設(shè)計一臺加工直徑最大范圍是φ320的普通車床的主傳動系統(tǒng)

1、目 錄第一章 課程設(shè)計任務(wù).2第二章 電機的選擇及軸的傳動比和變速轉(zhuǎn)速圖.4第三章 帶傳動設(shè)計.7第四章 齒輪傳動設(shè)計.10第五章 軸的設(shè)計.16第六章 密封與潤滑23第七章 課程設(shè)計小結(jié).24第八章 參考文獻26第一章 課程設(shè)計任務(wù)設(shè)計題目：設(shè)計一臺加工直徑最大范圍是320的普通車床的主傳動系統(tǒng)。主要技術(shù)參數(shù)：1、轉(zhuǎn)速范圍：N=402000。2、轉(zhuǎn)速級數(shù)：Z=12。3、電動機功率：P=4KW。4、確定公比：1.41被加工零件的材料：鋼、鑄鐵。刀具材料：高速鋼、硬質(zhì)合金。設(shè)計要求:1、運動設(shè)計：確定公比 ，擬定轉(zhuǎn)速圖、繪制傳動系統(tǒng)圖、計算齒輪齒數(shù)。2、動力設(shè)計：確定各傳動件的計算轉(zhuǎn)速、對主要零

2、件進行計算（初算和驗算）。3、繪制圖紙：主軸箱展開圖1張（A1）。4、編制設(shè)計說明書。5、以上資料全部裝入資料袋中。機床設(shè)計的目的和要求:1、培養(yǎng)學生綜合運用和鞏固擴大已學過的知識，以提高理論聯(lián)系實際的設(shè)計與計算能力。2、培養(yǎng)學生收集、閱讀、分析和運用資料的能力，以提高能夠獨立工作的綜合素質(zhì)能力。3、使學生初步掌握機床設(shè)計的步驟與方法，以提高結(jié)構(gòu)設(shè)計和編輯技術(shù)文件的能力。4、使學生熟練掌握計算機輔助設(shè)計、主軸組件優(yōu)化設(shè)計和主軸剛度的校核計算等，以提高運用現(xiàn)代設(shè)計方法的能力。5、通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設(shè)計，在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機械制

3、圖、零件計算、編寫技術(shù)文件和查閱技術(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，并具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算能力。第二章、電機的選擇及軸的傳動比和變速轉(zhuǎn)速圖2.1 電機的選擇選定電動機型號為Y112M-4。其主要性能：額定功率4KW，滿載轉(zhuǎn)速1440r/min。電動機型號額定功率/KW電動機轉(zhuǎn)速（r/min）V帶傳動比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速Y112M-441500144022.2 確定各變速組傳動副齒數(shù)傳動組a: ，時：57、60、63、66、69、72、75、78時：58、60、63、65、67、68、70、72、73、77時：58、60、62、64、66、68、70、7

4、2、74、76可取72,于是可得軸齒輪齒數(shù)分別為：24、30、36。于是，可得軸上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為：48、42、36。傳動組b: ，時：69、72、73、76、77、80、81、84、87時：70、72、74、76、78、80、82、84、86可取 84，于是可得軸上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：22、42。于是 ，得軸上兩齒輪的齒數(shù)分別為：62、42。傳動組c:,時：84、85、89、90、94、95時： 72、75、78、81、84、87、89、90可取 90.為降速傳動，取軸齒輪齒數(shù)為18；為升速傳動，取軸齒輪齒數(shù)為30。于是得,得軸兩聯(lián)動齒輪的齒數(shù)分別為18，60；得軸兩齒輪齒數(shù)分別為72

5、，30。2.3 繪制變速系統(tǒng)圖與轉(zhuǎn)速圖為：第三章、帶輪的設(shè)計3.1 確定計算功率和選擇V帶型號(1) 確定計算功率由參考文獻1機械設(shè)計基礎(chǔ)（以下簡稱文獻1）的表達式5-9得 =1.2。由文獻1中式（5-11）得 =P=1.2×3.84=4.61(KW)。(2) 選擇V帶型號由文獻1的圖5-10得：選用A型V帶。3.2 確定帶輪基準直徑并驗算帶速(1) 確定帶輪的基準直徑由文獻1的圖5-10得：推薦的小帶輪的基準直徑為80100mm，并按文獻1中表5-7，考慮帶輪直徑大對帶的工作壽命有利，取=100，則 =2×100=200(mm)。(2) 驗算帶速V=3.14×1

6、00×1440/(60×1000)=7.54(m/s)，在525 m/s范圍內(nèi)，合適。3.3 確定帶長和中心距(1) 初定中心距根據(jù)文獻1中公式（5-14）得0.7(+)2(+)，0.7(100+200)2(100+200)，得 210600，取=500mm。(2) 確定V帶的基準長度由文獻1中公式（5-15）得=2+(+)+(+)=2×500+1.57×(100+200)+ (200-100)/(4×500)=1476(mm)根據(jù)文獻1的表5-6取=1400。(3) 計算實際中心距根據(jù)文獻1中公式（5-16）得a+(-)/2=500+(140

7、0-1476)/2=462 (mm)，(4) 驗算小帶輪包角由文獻1中式（5-17）得=180-×57.3=180-（200-100)/462×57.3=167.6>120，合適3.4 確定V帶的根數(shù)由文獻1中表5-6查取=1.32KW,=0.17KW；從文獻1中表5-7查取=0.96，表5-8查取=0.96；由文獻1中式（5-12）得Z=/(+)=4.61/(1.32+0.17)x0.96x0.96=3.36，由文獻1中表5-2，取Z=4。3.5 計算V帶的預拉力和軸向拉力(1) 由文獻1表5-1查得q=0.1kg/m，由式（5-18）得=500(-1) +qV=5

8、00×(2.5/0.96-1) ×4.61/(4×7.54)+0.1×7.54=128.71(N)。(2) 計算V帶作用在軸上的壓力由文獻1中式（5-19）得=2Z =2×4×120.71sin(167.6/2)=960.03(N)。第四章、齒輪傳動設(shè)計4.1 選擇齒輪材料及精度等級(1) 根據(jù)文獻1中表6-10，考慮到變速箱傳遞功率不大，所以采用軟齒面。小齒輪選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為229286HBS，取=260HBS；大齒輪選用45號鋼，正火處理，齒面硬度169217HBS，取=210HBS。(2) 根據(jù)文獻1中表6-1

9、1及表6-12選取8級精度。齒面粗糙度1.63.2µm。（3）小齒輪軸的功率P1=3.76KW、轉(zhuǎn)速n1=900r/min4.2 按齒面接觸疲勞強度計算設(shè)計由文獻1中式（6-45）得 76.57×參數(shù)選擇說明如下：(1) 傳動比 U=1(2) 轉(zhuǎn)矩取=9550×10×/=9550×10×3.76/900=39897.8(N·mm)(3) 載荷系數(shù)K由文獻1中P135取 K=1.5(4) 由文獻1中表6-10齒寬系數(shù)取 =0.8(5) 許用接觸應力 = 由文獻1中圖6-33查得=650(N/mm)，=560(N/mm)。 計算

10、應力循環(huán)次數(shù)N，確定接觸疲勞的壽命系數(shù)=60jLh=60×900×1×(16×300×8)=2.07×10，=2.07×10/2=1.04×10。由文獻1中圖6-34查得接觸疲勞的壽命系數(shù)=1，=1.08。 通用齒輪和一般工業(yè)齒輪，按一般可靠度要求選取取安全系數(shù)=1。 許用接觸應力=650×1/1=650(N/mm)，=560×1/1=560(N/mm)，取較小值。 計算分度圓直徑76.57×=59.8(mm)。4.3 模數(shù)mm=/=59.8/24=2.49(mm)根據(jù)文獻1中表6-1

11、取m=2.5(mm)，則=m=2,5×24=60(mm)，=m=2.5×48=120(mm)，=m=2.5×36=90(mm)，=m=2.5×36=90(mm)，=m=2.5×30=75(mm)，=m=2.5×42=105(mm)，=m=2.5×42=105(mm)，=m=2.5×42=105(mm)，=m=2.5×22=55(mm)，=m=2.5×62=155(mm)，=m=2.5×60=150(mm)，=m=2.5×30=75(mm)，=m=2.5×18=45(

12、mm)，=m=2.5×72=180(mm)。4.4 計算齒輪傳動的中心矩A=m(+)/2=2.5×(24+48)/2=90(mm)，=m (+)/2=2.5×(42+42)/2=105(mm)，=m(+)/2=2.5×(30+60)/2=112.5(mm)。4.5 計算齒輪的圓周速度vv=3.14×60×900/(60×1000)=2.83(m/s)<5m/s，合適。齒輪的寬度統(tǒng)一選304.6 校核齒根彎曲疲勞強度(1) 由文獻1中式（6-49）得=。(2) 齒形系數(shù)和應力修正系數(shù)根據(jù)齒數(shù)=24，=48，由文獻1中表6

13、-9得=2.65，=1.58，=2.32, =1.7。(3) 許用彎曲應力由文獻1中式（6-53）得=/=220/1.3=169.23(N/mm)，=/=210/1.3=161.54(N/mm)。參數(shù)選擇說明： 由文獻1中圖6-35查得：=220(N/mm)。 由文獻1中圖6-35查得：=210(N/mm)。 由文獻1中圖6-36，可靠度選取安全系數(shù)=1.6。(4) 齒根彎曲疲勞強度=2×1.6×39897.8×2.65×1.58(35×2.5×24)=101.82(N/mm)<=384.6(N/mm)，=×2.32&

14、#215;1.7/(2.651.58)=95.91(N/mm)<=346.2(N/mm)，故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠。第五章軸的設(shè)計5.1確定各軸最小直徑1軸的直徑：2軸的直徑：3軸的直徑：4主軸的直徑：5.2軸的校核軸的校核：通過受力分析，在一軸的三對嚙合齒輪副中，中間的兩對齒輪對軸中點處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來進行校核 。軸、軸的校核同上。5.3選擇軸頸直徑,軸承型號和最佳跨距前軸頸應為75-100mm,初選=100mm,后軸頸取,前軸承為NN3020K,后軸承為NN3016K,根據(jù)結(jié)構(gòu),定懸伸長度5.4求軸承剛度考慮機械效率主軸最大輸出轉(zhuǎn)距床身上最大加工直徑約為最大

15、回轉(zhuǎn)直徑的60%,取50%即200,故半徑為0.1.切削力 背向力 故總的作用力 次力作用于頂在頂尖間的工件上主軸尾架各承受一半,故主軸軸端受力為 5.5 各傳動軸支承處軸承的選擇 主軸 前支承：NN3020K;中支承：N219E;后支承：NN3016K 軸 前支承：30207;后支承：30207 軸 前支承：30207;中支承：NN3009;后支承：30207 軸 前支承：30208;后支承：30208第六章 潤滑與密封1、軸承的潤滑采用飛濺潤滑在箱座凸緣面上開設(shè)導油溝，并設(shè)擋油盤，以防止軸承旁齒輪嚙合時，所擠出的熱油濺入軸承內(nèi)部，增加軸承的阻力。2、潤滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤滑油較為便

16、利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備選用L-AN15潤滑油。3、密封方式選取選用凸緣式端蓋，易于調(diào)整軸承間隙，采用端蓋安裝氈圈油封實現(xiàn)密封。軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承外徑?jīng)Q定。第七章 課程設(shè)計小結(jié)7.1 設(shè)計的優(yōu)點主軸箱采用分離式傳動方式，其特點是變速箱各傳動件所產(chǎn)生的振動和熱量不能直接給或少傳給主軸，從而減少對主軸的振動和熱變形，有利于提高機床的工作精度。在分離傳動式的主軸箱中采用的背輪機構(gòu)，齒輪傳動的作用是：當主軸作高速運轉(zhuǎn)時，運動由傳動帶經(jīng)齒輪離合器直接傳動，主軸傳動鏈接短，使主軸在高速動轉(zhuǎn)時比較平穩(wěn)，空載損失?。划斨鬏S需作低速動轉(zhuǎn)時，運動則由帶輪經(jīng)背輪機構(gòu)的兩對降速齒輪傳動，顯著降低轉(zhuǎn)速，達到擴大變速范圍的目的。7.2 傳動副前多后少原則 主變速傳動系從電動機到主軸，通常為降速傳動，接近電動機的傳動轉(zhuǎn)速較高，傳遞的轉(zhuǎn)矩較小，尺寸小一些；反之，靠近主軸的傳動件轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，尺寸就較大。因此在擬定主變速轉(zhuǎn)動系時，應盡可能將傳動較多的變速安排在前面，傳動副數(shù)少的變速組放在后面，即Pa>Pb>Pc.>Pj,合主變速傳動系傳動件在高速范圍內(nèi)工作，尺寸小一些，以便節(jié)省變速箱的造價，減小變速箱的外形尺寸。7.3 設(shè)計體會通過這次課程設(shè)計，