机床主传动系统设计[转速50-280，Z4，公比1.78，P4，1440]【优秀机械课程毕业设计论文】
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机床
传动系统
设计
转速
50
z4
公比
p4
优秀
优良
机械
课程
毕业设计
论文
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份，26页。5400字。
任务书一份。
图纸共2张，如下所示
A0-展开图.dwg
A3-主轴图.dwg
- 内容简介：
-
哈尔滨理工大学荣成学院课程 设计任务书 设计小组 第 1 组 班级 机械 11 专业 机械设计制造及其自动化 小组成员 姓名 学号 任务分工 姓名 学号 任务分工 王贺 1130060322 画图 公茂全 1130060309 画图 田兆晖 1130060321 计算 冯全威 1130060306 计算 主要技术参数 技术参数 ： 0r/80r/Z=4 级；公比为 动机功率 P=4机转速 n=1440r/导教师 丁艳艳 联系方式 设计内容： 1、运动设计：根据给定的极限转速、变速级数、及公比值，确定其转速范围、转速数列、结构式、结构网，绘制转速图和传动系统图，确定齿轮齿数，计算转速误差。 2、动力计算：根据给定的有关参数，确定各传动件的计算转速；确定各传动轴和主轴的轴径，确定并验算各传动齿轮的模数，计算主轴的合理跨距；对靠近主轴的传动轴进行刚度校核，并验算该轴上轴承的寿命。 3、绘制下列图纸：（ 1）主轴箱横剖面图 1 张（ （ 2）主轴零件工作图（ 并附在设计计算说明书内。 4、编写设计计算说明书（约 8000 字左 右）：设计计算说明书书写格式梗概 摘要；目录；课程设计的目的；课程设计题目、主要技术参数和技术要求 运动设计；动力计算；主要零部件的选择；校核；结束语；参考资料等 5、提交课程设计计算说明书及图纸打印稿和电子稿，并准备答辩。 课程设计时间： 2014 年 12 月 22 日至 2015 年 01 月 02 日 答辩时间： 2015 年 01 月 02 日 主要参考文献、资料： 【 1】、赵韩 . 机械系统设计 【 2】、周堃敏 . 机械系统设计 【 3】、于惠力 主编 机械设计 科学出版社 第一版 【 4】、戴 曙 主编 金属切削机床设计 机械工业出版社 【 5】、赵九江 主编 材料力学 哈尔滨工业大学出版社 第一版 【 6】、郑文经 主编 机械原理 高等教育出版社 第七版 【 7】、于惠力 主编 机械设计课程设计 科学出版社 分级变速主传动系统设计 技术参数 ： 0r/80r/Z=4 级；公比为 动机功率 P=4机转速 n=1440r/ 容 序号 文 件 名 称 数 量 1 任务书 1 份 2 设计计算书 1 份 3 图纸（ 2 张 4 其它 组长 姓名： 王贺 学 号： 1130060322 专业 班级 ： 机械 11 指导教师： 丁艳艳 机械系统设计 课 程 设 计 题 目： 分级变速主传动系统设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机械 11 姓 名： 王贺 公茂全 田兆晖 冯全威 学 号： 1130060322 1130060309 1130060321 1130060306 指导教师： 王仲文 丁艳艳 机械电子工程系 2015 年 01 月 02 日 哈尔滨理工大学机械系统设计课程设计指导书 I 分级变速主传动系统设计 摘 要 本说明书着重研究机床主传动系统的设计步骤和设计方法，根据已确定的运动参数以变速箱展开图的总中心距最小为目标，拟定变速系统的变速方案，以获得最优方案以及较高的设计效率。在机床主传动系统中，为减少齿轮数目，简化结构，缩短轴向尺寸，用齿轮齿数的设计方法是试算，凑算法，计算麻烦且不易找出合理的设计方案。本文通过对主传动系统中三联滑移齿轮传动特点的分析与研究，绘制零件工作图与主轴箱展开图及剖视图。 关键词 分级变速；传动系统设计；传动副；结构网；结构式；齿轮模数，传动比 哈尔滨理工大学机械系统设计课程设计指导书 录 摘 要 . I 第 1 章 绪论 . 1 程设计的目的 . 1 程设计的内容 . 1 论分析与设计计算 . 1 样技术设计 . 1 制技术文件 . 2 程设计题目、主要技术参数和技术要求 . 2 第 2 章 运动设计 . 3 动参数及转速图的确定 . 3 定各变速组齿轮传动副齿数 . 5 算主轴转速误差 . 6 第 3 章 动力计算 . 7 传动设计 . 7 算转速的计算 . 8 轮模数计算及验算 . 9 轮分度圆直径的计算 . 11 第 4 章 主要零部件的选择 . 13 动机的选择 . 13 承的选择 . 13 速操纵机构的选择 . 13 第 5 章 校核 . 14 轮校核 . 14 的校核 . 17 第 6 章 结构设计及说明 . 20 构设计的内容、技术要求和方案 . 20 开图及其布置 . 20 结论 . 22 参考文献 . 23 致谢 . 24 哈尔滨理工大学机械系统设计课程设计指导书 1 第 1章 绪论 程设计的目的 机械系统设计课程设计是在学完本课程后，进行一次学习设计的综合性练习。通过课程设计，使学生能够运用所学过的基础课、技术基础课和专业课的有关理论知识，及生产实习等实践技能，达到巩固、加深和拓展所学知识的目的。通过课程设计，分析比较机械系统中的某些典型机构，进行选择和改进；结合结构设计，进行设计计算并编写技术文件；完成系统主传动设计，达到学习设 计步骤和方法的目的。通过设计，掌握查阅相关工程设计手册、设计标准和资料的方法，达到积累设计知识和设计技巧，提高学生设计能力的目的。通过设计，使学生获得机械系统基本设计技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行机械系统设计创造一定的条件。 程设计的内容 机械系统设计课程设计内容由理论分析与设计计算、图样技术设计和技术文件编制三部分组成。 论分析与设计计算 （ 1）机械系统的方案设计。设计方案的分析，最佳功能原理方案的确定。 （ 2）根据总体设计参数，进行传动系统运动设计和计算。 （ 3）根据设计 方案和零部件选择情况，进行有关动力计算和校核。 样技术设计 （ 1）选择系统中的主要机件。 （ 2）工程技术图样的设计与绘制。 哈尔滨理工大学机械系统设计课程设计指导书 2 制技术文件 （ 1）对于课程设计内容进行自我经济技术评价。 （ 2）编制设计计算说明书。 程设计题目、主要技术参数和技术要求 程设计题目和主要技术参数 题目 19：分级变速主传动系统设计 技术参数： 0r/80r/ Z=4 级；公比为 动机功率 P=4机转速 n=1440r/ 技术要求 （ 1）利用电动机完成换向和制动 。 （ 2）各滑移齿轮块采用单独操纵机构。 （ 3）进给传动系统采用单独电动机驱动。 哈尔滨理工大学机械系统设计课程设计指导书 3 第 2章 运动设计 动参数及转速图的确定 速范围 Rn=0280= 转速数列 查机械系统设计表 2准数列表 ， 首先找到 50r/根据=得出主轴的转速数列为 50r/90r/160r/280r/4 级。 定结构式 对于 Z=4 可分解为： Z=21 22 定结构网 根据“前多后少”，“先降后升”，前密后疏 ,结构紧凑的原 则 ,选取传动方案 Z=21 22,其结构网如图 2 图 2构网 哈尔滨理工大学机械系统设计课程设计指导书 4 制转速图和传动系统图 （ 1）选择电动机：采用 （ 2）绘制转速图，如图 2 图 2速图 （ 3） 画主传动系统图。根据系统转速图及已知的技术参数，画主传动系统图如图 2 图 2主传动系统图 哈尔滨理工大学机械系统设计课程设计指导书 5 1 (m+D) 轴最小齿数和 :+D/m) 定各变速组 齿轮 传动副齿数 1、 100120,中型机床 0100 2、直齿圆柱齿轮 1820 3、齿数确定： 基本组： 1, 1/ ;所以最小的齿数应该在 ， 由文献 查 得： 0，公比 对应的齿数为 25. 5； 45； 0；由此可得： （ 1+ =35，35 验算： 5 180 70 10 4，满足要求。 第一扩大组： 1 ； 1/ 2；所以最小的齿数应该在 文献得： 8， 64； 0；由此可得： 1+=40，40 验算： 8 180 100 21 4，满足要求。 定比传动： c=1/ 2；取 9， 61 哈尔滨理工大学机械系统设计课程设计指导书 6 表 2 齿轮齿数 传动比 基本组 第 1扩大组 第 2扩大组 1:1 1:1 1： :号 112 11数 35 35 25 45 40 40 18 64 19 61 算主轴转速误差 实际传动比所造成的主轴转速误差，一般不应超过 10( ,即 n 10( =对 80r/际转 43016210353540406119=275r/ 则有280280 因此满足要求。 同理，根据计算得出其他各组的数据如下表： 表 2速误差分析表 n 280 160 90 50 n 275 153 86 48 误差 4 所有计算结果都小于 因此不需要修改齿数。 哈尔滨理工大学机械系统设计课程设计指导书 7 第 3章 动力计算 传动设计 输出功率 P=4速 430r/90r/ 确定计算功率 按最大的情况计算 P=4K 为工作情况系数，查 1表 取K=1.0 pd=4 选择 V 带的型号 : 根据 pd,430r/考 1图表 表 小带轮 直径，查表选择 A 型 V 带 00 确定带轮直径 d1,带轮直径 00算带速 v=601000)= 1001430/(601000)=s 从动轮直径 d2=430100/890= 60算实际传动比 i=d2/60/100= 定中心矩 a 和基准带长 1初定中心距 .7(d1+ 2(d1+ 182 520 取 002带的计算基准长度 (d1+2+(2300+ (100+160)/2+(1603001011 1表 000尔滨理工大学机械系统设计课程设计指导书 8 3计算实际中心距 a2=300+(10113114确定中心距调整范围 a+11+000=741mm 000=296 验算包角 1=1800-（ 800-(1603116901200 定 V 带根数： 确定额定功率： 查表并用线性插值得 1表 37 得功率增量 1表 38 得包角系数 K = 1表 3 得长度系数 定带根数： Z=（ K K L =4/( Z=5 算转速的计算 轴的计算转速 由机械系统设计表 3的公式 50 )13/4( 取计算转速为 50r/ 传动轴的计算转速 I 轴： 890r/I 轴： 500 890 r/尔滨理工大学机械系统设计课程设计指导书 9 ： 160 890 r/V 轴： 50 280 r/ 确 定各传动轴的计算转速。 由机械设计知识可知，一对啮合齿轮只需要校核危险的小齿轮，因此只需求出危险小齿轮的计算转速 ， 可求得其余两对啮合齿轮中危险齿轮的计算转速 ， 各计算转速 如 表 3 3各轴计算转速 定齿轮副的计算转速 表 3齿轮副计算转速 序号 2 4 Z5 90 890 500 500 160 轮模数计算及验算 算各传动轴的输 出功率 rb 3.8( rg rg rg 径设计及键的选取 轴一： p ,90r/ 。【 】 带入公式： 轴号 I 轴 计算转速 r/ 890 500 160 50 哈尔滨理工大学机械系统设计课程设计指导书 10 491 有， d=整取 d=24花键： 6 26 30 6 轴二： p ,00r/ 。【 】 带入公式： 491 有， d=整取 d=30选花键： 8 32 36 6 轴三： p,60r/ 。【 】 带入公式： 491 有， d=整取 d=36花键： 8 36 40 7 主轴： 为了提高主轴抗震性 ,采用两支承 ,以前支承为主 表选择主轴 前端直径1 80D 后端直径210 . 7 5 0 . 8 5 ）=80=64承内径： d/D d 0+64/2)= d=50于普通车床，主轴内孔直径 ( 0 0 ,故本例之中，主轴内孔直径取为 d=24后轴承选用 列双列圆柱滚子轴承，材料为 45 钢。热处理：调治 轴悬伸量： a/ a=(1= (x(80+ 64/ 2) =90 180，取 a=120 数计算 一般同一变速组内的齿轮取同一模数，选取负荷最重的小齿轮，按简哈尔滨理工大学机械系统设计课程设计指导书 11 化的接触疲劳强度公式进行计算，即可得各组的模数， 按接触疲劳计算齿轮模数 m 21( 1 ) j m j jm P 驱动电动机功率 m=B/m=6 m=8 j j =650 : m=8 ； Z 小 =25 ； u=90r/6338 31 1 2( 1) u = : m=8 ； Z 小 =19； u=00r/6338 31 1 2( 1) u = : m=8 ； Z 小 =19； u=60r/6338 31 1 2( 1) u = 轮分度圆直径的计算 I 轴 : d1= 25=75mm 3 45=135mm d2= 35=105mm 3 35=105尔滨理工大学机械系统设计课程设计指导书 12 B= m m=8 3=24mm h=3= : d3= 19=76mm 4 61=244d4= 40=160mm 4 40=160= m m=8 4=32mm h=4=9 : d5= 19=95mm 5 61=305= m m=8 5=40mm h=5=尔滨理工大学机械系统设计课程设计指导书 13 第 4章 主要零部件的选择 动机的选择 转速 n 1430r/率 P 4用 Y 系列三相异步电动 机。 承的选择 I 轴：与带轮靠近段安装深沟球轴承 6007，另一端安装深沟球轴承6006 ：靠近带轮一侧安装深沟球轴承 6007，中间安装深沟球轴承6007，后端安装深沟球轴承 61908 ：安装深沟球轴承 6007 两个。 ：主轴是传动系统中最关键的部分，既受到径向力又受轴向力的作用，所以选用圆锥滚子轴承 32209 和双列圆柱棍子轴承 速操纵机构的选择 选用左右摆动的操纵杆使其通过杆的推力来控制 上的三联滑移齿轮和二联滑移齿轮。 哈尔滨理工大学机械系统设计课程设计指导书 14 第 5章 校核 轮校核 各齿轮参数如表 5示： 表 5轮参数表 齿数 Z 模数 m（ 分度圆直 径 齿顶圆 直径 齿根圆直 径 齿宽 B I 轴 25 3 75 81 4 35 3 105 111 4 45 3 135 141 4 35 3 105 111 4 19 4 76 84 66 32 40 4 160 168 150 32 61 4 244 252 234 32 40 4 160 168 150 32 19 5 95 105 0 61 5 305 315 0 1、 一轴到二轴的小齿轮从上表可知齿数为 25 接触应力计算： P n )()1(102088 3218弯曲应力验算公式为： P )(101 9 1 2 3215 式中 这里取 N 为电动机功率， N=4r/; , m=3（ ; ;B=24（ ; 哈尔滨理工大学机械系统设计课程设计指导书 15 z=25; u= K 里取 T=15000h.; 1n r/, 1n =890（ r/ 0触载荷取0C= 710 ，弯曲载荷取0C= 6102 触载荷取 m=3；弯曲载荷取 m=6; 取取 3K=K 图 10，取 2K =K 10， 1K = 表 10， Y= j，取 j=650 w 取 w =275 根据上述公式，可求得及查取值可求得： j=639 jw =141 w 哈尔滨理工大学机械系统设计课程设计指导书 16 2、二轴到三轴的小齿轮从上表可知为齿数为 19。 查设计手册可得以下数据： Z=19， K= 2K =1， 1K =1， m=4，50； T=15000/110h 接触应力： 1 2 3( 1 )2 0 8 8 1 0 0 0 () K K K N M P aZ m u B n N=N 为传递的额定功率（ 将以上数据代入公式可得 j=9851200曲应力： 5 1 2 321 9 1 1 0 () K K N M P aZ m B n 将以上数据代入公式可得 w=87 160、 到主轴最小齿轮从上表可查 Z=19， 3K = 2K =1， 1K =1， m=4，80 T=15000/273h 接触应力： 1 2 3( 1 )2 0 8 8 1 0 0 0 () K K K N M P aZ m u B n N=将以上数据代入公式可得 哈尔滨理工大学机械系统设计课程设计指导书 17 j=10331200曲应力： 5 1 2 321 9 1 1 0 () K K N M P aZ m B n 将以上数据代入公式可得 w=93160的校核 主轴的前端部挠度 0 . 0 0 0 2 5 2 5 0 . 1 0 5 主轴在前轴承处的倾角 0 . 0 0 1 r a d容 许 值 轴 承 在安装齿轮处的倾角 0 . 0 0 1 r a d容 许 值 齿 3 52 0E M P a I= d d)/64/4=1460782F d/p* 5 5 0 0 0 0*2 3z 计件主F F z 由于小齿轮的传动力大，这里以小齿轮来进行计算 F ）（计主主主 5 5 0 0 0 0*2q P=9250N 将其分解为垂直分力和水平分力，根据公式 ,t a n t a nQ y Q y n Q Q z Q y F F F 可得 F F M 4 4 2 8 73/2 件M 94 53/2y 件哈尔滨理工大学机械系统设计课程设计指导书 18 M 件z 2543主轴载荷图如图 5示： 图 5轴载荷图 由上图可知如下数据： a=364mm,b=161mm,l=525mm,c=87算（在垂直平面） 1()6a b c l l , 22 ()3 l l,3 ( 2 3 )6 l 1 2 3 0 . 0 0 1 7 3y y y ()3a b l 齿 1 ， ( 2 3 )6 ZF 齿 2 ， ( 3 )3 ZM 齿 3 56 . 9 1 0 齿 Z 齿 1 齿 2 齿 3 哈尔滨理工大学机械系统设计课程设计指导书 19 ()6a b l l轴 承 1，3 zF 轴 承 2，3 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()6a b c l l , 22 ()3 l l,3() ( 2 3 )6 cy l 1 2 3 0 . 0 1 7y y y ()3a b l 齿 1 ， ( 2 3 )6 yF 齿 2 ， ()( 3 )3齿 3 51 3 . 8 6 1 0 齿 y 齿 1 齿 2 齿 3 ()6a b l l轴 承 1，3 yF 轴 承 2， ()3 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 22 0 . 0 0 0 3 3 0 . 0 0 1 轴 承 轴 承 Z 轴 承 Y 哈尔滨理工大学机械系统设计课程设计指导书 20 第 6章 结构设计及说明 构设计的内容、技术要求和方案 设计主轴变速箱的结构包括传动件（传动轴 、轴承、带轮、齿轮、离合器和制动器等）、主轴组件、操纵机构、润滑密封系统和箱体及其联结件的结构设计与布置，用一张展开图和若干张横截面图表示。课程设计由于时间的限制，一般只画展开图。 主轴变速箱是机床的重要部件。设计时除考虑一般机械传动的有关要求外，着重考虑以下几个方面的问题。 精度方面的要求，刚度和抗震性的要求，传动效率要求，主轴前轴承处温度和温升的控制，结构工艺性，操作方便、安全、可靠原则，遵循标准化和通用化的原则。 主轴变速箱结构设计时整个机床设计的重点，由于结构复杂，设计中不可避免要经过反复思考和多次 修改。在正式画图前应该先画草图。目的是： 1、布置传动件及选择结构方案。 2、 检验传动设计的结果中有无干涉、碰撞或其他不合理的情况，以便及时改正。 3、 确定传动轴的支承跨距、齿轮在轴上的位置以及各轴的相对位置，以确定各轴的受力点和受力方向，为轴和轴承的验算提供必要的数据。 开图及其布置 展开图就是按照传动轴传递运动的先后顺序，假想将各轴沿其轴线剖开并将这些剖切面平整展开在同一个平面上。 哈尔滨理工大学机械系统设计课程设计指导书 21 轴上装 的摩擦离合器和变速齿轮。有两种布置方案，一是将两级变速齿轮和离合器做成一体。齿轮的直径 受到离合器内径的约束，齿根圆的直径必须大于离合器的外径，负责齿轮无法加工。这样轴的间距加大。另一种布置方案是离合器的左右部分分别装在同轴线的轴上，左边部分接通，得到一级反向转动，右边接通得到三级反向转动。这种齿轮尺寸小但轴向尺寸大。我们采用第
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