CA6140普通车床传动系统课程设计说明书

1、、设计题目：设计一台加工直径最大范围是 320mm勺普通车床的主传动系统。主要参数：1、转速范围:N=40-1800 (r/min)2、转速级数:Z=123、电机功率：P=4KW被加工零件的材料：钢、铸铁刀具材料：高速钢、硬质合金二、设计目的：1、 培养综合运用和巩固扩大已学过的知识，以提高理论联系实际的设计与 计算能力。2、培养收集、阅读、分析和运用资料的能力，以提高能够独立工作的综合 素质能力。3、 使初步掌握机床设计的步骤与方法，以提高结构设计和编制技术文件的 能力。4、使熟练掌握计算机辅助设计、主轴组件优化设计和主轴刚度的校核计算 等，以提高运用现代设计方法的能力。5、此设计过程是毕业

2、设计教学环节实施的技术准备。三、设计内容与基本要求： (一)设计内容:I .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Rn nmax ；nmin（3）公比：大公比，小公比以及混合公比；（4）确定结构网和结构式：传动副：前多后少，前密后疏。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：降速：前缓后急。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；II .动力设计（1）传动件的计算转速片：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-

3、120），支撑形式，计算合理支撑跨距 L皿.结构设计IV.校核一个齿轮（最小的），校核主轴（弯矩，扭矩）（二）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、绘制图纸，主轴箱展开图1张。四、设计参数:序号力口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1320mm1800,1250,900,630,450,315 ,224,160,112,80,56,404kw,1440r/m in五、运动参数

4、设计18004045(1)传动方案设计(选择集中传动方案)(2)转速调速范围Rn nmaxn -"min(3)选用混合公比1.41(4)确定结构网和结构式：12 3 2 2(5) 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：U1 1 , U2 %.41 U3 0.5故齿数最小的齿轮在降速比为u 2之中查表取N Zmm 24，sz 72，贝y z； 48，贝S Z2 -u sz 30 ,化 421 u2Z3U Sz 36 ,Z3 361 U32.基本组的降速比分别是：U1 0.5 , U2 1.43故齿数最小的齿轮在降速比为U10.5 之中，计算有 z

5、,28 , Sz 84 ,则 Zi' 56 , Z2-usz 49 , Z2351 u23 .第二扩大组的降速比分别是ui 0.25 , U2 2故齿数最少的齿轮在u1 0.25之中，查表有z1 21 , s 105 , Zi' 84 ,Z270 则 Z235 .(6) 传动系统图如下:0225八1440r/nin(7) 绘制转速图： 如下图所示IIHI电1斗斗o卞36：36ICr/mi180012809006404503E022516011?805640六、动力参数设计（1）传动件的计算转速 .主轴的计算转速：是低速第一个三分之一变速范围的最高一级转速,即 nj=80r/mi

6、n。 .各轴的计算转速如下：轴序号电III皿IV计算转速144064032016080（r/min ） .最小齿轮的计算转速如下:轴序号及最小齿轮齿数I( 24)n (28)皿(21)IV (35)计算转速(r/mi n )64032016080(2) 计算各传动轴的输出功率P1P额nbnr4.00.960.993.80(kw)P2P1ngn3.800.970.993.65(kw)P3P2ngnr3.650.970.993.51(kw)P主P3ngnr3.510.970.993.37(kw)(3) 计算各传动轴的扭矩T19550 旦56703(N ?m)T29550-Pln2j108930(

7、N ?m)T3F39550g209503( N ?m)T主P主9550n主j402294(N ?m)七、轴径设计及键的选取.轴I: p1 3.80kw , nij 640r/mi n，取【】=1。带入公式：d 1.05 92 P 有，d 26.8mm,轴加大以保证轴的稳定。 也圆整取d 35mm选平键：10 8 .轴H： p2 3.65kw , n2j 320r/mi n，取【】=2。带入公式：d 1.05 77,； P 有，d 22.2mm,轴加大以保证轴的稳如j 定。圆整取d 30mm选平键：10 8 .轴皿：P3 3.51kw , n® 160r/min，取【】=1。带入公式：

8、d 1.05 92有，d 37.2mm,轴加大以保证轴的稳定。如j 圆整取d 40mm选平键：10 8 .轴W：选择主轴前端直径D1 72mm ,后端直径D2 (0.75 : 0.85) D1 取D2 55mm，则平均直径D 55mm。对于普通车床，主轴内孔直径d (0.55 0.6) D ,考虑为增强主轴的弯 矩适当缩小内孔径故本例之中，主轴内孔直径取为d 15mm支承形式选择两支撑，初取悬伸量a 80mm,支撑跨距L 348mm。选择平键连接，b h 22 14,l 75mm。主轴(W轴)图：al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=1.0Pj

9、KP 1.0 4.0 4.0kw(2)选择三角带的型号：由 Pj 4.0kw 和 n1440r/min查表选择B型带(3)取 Di 100mm，则D22 D1n21440 D640225mm(4)核算胶带速度VD1n1(5)v7.54m/ s60000初定中心矩0.7(D1 D2) A 2(D1 D2)得 227.5mm A0650mm圆整取500mm(6)计算胶带的长度L。2 A。D1D210022252254500(D2 D1)24 A02100 1518 mm2500L 1550mm(7)计算实际中心距LL。A A)0 5002(8) 核算小带轮的包角° 180o型A(9) 确

10、定胶带的根数Z1550 1518120o516mm,圆整取 520mm.1800 竺卫0 型 1660 1200.520p01.92， c1 0.98p0c11.92 0.98 0.992.12，取三根带。带轮图:九、计算齿轮模数(1)模数的确定:a.传动组：计算最小齿轮分度圆直径d 76.573 (1)KTV d 2其中：-公比；二4 ;Nd-电动机功率；Nd = 4KW;m -齿宽系数；卜齿轮传动许允应力；nj-计算齿轮计算转速。ZNlim取 lim = 605 N / mm2 ,安全系数 S = 1由应力循环次数选取K 1.2分度圆直径d76.57 3(41) 1-2 56703Y 0.

11、9 4 605 60546.75mm所以模数 m=d/z=46.75/2仁2.3, 取 m=3各级实际转速(r/min)78.9157.9315.9631.6各级标准转速(r/min)80160320640误差1.4 %1.3 %1.3 %1.3 %十、各级转速校核以上各级的转速误差全部满足实际转速标准转速标准转速10(1)% 10(1.41 1)% 4.1%轴 号IIIIIIIV齿 数3024364248364928355670213584模数3分度圆直径90721081261441081478410516821063105252齿 顶 圆 直 径9678114132150114153901

12、11174216691112581一、齿轮校核60mT0.83, KnCo360 640 90003.26.接触应力：Kt2088 1000 (U为传递的额ZmuBnjF 1 齿 根826410011813610013976971602025597244圆 直.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5径齿 根3.75高齿 顶3高齿 高6.75中 心108126157.5距齿 宽2424242020242424202024302034(1) 从上表可知I轴到H轴的最小齿轮齿数为24查设计手册可得以下数据:Z 24,u2,m3,B8 324, rij 640r/min, Q 1.04

13、, K21.3, K31.3T TS/P 18000/29000107Kn0.58,Kq 0.64 , Ks KTKnKNKq 1.00定功率(KW N 3.8将以上数据代入公式可得j 740.6Mpa 1100Mpa.弯曲应力：Ktm L60mTCo:60 640 严002.36V 2 106Kn 0.83,Kn 0.78,Kq 0.77 , Ks 心心心心 1.18 ,Y 0.395191 105K1K2K3KsNw2(MPa)Zm2BYq将以上数据代入公式可得w 114.9Mpa 320Mpa(2) 从上表可知H轴到皿轴的最小齿轮齿数为28查设计手册可得以下数据：Z 28,u2,m3,B

14、10 3 30, rij 320r/min, Ki 1.04, K2 1.3, K3 1.3T TS/P 18000/29000.接触应力：Kt60niT360 320 9000 2.6KnC。1070.85,Kn0.58, Kq 0.60, Ks 心心心心 0.772088 1000 (U 1)K1K2K3KsN(MPa) N 为传递的额定ZmuBnj功率(KV)/ N 3.65将以上数据代入公式可得j 690.6Mpa1100Mpa.弯曲应力：Kt0.85,Kn60n1TC0660 320 9000 2.12 106Kn0.78,Kq 0.75, Ks ©KnKNKq 1.045

15、191 10K1K2K3KsN(MPa)Zm2B nj将以上数据代入公式可得w 52.7 Mpa 320Mpa(3) 从上表可知皿轴到W轴(主轴)的最小齿轮齿数为21查设计手册可得以下数据:Z 21,u4,m3,B10 330,n160r / min, Q 1.04, K21.3, K31.3T TS/P 18000/29000.接触应力：Ktm 60 C。60 160 90001072.1Kn 0.85, Kn0.58,Kq0.60 , Ks 心心心心 0.62笃鯉严遐严加)小为传递的额定功率(KVy N 3.51将以上数据代入公式可得j 1046 Mpa 1100Mpa.弯曲应力：Kt0.

16、95, Kn 0.78, Kq 0.75， KSKnKTKnKNKq 1.04191 105仆2&3Zm2B nj(MPa)将以上数据代入公式可得135.1 Mpa 320 Mpa十二、主轴校核(a)主轴的前端部挠度ys y0.0002 5250.105(b)主轴在前轴承处的倾角容许值轴承 0.001 rad(C)在安装齿轮处的倾角 容许值齿0.001 radDiliD平均 1.07 L总65 16 70 78 75 50 80 23685 160 90 15069087mm5E 2.1 105MPa詈(185)1356904( mm4)Fz126 &N)2 955 104 p

17、主 0.9953 2 955 104 3.37 0.9953400 125Fy 0.4Fz 507(N) , Fx 0.25Fz 317(N)由于小齿轮的传动力大，这里以小齿轮来进行计算厂 2 955 104P主 2 955 104 3.37Fq-490( N)m主 z主 n计3 35 125将其分解为垂直分力和水平分力由公式FQyFQy tannFq, FqzFQy tan n可得Fqz1309( N),FQy3595( N)Mz22Fzl件331268 160135253(Ngmm)My2 2 Fyl件3 y 件 3507 16054080( Ngmm)Mx11-Fxd 件-22317 1

18、3020605(Ngmm)主轴载荷图如下所示:)垂直平面内仙)水平平面内由上图可知以下数据：a=364mm,b=161mm,l=525mm,c=87mm计算（在垂直平面）yiFQZabc(l a),y26EIl23eQ c),y3FzC心3c）6EIyszy1 y2 y30.00173Fqz ab(b a)，3EIl备（2l3c),挣1 3c)6.9105轴承i轴承z计算yiysy轴承1轴承yFQzab(la)6EIl轴承2Fzd3EI轴承3MZl3EI轴承1轴承2（在水平面）FQyabc(l a)6EIl5轴承32.9 10,y2空(l c),3EIly3(2l3c)6EIy1 y y30.

19、017吐(b a)，3EIlFQyab(la)6EIl轴承1 轴承2(My Mx)zi齿3(l3EI3c)合成:ys轴承13.86 105FyCl轴承2怎T，5轴承 332.8 102 2,yszysy0.018 0.105齿 y2齿 y2 0.00015 0.0012 2轴承 z 轴承 y 0.000330.001轴承3(My Mx)l3EI十三、轴承的选取(1) 带轮：由于带轮不承受轴向力，故选用深沟球轴承，型号：6211。(2) I轴：1轴的前后端与箱体外壁配合，配合处传动轴的轴径是 35mm同时I轴也不会承受轴向力，故也选用深沟球轴承，型号： 6207。(3) H轴：轴径:30mm采用角接触轴承，型号：7206G(4) 皿轴：轴径:40mm采用角接触轴承，型号：7208G(5) W轴(主轴)：主轴是传动系统之中最为关键的部分，因此应该合 理的选择轴承。轴径：55mm,从主轴末端到前端依次选择轴承为圆柱滚子轴承，型号：N211B;角接触轴承，型号:7211C;轴径:75mm, 圆柱滚子轴承，型号：1215,其示意图如下图：小结为期两周的课程设计已经结束了，拿着自己设计出