哈工大-機械制造裝備設(shè)計大作業(yè)-臥式升降臺銑床

1、Harbin Institute of Technology課程大作業(yè)說明書課程名稱： 機械制造裝備設(shè)計 設(shè)計題目： 臥式升降臺銑床 院 系： 班 級： 設(shè) 計 者： 學 號： 指導教師： 設(shè)計時間： 哈爾濱工業(yè)大學目錄一、設(shè)計任務(wù)31.1機械制造裝備設(shè)計大作業(yè)的目的 31.2機械制造裝備設(shè)計大作業(yè)的內(nèi)容 31.3設(shè)計任務(wù)書 3二、運動設(shè)計32.1確定轉(zhuǎn)速系列 3 2.2繪制轉(zhuǎn)速圖 42.3確定定比傳動副帶輪直徑 7三、動力設(shè)計83.1傳動軸直徑初定 93.2主軸軸頸直徑的確定 93.3齒輪模數(shù)的初步計算 93.4對各種限制的討論103.5選擇帶輪傳動帶型及根數(shù)123.6離合器與制動器12參考

2、文獻 12一、 設(shè)計任務(wù)1.1機械制造裝備設(shè)計大作業(yè)的目的機械制造裝備設(shè)計大作業(yè),是機械制造裝備設(shè)計課程進行過程中的一個重要教學環(huán)節(jié)。其目的在于通過機床主傳動系統(tǒng)設(shè)計，使學生進一步理解設(shè)計理論，得到設(shè)計構(gòu)思、方案分析、零件計算、查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設(shè)計思想，掌握基本的設(shè)計方法，培養(yǎng)學生具有初步機械系統(tǒng)設(shè)計和計算能力。1.2機械制造裝備設(shè)計大作業(yè)的內(nèi)容1、運動設(shè)計根據(jù)給定的機床用途、規(guī)格、極限速度、轉(zhuǎn)速數(shù)列公比（或轉(zhuǎn)速級數(shù)），分析比較擬定傳動結(jié)構(gòu)方案（包括結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)，轉(zhuǎn)速圖）和傳動系統(tǒng)圖，確定傳動副的傳動比及齒輪的齒數(shù)，并計算主軸的實際轉(zhuǎn)速與標準轉(zhuǎn)速的相對誤差。2、動力設(shè)

3、計根據(jù)給定的電動機功率和傳動件的計算轉(zhuǎn)速，初步計算傳動軸直徑、齒輪模數(shù)；確定皮帶類型及根數(shù)、摩擦片式離合器的尺寸和摩擦片數(shù)及制動器尺寸、選擇機床主軸結(jié)構(gòu)尺寸。1.3設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目：臥式升降臺銑床主傳動系統(tǒng)設(shè)計銑床機床主參數(shù)公比最低轉(zhuǎn)速級數(shù)Z功率（kW）工作臺面積320×12500mm2 臥式升降臺銑床主傳動系統(tǒng)設(shè)計1.4137.5114二、 運動設(shè)計1確定轉(zhuǎn)速系列已知設(shè)計參數(shù)為：電機額定功率，銑床最低轉(zhuǎn)速，級數(shù)，公比。由銑床的最低轉(zhuǎn)速、公比、級數(shù)，可知轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍，主軸的極限轉(zhuǎn)速，查文獻1表3-6可知主軸實際最大轉(zhuǎn)速，且主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為37.5、53、75、106、150、212

4、、300、425、600、850、1180因兩軸間變速組的傳動副數(shù)多采用2或3，在設(shè)計簡單變速系統(tǒng)時，變速級數(shù)應(yīng)選擇的形式， 均為正整數(shù)，即選用三聯(lián)齒輪和兩聯(lián)齒輪進行變速。由參考文獻1，主變速傳動系設(shè)計的一般原則是：傳動副前多后少原則，傳動順序與擴大順序相一致原則和變速組降速前慢后快原則，確定變速結(jié)構(gòu)式如下：，其最末擴大組的調(diào)速范圍，滿足要求。設(shè)計機床主變速傳動系時，為避免從動齒輪尺寸過大而增加箱體的徑向尺寸，一般限制降速最小傳動比；為避免擴大傳動誤差，減少振動噪聲，一般限制直齒圓柱齒輪的最大升速比，由于銑床箱體尺寸較大，可選擇最后擴大組的最小降速比，最大升速比。2.2繪制轉(zhuǎn)速圖1、選定電動機

5、根據(jù)機床主軸最大轉(zhuǎn)速，由參考文獻2表15.1，選用Y系列封閉自扇冷式鼠籠式三相異步電動機，電機型號，其級數(shù)，同步轉(zhuǎn)速，滿載轉(zhuǎn)速為。2、分配總降速傳動比總降速傳動比為=，又電動機轉(zhuǎn)速為，在所要求標準轉(zhuǎn)速數(shù)列當中，因而需用到帶輪傳動。3、確定傳動軸的軸數(shù)傳動軸數(shù)=變速組數(shù)+定比傳動副數(shù)+1=3+1+1=5。4、齒輪齒數(shù)確定由傳動結(jié)構(gòu)式可知，變速組a有3個傳動副，其傳動比分別是 、。傳動比小于1時取其倒數(shù)，由參考文獻1表3-9可得到以下數(shù)據(jù)： 取同理，在變速組b中，可以得到： 取在變速組c中，可以得到： 取一般變速組內(nèi)所有齒輪的模數(shù)相同，并是標準齒輪，因而三對傳動副的齒數(shù)和是相同的。由此可以確定各傳

6、動之間的齒數(shù)，如下所示：基本組 第一擴大組 第二擴大組 5、繪制轉(zhuǎn)速圖如下圖（圖1）所示：圖1轉(zhuǎn)速圖6、繪制傳動系統(tǒng)圖由參考文獻1，根據(jù)各級變速組傳動比，可繪制出一種合理的傳動系統(tǒng)圖，如下圖（圖2）所示。圖2 傳動系統(tǒng)圖7、核算主軸轉(zhuǎn)速誤差齒輪齒數(shù)確定后，主軸的各級實際轉(zhuǎn)速即確定，實際傳動比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差，應(yīng)滿足：所得結(jié)果如下表（表1）所示：標號誤差結(jié)論11205.811802.19%合格28508500合格3607.16001.18%合格4429.24250.99%合格5288.53003.83%合格6214.62121.23%合格7151.31500.87%合格8107.51061.

7、42%合格976.5752.00%合格1054.8533.40%合格1138.337.52.13%合格表1主軸轉(zhuǎn)速誤差2.3確定定比傳動副帶輪直徑根據(jù)電機功率為，電機類型為Y型電機，執(zhí)行機構(gòu)類型為金屬切削機床，設(shè)每天工作8-16小時?？傻迷O(shè)計功率為：式中： 為工況系數(shù)，由參考文獻2取    為電機功率， 根據(jù)和選擇帶型和小帶輪直徑，由參考文獻2，普通V帶直徑優(yōu)選系列選擇A型帶，小帶輪直徑。則大帶輪直徑為： 取D=200mm式中，為轉(zhuǎn)速損失率，取。綜上，D=200mm。三、 動力設(shè)計3.1傳動軸直徑初定由參考文獻1，按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑式中傳動

8、軸直徑（）該軸傳遞的功率（）該軸的計算轉(zhuǎn)矩（）該軸每米長度允許扭轉(zhuǎn)角（），取由圖1可知各軸的計算轉(zhuǎn)速為：Nj1=850r/min，nj2=425r/min，nj3=150r/min，nj4=106r/min本次計算中，各州傳遞功率為點擊功率與傳遞過程中的效率的乘積，效率值可由參考文獻2表9.1查得，如下所示：*，代入各數(shù)據(jù)得到以下結(jié)果：軸?。惠S ?。惠S 取。*3.2主軸軸頸直徑的確定沒有特殊要求的時候，主軸材料優(yōu)先選用價格低廉的優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，如45號鋼，調(diào)質(zhì)到220250HB，在端部錐孔，定心軸頸或定心錐面等部位，采用高頻淬火至5055HRC。由參考文獻3表5.7，功率為的臥式升降臺銑床選用前軸

9、頸直徑，取。后軸頸為前軸頸的，即為。為了選用軸承的方便，由參考文獻2軸承型號，主軸中部與圓錐滾子軸承配合處軸頸直徑取，為使主軸緩慢過度，主軸后部與深溝球軸承配合處軸頸直徑取。3.3齒輪模數(shù)的初步計算一般同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，選擇各組負荷最重的小齒輪，由參考文獻2，其計算得到的齒輪模數(shù)為：式中：按接觸疲勞強度計算的齒輪模數(shù)；驅(qū)動電機的功率；計算尺輪的計算轉(zhuǎn)速； 大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比，外嚙合取“”號，內(nèi)嚙合取“”號；小齒輪的齒數(shù)；齒寬系數(shù)，（為齒寬，為模數(shù)），一般為，此處均選用；許用接觸應(yīng)力，由參考文獻4表13-16，齒輪材料訓勇，滲碳處理，可得。可以得到：基本組按標準模數(shù)表??；第一

10、擴大組按標準模數(shù)表??；第二擴大組按標準模數(shù)表取。由于取齒輪厚度系數(shù)，則由公式可得各齒輪厚度。3.4對各種限制的討論對于第二擴大組變速組，由于主軸軸徑是由標準查得，其值較大，前軸徑為，后軸徑為，即安裝齒輪處軸外徑約為，由參考文獻1，軸上的小齒輪還要考慮到齒根和到它的鍵槽深處的最小尺寸應(yīng)大于基圓齒厚，以防斷裂，即其最小齒數(shù)應(yīng)滿足：式中：齒輪花鍵孔的外徑，單鍵槽的取孔中心至鍵槽底的尺寸兩倍齒輪模數(shù)  對于主軸，選用單鍵槽，查得，若，小于已確定的最小齒數(shù)，在主軸上該模數(shù)滿足要求?？紤]到花鍵滑動與定位較容易，除主軸和電機軸外，其余軸均選用花鍵連接。又注意到第二擴大組變速組在軸上最小齒

11、輪齒數(shù)為，選用花鍵，將代入，若，則，在軸上該模數(shù)滿足要求。故第二擴大組變速組的模數(shù)取。對于第一擴大組，在軸上的最小齒數(shù)，選用花鍵，將代入，若，則，在軸上該模數(shù)滿足要求。下面驗算在軸是否滿足要求，軸上的最小齒數(shù)，若，則，在軸上該模數(shù)滿足要求。故第一擴大組變速組的模數(shù)取。 對于基本組，在本設(shè)計中基本組和第一擴大組之間選用了一個公用齒輪，由于相互嚙合的齒輪要選用相同的模數(shù)，故基本組的齒輪應(yīng)選用模數(shù)為的齒輪。下面驗算在軸上是否滿足要求，軸上的最小齒數(shù)，而，在軸上該模數(shù)滿足要求。下面驗算在軸上是否滿足要求，軸上的最小齒數(shù)，選用花鍵，將=代入，在軸上該模數(shù)滿足要求。故基本組的模數(shù)。 &

12、#160;對于電機軸上的齒輪配合，選單鍵槽，查得。若，得，電機軸上該模數(shù)滿足要求。故電機軸的模數(shù)。 3.5選擇帶輪傳動帶型及根數(shù)根據(jù)前文所述已選擇A型帶，皮帶根數(shù)由下列公式確定： 式中: 皮帶根數(shù) 設(shè)計功率， 單根V帶的基本額定功率，按GB/T13575.1-992選擇 傳動比導致的額定功率補償，按GB/T13575.1-992選擇 小帶輪包角的修正，由于中心距未定，無法計算小帶輪包角，故忽略此項。 皮帶長度導致的修正，由于中心距未定，無法計算皮帶長度，故忽略此項 計算得，取為。 3.6離合器與制動器節(jié)約空間選擇機械設(shè)計手冊規(guī)定的雙錐摩擦離合器，額定扭矩選擇，詳細尺寸及性能參見機械設(shè)計手冊雙錐摩擦離合器的主要尺寸及特性參數(shù)。&