设计一台普通车床的主传动系统，完成变速级数为8-12级.doc
JC01-133@设计一台普通车床的主传动系统，完成变速级数为8-12级
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机械毕业设计全套
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JC01-133@设计一台普通车床的主传动系统，完成变速级数为8-12级,机械毕业设计全套
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机 床 主 传 动 设 计 说 明 书 1 普通车床 主传动系统设计说明书 一、 设计 题目 ： 设计一台普通车床的主传动系统， 完成变速级数为8-12级 。 二、 设计目的： 1：通过设计实践，掌握 机床主传动 系统 的 设计方法。 2：培养综合运用机械制图、机械设计基础、及结构工艺等相关知识，进行工程设计的能力。 3：培养使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。 4：提高技术总结及编制技术文件的能力。 5：是毕业设计教学环节实施的技术准备。 三 、设计内容与基本要求： 设计内容： （一） 运动设计 （ 1） 传动方案设计（集中传动，分离式传动） （ 2） 转速 调速范围 maxminnRn n（ 3） 公比：大公比，小公比和及混合公比 （ 4） 确定结构网和结构式：（ 1）传动副：前多后少，前密后疏，（ 2）超速级解决方案： a:增加变速组， b:采用分枝传动和背轮机构 （ 5）绘制转速图：（ 1）降速：前缓后急（ 2）升速：前急后缓 （ 6） 三角带设计 :确定变速组齿轮齿数 （ 7）绘出传动系统图 （二） 动力设计 （ 1） 传动件的计算转速 ni ：各轴，各齿轮 （ 2） 传动轴轴径 （ 3）齿轮模数 （ 4） 主轴设计：轴径（前径，后径），内孔直径，前端前伸量 a(粗选： 100-120)，nts机 床 主 传 动 设 计 说 明 书 2 支撑形式，计算合理支撑跨距 L （三）结构设计 （四） 校核一个齿轮（最小的），校核主轴（弯矩，扭矩） 基本要求： 1：根据设计任务书要求，合理的确定尺寸、运动及动力等有关参数。 2：正确利用结构式、转速图等设计工具，认真进行方案分析。 3：正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。说 明书力求用工程术语，文字通顺简练 ，字迹工整。 4：完成 主传动系统图 1 张和机床正反转控制电气原理图 1 张。 四 、 设计参数： 序号 加工最大直径 主轴转速系列（ r/min） 驱动电动机功率与同步转速 1 400mm 1000,710,500,355,250,180 ,125,90 4.5kw,1500r/min 2 400mm 1000,500,355,250,180 ,125,90,45 4kw,1500r/min 3 320mm 2000,1420,1000,710,500,360 ,250,180,125,90,63,42 4kw,1500r/min 4 320mm 2000,1000,710,500,360,250 ,180,125,90,63,45,22 3kw,1500r/min 5 320mm 2000,1260,1000,800,630,500 400,320,250,200,160,100 4kw,1500r/min 6 320mm 2000,1250,800,630,500,400,320 ,250,200,160,100,63 3kw,1500r/min (选择第二组参数作为设计数据 ) 五 、 运动 参数 设计 （ 1） 传动方案设计（ 选择 集中传动 方案 ） （ 2） 转速调速范围 1000m a x2 2 . 245m i nnRn n nts机 床 主 传 动 设 计 说 明 书 3 （ 3） 选用 混合公比 1.41 （ 4） 确定结构网和结构式：2348 2 2 2 （ 5）绘制转速图： 如下图所示 （ 6） 确定变速组齿轮齿数 1 先计算 第一扩大 组的齿轮的齿数 第一扩大组的降速比分别为：1 12u ，2 1u 故齿数最小的齿轮在降速比为1 12u 之中，查表取1 m in 22zz， 66zs ，则1 44z ，则 22 2 331 zuzsu ， 2 33z 2 基本 组的降速比分别是：1 12.8u ，2 1u 故齿数最小的齿轮在降速比为1 12.8u 之中，查表有1 m in 22zz， 84zs ，则1 62z ， 2242zz 3第二扩大组的降速比分别是1 14u ，2 1u 故齿数最少的齿轮在1 14u 之中，查表有1 m in 20zz， 100zs ，2 50z 则1 80z ， 2 50z nts机 床 主 传 动 设 计 说 明 书 4 （ 7）传动系统图 如下： 六 、 动力 参数 设计 （ 1）传动件的计算转速 主轴的计算转速： 0 . 3 0 . 3m a xm i nm i n10004 5 1 1 4 / m i n45nn n rn ，取主轴的计算转速为 125r/min。 各轴的计 算转速如下： 轴序号 电 2 3 主 计算转速（ r/min） 1440 1000 500 177 125 最小齿轮的计算转如下： 轴序号 及最小齿轮齿数 1（ 22） 2(22) 3(20) 主 (50) 计算转速（ r/min） 1000 500 180 125 nts机 床 主 传 动 设 计 说 明 书 5 (2)计算各传动轴的输出功率 1 4 . 0 0 . 9 6 0 . 9 9 3 . 8 0 ( )brp p n n k w 额21 3 . 8 0 0 . 9 7 0 . 9 9 3 . 6 5 ( )grp p n n k w 32 3 . 6 5 0 . 9 7 0 . 9 9 3 . 5 1 ( )grp p n n k w 3 3 . 5 1 0 . 9 7 0 . 9 9 3 . 3 7 ( )grp p n n k w 主(3)计算各传动轴的扭矩 119 5 5 0 3 6 2 9 0jPn1T（ n.mm） 229 5 5 0 6 9 7 1 5jPn2T（ n.mm） 339 5 5 0 1 8 9 3 8 1jPn3T（ n.mm） 9 5 5 0 2 5 7 4 6 8jPn主主 主T（ n.mm） 七、 轴径 设计 及键的选取 轴一：1 3.80p kw，1 1 0 0 0 / m i njnr，取 0.9 。【 】 带入公式： 491jPdn 有， 23.2d mm ,圆 整取 24d mm 选花键 ： 6 26 30 6 轴二：2 3.65p kw，2 5 0 0 / m injnr，取 0.9 。【 】 带入公式： 491jPdn 有， 27.3d mm ,圆 整取 30d mm 选花键： 8 32 36 6 轴三 ：3 3.51p kw，3 1 7 7 / m injnr，取 0.9 。【 】 带入公式： 491jPdn 有， 34.7d mm ,圆 整取 35d mm 选花键： 8 36 40 7 主轴： 选择主轴前端直径1 90D mm，后端直径210 . 7 5 0 . 8 5DD :（ ）nts机 床 主 传 动 设 计 说 明 书 6 取2D 65mm，则平均直径 77.5D mm 。 对于普通车床，主轴内孔直径 ( 0 .5 5 0 .6 )dD,故本例之中，主轴内孔直径取为 45d mm 支承形式 选择两支撑， 初取悬伸量 90a mm ，支撑跨距 520L mm 。 选择平键连接， 2 2 1 4 , 1 0 0b h l m m 八 、 带轮设计 （ 1）确定计算功率 : P=4kw ,K为工作情况系数，可取工作 8小时，取 K=1.0 1 . 0 4 . 0 4 . 0jP K P k w （ 2）选择三角带的型号 : 由 4.0jP kw和 1 4 4 0 r /m inn 额查表选择 B型带 （ 3）取1 125D mm，则11 1 121440 1801000nD D D m mn （ 4）核算胶带速度 V 11 9 . 4 /60000Dnv m s（ 5）初定中心矩 0 1 21 . 5 1 . 5 1 2 5 1 8 0 4 5 7 . 5A D D m m ，圆整取 458mm。 （ 6）计算胶带的长度 22210 0 1 201 8 0 1 2 5()2 2 4 5 8 1 2 5 1 8 0 1 3 9 6 . 52 4 2 4 4 5 8DDL A D DA 取0 1433L mm（ 7）核算胶带的弯曲次数 nts机 床 主 传 动 设 计 说 明 书 7 1 1 1 11 0 0 0 1 0 0 0 2 9 . 4 1 3 . 1 4 0 1433mvU s s s sL （ 8）计算实际中心距 00 1 4 3 3 1 3 9 6 . 54 5 8 4 7 6 . 2 522LLAA ，圆整取 476 （ 9）核算小带轮的包角 211 1 8 0 1 8 0 1 2 5 1 8 01 8 0 1 2 0 1 8 0 1 7 3 1 2 0476DD A o o o o o o（ 10）确定 胶带的根数 Z 0 1.92p ，1 0.98c 014 2 . 1 21 . 9 2 0 . 9 8jpZpc ，取三根带。 （ 11）大带轮结构如下图所示： 九 、 计算齿轮模数 45 号钢整体淬火， 1 1 0 0j MP 按接触疲劳计算齿轮模数 m,查表计算可得1 2 31 . 0 4 , 1 . 3 , 1 . 3k k k 1-2轴 取 8m ，1 22Z ， 2i ， 1000jn ， 3.80jp nts机 床 主 传 动 设 计 说 明 书 8 由公式 3 1 2 321( 1 )16300jjm j ji k k k pmZ i n 可得 2.2jm ， m=2.5mm 2-3 轴 取 10m ，1 22Z ， 2.82i ， 500jn ， 3.65jp 由公式 3 1 2 321( 1 )16300jjm j ji k k k pmZ i n 可得 2.35jm ， m=2.5mm 3-主轴 取 8m ，1 20Z ， 4.0i ， 500jn ， 3.51jp 由公式 3 1 2 321( 1 )16300jjm j ji k k k pmZ i n 可得 2.6jm ， m=3.0mm 十 、 各级 转速校核 各级实际转速r/min 44 89 125 177 250 360 500 1000 各级 标准 转速r/min 45 90 125 180 250 355 500 1000 误差 2.2% 1.1% 0% 1.7% 0% 1.4% 0% 0% 以上各级的转速误差全部满足 1 0 ( 1 ) % 1 0 ( 1 . 4 1 1 ) % 4 . 1 % 实 际 转 速 标 准 转 速标 准 转 速 十 一 、 齿轮 校核 轴及齿数 1 22 1 33 2 44 2 33 2 42 2 22 3 42 3 62 3 50 3 20 主轴 50 主轴 80 模数（ mm） 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 3 3 3 3 分度圆直径(mm) 55 82.5 110 82.5 105 55 105 155 150 60 150 240 齿根圆直径 (mm) 48.75 76.25 103.75 76.25 98.75 48.75 98.75 148.75 142.5 52.5 142.5 232.5 nts机 床 主 传 动 设 计 说 明 书 9 齿顶圆直径 (mm) 60 87.5 115 87.5 110 60 110 160 156 66 156 246 （ 1） 一轴到二轴的小齿轮从上表可知为 齿数为 22 查设计手册可得以下数据： 1 2 32 2 , 2 , 2 . 5 , 8 2 . 5 2 0 , 1 0 0 0 / m i n , 1 . 0 4 , 1 . 3 , 1 . 3jZ u m B n r K K K / 1 8 0 0 0 / 2 9 0 0 0ST T P 接触应力： 317060 6 0 1 0 0 0 9 0 0 0 3 . 7 810mTnTKC 0 . 8 3 , 0 . 5 8 , 0 . 6 4n N qK K K ， 1 . 1 6S T n N qK K K K K1 2 3( 1 )2 0 8 8 1 0 0 0 ()sjju K K K K N M P aZ m u B n N 为传递的额定功率（ KW） 3.8N 将以上数据 代入公式可得 1 0 0 6 1 1 0 0 ( )j M p a M p a P A S S 弯曲应力： 616060 6 0 1 0 0 0 9 0 0 0 2 . 5 42 1 0mTnTKC 0 . 8 3 , 0 . 7 8 , 0 . 7 7n N qK K K ， 1 . 2 7S T n N qK K K K K， 0.395Y 51 2 321 9 1 1 0 ()SwjK K K K N M P aZ m B Y n 将以上数据 代入公式可得 1 6 4 3 2 0 ( )w M p a M p a P A S S （ 2） 二轴到三轴的小齿轮从上表可知为齿数为 22 查设计手册可得以下数据： 1 2 32 2 , 2 . 8 2 , 2 . 5 , 1 0 2 . 5 2 5 , 5 0 0 / m i n , 1 . 0 4 , 1 . 3 , 1 . 3jZ u m B n r K K K / 1 8 0 0 0 / 2 9 0 0 0ST T P 接触应力： 317060 6 0 5 0 0 9 0 0 0 310mTnTKC 0 . 8 5 , 0 . 5 8 , 0 . 6 0n N qK K K ， 0 . 8 9S T n N qK K K K Knts机 床 主 传 动 设 计 说 明 书 10 1 2 3( 1 )2 0 8 8 1 0 0 0 ()sjju K K K K N M P aZ m u B n N 为传递的额定功率（ KW） 3.65N 将以上数据 代入公式可得 9 4 6 1 1 0 0 ( )j M p a M p a P A S S 弯曲应力： 616060 6 0 5 0 0 9 0 0 0 2 . 2 62 1 0mTnTKC 0 . 8 5 , 0 . 7 8 , 0 . 7 5n N qK K K ， 1 . 1 2S T n N qK K K K K51 2 321 9 1 1 0 ()SwjK K K K N M P aZ m B n 将以上数据 代入公式可得 1 9 7 3 2 0 ( )w M p a M p a P A S S （ 3） 三轴到主轴的小齿轮从上表可知为齿数为 20 查设计手册可得以下数据： 1 2 32 0 , 4 , 3 , 8 3 2 4 , 5 0 0 / m i n , 1 . 0 4 , 1 . 3 , 1 . 3jZ u m B n r K K K / 1 8 0 0 0 / 2 9 0 0 0ST T P 接触应力： 317060 6 0 5 0 0 9 0 0 0 310mTnTKC 0 . 9 5 , 0 . 5 8 , 0 . 6 0n N qK K K ， 0 . 9 9S T n N qK K K K K1 2 3( 1 )2 0 8 8 1 0 0 0 ()sjju K K K K N M P aZ m u B n N 为传递的额定功率（ KW） 3.51N 将以上数据 代入公式可得 8 9 2 1 1 0 0 ( )j M p a M p a P A S S 弯曲应力： 616060 6 0 5 0 0 9 0 0 0 2 . 2 62 1 0mTnTKC 0 . 9 5 , 0 . 7 8 , 0 . 7 5n N qK K K ， 1 . 2 6S T n N qK K K K K51 2 321 9 1 1 0 ()SwjK K K K N M P aZ m B n 将以上数据 代入公式可得 1 7 7 3 2 0 ( )w M p a M p a P A S S nts机 床 主 传 动 设 计 说 明 书 11 十二、主轴校核 （ a） 主轴的 前端部挠度 0 . 0 0 0 2 5 2 5 0 . 1 0 5syy （ b） 主轴在前轴承处的倾角 0 . 0 0 1 r a d容 许 值 轴 承 （ c） 在安装齿轮处的倾角 0 . 0 0 1 r a d容 许 值 齿 6 5 1 6 7 0 7 8 7 5 5 0 8 0 2 3 6 8 5 1 6 0 9 0 1 5 0D 1 . 0 7 8 7690D i l immL 平 均总E 取为 52 .1 1 0E M P a ， 44 40 8 7 4 5( 1 ) ( 1 ) 1 3 5 6 9 0 4 ( )6 4 6 4 8 7ddI m md 43 432 9 5 5 1 0 0 . 9 9 5 2 9 5 5 1 0 3 . 3 7 0 . 9 9 5 12684 0 0 1 2 5zpFNdn 主 计件 （ ）0 . 4 5 0 7 ( )yzF F N， 0 . 2 5 2 1 7 ( )xzF F N 由于小齿轮的传动力大，这里以小齿轮来进行计算 4 42 9 5 5 1 0 2 9 5 5 1 0 3 . 3 7 8 5 8 2 )3 2 0 1 2 5QPFNm z n 主计主 主 （将其分解为垂直分力和水平分力 由公式,t a n t a nQ y Q y n Q Q z Q y nF F F F F 可得 2 1 0 5 ( ) , 6 4 7 7 ( )Q z Q yF N F N22 1 2 6 8 1 6 0 1 3 5 2 5 3 ( )33ZZM F l N m m g件22 5 0 7 1 6 0 5 4 0 8 0 ( )33yyM F l N m m g件11 3 1 7 1 3 0 2 0 6 0 5 ( )22xxM F d N m m g件主轴载荷图如下所示： nts机 床 主 传 动 设 计 说 明 书 12 由上图可知如下数据： a=364mm,b=161mm,l=525mm,c=87mm 计算（在垂直平面） 1()6QZF a b c l ayE Il , 22 ()3 ZFcy l cE Il,3 ( 2 3 )6 zMcy l cEI1 2 3 0 . 0 0 1 7 3szy y y y ()3QZF a b baE Il 齿 1 ， ( 2 3 )6 ZF lcEI 齿 2 ， ( 3 )3 ZM lcEI 齿 3 56 . 9 1 0 齿 Z 齿 1 齿 2 齿 3 ()6QZF a b l aE Il轴 承 1，3 zF clEI 轴 承 2，3 ZMlEI 轴 承 352 . 9 1 0 轴 承 Z 轴 承 1 轴 承 2 轴 承 3 计算（在水平面） 1()6QyF a b c l ayE Il , 22 ()3 yFcy l cE Il,3() ( 2 3 )6yxM M cy l cEI nts机 床 主 传 动 设 计 说 明 书 13 1 2 3 0 . 0 1 7syy y y y ()3QyF a b baE Il 齿 1 ， ( 2 3 )6 yF lcEI 齿 2 ， ()( 3 )3yxMM lcEI 齿 3 51 3 . 8 6 1 0 齿 y 齿 1 齿 2 齿 3 ()6QyF a b l aE Il轴 承 1，3 yF clEI 轴 承 2， ()3yxM M lEI轴 承 353 2 . 8 1 0 轴 承 y 轴 承 1 轴 承 2 轴 承 3 合成： 22 0 . 0 1 8 0 . 1 0 5s s z s yy y y 22 0 . 0 0 0 1 5 0 . 0 0 1 齿 齿 y 齿 y
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