机床主传动系统设计

设计题目：设计一台普通车床的主传动系统，设计参数：序号加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1400mm1000,710,500,355,250,180,125,904.5kw,1500r/min2400mm1000,500,355,250,180,125,90,454kw,1500r/min3320mm2000,1420,1000,710,500,360,250,180,125,90,63,454kw,1500r/min4320mm2000,1000,710,500,360,250,180,125,90,63,45,223kw,1500r/min5320mm2000,1260,1000,800,630,500400,320,250,200,160,1004kw,1500r/min6320mm2000,1250,800,630,500,400,320,250,200,160,100,633kw,1500r/min(选择第三组参数作为设计数据)二、运动设计〔1〕传动方案设计〔选择集中传动方案〕〔2〕转速调速范围〔3〕根据《机械制造装备设计》公式〔3-2〕因为∴Z=+1∴===1.411根据《机械制造装备设计》表3-5标准公比。这里我们取标准公比系列=1.41，因为=1.41=1.06，根据《机械制造装备设计》表3-6标准数列。首先找到最小极限转速25，再每跳过5个数〔1.26～1.06〕取一个转速，即可得到公比为1.41的数列：45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400、2000。〔4〕结构式采用：1〕确定系数2〕确定结构网和结构式： 确定根本组传动副数，一般取，在这里取 3〕基型传动系统的结构式应为：4〕变型传动系统的结构式，应在原结构式的根底上，将元根本组基比指数加上而成，应为为0，故不发生改变。 根据“前多后少”，“前密后疏”的原那么，取5〕验算原根本组变形后的变速范围 6〕验算最末变速的组变速范围根据中间变速轴变速范围小的原那么选择结构网。从而确定传动系统结构网如下：传动系的结构网〔5〕绘制转速图： 1〕分配总降速比假设每一个变速组最小降速比取那么三个变速组为，那么需增加定比传动副，应选用三角带传动来降低速比可以满足要求。2〕确定传动轴数变速轴轴数=变速组数+定比变速副数+1=3+1+1=5。如下列图所示3〕绘制转速图〔6〕确定变速组齿轮齿数1〕先计算根本组的齿轮的齿数根本组的降速比分别为：，，故齿数最小的齿轮在降速比为之中，查表取最小齿轮数，，找出可能采用的齿数和诸数值=1=……60、62……=1.41=……60、63……=2=……60、63……在具体结构允许下，选用较小的为宜，现确定=72，确定各齿数副的齿数u=2，找出=24，=-=72-24=48；u=1.41，找出=30，=-=42；u=1，找出=36，=36；2〕第一扩大组的齿数确定：=1=1/=1/2.82故变速组中最小齿轮必在1/的齿轮副中，假设最小齿数为=22，=84，同上，去=84，查得=22，=42；=62，=42。3〕第二扩大组的齿数确定同上可得=30，=18，60，=72。〔7〕传动系统图如下：〔8〕带轮设计 1〕确定计算功率:,K为工作情况系数，可取工作8小时，取K=1.0 2〕选择三角带的型号:由和查表选择B型带 3〕取，那么，取 4〕核算胶带速度V 5〕初定中心矩 根据《机械设计》经验公式〔11.20〕 根据《机械设计》表〔11.4〕的 取. 6〕计算胶带的长度由《机械设计》公式〔11.2〕计算带轮的基准长度由《机械设计》图11.4，圆整到标准的计算长度 7〕核算胶带的弯曲次数 8〕计算实际中心距 9〕核算小带轮的包角 10〕确定胶带的根数 由《机械设计》中的表11.8到11.12得，，取二根带。11〕大带轮结构如右图所示：〔12〕计算带的张紧力作用在轴上的压轴力-带的传动功率,KW；v-带速,m/s；q-每米带的质量，kg/m；取q=0.17kg/m。v=1450r/min=9.49m三、动力设计〔1〕传动件的计算转速主轴的计算转速：，取主轴的计算转速为125r/min。各轴的计算转速如下：轴序号电１23主计算转速〔r/min〕14501000500177125最小齿轮的计算转如下：轴序号及最小齿轮齿数1〔24〕2(22)3(18)主(30)计算转速〔r/min〕1000500500125 核算主轴转速误差∵∴所以适宜。(2)计算各传动轴的输出功率(3)计算各传动轴的扭矩〔n.mm〕〔n.mm〕〔n.mm〕〔n.mm〕〔4〕轴径设计及键的选取〔查《机械设计》公式16.9和表16.4得〕轴一：，，取带入公式：有，,圆整取选花键：轴二：，，取带入公式：有，,圆整取选花键：轴三：，，取带入公式：有，,圆整取选花键：主轴：查及《机械制造装备设计》中表3-13选择主轴前端直径，后端直径取，那么平均直径。对于普通车床，主轴内孔直径,故本例之中，主轴内孔直径取为支承形式选择两支撑，初取主轴前端的悬伸量，支撑跨距实际取取。选择平键连接，〔5〕计算齿轮模数45号钢整体淬火，按接触疲劳计算齿轮模数m,查表计算可得1-2轴取，，，，由公式可得，m=2mm2-3轴取，，，，由公式可得，m=2.5mm3-主轴取，，，，由公式可得，m=3.0mm〔6〕齿轮校核 表6.1齿轮尺寸表〔单位：mm〕齿轮齿数z模数分度圆直径d齿顶圆直径齿根圆直径齿顶高齿根高⒈24248524322.5⒉30260645522.5⒊36272766722.5⒋482961009122.5⒌42284887922.5⒍36272766722.5⒎222.5556048.752.53.125⒏422.510511098.752.53.125⒐422.510511098.752.53.125⒑622.5155160148.752.53.125⒒183546046.533.75⒓603180186172.533.75⒔723216222208.533.75⒕303909682.533.75〔1〕一轴到二轴的小齿轮从上表可知为齿数为24查设计手册可得以下数据：接触应力：，[为传递的额定功率〔KW〕]将以上数据代入公式可得弯曲应力：，，将以上数据代入公式可得〔符合要求，适宜〕〔2〕二轴到三轴的小齿轮从上表可知为齿数为22查设计手册可得以下数据：接触应力：，[为传递的额定功率〔KW〕]将以上数据代入公式可得弯曲应力：，将以上数据代入公式可得〔符合要求，适宜〕〔3〕三轴到主轴的小齿轮从上表可知为齿数为18查设计手册可得以下数据：接触应力：，[为传递的额定功率〔KW〕]将以上数据代入公式可得弯曲应力：，将以上数据代入公式可得〔符合要求，适宜〕〔7〕主轴校核主轴的前端部挠度主轴在前轴承处的倾角在安装齿轮处的倾角E取为，，由于小齿轮的传动力大，这里以小齿轮来进行计算将其分解为垂直分力和水平分力由公式可得主轴载荷图如下所示：由上图可知如下数据：a=364mm,b=161mm,l=525mm,c=87mm 1〕计算〔在垂直平面〕,,，，，， 2〕计算〔在水平面〕,,，，，， 3〕合成：〔8〕轴承的选取带轮：因于带轮不承受轴向力，应选用深沟球轴承，型号：210。一轴：一轴的前后端与箱体外壁配合，配合处传动轴的轴径是25mm，同时一轴也不会承受轴向力故也选用深沟球轴承，型号：205二轴：二轴与一轴相似，但是由于工作过程之中传动可能右误差，二轴