4IInnri 2350 1 0 4 . 4 8 / m i n3 . 3 5IIIIInnri 31 0 4 . 4 8 3 3 . 5 9 / m i n3 . 1 1IIIIVnnri 433 1 1 / m i n3 . 0 5IVVnnri 5.2 各轴输入功率 按电动机额定功率 Ped 计算各轴输入功率,即 900 Wpped9 0 0 . 9 9 8 9 . 110 Wpp 8 9 . 1 0 . 9 9 0 . 9 7 8 5 . 5 6231 Wpp C 8 5 . 5 6 0 . 9 9 0 . 9 7 8 2 . 1 623 WppIII C 8 2 . 1 6 0 . 9 9 0 . 9 7 7 8 . 923ppI V I I I 7 8 . 9 0 . 9 9 0 . 9 7 0 . 7 5 5 6 . 8 2234 WppV I V 5.3 各轴的转矩 0T = 9009 5 5 0 9 5 5 0 14000pn =613.93 N mm T = 8 9 . 19 5 5 0 9 5 5 01400pn =607.79 N mm TC = 8 5 . 5 69 5 5 0 9 5 5 0 2 3 3 4 . 5 7350p N m mn CCnts 8 TIII = 8 2 . 1 69 5 5 0 9 5 5 0 7 5 4 4 . 5104p III N m mn III TIV = 7 8 . 99 5 5 0 9 5 5 0 33p IVn IV =22833.18Nmm TV = 5 7 . 49 5 5 0 9 5 5 0 4 9 8 3 3 . 6 311p V N m mn V nts 9 5 齿轮传动的设计 5.1 高速级(轴和轴之间)齿轮传动设计 5.1.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 ( 1)按机械设计图 3-60 所示的传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动。(注:齿轮部分设计所参考资料均来自实用机械设计教材) ( 2)车床尾座传动为一般工作机器,速度不高,故齿轮选用 8 级精度。 ( 3)齿轮选用适于制造且价格便宜的材料。由表 3-2 选取小齿轮材料为45 钢(调质) 1HBS =240;大齿轮材料为 45 钢(常化), 2HBS =200。 ( 4)选取小齿轮齿数1 17;大齿轮齿数21 4 1 7 6 8 。 因系齿面硬度小于 350HBS 的闭式传动,所以按齿面接触疲劳强度设计,然后校核齿根弯曲疲劳强度。 5.1.2 按齿面接触疲劳强度设计 由式( 16-10a)得设计公式为: 1dt 2.32 3 211 Ed H mm ( 1)确定公式内各参数值 试选定载荷系数 1.3t ; 计算小齿轮传递的转矩 : 118 9 . 19 5 5 0 9 5 5 0 6 0 7 . 7 91 1400p N m mn 由表 3-9 金属切削机床的齿轮传动,若传递的功率不大时,d可小到 0.2,取d=0.2。 由表 3-7 查得弹性影响系数 1 8 9 .8E a ; 由图 3-59 查得接触疲劳强度极限 lim1H =590MPa;由图 3-59b 查得接触疲劳强度极限 lim2H =470MPa; 由式 3-29 计算应力循环次数: 8116 0 6 0 1 4 0 0 ( 8 3 0 0 1 5 ) 3 0 . 2 4 1 0hn j L 882 1 1/ 3 0 . 2 4 1 0 / 4 7 . 5 5 1 0 nts 10 由图 3-57 查得寿命系数121H N H N 计算接触疲劳许用应力。取失效概率为 1%,安全系数 S=1,由式 3-30得: 1H=1 590l i m 1 M P aH 22 l i m 2 470H N HK M P a ( 2)计算 试计算小齿轮分度圆直径 1td 2.32 3 21111Ed H =2.32 3 21 . 3 6 0 7 . 7 9 4 1 1 8 9 . 80 . 2 4 4 7 0 =21.62mm 计算圆周速度 11 3 . 1 4 2 1 . 6 2 1 4 0 06 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0tdn =1.58m/s 计算载荷系数。根据1 /100V =1.58 17/100=0.27m/s,由图 3-10 查得V=1.02;因是直齿圆柱齿轮,取a=1;同时由表 3-5 查得=1;由图 3-12 查得 1.02; 1.025F 。故载荷系数 K=Va 1 1.021 1.02=1.04。 按实际的载荷系数校正所计算的分度圆直径,由式 3-27b 得: 311 /ttdd 21.6 3 1 . 0 4 / 1 . 3 2 0mm 计算模数 m=11/ 2 0 / 1 7 1 . 1 8d 取模数为标准值 m=1.5mm 计算分度圆直径 11 1 7 1 . 5 2 5 . 5 1d m m m 22 6 8 1 . 5 1 0 2d m m m 计算中心距 nts 11 a= 12 2 5 . 5 1 1 0 2 6 3 . 7 522dd mm 计算齿轮宽 度 b=1 0 . 2 2 5 . 5 4 . 3 0d d m m 圆整取2 10 ,mm1=15mm 5.1.3 校核齿根弯曲疲劳强度 由式( 16-4)得校核公式为: F=t Fa SamFY Yb F MPa ( 1)确定公式内的各参数数值 计算圆周力 112 2 6 0 7 . 7 9 4 7 . 7 22 5 . 5tTFNd 查取应力校正系数,由表 3-8 查得: 1FaY=2.97; 1saY=1.52; 2FaY=2.85; 2SaY=1.75。 计算载荷系数: 1 1 . 0 2 1 1 . 0 2 5 1 . 0 5A V a F 取弯曲疲劳强度极限及寿命系数。由图 3-58 查得l i m 1 450F M P a ;由图 3-58b 查得l i m 2 390F M P a ;由图 3-56 查得F N 1 F N 2 1 。 计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数 S= 1.4FS , 由式 3-28 得: 1 l i m 11 F N FF S =1 4501.4 =321.43MPa 2 l i m 22 F N FF S =1 3901.4 =278.57MPa 校核计算 1F= 1 . 0 5 4 7 . 7 2 . 9 7 1 . 5 21 0 1 . 5=15.07 MPa (12000 20000) 故此轴承可满足使用要求。 nts 32 8 键联接的校核 8.1 电机轴联接处的校核 键 的 规 格 为 普 通 平 键 3 15 GB1096-79, 电 机 轴 传 递 的 转 矩T=613.9Nmm ,由机械设计表 10-6 知钢质轴键联接时许用挤压应力( 1 0 0 1 2 0 )p M P a : 。 由校核公式 2P Tdkl (式中 l 为键的工作长度取 l2bL, K 为键与轴的接触高度取 k=2hmm。)得: 2P Tdkl = 2 613.99 1.5 13.5=6.7MPa P故此键可满足使用要求。 8.2 轴上键的校核 键的规格为普通平键 8 25 GB1096-79,轴的转矩 T=33920 N mm 。 2P Tdkl = 2 3392025 3.5 21=36.9MPa P故此键可满足使用要求。 nts 33 10 减速器附件的选择 本传动装置所需附件有:油面指示器和油塞,因本传动装置发热量很小,所以不需要设置通气螺塞。参考机械设计课程设计 9-12 及 9-17,油面指示器采用压配式圆形油标,标记为 A16GB1160.1-89。油塞采用锥螺纹油塞,此类油塞不需密封油垫,使用简便,螺纹基本尺寸摘自 GB7
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