0402140446铣床设计说明书解读

0402140446铣床设计说明书解读0402140446铣床设计说明书解读0402140446铣床设计说明书解读中北大学课程设计说明书目录1.机床参数确定--------------------------------------------------22.运动设计------------------------------------------------------2传动组的传动副数的确定--------------------------------------2结构网和结构式各种方案的选择-------------------------------3拟订转速图----------------------------------------------------4齿轮齿数确定--------------------------------------------------5传动系统图----------------------------------------------------53.传动零件的初步计算---------------------------------------------6传动轴直径初定------------------------------------------------6齿轮模数的初步计算-------------------------------------------74.主要零件的验算-------------------------------------------------8三角胶带传动的计算和选定------------------------------------8圆柱齿轮的强度计算------------------------------------------10传动轴的验算、强度验算、波折刚度验算---------------------14转动轴承的验算----------------------------------------------165.参照文件-------------------------------------------------------181中北大学课程设计说明书机床参数的确定1.1运动参数辗转主运动的机床，主运动的参数是主轴转速。①最低转速Vmin和最高转速Vmax：Vmin=160rpmVmax=2000rpm②分级变速时的主轴转速数列：机床的分级变速机构共有Z级。Z=12，V1VminV12Vmax。任意两级转速之间的关系应为：Vj1VjVmax11据Rn=φ，得：φ。查表得：各轴转速：160、200、250、315、400、500、Vmin630、806、1000、1250、1600、2000。1.2动力参数的确定由任务书设定电动机功率：N=3KW。查表得应当选择Y系列三相异步电动机Y100L-2，转速2880rpm，额定转矩2.2KNm。运动设计2.1传动组的传动副数的确定传动组和传动副数可能的方案有：12=4*312=3*412=3*2*212=2*3*212=2*2*3在上列各方案中，前两个有时可以省却一根轴。缺点是有一个传动组内有四个传动副。若是用一个四联滑移齿轮，则会增加轴向尺寸；若是用两个双联滑移齿轮，则控制机构必定互锁以防范两个滑移齿轮同时啮合。所以一般少用。后三个方案中可依照下述原则比较：从电动机到主轴，一般为降速传动。凑近电动机处的零件，转速较高，从而转矩较小，尺寸也就较小。如使传动副很多的传动组放在凑近电动机处，则可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件就可以少些，就省资料2中北大学课程设计说明书了。这就是“前多后少”的原则。从这个角度考虑，以取12=3*2*2的方案为好。2.2结构网和结构式各种方案的选择在12=3*2*2中，又因基本组和扩大组排列序次的不相同而有不相同的方案。可能的六种方案，其结构网和结构式见图1。在这些方案中，可依照以下原则选择最正确方案。图1结构网⑴传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围主传动链任一传动的最大变速范围一般为：RmaxUmax≤8～16。umin在检查传动组的变速范围时，只需检查最后一个扩大组。由于其余传动组的变速3中北大学课程设计说明书范围都比它小Rnxnpn1Rmax。在图１中，方案a,b,c,e的第二扩大组x2=6;p6*(2-1)62=2,则Ｒ2＝φ＝φ。因φ1.58,则6=15.5,是可行的。方案d,f是不可以行的。⑵基本组和扩大组的排列序次在可靠的四种结构网方案a,b,c,e中，还要进行比较以选择最正确方案。原则是选择中间传动轴变速范围最小的方案。由于若是各方案同号传动轴的最高转速相同，则变速范围小的，最低转速较高，转矩较小，传动件的尺寸也就可以小些。方案a的中间传动轴变速范围最小，帮方案a最正确。即若是没有其余要求，则应尽量使扩大序次与传动序次一致。拟订转速图电动机和主轴的转速是已定的，当选定了结构网或结构式后，即可分配和传动级的传动比并确定中间轴的转速。再加上定比传动，即可画出转速图。中间轴的转速若是能高一些，传动件的尺寸也就可以小一些。但是，中间轴若是转速过高，将会引起过大的振动、发热和噪声。平时，希望齿轮的线速度不高出12～15m/s。对于中型车、钻、铣等机床，中间轴的最高转速不宜高出电动机的转速。对于小型机床和精美机床，由于功率较小，传动件不会过大。这时振动、发热和噪声是应该考虑的问题。因些更应该注意中间轴的转速，不使过高。电动机图2转速图4中北大学课程设计说明书本机床所选定的结构式共有三个传动组，变速机构共需4轴。加上电动机轴共5个轴。故转速图共需5个竖线，主轴共12级转速，电动机轴转速与主轴最高转速周边，帮需12条横线。现拟订转速图如：图2齿轮齿数的确定因传动比i采用标准公比的整数次方，齿数和Sz以及小齿轮齿数可以从表8-1中查得。①在传动组a中，。则，查I为1，，的三行。有数字的即为可能方案。取Sz为68，则从表中查出小齿轮齿数为34、30、27。即ia1=34/34,ia2=30/38,ia3=27/41。②在传动组b中，ib1=1,ib2=1/2则查I为1，2的两行。有数字的即为可能方案。取Sz为72，则从表中查出小齿轮齿数为36、24。即ib1=36/36,ib2=24/48。③在传动组c中，ic1=1.59/1,ic2=1/2.5则查I为4这一行。取Sz为78，则从表中查出小齿轮齿数为31、22。即ic1=47/31,ic2=22/56。传动系统图的确定图3传动系统图5中北大学课程设计说明书图5主轴箱张开图3.传动零件的初步计算3.1传动轴直径的初定依照传动轴传达功率的大小,用简化的扭转刚度公式计算:d≥914Nnj[](NNd)式中d-传动轴受扭部分直径(mm)N-该轴传达的功率(kw)6中北大学课程设计说明书Nd-电动机的功率(kw)η-电动机到该传动轴的传动效率nj-被估计的传动轴的计算转速(r/min)[Φ]-该传动轴每米长度赞同扭转角(deg/m)一般传动轴取[Φ～1本设计取则轴d≥A3

Nzd取d4=32取d3=22取d2=18取d1=163.2齿轮模数的初步计算初步计算齿轮模数时,按简化的接触疲倦强度公式进行.一般同一变速组中的齿轮取同一模数,选择负荷最重的小齿轮进行计算.则mj1630031Ndmm22njmz1i式中mj-按接触疲倦强度估计的齿轮模数（mm）;Nd-驱动电动机功率（mm）;7中北大学课程设计说明书Nj-被估计齿轮的计算转速(r/min)；u-大齿轮与小齿轮齿数之比,u＞1,外啮合为+,内啮合为-;Z1-齿轮齿数;m-齿宽系数,mB=6～10,B为齿宽,m为模数，本设计中m取8；m[σ]-许用接触应力(MPa),查表3-9，取45钢，整淬，σ=1100。则C传动组取mc=3。则B传动组取mb=3。则A传动组取ma=3。4.主要零件的验算4.1三角胶带传动的计算和选定①确定计算功率Pca由表8-6[5]查得工作情况系数KA=1.2,故:PcaKap3②采用V带型号依照Pca、n1由图8-8[5]确定采用A型一般V带。③确定带轮基准直径由表8-3[5]和表8-7[5]取主动基准直径dd1100mm。8中北大学课程设计说明书依照式（8-15），从动轮基准直径dd2idd11440100288mm500依照表8-7[5]，取dd2=169mm。按式（8-20）验算带的速度V60dd1n1m/s15m/s1000带的速度合适。④确定A带的基准长度和传动中心距依照0.7dd1dd2＜a0＜2dd1dd2,初步确定中心距a0500mm。依照式（8-20）计算带所需的基准长度dd1dd22L'd2a01411mmdd1dd24a02由表8-2选带的基准长度Ld1400mm。按式（8-21）计算实质中心距aLdL'daa02⑤验算主动轮上的包角α1由式（8-6）得：a1180dd2dd118028010017390a主动轮上的包角合适。⑥计算A带的根数z9中北大学课程设计说明书计算单根V带的额定功率Pr由dd1=100mm和n1=2880r/min，查表8-4a得P0。依照和A型带，查表8－4b得P0查表8－5得Ka＝，表8－2得KL＝，于是Pr＝P0P0KaKL＝zPca取2Pr⑦计算预紧力F0由式(8-23)知F0500Pca1qv2vzKa查表8-4得，故：F0134N计算作用在轴上的压轴力Fp由式（8-4）得Fp2zF0sina122134sin173535N224.2圆柱齿轮的强度计算在验算算速箱中的齿轮应力时，选相同模数中承受载荷最大，齿数最小的齿轮进接触应力和波折应力的验算。这里要验算的是齿轮5，齿轮9，齿轮13这三个齿轮齿轮13的齿数为22，模数为3，齿轮的接触应力的验算公式为：10中北大学课程设计说明书2088103u1K1K2K3KsNj(MP)[j]ZmuBnj波折应力的验算公式为：208105K1K2K3KsNw(MP)[w]Zm2BYnj式中：N——齿轮传达的功率（KW），(NNd)Nd——电动机的额定功率（KW）；η——从电动机到所计算齿轮的机械效率；nj——齿轮的计算转速（r/min）;——初算的齿轮模数；B——齿宽（mm）;Z——小齿轮齿数；u——大齿轮与小齿轮齿数之比，u≥1，“+”号用于外啮合，“-”号用于内啮合；Ks——寿命系数；KsKTKnKNKqKT——工作限时系数：KT=m60n1T/C0T——齿轮在机床工作限时（Ts）内的总工作时间（h），对于中型机床的齿轮取Ts=15000～20000h，同一变速组内的齿轮总工作时间可近似地认为T=Ts/P,Po变速组的传动副数；11中北大学课程设计说明书n1——齿轮的最低转速（r/min）;C0——基准循环次数，查表3-1；m——疲倦曲线指数，查表3-1；Kn——速度转变系数，查表3-2；KN——功率利用系数，查表3-3；Kq——资料增强系数，查表3-4；Ks的极限值Ksmax，Ksmin见表3-5，当KsKsmax时，则取KsKsmax；当KsKsmin时，则取KsKsmin；K1——工作情况系数，中等冲击的主运动，取K1=1.2～1.6；K2——动载荷系数，查表3-6；K3——齿向载荷分布系数，查表3-7；Y——标准齿轮齿形系数，查表3-8；[j]——许用接触应力（MP），查表3-9；[w]——许用波折应力（MP），查表3-9。查得：NNd3nj=400r/min12中北大学课程设计说明书m=3B=32Z=20KsKTKnKNKqK3=1故：j208810311=881.5<110022332400所以合格。w2081051aw320MPa223232400K3=1)故合格别的两齿轮计算方法如上，均吻合要求。传动轴的验算受力解析：以IV轴为例进行解析，IV轴上的齿轮为滑移齿轮。平时，选择主轴处于计算转速（160r/min）时齿轮的啮合地址为计算时的地址。依照本机床齿轮排列特点，主轴为160r/min时，IV轴受力变形大于前者。强度验算轴的扭转强度校核P=2.6n＝160rpm外力偶矩M＝(9549X2.6/160)=155.2N·mT=MD=32mmmax＝T/tD3/16＝max155.2/t60MPa波折刚度验算各传动力空间角度如图5所示，依照下表的公式计算齿轮的受力。13中北大学课程设计说明书zFFFxF1FF图5各传动力空间角度表1齿轮的受力计算传齿轮Z4齿轮Z9齿齿F1F1F1F1分动分转轮面在在在在度T9.55106P传达转切度切n功率速矩压摩向XZ圆向XZ圆Ft2Tn力擦轴轴轴轴直dPT力直力r/FFt(kw)N角角Ft1投投径Ft2投投径cos(min)αγ影影影影2(mmNd1Nd°°Fz1Fz1Fz2Fz2Mmdzm)mmNNNN2117.3223...500020600.120..0750022622555171182265--511-挠度、倾角的计算：分别计算出各平面挠度、倾角，尔后进行合成。以以下列图所示：其中a=120,b=156,c=150,f=126,l=276,105MPa,n=159.35,19.110146EILd44I646414中北大学课程设计说明书F2xF1图6各平面挠度、倾角合成XOY平面内挠度：y'xn[Fx1a(l2n2a2)Fx2c(l2n2c2)]6EIL代入数据，求得y'xZOY平面内挠度：y''xn[Fz1a(l2n2a2)Fz2c(l2n2c2)]6EIL代入数据，求得y''x挠度的合成：y'2''2，吻合要求。yxyx左支撑倾角计算和解析：XOY平面力作用下的倾角：'A1[Fx1ab(lb)Fx2cf(lf)]6EIL代入数据，解得'A1.74105ZOY平面力作用下的倾角：''A1[Fz1ab(lb)Fz2cf(lf)]6EIL代入数据，解得''A2.14105倾角的合成：A'A2''A21050.0006，吻合要求；右支承倾角计算和解析：XOY平面力作用下的倾角：'B1[Fx1ab(la)Fx2cf(lc)]6EIL代入数据，解得'B1.08104ZOY平面力作用下的倾角：''B1[Fz1ab(la)Fz2cf(lc)]6EIL代入数据，解得''B5.26105倾角的合成：B'B2''B21040.0006，吻合要求。15中北大学课程设计说明书键侧挤压应力计算：表2键侧挤压应力计算计算公式最花花花载工许许结大键键键荷作用用论Tmax9550103P转轴轴数系长应应nc矩小大N数度力力Tmax径径KljyjyNmmdDmmMPaMPa8Tmaxmmmmjyjy(D2d2)lNK725802630617630合格转动轴承的验算依照