简易卧式铣床传动装置的设计

专业课程设计说明书设计题目： 简易卧式铣床的传动装置的设计 汽车学院 院（系）设计者： 指导教师： 机械设计课程设计计算说明书一、传动方案拟定.2二、铣刀选择. .2三、电动机选择3四、公比 和铣床转速的确定.3五、运动参数及动力参数计算.3六、传动零件的设计计算.4七、输入轴的设计计算.7八、校核轴的疲劳强度.8九、输出轴的设计计算.10十、轴承的校核.10十一、箱体尺寸选取.11十二、操纵机构.13十三、三维建模.13主要参考文献.15组员设计心得.162计算过程及计算说明一、 传动方案拟定简易卧式铣床的传动装置（1） 工作条件：室内工作，动力源为三相交流电动机，电动机双向运转，载荷较平稳，间歇工作。（2） 设计数据：丝杆直径 50 mm，丝杆转矩 T=500N m，转速 n=20r/min。（3） 使用期限：设计寿命为 12000h,每年工作 300 天；检修期间隔为三年。（4） 生产批量及加工条件：中等规模的机械厂，可加工7、8 级精度的齿轮、蜗轮。二、 铣刀选择盘形铣刀 JB/T 7970.7-1995 硬质合金铣刀基本参数：模数 1.0，大径 50 mm，内径22 mm，厚度 4 mm，齿数 14，铣切深度 2.2 mm每齿进给量 0.3mm/r平均切削力：F=B*tSz*z/de=0.237cos =(de-2t)/de=0.912最大切削厚度 a=Sz*sin =0.041查表得单位切削压 F 620710Mpa 取 700MpaF（切）=F*F（平均）=700*0.237*10N=1659N=500Nmn=20r/minD=50 mmde=50mmD=22mmSz=0.3mm/rB=4mmZ=14T=2.2mm3T=F（切）*R=1659*25N mm=41.475 N mmP（切）=T*n/9550000=1.086kwP(电机)=P （切）/ =1.55kw三、电动机选择根据铣刀查表选择电动机取 Y132S8P（额）=2.2 kw n（额）=750 r/min其主要性能：额定功率：2.2KW，额定转速 750r/min 满载转速 750r/min，额定转矩 2.0。 。四、公比 和铣床转速的确定为了使转速损失小，机床结构有不过于复杂根据要求取 =2，根据公比查表 取铣床的三级转速为： 63 r/min；125 r/min；250 r/min。与此相对应的三个传动比为：1/1.41；1/2；1/4 。五、运动参数及动力参数计算1、各轴的功率（KW）PI=P 工作* = 2.20.97=2.13 KWPII=PI=2.13 0.97=2.07 KW2、 计算各轴扭矩（Nmm）TI=9.55106Pd/nI=323.49 NmTII=9.55106PII/nII=313.786 NmP（ 额 ）=2.2 kwn（额）=750 r/min电动机型号Y132S8PI=2.13 KWPII=2.07 KWTI=323.49 NmTII=313.786 Nm 4六、传动零件的设计计算1、齿轮传动的设计计算（1）选择齿轮材料及精度等级1考虑减速器传递功率不高，速度不大，所以小齿轮用 40Cr, 齿面要求调质，硬度为 280HBS；大齿轮用 45, 调质后 240HBS.两者的硬度差 40HBS.所以符合要求。2.齿轮齿数的确定为了便于设计和制造，主传动系统中所采用齿轮模数的种类尽可能少一些，因此三对齿轮的模数均为 2，当各对齿轮的模数相同，且不采用变位齿轮时，则各对齿轮的齿数和必然相等。为了节省材料和使结构紧凑，确定变速组的齿数和时，应尽可能小，所以取最小齿轮的齿数为 32，与之相对应的齿轮齿数为 88，所以配对的齿轮齿数和为 1203、第一对齿轮传动的设计计算(1)按齿面接触疲劳强度设计由 d12.32(kT 1(u+1)/ du H2)1/3 确定有关参数如下：传动比 u=1.41取小齿轮齿数:Z1= 50124.120u则大齿轮齿数：Z 1-1=iZ1=1.4150=70实际传动比 I0=70/50=1.45传动比误差：i-i 0/I=|1.41-1.4|/1.41=+0.71%5% 可用齿数比：u=i 0=1.41 取 d=1(2)转矩 T1T1=83522 Nm(3)载荷系数 k取 k=1.3 (4)许用接触应力 H H= HlimZNT/SH HlimZ1=600Mpa HlimZ2=550Mpa计算应力循环次数 NLNL1=60n1jL=60250112000=1.8108NL1-1=NL1/i=1.8108/1.41=1.277108查得接触疲劳的寿命系数：ZNT1=0.91 ZNT2=0.94通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数SH=1 H1= Hlim1ZNT1/SH=6000.91/1Mpa=546Mpa H2= Hlim2ZNT2/SH=5500.94/1Mpa=517Mpa HlimZ1=600Mpa HlimZ2=550MpaNL1=2.07109NL2=4.744108ZNT1=0.91ZNT2=0.946故得：d12.32(kT 1(u+1)/ du H2)1/3=2.321.383522(1+1.41)/1.41（189.8/517 21/3mm=100.202mm模数：m=d 1/Z1=100.202/50=2.004mm齿高 h=2.25m=4.509mmb/h=64/4.509=14.19 mm(5)校核齿根弯曲疲劳强度 F=(2kT1/bm2Z1)YFaYSa H确定有关参数和系数分度圆直径：d 1-1=mZ1-1=270mm=140mm齿宽：b= dd1=164mm=64mm取 b1=64mm b1-1=70mm(6)齿形系数 YFa 和应力修正系数 YSa根据齿数 Z1=50 Z1-1=70 由表 6-9 相得YFa1=2.32 YSa1=1.70YFa1-1=2.24 YSa1-1=1.75(7)许用弯曲应力 F F= Flim YSTYNT/SF查得： Flim1=550Mpa Flim1-1 =500Mpa查得：Y NT1=0.84 YNT1-1=0.87d1100.202mmm=2mmd1=100mmd1-1=140mmb1=64mm b1-1=70mmYFa1=2.32 YSa1=1.70YFa1-1=2.24 YSa1-1=1.757试验齿轮的应力修正系数 YST=1按一般可靠度选取安全系数 SF=1.4计算两轮的许用弯曲应力 F1= Flim1 YSTYNT1/SF=55010.84/1.4Mpa=330Mpa F1 F1-1= Flim YSTYNT1-1/SF =50010.87/1.4Mpa=310.714Mpa F1-1故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够(8)计算齿轮传动的中心矩 aa=(Z1+Z1-1)*m/2=(50+70)*2/2=120mm同理其他两对齿轮的参数为：Z2=40,Z2-1=80 d2=80mm,d2-1=160mma2=120mm b2=54mm b2-1=60mmZ3=32,Z3-1=88 d3=64mm,d3-1=176mma3=120mm b3=50mm b3-1=55mm轴的设计计算七、输入轴的设计计算选用 45#调质，硬度 217255HBSA0=112mmPI=2.13KWTI=323.49Nmd112 (2.13/63) 1/3mm=20.59mm联轴器计算转矩 Tca=KT 取 K=1.3 Flim1=550Mpa Flim2 =500MpaYNT1=0.84YNT2=0.87YST=1SF=1.4a= 120mmHL3 型弹性柱销联轴器8Tca=1.3*323490=420.537NmmTca 应小于联轴器公称转矩选用 HL3 型弹性柱销联轴器，其公称转矩 630000 Nmm，孔径 d=30 mm，半联轴器的长度L=82 mm，其半联轴器和轴配合的毂孔长度 L=60mm。选用双列向心球面轴承 1208，其尺寸 d*D*T=40*80*18齿轮距箱体内壁距离 16 mm，轴承距箱体内壁距离 8 mm。选用 U 型平键，其尺寸为 b*h*L=10*8*46八、校核轴的疲劳强度判断危险截面由于花键轴截面处受的载荷较大，直径较小，所以判断为危险截面花键轴截面右侧的MPaWmb5.17截面上的转切应力为 T64.2PaTmb 9.78.15由于轴选用 40cr，调质处理，所以， ， 。MPaB735Pa3861Ma2601综合系数的计算由 ， 经直线插入，知道因轴肩而形成的047.2dr5.dD双列向心球面轴承 1208d*D*T=40*80*18输入轴 U 型平键，其尺寸为b*h*L=10*8*469理论应力集中为 ， ，23.81.轴的材料敏感系数为 ， ，故有效应力集中系数5.0q7.0q为 .2)1(k70q查得尺寸系数为 ，扭转尺寸系数为 ，轴采用磨2. 76.0削加工，表面质量系数为 ，轴表面未经强化处理，92.0即 ，则综合系数值为1q93.21kK.碳钢系数的确定：碳钢的特性系数取为 ，1.005.安全系数的计算：轴的疲劳安全系数为 92.61maKS.41a SSc 5.6.2故轴的选用安全。输入轴如下图：10九、输出轴的设计计算选用 45#调质钢，硬度（217255HBS）取 A0=112dA0(P 2/n2)1/3=112(2.07/63)1/3=35.9mm取 d=40mm轴承选用双列圆锥滚子轴承，其尺寸为：d*D*T*b=40*80*55*8选用 U 型平键:b*h*L=8*7*40十、轴承的校核轴承选用双列圆锥滚子轴承d*D*T*b=40*80*55*8U 型平键:b*h*L=8*7*4011径向力 N5.16821VHrF派生力 ，YrAd7.52YrBd7.52轴向力 由于 ，dAdBa FNF.31所以轴向力为 ，2A752当量载荷 由于 ， ，eFrAa3.1eFrBa31.0所以 ， ， ， 。4.0AX6.YBXY由于为一般载荷，所以载荷系数为 ，故当量载荷为2.1pfNFfPaArApA 04.59)( .0)(aBrBpBFfP轴承寿命的校核 hCnLAh 24198.3)617输出轴如下图所示：十一、箱体尺寸选取名称 符号 尺寸箱座壁厚 812箱盖壁厚 18箱盖凸缘厚度 b12箱座凸缘厚度 14箱座底凸缘厚度 2 14轴承旁联接螺栓直径1d12定位销直径 d10大齿轮顶圆于内箱壁距离111齿轮端面至内箱壁距离2 16轴承端盖外径 2D120盖与座联接螺栓直径d12轴承端盖螺钉直径3 10十二、操纵机构操纵机构采用摆动式操纵机构，该机构是通过摆杆、滑块拨动被操纵件。13十三、三维建模打开 UG 窗口，在工具栏中单击建模，选择添加组件。按照各种装配关系，将输出轴的其它两齿轮装配上。将输出轴、输入轴装到箱座上。14将轴承、操纵机构装到箱座上。最后将箱盖、螺栓、销钉等装到箱座上。15参 考 文 献 1. 王启义，章继伟主编。金属切削机床设计。上海科学技术出版社，1985 年 5 月第 1 次印刷。2. 戴曙主编。金属切削机床设计。机械工业出版社，1981 年7 月北京第一版。3. 杨黎明主编。机械零件设计手册。国防工业出版社，1986年 12 月第一版。4. 孙汝翼主编。机床设计图册。上海科学技术出版社，1979年 12 月第一版。5. 张培金主编。机械设计课程设计。上海交通大学出版社，161996 年 3 月第一版。组员设计心得：课程设计总结经过四周的努力,我们终于将机械设计课程设计做完了。在这次作业过程中，我主要负责三维建模，同时还参与了零件的设计和计算。在做的过程中我们遇到了许多困难，一遍又一遍的计算,一次又一次的设计方案修改这都暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足，但在老师的指导下，找到了问题所在之处, 将之解决了。通过这次课程设计，让我进一步熟悉了铣床的传动系统，同时也掌握了用 UG 怎样画齿轮，而且对 UG 的一些功能有了进一步的了解，特别是当中的建模，因为在建模过程中碰到的问题比较多，通过翻阅资料和问同学最后终于将问题解决，所以印象更为深刻。尽管这次作业时间较长，过程较曲折，但我的收获还是很大的，不仅熟悉了 UG 建模，而且对一些所学的书本上的内容有更为深刻、形象的了解。对我来说，收获最大的是方法和能力，那些分析和解决问题的方法与能力。在整个过程中,我发现像我们这些学生最缺少的是经验,没有感性的认识,空有理论知识,有些东西很可能与实际脱节。总体来说,我觉得做这种类型的作业对我们的帮助还是很大的,它需要我们将学过的相关知识都系统地联系起来,从中暴露出自身的不足,以待改进。有时候,一个人的力量是有限的,合众人智慧,我相信我们的作品会更完美。17姓名：敖鹏 学号：10404020619课程设计总结为期四周的专业课程设计已悄然结束，在黄老师的悉心指导下，通过我组成员的共同努力顺利完成了此次的设计任务。在此之前也有一些相关大大小小的课程设计，我努力去做了，相比之下我今天付出了更多的努力。可能是因为再有四五个月就踏上工作岗位，真正靠一个人的努力来支撑起一片属于自己的天空；也可能是因为做机械设计相关的工作是我所喜爱的。但不管怎样，付出努力，认真对待是正确地、应该地。当一个人认真的对待、去做一件事情时，就会从中收获到很多东西。通过本学期期末的专业课程设计，从专业方面来讲确实让我学习到了许多东西。也许这样让我举例说明一下我说不出，但我可以肯定的是我的知识相比课程设计之前有了很多长进。这次我们设计的题目是一个简易卧式铣床传动装置，此前我只是简单的操纵过车床，其内部结构也是从机械基础课程中简单的了解到一点。但通过对铣床传动装置的简易设计，让我对机床相关的知识有了一个比较深入的了解。与之前的课程设计不同的是，这次我们的设计制图均是通过设计软件进行的，AutoCAD，UG，以前学习过的计算机软件在这时让我们重拾了起来，使我们即将淡忘的记忆日渐清晰起来。刚开始绘图时，感觉手生的很，甚至连基本的操作都陌生起来，那种会但是不知道该怎么做的感觉是苦恼的，犹如隔靴抓痒。这时让我意识到自己正把以前学过的18知识渐渐遗忘，让我这个想在专业技术方面有所发展的毕业生有些恐惧，如果以这样的状态走入工作岗位结果会是怎样，但是在接下来的慢慢熟悉操作过程中让我变的充实起来。课程设计做的不只是电脑绘图，还要查资料，计算，寻求最佳的设计方案等，在这过程使我对机械方面的技术标准，查阅相关资料的能力又有了一定的了解和提高。在整个的课程设计过程中，作为一名小组长在前期工作中主要拟订了设计方案，同指导老师探讨方案的可行性，根据设计需要与小组成员搜集相关的书籍资料；方案确定后，分配各成员的工作大方向，其中我主要负责了计算机软件的二维绘图，三维建模装配，也说明书的编制也有介入。本身我们就是一个不可分割的整体，所以在工作方面相互介入，彼此渗透，这样才能做好既定的工作。整个设计过程中得到了黄老师的认真负责指导，在此