哈工大-机械制造装备设计大作业-卧式升降台铣床

1、HarbinInstituteofTechnology课程大作业说明书课程名称：机械制造装备设计设计题目：卧式升降台铳床院系：班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：哈尔滨工业大学目录一、设计任务3机械制造装备设计大作业的目的3机械制造装备设计大作业的内容3设计任务书3二、运动设计3确定转速系列3绘制转速图4确定定比传动副带轮直径7三、动力设计8传动轴直径初定9主轴轴颈直径的确定9齿轮模数的初步计算9对各种限制的讨论10选择带轮传动带型及根数12离合器与制动器12参考文献12.设计任务机械制造装备设计大作业的目的机械制造装备设计大作业是机械制造装备设计课程进行过程中的一个重要教学环节。其目的在

2、于通过机床主传动系统设计，使学生进一步理解设计理论，得到设计构思、方案分析、零件计算、查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养学生具有初步机械系统设计和计算能力。机械制造装备设计大作业的内容1、运动设计根据给定的机床用途、规格、极限速度、转速数列公比（或转速级数），分析比较拟定传动结构方案（包括结构式和结构网，转速图）和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转速与标准转速的相对误差。2、动力设计根据给定的电动机功率和传动件的计算转速，初步计算传动轴直径、齿轮模数；确定皮带类型及根数、摩擦片式离合器的尺寸和摩擦片数及制动器尺寸、选择机床主轴

3、结构尺寸。设计任务书设计题目：卧式升降台铳床主传动系统设计铳床机床主参数公比（）最低转速级数Z功率（kW）工作台面积320X12500mm2卧式升降台铳床主传动系统设计114二、运动设计1确定转速系列已知设计参数为：电机额定功率嗑4Kw,铳床最低转速Nmin37.5r/min,级数Z=11,公比=1.41。由铳床的最低转速Nmin37.5r/min、公比=1.41、级数Z=11,可知转速调整范围Rn=Z11.411032,主轴的极限转速NmaxRnNmin3237.51200r/min,查文献1表3-6可知主轴实际最大转速Nmax1180r/min,且主轴的转速数列为、53、75、106、15

4、0、212、300、425、600、850、1180因两轴间变速组的传动副数多采用2或3,在设计简单变速系统时，变速级数应选择z=3m2n的形式，m、n均为正整数，即选用三联齿轮和两联齿轮进行变速。由参考文献1,主变速传动系设计的一般原则是：传动副前多后少原则，传动顺序与扩大顺序相一致原则和变速组降速前慢后快原则，确定变速结构式如下：11=3i2325,其最末扩大组的调速范围_.5(2-1)/-5_R2=1.41=5.68,满足要求。设计机床主变速传动系时，为避免从动齿轮尺寸过大而增加箱体的径向尺寸，一般1限制降速最小传动比U主mirl1；为避免扩大传动误差，减少振动噪声，一般限制直齿4圆柱齿

5、轮的最大升速比U主2,由于铳床箱体尺寸较大，可选择最后扩大组的最小max降速比u主min一,最大升速比U主max4绘制转速图1、选定电动机根据机床主轴最大转速，由参考文献2表，选用Y系列封闭自扇冷式鼠笼式三相异步电动机，电机型号Y112M4,其级数P4,同步转速1500r/min,满载转速为1440r/min。2、分配总降速传动比总降速传动比为u口二包：50.0318,又电动机转速为1440r/min,nd1180在所要求标准转速数列当中，因而需用到带轮传动。3、确定传动轴的轴数传动轴数=变速组数+定比传动副数+1=3+1+1=5。4、齿轮齿数确定由传动结构式可知，变速组a有3个传动副，其传动

6、比分别是Ua1、Ua2、Ua3传动比小于1时取其倒数，由参考文献1表3-9可得到以下数据：Ua101Sz60,62,64,66,68,70,72,741Ua21.41SZL60,63,65,67,68,70,72,73L2Ua322SZ60,63,66,69,72,75,78取SZ72同理，在变速组b中，可以得到：Ub101SZL74,76,78,80,82,84,86L3 Ub22.82SZL72,73,76,77,80,81,84,87L取&80在变速组c中，可以得到：Uc11/1/1.41SZL100,102,104,106,108,110L4 _Uc23.98SZL100,10

7、1,103,104,105,106,108,109,110,111.取SZ104一般变速组内所有齿轮的模数相同，并是标准齿轮，因而三对传动副的齿数和Sz是相同的。由此可以确定各传动之间的齿数，如下所示：基本组SZ72乙36Z330Z524Z236Z442Z648第一扩大组Sz80Z740Z921Z40Z1059第二扩大组Sz104Z1161Z1321Z1243Z14835、绘制转速图IniDry<>1180>850>60036:36j40；40xn24:48.VA425)300>21231:5,150)106>75>53如下图（图1）所示:图1转速图3

8、7.56、绘制传动系统图种合理的传动系统图,由参考文献1,根据各级变速组传动比，可绘制出如下图（图2）所示。图2传动系统图7、核算主轴转速误差齿轮齿数确定后，主轴的各级实际转速即确定，实际传动比所造成的主轴转速误差，应满足：n实n-10(1)%4.1%n标所得结果如下表(表1)所示：标号n实n标误差结论11180%合格28508500合格3600%合格4425%合格5300%合格6212%合格7150%合格8106%合格975%合格1053%合格11%合格表1主轴转速误差确定定比传动副带轮直径根据电机功率为7.5KW,电机类型为丫型电机，执行机构类型为金属切削机床，设每天工作8-16小时。可得

9、设计功率为：FdKaP1.244.8KW式中：Ka为工况系数，由参考文献2取Ka1.2P为电机功率，P4KW根据Pd和n选择带型和小带轮直径，由参考文献2,普通V带直径优选系列选择型带，小带轮直径120mm。则大带轮直径为：n11440Dd(1)120(10.02)199.22n2850取D=200mm式中，e为转速损失率，取0.02。综上，d120mm,D=200mm。动力设计传动轴直径初定由参考文献1,按扭转刚度估算轴的直径Nid914：i'nj式中d传动轴直径（mm）Ni该轴传递白功率（KW）nj该轴的计算转矩（r/min）01该轴每米长度允许扭转角（deg/m）,取0.75/m

10、由图1可知各轴的计算转速为：Nj1=850r/min,nj2=425r/min,nj3=150r/min,nj4=106r/min本次计算中，各州传递功率为点击功率与传递过程中的效率的乘积，效率值可由参考文献2表查得，如下所示：联轴器=0.99,轴承=0.99,齿轮=0.98,滚子轴承二0.98代入各数据得到以下结果:,440.990.9915000.75d091422.11mmdi26.8mm91446990.9920.98'6700.75Bd128mm；d231.68mm40.8mm91440.990.9930.9823350.75取d232mm；出轴40.990.9940.983

11、d39141180.75取d342mm。*主轴轴颈直径的确定没有特殊要求的时候，主轴材料优先选用价格低廉的优质结构钢，如45号钢，调质到220250HB,在端部锥孔，定心轴颈或定心锥面等部位，采用高频淬火至5055HRG由参考文献3表，功率为4KW的卧式升降台铳床选用前轴颈直径D16095mm,取D180mm。后轴颈为前轴颈的70%85%,即为4280.75mm。为了选用轴承的方便，由参考文献2轴承型号，主轴中部与圆锥滚子轴承配合处轴颈直径取60mm,为使主轴缓慢过度，主轴后部与深沟球轴承配合处轴颈直径取45mm。齿轮模数的初步计算般同一变速组中的齿轮取同一模数，选择各组负荷最重的小齿轮，由参

12、考文献2,其计算得到的齿轮模数为:mj163383(i1)Ndr2mZiijnj式中:mj按接触疲劳强度计算的齿轮模数（mm）；Nd驱动电机的功率（kW）；nj计算尺轮的计算转速（r/min）；i大齿轮齿数与小齿轮齿数之比，i1,外啮合取“十”号，内啮合取“”号;Zi小齿轮的齿数；m齿宽系数，mB（B为齿宽，m为模数），m般为610,此处均选用m8；j许用接触应力（MPa）,由参考文献4表13-16,齿轮材料训勇20Cr,渗碳处理，可得j1370MPao可以得到:基本组mj1163383：2,8242(48/241)411548/2413702670按标准模数表取m3;第一扩大组mj21633

13、83(59/211)422821259/2113702335按标准模数表取m3;第二扩大组mj33.041633832(83/211)42:821283/2113702118按标准模数表取m4。由于取齿轮厚度系数m8,则由公式Bmgm可得各齿轮厚度。对各种限制的讨论对于第二扩大组变速组，由于主轴轴径是由标准查得，其值较大，前轴径为80mm,后轴径为45mm,即安装齿轮处轴外径约为70mm,由参考文献1,轴上的小齿轮还要考虑到齿根和到它的键槽深处的最小尺寸应大于基圆齿厚，以防断裂，即其最小齿数Zmin应满足：Zmin1.03D5.6m式中：D齿轮花键孔的外径(mm),单键槽的取孔中心至键槽底的尺

14、寸两倍m齿轮模数对于主轴VI,选用单键槽，查得D(354.9)279.8mm,若m=3,Zmin33，小于已确定的最小齿数43,在主轴VI上该模数满足要求。考虑到花键滑动与定位较容易，除主轴VI和电机轴。外，其余轴均选用花键连接。又注意到第二扩大组变速组在轴III上最小齿轮齿数为Zmin21,选用花键842468,将D46mm代入，若m4,则Zmin17.4421,在轴III上该模数满足要求。故第二扩大组变速组的模数取m04。c对于第一扩大组，在轴II上的最小齿数Zmin21,选用花键632366,将D36mm代入，若m3,则Zmin17.9621,在轴II上该模数满足要求。下面验算在轴III

15、是否满足要求，轴III上的最小齿数Zmin40,若m3,则Zmin21.440,在轴III上该模数满足要求。故第一扩大组变速组的模数取mb3。对于基本组，在本设计中基本组和第一扩大组之间选用了一个公用齿轮48,由于相互啮合的齿轮要选用相同的模数，故基本组的齿轮应选用模数为m3的齿轮。下面验算在轴II上是否满足要求，轴II上的最小齿数Zmin21,而Zmin17.9621,在轴III上该模数满足要求。下面验算在轴I上是否满足要求，轴I上的最小齿数Zmin24,选用花键626306,将D30mm代入，Zmin15.924,在轴I上该模数满足要求。故基本组的模数ma3。对于电机轴O上的齿轮配合，选单键槽，查得D(123.3)230.6mm。若m3,得Zmin16.124,电机轴O上该模数满足要求。故电机轴的模数mo3。选择带轮传动带型及根数皮带根数由下列公式确定:PdPi芈KaKl根据前文所述已选择A型带，z式中：z皮带根数Pd设计功率，Pd4.8KWPi单根V带的基本额定功率，按GB/选才i1.75KW型传动比导致的额定功率补偿，按GB/选才i0.2KWKa小带轮包角的修正，由于中心距未定，无法计算小带轮包角，故忽略此项。Kl皮带长度导致的修正，由于中心距未定，无法计算皮带长度，故忽略此项计算得z2.46，取为3。离合器与制动