机械制造装备设计课程设计[课件材料]

1、课课 程程 设设 计计 1行业材料 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 一、设计题目一、设计题目 设计一台普通车床的主传动系统，完成变速级数为设计一台普通车床的主传动系统，完成变速级数为1818级。级。 二、设计目的二、设计目的 通过设计通过设计实践，实践，掌握掌握机床主传动系统的机床主传动系统的设计方法设计方法。 培养培养综合运用机械制图、机械设计基础、机械制造装备综合运用机械制图、机械设计基础、机械制造装备 设计及结构工艺等相关知识，进行设计及结构工艺等相关知识，进行工程设计的能力工程设计的能力。 培养使用培养使用手册、图册、有关资料

2、及手册、图册、有关资料及设计标准规范设计标准规范的能力。的能力。 带传动采用卸荷带轮；由摩擦离合器实现主轴换向。带传动采用卸荷带轮；由摩擦离合器实现主轴换向。 2行业材料 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 根据给定的机床规格和极限转速（或转速），拟定合根据给定的机床规格和极限转速（或转速），拟定合 适的结构式（或转速图等）和主传动系统图，确定齿轮齿适的结构式（或转速图等）和主传动系统图，确定齿轮齿 数和带轮直径等，并计算转速误差。数和带轮直径等，并计算转速误差。 提高提高技术总结及编制技术文件的技术总结及编制技术文件的能力能力。 是是毕

3、业设计毕业设计教学环节实施的教学环节实施的技术准备技术准备。 三、课程设计的内容三、课程设计的内容 1 1、运动设计、运动设计 3行业材料 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 2 2、动力计算、动力计算 根据给定的电动机功率，计算主轴及传动轴尺寸、齿轮、根据给定的电动机功率，计算主轴及传动轴尺寸、齿轮、 皮带的根数及型号，确定轴承等。验算主轴或某一根传动轴皮带的根数及型号，确定轴承等。验算主轴或某一根传动轴 的刚度和轴承的承载能力。的刚度和轴承的承载能力。 3 3、结构设计、结构设计 进行传动轴组件、变速机构、主轴组件等的布置和结构进行传

4、动轴组件、变速机构、主轴组件等的布置和结构 设计。绘制机床主轴主变速箱装配图（包括展开图和一主要设计。绘制机床主轴主变速箱装配图（包括展开图和一主要 剖视图）和一主要零件图。剖视图）和一主要零件图。 4行业材料 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 4 4、编写设计计算说明书、编写设计计算说明书 主要包括：主要包括： 1 1）运动设计和动力计算的）运动设计和动力计算的计算过程和分析计算过程和分析； 2 2）结构设计说明结构设计说明（包括（包括主要结构的分析主要结构的分析以及其他需要以及其他需要说明说明 或或论证论证的问题）的问题）; ; 3

5、 3）参考文献）参考文献 5行业材料 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 四、课程设计的步骤和注意事项四、课程设计的步骤和注意事项 1 1、准备工作、准备工作 2 2、运动设计、运动设计 传动方案设计（集中传动或分离式传动）；传动方案设计（集中传动或分离式传动）； 结构式；结构式； 绘制转速图；绘制转速图； 确定齿轮齿数；确定齿轮齿数； 绘制传动系统图；绘制传动系统图； 带和带轮的设计计算；带和带轮的设计计算； 6行业材料 主轴转速误差计算主轴转速误差计算 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动

6、系统设计 验算转速误差，使主轴各级实际转速符合：验算转速误差，使主轴各级实际转速符合： 5 % nn n 理 论实 际 理 论 注意事项：注意事项： a a、分配传动比时，不宜采用过多的接近、分配传动比时，不宜采用过多的接近1/41/4的传动比，这样的传动比，这样 会使结构庞大，或小齿轮齿数太小，结构上较难实现。会使结构庞大，或小齿轮齿数太小，结构上较难实现。 b b、相邻传动组的齿数不应悬殊过大，以免大齿轮与相邻轴、相邻传动组的齿数不应悬殊过大，以免大齿轮与相邻轴 碰撞。碰撞。7行业材料 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 3 3、动力

7、计算、动力计算 传传动件的计算转速（主轴、各传动轴、最小齿轮）；动件的计算转速（主轴、各传动轴、最小齿轮）； 传动轴直径的估算和选用（一般情况下，应利用轴的传动轴直径的估算和选用（一般情况下，应利用轴的扭转强度扭转强度计算的方计算的方 法来估算出轴的最小直径，求得法来估算出轴的最小直径，求得d d值应加以圆整。如果是花键轴，则花键的值应加以圆整。如果是花键轴，则花键的 内径可比计算的内径可比计算的d d值减小值减小7%7%，由此选用合适的花键）；，由此选用合适的花键）； 主轴的设计（前端、后端直径、内孔直径、支撑形式、悬伸量、支撑跨主轴的设计（前端、后端直径、内孔直径、支撑形式、悬伸量、支撑跨

8、 距等）；距等）； 齿轮模数的估计（一般同一变速组中的齿轮取同一模数，一个主轴变速齿轮模数的估计（一般同一变速组中的齿轮取同一模数，一个主轴变速 箱中的齿轮采用箱中的齿轮采用1 12 2种模数。主轴变速箱的齿轮模数常取为种模数。主轴变速箱的齿轮模数常取为2.52.5、3 3、4mm)4mm)。 8行业材料 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 齿轮结构尺寸计算。齿轮结构尺寸计算。 注意事项注意事项 估算时，应尽量选择同类型机床，采用类比法进行。估算时，应尽量选择同类型机床，采用类比法进行。 4 4、绘制部件装配草图、绘制部件装配草图 选择轴

9、承型式，大致布置轴、齿轮及轴承位置；选择轴承型式，大致布置轴、齿轮及轴承位置； 确定每根轴的固定方法、轴承的调节和定位、齿轮的确定每根轴的固定方法、轴承的调节和定位、齿轮的 移动和固定方法等，并确定带轮的基本结构；移动和固定方法等，并确定带轮的基本结构； 剖面图和展开图必须同时交叉绘制，以便检查各机械剖面图和展开图必须同时交叉绘制，以便检查各机械 零件在空间上是否相碰；零件在空间上是否相碰； 9行业材料 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 结构应有良好的润滑和密封性，避免漏油现象发生；结构应有良好的润滑和密封性，避免漏油现象发生； 注意事

10、项：注意事项： a a、注意滑移齿轮是否有足够的移动位置，是否会发生干涉；、注意滑移齿轮是否有足够的移动位置，是否会发生干涉； b b、大齿轮外圆是否与其他轴或轴上的零件相碰；、大齿轮外圆是否与其他轴或轴上的零件相碰； c c、轴、轴承及轴上零件的固定和定位要可靠，受力后不应发生串动现象；、轴、轴承及轴上零件的固定和定位要可靠，受力后不应发生串动现象； d、机床应有良好的、可靠的润滑和密封装置；机床应有良好的、可靠的润滑和密封装置； e e、结构设计一方面要满足机床性能要求，另一方面要注意加工和装配工、结构设计一方面要满足机床性能要求，另一方面要注意加工和装配工 艺性；艺性； f f、严格遵守

11、国家标准；、严格遵守国家标准； g g、图纸符合国家机械制图标准。、图纸符合国家机械制图标准。 10行业材料 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 5 5、零件的验算、零件的验算 在零件尺寸和位置确定后，才可以知道它们的受力状态，在零件尺寸和位置确定后，才可以知道它们的受力状态， 力的大小，作用点和方向，才可以对零件（如力的大小，作用点和方向，才可以对零件（如齿轮、齿轮、轴轴、键、键、 轴承轴承等）进行较为精确的验算。等）进行较为精确的验算。 如发现不合理或不正确时，应重新修改结构，重新计如发现不合理或不正确时，应重新修改结构，重新计 算，

12、以达要求。算，以达要求。 6 6、装配图上应标数据、装配图上应标数据 齿轮齿数及模数、带轮直径、电动机功率和转速、轴编号齿轮齿数及模数、带轮直径、电动机功率和转速、轴编号 等，并均与转速图一致；等，并均与转速图一致； 决定配合性质的配合尺寸；决定配合性质的配合尺寸； 11行业材料 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 决定这个部件对其他部件的相对位置的基准尺寸；决定部决定这个部件对其他部件的相对位置的基准尺寸；决定部 件内基本零件的相对位置的基本尺寸；主要轴线到主要表面件内基本零件的相对位置的基本尺寸；主要轴线到主要表面 间距离的内部尺寸及

13、该部件的总体尺寸等。间距离的内部尺寸及该部件的总体尺寸等。 整个部件的技术条件；整个部件的技术条件； 图上所有零件应编号，相同零件应具有同一编号，并编图上所有零件应编号，相同零件应具有同一编号，并编 出零件明细表。出零件明细表。 7 7、绘制零图件、绘制零图件 绘制主轴箱装配图绘制主轴箱装配图 1张张(A0) 绘制两张主要零件图绘制两张主要零件图 1张张(A3或或A2) 12行业材料 C6136 车床车床 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 13行业材料 一一. 运动设计运动设计 1298.11198.101 41. 1lg )45200

14、0lg( 1 lg lg n R z rpmn20004541. 1例：已知例：已知 1. 确定转速级数确定转速级数 、 min nnman已知：已知： 1 lg lg n R z转速级数：转速级数： Rn ：变速范围：变速范围 设计内容及步骤设计内容及步骤 min max n n Rn 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 14行业材料 2. 确定结构式及结构网确定结构式及结构网 从从轴到轴到轴可传递轴可传递3种转速：种转速： 输入输入 输出输出 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计

15、15行业材料 （1）结构网）结构网 从从轴到轴到轴轴 可传递可传递12种转速。种转速。 22312结构式：结构式： 反映传动链特性关系反映传动链特性关系 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 16行业材料 nm z32 12=322， 12=232， 12=223 （2）结构式）结构式 遵循遵循“前多后少前多后少”原则：原则： 12=322 由于结构上的限制，变速组中的传动副数目通常选用由于结构上的限制，变速组中的传动副数目通常选用2或或3为宜，即：为宜，即： 传动顺序：传动顺序： 12=322 3. 传动顺序与扩大顺序传动顺序与扩大顺序

16、机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 17行业材料 扩大顺序：扩大顺序： 631 22312 下标：同组的传动副间的级比。下标：同组的传动副间的级比。 631 22312 361 22312 612 22312 传动顺序与扩大顺序一致传动顺序与扩大顺序一致 631 22312 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 18行业材料 1:4 1:11:1 1:2.82 1:2 1:1.41 2:1 45 63 90 125 180 250 355 500 710 1000 1400 2000

17、电机轴 4. 转速图转速图 （1）转速转速 （2）传动比传动比 主轴的各级转速为主轴的各级转速为 等比数列。等比数列。 为了结构紧凑、减小振为了结构紧凑、减小振 动和噪声，通常限制：动和噪声，通常限制： ， 4 1 min i2 max i 所以，在一个变速组，所以，在一个变速组， 变速范围：变速范围：8 “前缓后急前缓后急”原则：传动在前的传动组，其降速比小，而在后的原则：传动在前的传动组，其降速比小，而在后的 传动组，其降速比大传动组，其降速比大 1440 19行业材料 （3）CM6132 型普通车床型普通车床 采用分离式传动，变采用分离式传动，变 速箱和主轴箱分离。速箱和主轴箱分离。 采

18、用了背轮机构，采用了背轮机构， 解决传动比不能过大解决传动比不能过大 的问题。的问题。 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 20行业材料 CM6132 型普通车床转速图型普通车床转速图 1: 2 电机轴 180 45 63 90 125 250 355 500 710 1000 1400 2000 14401:1.03 1:1 1:2.5 1:3.55 1:1 1: 1.41 1: 2 1.41: 1 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 21行业材料 5. 齿轮齿数的确定齿轮齿数的确

19、定 1: 1.25 1.25:1 1.78:1 电机轴 1440 1:1.35 1:2.82 三对传动副，传动比为：三对传动副，传动比为： : 1 i1.78:1 : 2 i1.25:1 : 3 i1:1.25 在表中，可满足条件的齿数在表中，可满足条件的齿数和有：和有： 50、 56、 61、 70、 72 等。等。 : 1 i : 2 i : 3 i 18 32 22 28 28 22 20 36 22 39 25 45 26 46 25 31 31 25 27 34 31 39 32 40 34 27 39 31 40 32 选择哪一组？选择哪一组？ （1）根切）根切 （2）结构）结构

20、机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 22行业材料 例如：例如：传动轴的直径为传动轴的直径为35mm，齿轮模数为，齿轮模数为2.5，齿数，齿数20 20 38 齿顶圆：齿顶圆：50 分度圆：分度圆：45 齿根圆：齿根圆：37.5 35 5 .37 显然，齿轮的强度不够。显然，齿轮的强度不够。 若需键连接，则会切穿齿根。若需键连接，则会切穿齿根。 故，齿数和不能太小。故，齿数和不能太小。 如果选用如果选用 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 23行业材料 二二. 动力计算动力计算 1.

21、电机功率的估算电机功率的估算 在主传动的结构方案未确定之前，可按下式进行估算：在主传动的结构方案未确定之前，可按下式进行估算： 机 切 主 N N ：主传动电机功率 主 N ：消耗的切削功率 切 N 21 机机 ，：总传动链的机械效率 85. 070. 0 机 一般： 式中，式中， C6140 机床 C6132 功率(KW) 7.5 3.0 Z3040 机床 Z3063 功率(KW) 3.0 5.5 X62、63 机床 X63W 功率(KW) 7.5 10.0 国产机床动力参数参考表 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 24行业材料 2.

22、 主轴的估算主轴的估算 在设计之初，由于确定的仅仅是一个设计方案，具体构造尚在设计之初，由于确定的仅仅是一个设计方案，具体构造尚 未确定，因此，只能根据统计资料，初步确定出主轴的直径。未确定，因此，只能根据统计资料，初步确定出主轴的直径。 1 1D）主主轴轴前前端端轴轴颈颈的的直直径径（ D2D1 机床 D1 KW 车床 1.52.5 6080 钻床 铣床 2.63.63.75.5 5.67.37.411 70907010595130110145 5080 5090609060957510090105 50856090709575100 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机

23、床主传动系统设计机床主传动系统设计 25行业材料 12 )85.07.0()2(DD主主轴轴后后轴轴颈颈 3. 中间传动轴的估算中间传动轴的估算 按扭转刚度计算：按扭转刚度计算： 411 n N d j d NN j n 4 4 1 4 2 ddd 式中，式中， N ：该传动轴传递的额定功率。该传动轴传递的额定功率。 ：电机到该轴传动件传动效率总值。电机到该轴传动件传动效率总值。 d：当量直径。当量直径。 ：计算转速。：计算转速。 ：允许扭转角。：允许扭转角。 ：电电机机功功率率。 d N 花键轴时，轴内径要比花键轴时，轴内径要比d 小小7%。 空心轴时，空心轴时，：外外径径 2 d：内内径径

24、 1 d 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 26行业材料 计算转速计算转速 变速系统中传动件应根据哪一个转速进行动力计算，变速系统中传动件应根据哪一个转速进行动力计算， 应了解机床的功率特性和扭矩特性。应了解机床的功率特性和扭矩特性。 n N M j n min n max n M N 计算转速计算转速：传递全功率的最低转速。：传递全功率的最低转速。 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 27行业材料 计算转速的确定计算转速的确定 （1 1）等比传动，中型通用机床（）等比传动，中型通

25、用机床（C6132C6132、C6140C6140） 1 3 min z j nn （2 2）等比传动，大型通用机床）等比传动，大型通用机床 3 min z j nn 总级数 机床类 中型 9 大型 12161820 n4 n3n4n5n6n7 n8n7n6n5 （3 3）立式钻床、摇臂钻床）立式钻床、摇臂钻床 1 4 min z j nn 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 28行业材料 CM6132 型普通车床转速图型普通车床转速图 1: 1.25 1.25:1 1.78:1 电机轴 45 63 90 125 180 250 355

26、500 710 1000 1400 2000 1440 1:1.35 1:2.82 1:1 1:2.5 1:3.55 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 29行业材料 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 30行业材料 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 31行业材料 4. 齿轮模数的估算齿轮模数的估算 按接触疲劳强度或弯曲强度计算齿轮模数比较复杂，而且有些按接触疲劳强度或弯曲强度计算齿轮模数比较复杂，而且有些 系统只有在齿轮各参

27、数都已知道的情况后方可确定，所以，只在系统只有在齿轮各参数都已知道的情况后方可确定，所以，只在 草图完成后校核用。在画草图之前，先估算，再选用标准齿轮模草图完成后校核用。在画草图之前，先估算，再选用标准齿轮模 数。一般同一变速组中的齿轮取同一模数，一个主轴变速箱中的数。一般同一变速组中的齿轮取同一模数，一个主轴变速箱中的 齿轮采用齿轮采用1 12 2种模数。传动功率的齿轮模数一般取大于种模数。传动功率的齿轮模数一般取大于2mm2mm。在中。在中 型机床中，主轴变速箱中的齿轮模数常取：型机床中，主轴变速箱中的齿轮模数常取：2.52.5、3 3、4 4。 按齿面点蚀估算的齿轮中心距：按齿面点蚀估算

28、的齿轮中心距： mm n P A j 3 1 1 )(370 式中，式中，P：该齿轮传递的功率该齿轮传递的功率（KW）。）。 min)/ 1 rn j：大齿轮的计算转速（ ：大齿轮的计算转速（ 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 32行业材料 由中心距由中心距 A A 及齿数及齿数z1、z2，可求齿轮模数为：，可求齿轮模数为： ) 2 21 mm zz A m j （ 也可由下式计算：也可由下式计算： 3 1 321 2 1 )1(4 ) 340000 ( jmj n KKNK iz i m 机床设计手册机床设计手册（2）上）上 P265 表表5,491 机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计- -机床主传动系统设计机床主传动系统设计 33行业材料 三三. 结构设计结构设计 1 1设计内容设计内容 设计主轴箱、变速箱的结构包括传动件（传动轴、设计主轴箱、变速箱的结构包括传动件（传动轴、 轴承、齿轮、带轮、离合器、制动器、卸荷装置轴承、齿轮、带轮、离合器、制动器、卸荷装置 等）、主轴组