铣削组合机床及其传动装置设计说明书

代机械加工中,组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的部件本次设计是完成对铣削组合机床及其传动装置的设计,使其满足对减荷阀体的前后两端面的切削加工.在这一设计过程中,考虑加工时切削参数,合理的选择电动机的功率,并完成对变速箱里的各级齿轮之间的传动配合的设计和转动轴的设计,充分的考虑到传动时所产生的一系列传动要求,例如:传动比,传动扭矩,传动功率等。：1.传动装置,2.齿轮,3.combinationmillingmachineisinaccordancewiththespecificcircumstancesoftheneedsofthemachineforareasonabledesign,toenableittomeettheprocessingrequirements.Inmodernprocessingmachinery,machinetoolsportfolioisserializedandStandardizationofcomponentsforthecommonbasis,andwithasmallnumberofdedicatedcomponentsconsistingofahighproductivitymachine.Ithasafairlyhighdegreeofautomation,processing,stablequality,highlycentralizedprocesses,etc.Thus,thecombinationofalargenumberofmachinetools,massproductiontobewidelyapplied.Currently,theportfoliomachinebeingdevelopedefficient,high-precision,highautomationandflexibledirection.Thisdesigniscompletedrightcombinationmillingmachineanditstransmissiondevicedesign,makeitresponsivetothevalvebodybytheSecurityCouncilendsbeforeandafterthecutting.Inthisdesignprocess,Cuttingconsiderwhenprocessingparameters,areasonablechoiceofmotorpower,andthecompletionofthegearboxLaneatalllevelsbetweenthedrivegearwiththerotationaxisdesignandthedesign,Fullconsiderationofthedrivewhenthedriveaseriesofrequirements,suchas:transmissionratio,transmissiontorque,transmissionpower,:1.Transmissiondevice,2.Gear3. 中 英 第一章组合机床概 组合机床及其特 组合机床的工艺范围及加工精 组合机床的发展趋 第2章机床总体设 机床总体方案设计的依 工 刀 工艺分 确定切削用 进给驱动电动机功率的确 第3章传动系统设 计算传动比和分配各级传动 齿轮设 第4章传动件的计算的验 计算各齿轮的基本参 对齿根弯曲疲劳强度验 轴的设 校核 第5章传动装置的结构设 变速器箱体的结构设 变速器附件的结构设计和标准件选 第6章结 参考文 致 第1章组合机床概述组合机床及其特组合机床是由大量的通用部件和少量部件组成的工序集中的高效率机床。组合机床与通用机床、其他机床比较，具有以下特点组合机的通用部件和标准零件约占全部机床零、部件总量的70%～80%，在组合机加工零件时，由于采用夹具、刀具和导向装置等，加工质组合机床的工艺范围及加工精在组合机加工平面的平直度可以达到在1000毫米长度内偏差0.02～0.05毫Ra3.20.05基面的距离（500）0.05组合机床的发展2机床总体方案设计的工VF-6/7HT200,190～210HB12，21>Ra2平面12225mm；平面12与φ950.03mm刀

减荷阀体简YG6，铣刀盘直径为φ75～110，Z=4工艺分工艺方法的确加工平面的方法有很多，比如说车削，铣削，刨削。对于vf-6/7型空压机减荷2-2组合铣床示意1-机座2-工作台3-工件4-端铣刀5-主轴箱6-变速 机床运动的确确定切削用确定工件余2.2～2.5,2.5mm(选择切削用175mm,90mm(宽175-90=85mm，即：ae=90mm。132～133面粗糙度数值要求较低时铣削速度应选高一些每一齿走刀量一次铣削4～5mmRa=1.6μm0.03mm6-16af=0.2～0.4mm/齿,V=50～80m/min,af=0.2mm/机床参1>a按照典型工序的切削速度和刀具(或工件直径、计算主轴最高转速nmax；最低转速nmin。)计算如下：n

=

n

=

(1-式中：nmax、nmin————主轴最高、最低转速(r/min)Vmax、Vmin————最高、最低切削速度(m/min)dmax、dmin————最大、最小计算直径(mm) 查表2.2-3取最大，最小切削速度：Vmax=200～300m/min，取Vmax=250m/minVmin=15～20m/min, 取Vmin=20m/min铣床的dmax、dmin dmin

=

=1000250n

=1000Vmin

100020取标准数列值：nmin=56r/min最高、最低转速确定后，还需确定中间转速，选择公比，转速级数Z，则 n= =56r/min,n= ,n= 2,n 查标准数列，取公比 (1<转速范围，R

=

=1000转速级数 Z=logR

n1=56，n2=100,n3=180,n4=315 2>4n=315r/min，则这时的切4V=n4d=3153.14110 计算铣削工件时的切削力

=9.18×54.5a1.00×a0.74×a0.9×Z×d 式中：ae————铣削宽度，aeap————铣削深度，由于是一次铣削就能达到设计尺寸，则铣削深度为工件加工余量，即ap=2.5mm。af————每齿进给量，af=0.2mm/rd0————铣刀直径，取d0=110mmZ————铣刀齿数,Z=4zF=9.18×54.5×90100×0.2074×2.50.9×4×11010z根据《机械制造工艺金属机床设计指导》第72页，可得切削功 为切削功率Pm

=1213.1108.8估算电动机功率

=Pm=2.2 Pe=4KW ne=1440r/min 进给驱动电动机功率的确Ns

(1-式中：Ns————进给驱动电动机功率(KW)Q————进给抗力(N)Vs————进给速度ηs————进给传动系统的总机械效率(一般取对于铣床：Ns选择电动机：Y90S- Pe ne 3根据已定的传动公比(=1.78)和转速级数(442计算传动比和分配各级传动i=

式中:n

————电动机满载转速nw————工件机的转 因为这里有四种可选转速即： 和1>56r/mini=nm1440 2>100r/min：i=nm1440 3>180r/min：i=nm1440 4>315r/min：i=nm1440齿轮设

56r/mini=25.7,各级配合如图(a)示，参考31-8)有：i=i1i2i3i4即各轴转速ⅠnmⅡn=Ⅰ=1440Ⅱ Ⅲn=nⅡ=576Ⅲ Ⅳ =nⅢ=164.6Ⅳ Ⅴn=nⅣ=55.9Ⅴ 各轴功率:Ⅰ=Pdη01=4×0.99=3.96KW ⅠPⅢ=PⅡη23=3.84×0.97=3.73KWPⅣ=PⅢη34=3.73×0.97=3.61KWPⅤ=PⅣη45=3.61×0.97=3.51KW各轴转矩：Ⅰ=T

i0

=9550×

i0

01

=26.26N·m TⅢ=TⅡi2η23=63.68×3.5×0.97=216.19N·m 度>315HB),20Cr,HRC56～62。第一对啮合的标准直齿圆柱齿轮(Ⅰ-Ⅱ之间齿轮啮合)转矩TⅠ=26.26N·m=26260

齿宽系数ψd由《机械设计》表达12-13， 由图12.17C Ad 由《机械设计》表 取初步计算的小齿轮直径d1Ad

22

uu33 2.50.3 2圆周速度

60

取=801440 由《机械设计》表达12.6 齿数Z和模数m初取齿数Z1=22，Z2=i1Z1=2.5×22=5512.3,则Z1=d1/m=70/3=23.3 取Z1=23 3实际分度圆直径d 中心距 a=m(Z1Z2) 2齿宽b 取b1=30mm第二对啮合的标准直齿圆柱齿轮1转矩T2=TⅡ=6368013（接触疲劳极限σHlim由图12.17C Ad 由《机械设计》表 取初步计算的小齿轮直径d1Ad

22

uu33 3.50.3 2圆周速度

60

取=70576 由《机械设计》表达12.6 齿数Z和模数m初取齿数Z1=22，Z2=i1Z1=3.5×22=7712.3,则Z1=d1/m=70/3=23.3 取Z1=23 3实际分度圆直径d 中心距 a=m(Z1Z2) 2齿宽b 取b1=30mm第三对啮合的标准直齿圆柱齿轮1转矩T3=TⅢ=216190齿宽系数ψd由《机械设计》表达12-13（非对称支承，取ψd=0.3接触疲劳极限σHlim由图12.17C Ad 由《机械设计》表 取初步计算的小齿轮直径d1Ad

22

uu=85×

2161902.940.3 2圆周速度

60

取=100164.6 由《机械设计》表达12.6 齿数Z和模数m初取齿数Z1=30，Z2=i1Z1=2.94×30=88.212.3,则Z1=d1/m=100/3=33.3 取Z1=33 3实际分度圆直径d 中心距 a=m(Z1Z2) 2齿宽b 取b1=30mm第四对啮合的标准直齿圆柱齿轮(Ⅳ-Ⅴ之间的齿轮啮合)转矩T4=TⅣ=616540齿宽系数ψd12-13(非对称支承)，取ψd=0.2接触疲劳极限σHlim12.17CσHlim=860MPa Ad 由《机械设计》表 取初步计算的小齿轮直径d1Ad

22

uu=85×

606540110.2 2圆周速度

60

=200164.6 由《机械设计》表达12.6 齿数Z和模数m初取齿数Z1=64，Z2=i4Z1=1×64=6412.3,则Z1=d1/m=200/3=66.7 取Z1=66 3实际分度圆直径d 中心距 a=m(Z1Z2) 2齿宽b 取b1=40mmⅡ Ⅲi=14.4,并知道得这一输出转速,Ⅱ Ⅲ 则：本齿轮Z与Z

2.53 3 uu33 0.3 156mm，即：a=m(Z1Z2)m(Z11.96Z1)d1Z1(Z11.96Z1 得出：所以：取 初取齿数Z1=35，Z2=1.96 则： 取Z2=i1Z1=1.96 取确定传动尺寸：d1=mZ1=3 d2=mZ2=3 齿宽：b=ψdd1=0.3105=31.5 取b1=32mm中心距：a=m(Z1Z2)=3(3569) i=8,并知道得这一输出转速,只需ⅡⅢ则：本齿轮Z'与Z' 2.5有初步计算小齿轮直径：d1Ad

22

uu

33 0.3 156mm，即：a=m(Z1Z2m(Z10.91Z1d1Z1(Z10.91Z1 得出:所以:取初取齿数Z1=60,Z2=0.91 则： 取Z2=iZ1=0.91 取确定传动尺寸：d1=mZ1=3 d2=mZ2=3 齿宽：b=ψdd2=0.2186=37.2 取b1=40mm中心距：a=m(Z1Z2)=3(6862) 315r/min比2.5与Ⅱ-Ⅲ间的传动比1.96,Ⅲ-Ⅳ间的传动比0.91和Ⅳ-Ⅴ轴间的传动比1i=2.51.960.911=4.459i=14404.5所以各齿轮齿数分别为:Z1=23Z2=58

Z3

Z4

Z5

Z6

Z7=66ⅠⅡⅢⅣⅤ根据设计的要求该铣床主运动的传动转56:齿轮相啮合关系示意

电传动系统示意4计算各齿轮的基本参πα中πα齿轮基本轮廓齿形角 (由上章计算可知每对齿轮啮合的模数m都为齿顶高工作齿高f齿根圆角半径ρf对齿根弯曲疲劳强度选择传动比最大的一对啮合齿轮进行验算，即：Z3与Z4之间的啮合。圆周速度

60

=70576 精度等 由《机械设计》表 选8级精使用系数KA由《机械设计》表 动载系数KV由《机械设计》图 齿间载荷分配系数KHα12.10，tF=2T2=263680tKAb

1.51845.892.3N/mm<=[1.88- =1.88-

4343αα4343αα

由此可得:KHα=1/Z2=/0.87 齿向载荷分布系数 由表12.11K=A+B(

)2+C103=1.17+0.16(30)20.61103 载荷系数 =1.5 弹性系数ZE《机械设计表 节点区域系数ZH由《机械设计》图 接触最小安全系数SHmin由《机械设计》表 总工作时间thth=

(预期使用10年，每年300个工作日L应力循环次数NL由表《机械设计》12.15，107<N109m=8.78LnnNL1=NV1=60

i1i1 15764800=3.34 N=3.34N

/i=3.34107/3.5=0.95 N=0.95L接触系数 由《机械设计》图 L许用接触应力 ]=

H H

SH=7741.14 [ ]=Hlim1ZNH

H2KT22KT2ubd 1

ZZ

=7741.2 [H2 22.786368022.78636803.530=736.9<[H2 H重合度系数

=0.25+0.750.250.75 Y 齿间载荷分配系数KFαKFα=1/Y 齿向载荷分布系数KFβb/h=30/(2.25由《机械设计》图 载荷系数 K=KAKVKFαKFβ=51.16

齿形系数YFa 由《机械设计》图12.21 应力修正系数Ysa由《机械设计》图 弯曲疲劳极限F

Flim1Flim2SF

SFlimL应力循环次数NL 估计3106<N1010,则指数m=49.91Lnn

i1i1=3.31 N=3.31N

/i=3.31107/3.5=0.95 N=0.95L弯曲系数 由《机械设计》图 L尺寸系数 由《机械设计》图 许用弯曲应力[

SF [F1 F

F

2KT2

=8101.011.0 [F2

=22.78636802.681.570.6930693=165.5<[F1

F1

YF Y

=165.52.24=156.8<[F2轴的设轴Ⅰ的设

F1已知该轴是一简支转轴，由电机直接输入动力，P=3.96KW，转速n=1440r/min,Z1轴Ⅰ的简支直齿轮 模数m=3,齿数Z=23，接触齿宽30mm，材料20Cr16.2，C=102(d1023n

可以查《机械设计课程设计手册》表12-5查得电动机轴轴径是轴Ⅱ的设已知本轴是简支转轴，由直齿轮Z2P2=3.84KW,n2=576r/min,Z3轴Ⅱ的简支图(这里与是对滑移齿轮,选用30208Z2m=3,Z=58，b=25mm,20Cr；Z3m=3,Z=23，b=30mm,Z'3：模数m=3,齿数Z=35，接触齿宽b=30mm,30208：d=40mm，D=80mm,T=19.75mm，B=18mm,C=16mm。16.2，C=102(40Cr)d1023n

在传递动力段Z2-Z3轴轴Ⅱ的参考直4-4轴Ⅲ的设已知本轴是简支转轴，由直齿轮Z4P3=3.73KW,n3=164.6r/minZ54-5轴Ⅲ简支转轴示意Z4m=3,Z=81，b=25mm,20Cr；Z'4：模数m=3,齿数Z=69，接触齿宽b=25mm,材料Z5:模数m=3,Z=33，b=30mm,20Cr；Z'5：模数m=3,齿数Z=68，接触齿宽b=35mm,材料30208：d=40mm，D=80mm,T=19.75mm，B=18mm,C=16mm16.2，C=102(d

在传递动力段Z4-Z5轴Ⅲ的参考轴 轴Ⅲ的结构轴Ⅲ的结构设轴Ⅳ的设已知本轴是简支转轴，由直齿轮Z6输入动力，P4=3.73KW,n4=56r/min,Z725mm,35mm,40mm，20Cr。30212：d=60mm，D=110mm,T=23.75mm，B=22mm,C=19mm 4-7轴Ⅳ简支转轴示意

轴承16.2，C=102(d

在传递动力段Z6-Z7轴Ⅳ参考直径 轴Ⅴ的设

轴Ⅳ的结构设已知本轴是简支转轴，由直齿轮Z7输入动力，P5=3.73KW,n4=56r/min,Z830212：d=60mm，D=110mm,T=23.75mm，B=22mm,C=19mm。4-8解：估算轴径，参考《机械设计》16.2，C=102(d

在传递动力段Z6-Z7轴轴Ⅴ的参考直轴Ⅴ结构设计程轴Ⅴ的结构校核a>轴结构 (其结构图如上页示轴受力水平面弯图合成弯矩转矩当量弯矩

4-

轴Ⅳ受力分析水平面反力及垂直反力因为,Ft

6165403113.3N

616540Fr7Ft7tgFr6Ft6tg

47182FF r

FFt7(182152.5)Ft6152.5 47182

水平面受力图(xy)受力 见图垂直面受力图(xz)受力 见图水平面弯矩 见图

Mxy垂直面弯矩 见图

MxzM2MM2M 轴受转 转矩 见图许用应力值用插入法由《机械设计》