金屬切削機床課程設計說明書

1、機械加工設備課程設計金屬切削機床課程設計專 業(yè)：機械設計制造及其自動化班 級：NN機自姓 名：XXXXXX學 號：XXXXXXXXX指導教師：XXXXXXXXX20XX年 X 月 XX 日課程設計任務書學院機械工程學院班級XX機自姓名XXXXXX設 計 起 止 日 期XXXXXXXXXXXX設計題目：輕型車床主傳動系統(tǒng)設計任務設計最大加工直徑輕型車床主傳動系統(tǒng)已知條件：轉(zhuǎn)速范圍 Rn=451980 r/min Z=12電機轉(zhuǎn)速及功率：N電=1440 r/min N=4Kw設計內(nèi)容1擬定結(jié)構式2繪制轉(zhuǎn)速圖3確定齒輪齒數(shù)4驗算主軸轉(zhuǎn)速誤差5確定各傳動件計算轉(zhuǎn)速6繪制傳動系統(tǒng)圖課程設計要求1.方案的

2、分析對比2.運動設計與結(jié)構的關系3.計算過程與表格設計4.筆記本與設計過程5.參考資料指導教師評語：成績： 簽字： 年 月 日目錄設計目的1設計步驟21 主運動參數(shù)的擬定21.1確定傳動公比21.2簡式車床的規(guī)格32 主傳動方案選擇32.1傳動布局32.2變速方式32.3開停方式42.4采用機械制動方式42.5機械換向方式43.傳動方案擬定53.1確定變速組數(shù)及傳動副數(shù)53.2結(jié)構式的擬定73.3各變速組的變速范圍及極限傳動比83.4轉(zhuǎn)速圖的擬定93.5 繪制轉(zhuǎn)速圖103.6確定齒輪齒數(shù)113.7確定計算轉(zhuǎn)速143.8驗算主軸轉(zhuǎn)速誤差153.9確定帶輪直徑163.10繪制簡式車床主傳動系統(tǒng)圖1

3、6結(jié) 論18致 謝19參考文獻20沈陽大學課程設計設計目的通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)得結(jié)構設計，在擬定傳動和變速的結(jié)構方案過程中，得到設計構思、方案分析、結(jié)構工藝性、機械制圖、零件計算、編寫技術文件和查閱技術資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設計思想，掌握基本的設計方法，并具有初步的結(jié)構分析、結(jié)構設計和計算能力。設計步驟1 主運動參數(shù)的擬定1.1確定傳動公比根據(jù)金屬切削機床Rn=44 ，因此Z=12根據(jù)金屬切削機床135頁表7.1 標準公比。這里我們?nèi)藴使认盗?1.41.因為=1.41=1.06，根據(jù)金屬切削機床表3-6標準數(shù)列。首先找到最小極限轉(zhuǎn)速45，再每跳過5個數(shù)（1.26=1.0

4、6）取一個轉(zhuǎn)速，即可得到公比為1.41的數(shù)列：45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400、19801.2簡式車床的規(guī)格 根據(jù)以上的計算和設計任務書可得到本次設計車床的基本參數(shù)：車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）：工件最大回轉(zhuǎn)直徑=320mm，最高轉(zhuǎn)速=1980rmin，最低轉(zhuǎn)速=45rmin，電機功率P=4KW，公比=1.41 ，轉(zhuǎn)速級數(shù)Z=122 主傳動方案選擇2.1傳動布局機床主傳動運動參數(shù)和動力參數(shù)確定以后，即可選擇傳動方案，其主要內(nèi)容包括：選擇傳動布局，選擇變速、開停、制動及換向方式。應根據(jù)機床的使用要求和結(jié)構性能綜合考慮，通過調(diào)查研究，參考同類型機床，

5、初擬出幾個可行方案的主傳動系統(tǒng)示意圖，以備分析討論。傳動方案對主傳動系統(tǒng)設計、動力設計及結(jié)構設計有著重要影響。對于有變速要求的主傳動系統(tǒng)，其布局方式可分為集中傳動式和分離傳動式，應根據(jù)機床用途、類型和規(guī)格等加以合理選擇。本簡式車床采用集中傳動式，把主軸和主傳動的全部變速機構集中裝于同一個箱體內(nèi)。優(yōu)點是：結(jié)構緊湊，便于實現(xiàn)集中操縱：箱體數(shù)少，在機床上安裝調(diào)整方便。缺點是傳動件的振動和發(fā)熱會直接影響主軸工作精度，降低加工質(zhì)量。2.2變速方式機床變速方式可分為無級變速和有級變速兩種變速方式。本機床采用有級變速方式。有級變速是指在若干固定轉(zhuǎn)速級內(nèi)不連續(xù)地變速。這是目前國內(nèi)外普通機床上應用最廣泛的一種變

6、速方式。通常由齒輪等變速元件構成的變速箱來實現(xiàn)變速，傳遞功率大，變速范圍大，傳動比準確，工作可靠。但速度不能連續(xù)變化，有速度損失，傳動不夠平穩(wěn)。采用滑移齒輪變速方式：這是應用最普遍的一種變速機構，其優(yōu)點是：變速范圍大，得到的轉(zhuǎn)速級數(shù)多；變速方便，可傳遞較大功率；非工作齒輪不嚙合，空載功率損失小。缺點是:變速箱結(jié)構較復雜。2.3開停方式在電機不停止運轉(zhuǎn)情況下，使主軸啟動或停止。采用錐式和片式摩擦離合器?？捎糜诟咚龠\轉(zhuǎn)中的離合，離合過程平穩(wěn)，沖擊小，特別適用于精加工和薄壁加工；容易控制主軸回到需要的位置上，以便于加工和調(diào)整。離合器還能兼起過載保護作用。2.4采用機械制動方式在電機不停轉(zhuǎn)情況下可以根

7、據(jù)需要制動。采用閘帶式制動器。結(jié)構簡單、軸向尺寸小、能以較小的操縱力產(chǎn)生較大的制動力矩。但徑向尺寸較大，在制動時在制動輪上產(chǎn)生較大的單側(cè)徑向壓力，對所在傳動軸有不良影響，故用多于中小型機床、慣性不大的主傳動。2.5機械換向方式采用多片摩擦離合器式換向裝置。此裝置可用于高速運轉(zhuǎn)中換向，換向較平穩(wěn)，但結(jié)構復雜。為了換向迅速而無沖擊，減少換向的能量損失，換向裝置與制動裝置聯(lián)動，即換向過程中先經(jīng)制動，然后在接通另一轉(zhuǎn)向。3.傳動方案擬定擬定變速方案，包括變速型式的選擇以及開停、換向、制動、操縱等整個變速系統(tǒng)的確定。變速型式則指變速和變速的元件、機構以及組成、安排不同特點的變速形式、變速類型。變速方案和

8、形式與結(jié)構的復雜程度密切相關，和工作性能也有關系。因此，確定變速方案和型式，要從結(jié)構、工藝、性能及經(jīng)濟等多方面統(tǒng)一考慮。變速方案有多種，變速形式更是眾多，比如：變速形式上有集中變速、分離變速。擴大變速范圍可用增加變速組數(shù)，也可采用背輪結(jié)構、分支變速等形式。變速箱上既可用多速電機，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。3.1確定變速組數(shù)及傳動副數(shù) 傳動副前多后少的原則： 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， 傳動的轉(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。因此在擬定主變速傳動

9、系時，應盡可能將傳動副較多的變速組安排在前面，傳動副數(shù)少的變速組放在后面，使主變速傳動系中更多的傳動件在高速范圍內(nèi)工作，尺寸小一些，以節(jié)省變速箱的造價，減小變速箱的外形尺寸。在擬定結(jié)構網(wǎng)時，先確定變速組的數(shù)目和每組的傳動副數(shù)目。本簡式輕型車床主傳動系統(tǒng)主軸有12級轉(zhuǎn)速，公比為的主傳動系統(tǒng)結(jié)構網(wǎng)，傳動方案可以有：1.有三個變速組12=3x2x212=2x3x212=2x2x32.有兩個變速組12=3x412=4x3方案一中兩個變速組的傳動副數(shù)為2，一個變速組傳動副數(shù)為3，采用滑移齒輪方式變速時，要求在一個變速組內(nèi)傳動副數(shù)目通常不超過3個。此方案滿足采用滑移齒輪時的要求。但和方案二相比此方案徑向尺

10、寸大。方案二減少了一個軸，可縮短變速箱徑向尺寸，但變速組內(nèi)傳動副數(shù)目增加了，因此此變速箱軸向尺寸將有所增加。并且采用滑移齒輪變速方式時在一個變速組內(nèi)采用四個傳動副時，為制造和滑移方便，常采用兩個雙聯(lián)滑移齒輪。在設計操縱機構時應使兩者互鎖，以免同時嚙合而發(fā)生運動干涉。如采用方案二又有兩種情況，為使傳動件有較小的幾何尺寸，對主傳動系統(tǒng)而言，應把傳動副多的變速組排在前面高轉(zhuǎn)速處。因為主傳動系統(tǒng)有恒功率的特性，傳動件轉(zhuǎn)速越高，所傳遞轉(zhuǎn)矩越小，從而可使傳動件有較小的幾何尺寸。這就是所謂擬定結(jié)構網(wǎng)的“前多后少”原則。根據(jù)以上所述，可取方案一：12=3x2x23.2結(jié)構式的擬定對于12=3x2x2傳動式，當

11、基本組與擴大組的排列順序不同則會有6種結(jié)構式和對應的結(jié)構網(wǎng)。結(jié)構式分別為：12=312326 12=31262312=322126 12=32262112=342122 12=342221這6種結(jié)構式的結(jié)構網(wǎng)分別如圖1：圖1結(jié)構網(wǎng)圖根據(jù)“前密后疏”原則，可知滿足此條件的結(jié)構式為12=312326所以其結(jié)構網(wǎng)如圖2：圖2 12=312326結(jié)構網(wǎng)圖3.3各變速組的變速范圍及極限傳動比 傳動副的極限傳動比和傳動組的極限變速范圍：在降速傳動時，為防止被動齒輪的直徑過大而使徑向尺寸過大，常限制最小傳動比，1/4，升速傳動時，為防止產(chǎn)生過大的振動和噪音，常限制最大傳動比，斜齒輪比較平穩(wěn)，可取，故變速組的

12、最大變速范圍為/810。主軸的變速范圍應等于主變速傳動系中各個變速組變速范圍的乘積，即：檢查變速組的變速范圍是否超過極限值時，只需檢查最后一個擴大組。因為其他變速組的變速范圍都比最后擴大組的小，只要最后擴大組的變速范圍不超過極限值，其他變速組就不會超過極限值。R2=X(P-1)其中=1.41，X2=6,P2=2R2=1.416(2-1)=8810所以符合要求。3.4轉(zhuǎn)速圖的擬定定中間軸轉(zhuǎn)速：在“升2降4”原則下，由于從電動機到主軸的總趨勢是降速傳動，如果中間軸的轉(zhuǎn)速定得高一些，會使傳動件的尺寸小一些。因此在分配傳動比時，按傳動順序，前面變速組的降速要慢一些，后面的變速組的降速要快一些，即所謂的

13、降速要“前慢后快”。對于該傳動結(jié)構式共有三個傳動組，變速系統(tǒng)共需四根軸，加上電動機軸共五根。這樣，在電動機軸到軸間可有一級定比傳動。從軸開始往前推。通常以往前推比較方便，即首先定軸的轉(zhuǎn)速（首先分配第二擴大組c的傳動比）。由于傳動組c的變速范圍：Rc=X(P-1)=6 =8式中： Rc變速組的變速范圍；P變速組的傳動副數(shù)； X變速組的級比指數(shù)。故這兩對傳動副的傳動比必然是ic1 = 14 = 14 ， ic2 = 21 = 2于是確定了軸的六級轉(zhuǎn)速只能是：180rmin，250rmin， 355rmin，500rmin，710rmin，1000rmin。可見軸的最低轉(zhuǎn)速是180rmin。然后確定

14、軸的轉(zhuǎn)速。傳動組b是第一擴大組，級比指數(shù)x1=3。可知，軸的最低轉(zhuǎn)速可以是250rmin ，355rmin， 500rmin ，710rmin，因為該設計有升速，又因為是輕型機床，在變速傳動時應采用“前慢后快”的原則，同時不使傳動比太小，故ibmax=1，ibmin=1 3 。即軸的最低轉(zhuǎn)速定為500rmin，所以軸的三個轉(zhuǎn)速是500rmin,710rmin,1000rmin 。在軸間的變速組a是基本組，級比指數(shù)是1，根據(jù)“前慢后快”的原則，則軸的轉(zhuǎn)速可以是500rmin, 710rmin, 1000rmin, 1400rmin，基于同樣理由，確定軸的轉(zhuǎn)速為1000rmin。電動機軸0與軸之間

15、可以采用帶傳動，傳動比i=10001440，最后，分別在軸間，過軸轉(zhuǎn)速點分別畫轉(zhuǎn)速點的平行線。同樣在軸間，過軸轉(zhuǎn)速點畫平行線，并在轉(zhuǎn)速圖上寫出電機軸和主軸的轉(zhuǎn)速、傳動比連線上寫出傳動比。這樣，轉(zhuǎn)速圖最終完成。3.5 繪制轉(zhuǎn)速圖轉(zhuǎn)速圖見圖3圖3轉(zhuǎn)速圖3.6確定齒輪齒數(shù)確定齒輪齒數(shù)的原則和要求：（1）輪的齒數(shù)和Sz不應過大；齒輪的齒數(shù)和Sz過大會加大兩軸間的中心距，使機床結(jié)構龐大，一般推薦Sz100120.（2）最小齒輪的齒數(shù)要盡可能少，但同時要考慮：最小齒輪不產(chǎn)生根切，機床變速箱中標準直圓柱齒輪，一般最小齒數(shù)Zmin18；受結(jié)構限制的最小齒輪最小齒數(shù)應大于1820；齒輪齒數(shù)應符合轉(zhuǎn)速圖上傳動比的

16、要求：實際傳動比（齒數(shù)之比）與理論傳動比（轉(zhuǎn)速圖上要求的傳動比）之間又誤差，但不能過大，確定齒輪數(shù)所造成的轉(zhuǎn)速誤差，一般不應超過10%（-1）%，即%式中：n理要求的主軸轉(zhuǎn)速；n實齒輪傳動實現(xiàn)的主軸轉(zhuǎn)速；齒輪齒數(shù)的確定，當各變速組的傳動比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對于定比傳動的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機械設計手冊推薦的方法確定。對于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動比是標準公比的整數(shù)次方時，變速組內(nèi)每對齒輪的齒數(shù)和及小齒輪的齒數(shù)可以從金屬切削機床表3-9中選取。一般在主傳動中，最小齒數(shù)應大于1820。采用三聯(lián)滑移齒輪時，應檢查滑移齒輪之間的齒數(shù)關系：三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪之間的齒數(shù)差應大于或等于4，以保證滑移是

17、齒輪外圓不相碰。根據(jù)金屬切削機床,查表3-9各種常用傳動比的使用齒數(shù)。（1）變速組a:u1=u2= u3=確定最小齒輪的齒數(shù)Zmin及最小齒數(shù)和Szminu1=Sz=60、62u1=Sz=60、63u2=Sz=60、63在具體結(jié)構允許下，選用較小的Sz為宜，現(xiàn)確定Sz=72，確定各齒輪副的齒數(shù) u1=1 ，找出Z1=36，Z2=36； u2=1.41，找出Z3=30，Z4=Sz-Z2=42；u3=2 ，找出Z5 =24，Z6=48 。（2）變速組b:同理Sz=80最為合適，確定各齒輪副的齒數(shù) u1=1， 找出 Z7 =40，Z8=40； u2=2.8，找出 Z9 =21，Z10 =59。（3）

18、變速組c的齒數(shù)確定：由于最后擴大組的最大轉(zhuǎn)速差為1980-250=1730，在這種情況，各齒輪受力情況可能懸殊，因此不能像變速組a、b那樣在同一變速組取相同的齒輪模數(shù)。參照機床設計圖冊中P90頁，X6132萬能升降銑床，其最后擴大組的轉(zhuǎn)速誤差為1500-190=1310.根據(jù)金屬切削機床中P158頁的公式:m1/m2=Sz2/Sz1=E算出X6132萬能升降銑床最后擴大組:Sz2/Sz1= m1/m2=（80+40）/(18+71)=1.35類比后最后擴大組取Sz4/Sz3 = m3/m4=1.53確定最小齒輪的齒數(shù)Zmin及最小齒數(shù)和Szmin，找出可能采用的齒數(shù)和：u4=Sz =60、62

19、 u3=Sz=60、63在具體結(jié)構允許下，選用較小的Sz為宜，現(xiàn)確定Sz3=75，確定各齒數(shù)副的齒數(shù) Sz4=115u3=2，找出Z11=25，Z12 =Sz-Z11=50； u4= ，找出Z13=23，Z14=92；3.7確定計算轉(zhuǎn)速（1）確定主軸計算轉(zhuǎn)速： 計算轉(zhuǎn)速是傳動件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動件的計算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計算轉(zhuǎn)速和相應的傳動關系確定。主軸的計算轉(zhuǎn)速為：（2）確定傳動軸的計算轉(zhuǎn)速：軸共有6級轉(zhuǎn)速：180rmin, 250rmin， 355rmin，500rmin,710rmin,1000rmin。主軸由125至1980rmin的9級轉(zhuǎn)速都在傳遞全功率。軸若

20、經(jīng)傳動副Z13 ：Z14 傳動主軸，則只有500rmin,710rmin,1000rmin才能傳遞全功率；若經(jīng)傳動副Z12 ：Z11 傳遞主軸，則180至1000rmin都傳遞全功率，其中180rmin是傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速，故nj=180 rmin。因為180rmin已傳遞了全功率，故軸的三個轉(zhuǎn)速500rmin,710rmin，1000rmin無論經(jīng)過哪對傳動副都應傳遞全功率。因此，nj=500rmin。同理，nj=1000rmin 各軸計算轉(zhuǎn)速如表1表1 各軸計算轉(zhuǎn)速傳動軸序號nnnnnj(r·min-1)1000500180125（3）確定齒輪副的計算轉(zhuǎn)速齒輪Z11 裝在主軸上

21、并具有355至1980rmin共6級轉(zhuǎn)速，它們都傳遞全功率，故nz11j =355rmin。齒輪Z12 裝在軸上并具有180至1000 rmin共6級轉(zhuǎn)速，由于經(jīng)Z12 ：Z11 傳動主軸的轉(zhuǎn)速都傳遞全功率，故nz12j =180rmin。齒輪Z14 裝在主軸上并具有45至250 rmin共6級轉(zhuǎn)速，但只有125rmin,180rmin,250rmin傳遞全功率，故nz14j =125rmin。齒輪Z13 裝在軸上并具有180至1000 rmin共6級轉(zhuǎn)速，但經(jīng)齒輪副Z13 ：Z14 傳動主軸的轉(zhuǎn)速中，只有500rmin，710rmin，1000rmin傳遞全功率，故nz13j =500rmi

22、n。其余齒輪的計算轉(zhuǎn)速可用上述方法得出。現(xiàn)將各齒輪的計算轉(zhuǎn)速列于表2中表2 各齒輪計算轉(zhuǎn)速齒輪序號Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7nj(r·min-1)1000100010007101000500500齒輪序號Z8Z9Z10Z11Z12Z13Z14nj(r·min-1)5005001803551805001253.8驗算主軸轉(zhuǎn)速誤差轉(zhuǎn)速誤差公式：(n實- n標)/ n標10（-1）式中：n標-為主軸標準轉(zhuǎn)速n實-為主軸計算轉(zhuǎn)速-選用的公比最高一級轉(zhuǎn)速誤差為：所以合適同理可得其余轉(zhuǎn)速誤差，見下表3：表3 主軸轉(zhuǎn)速誤差n實n標轉(zhuǎn)速誤差(O/0)允許轉(zhuǎn)速誤差值(O/0)n12=196

23、019801.014.1n11 =1400140004.1n10=980100024.1n9=6987101.744.1n8=4985000.334.1n7=3493551.744.1n6=24525024.1n5=1751802.784.1n4=12312524.1n3=87903.14.1n2=62631.134.1n1=44453.14.13.9確定帶輪直徑小帶輪基準直徑125mm，大帶輪基準直徑 125×14401000=180mm3.10繪制簡式車床主傳動系統(tǒng)圖簡式車床主傳動系統(tǒng)圖結(jié) 論兩周的課程設計結(jié)束了，在這次的課程設計中不僅檢驗了我所學習的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設計過程中，與同學分工設計，和同學們相互探討，相互學習，相互監(jiān)督。學會了合作，學會了運籌帷幄，學會了寬容，學會了理解，也學會了做人與處世。最后，雖然自己很多不懂很多不會，但是在老師和同學們的幫助下，最終完成了此項設計。致 謝首先我要感謝我的指導教師XXXXXX對我的悉心教導，在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工