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1、 課程設計說明書 專 業(yè) 機械制造與其自動化 班 級 自動化2班 姓 名 蒙飛斌 學 號 2012036z0227 課 題 普通車床主傳動系統(tǒng)設計 指導教師 呂勇

2、 年 月 日 - 20 - 目錄 一、設計目的 -1- 二、設計步驟 -1- 1.運動設計 -1- 1.1已知條件 -1- 1.2結(jié)構(gòu)分析式 -1- 1.3 繪制轉(zhuǎn)速圖 -2- 1.4 繪制傳動系統(tǒng)圖 -5- 2.動力設計 -5- 2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 -5- 2.2 帶傳動設計 -6- 2.3 各傳動組齒輪模數(shù)的確定和校核 -7- 3. 齒輪強度校核 -9- 3.1校核a傳動組齒輪 -9- 3.2 校核b傳動組齒輪 -10- 3.3校核c傳動組齒輪 -11- 4. 主軸撓度的校核 -13- 4.1 確定各軸

3、最小直徑 -13- 4.2軸的校核 -13- 5. 主軸最佳跨距的確定 -14- 5.1 選擇軸頸直徑,軸承型號和最佳跨距 -14- 5.2 求軸承剛度 -14- 6. 各傳動軸支承處軸承的選擇 -15- 7. 主軸剛度的校核 -15- 7.1 主軸圖 -15- 7.2 計算跨距 -16- 三、總結(jié) -17- 四、參考文獻 -18- 一、機床設計目的和要求

4、

5、 通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設計，在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設計構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)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(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設計和計算能力。 機床設計是在學生學完基礎技術和專業(yè)課，特別是《機床設計》課程之后進行的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。其目的在于： 1.培養(yǎng)學生綜合運用和鞏固過擴大已學過的知識，

6、以提高理論聯(lián)系實際的設計與計算能力。 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計的步驟與方法，以提高結(jié)構(gòu)設計和編制技術文件的能力。 4使學生熟練掌握計算機輔助設計、主軸組件優(yōu)化設計和主軸剛度的校核等，以提高運用現(xiàn)代設計方法的能力。 二、設計步驟 1.運動設計 1.1已知條件 [1]確定轉(zhuǎn)速范圍：主軸最小轉(zhuǎn)速。 [2]確定公比： 1 [3]轉(zhuǎn)速級數(shù)： Z=12 [4]電動機功率：P=4kw 1.2結(jié)構(gòu)分析式 ⑴ ⑵ [3] 從電動機到主軸主要為降速傳動，若使傳動副較多的傳動組放在較接近電動機處

7、可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，節(jié)省材料，也就是滿足傳動副前多后少的原則，因此取方案。在降速傳動中，防止齒輪直徑過大而使徑向尺寸常限制最小傳動比 ；在升速時為防止產(chǎn)生過大的噪音和震動常限制最大轉(zhuǎn)速比。在主傳動鏈任一傳動組的最大變速范圍。在設計時必須保證中間傳動軸的變速范圍最小， 根據(jù)中間傳動軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下： 檢查傳動組的變速范圍時，只檢查最后一個擴大組： 其中1，， 所以 ，合適。 1.3 繪制轉(zhuǎn)速圖 ⑴選擇電動機 一般車床若無特殊要求，多采用Y系列封閉式三相異步電動機，根據(jù)原則條件選擇Y-132M-4型Y系列籠式三相異步電動機。

8、 ⑵分配總降速傳動比 總降速傳動比 又電動機轉(zhuǎn)速不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標準，因而增加一定比傳動副。 [3]確定傳動軸軸數(shù) 傳動軸軸數(shù) = 變速組數(shù) + 定比傳動副數(shù) + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。 ⑷確定各級轉(zhuǎn)速并繪制轉(zhuǎn)速圖 由 　 z = 12確定各級轉(zhuǎn)速： 2000、1400、1000、710、500、355、250、180、125、90、63、45r/min。 在五根軸中，除去電動機軸，其余四軸按傳動順序依次設為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。Ⅰ與Ⅱ、Ⅱ與Ⅲ、Ⅲ與Ⅳ軸之間的傳動組分別設為a、b、c?，F(xiàn)由Ⅳ（主軸）開始，確定

9、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速： ① 先來確定Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速 傳動組c 的變速范圍為，結(jié)合結(jié)構(gòu)式， Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速只有一種可能： 180、250、355、500、710、1000、r/min。 ② 確定軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速 傳動組b的級比指數(shù)為3，希望中間軸轉(zhuǎn)速較小，因而為了避免升速，又不致傳動比太小，可取 ， 軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速確定為：、500、710、1000r/min。 ③確定軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速 對于軸Ⅰ，其級比指數(shù)為1,可取 ，， 確定軸Ⅰ轉(zhuǎn)速為1000r/min。 由此也可確定加在電動機與主軸之間的定傳動比。下面畫出轉(zhuǎn)速圖（電動機轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近）。 [

10、5]確定各變速組傳動副齒數(shù) ①傳動組a: 查表8-1, ，， 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、72、74、76…… 可取72,于是可得軸Ⅰ齒輪齒數(shù)分別為：24、30、36。 于是，， 可得軸Ⅱ上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為：48、42、36。 ②傳動組b: 查表8-1, ， 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

11、Ⅱ上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：22、42。 于是 ，，得軸Ⅲ上兩齒輪的齒數(shù)分別為：62、42。 ③傳動組c: 查表8-1,, 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Ⅲ齒輪齒數(shù)為18； 為升速傳動，取軸Ⅳ齒輪齒數(shù)為30。 于是得, 得軸Ⅲ兩聯(lián)動齒輪的齒數(shù)分別為18，60； 得軸Ⅳ兩齒輪齒數(shù)分別為72，30。 1.4 繪制傳動系統(tǒng)圖 根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動機等已知條件可有如下系統(tǒng)圖： 2.動力設計 2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 ⑴確定主軸計算轉(zhuǎn)速：主軸的計算轉(zhuǎn)速為

12、⑵各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速： 軸Ⅲ可從主軸252/r/min按72/18的傳動副找上去，軸Ⅲ的計算轉(zhuǎn)速 180 r/min；軸Ⅱ的計算轉(zhuǎn)速為500r/min；軸Ⅰ的計算轉(zhuǎn)速為r/min。 [3]各齒輪的計算轉(zhuǎn)速 傳動組c中，18/72只需計算z = 18 的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為710r/min；60/30只需計算z = 30的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為500r/min；傳動組b計算z = 22的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為710r/min；傳動組a應計算z = 24的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為1400r/min。 [4]核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 所以合適。

13、 2.2 帶傳動設計 電動機轉(zhuǎn)速n=1440r/min,傳遞功率P=4KW,傳動比i=1.44，兩班制， 一天運轉(zhuǎn)16.1小時，工作年數(shù)10年。 ⑴確定計算功率 取1.1，則 ⑵選取V帶型 根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計算功率，選B型帶。 ⑶確定帶輪直徑和驗算帶速 查表小帶輪基準直徑, 驗算帶速成 其中 -小帶輪轉(zhuǎn)速，r/min； -小帶輪直徑，mm； ，合適。 [4]確定帶傳動的中心距和帶的基準長度 設中心距

14、為,則 0．55（）a2（） 于是 167.75a610,初取中心距為400mm。 帶長 查表取相近的基準長度，。 帶傳動實際中心距 [5]驗算小帶輪的包角 一般小帶輪的包角不應小于。 。合適。 [6]確定帶的根數(shù) 其中： -時傳遞功率的增量； -按小輪包角，查得的包角系數(shù)； -長度系數(shù)； 為避免V型帶工作時各根帶受力嚴重不均勻，限制根

15、數(shù)不大于10。 .266 [7]計算帶的張緊力 其中： -帶的傳動功率,KW； v-帶速,m/s； q-每米帶的質(zhì)量，kg/m；取q=0.17kg/m。 v = 1440r/min = 9.42m/s。 [8]計算作用在軸上的壓軸力 2.3 各傳動組齒輪模數(shù)的確定和校核 ⑴模數(shù)的確定： a傳動組：分別計算各齒輪模數(shù) 先計算24齒齒輪的模數(shù)： 其中: -公比 ；

16、 = 2； -電動機功率； = 4KW； -齒寬系數(shù)； -齒輪傳動許允應力; -計算齒輪計算轉(zhuǎn)速。 ， 取= 600MPa,安全系數(shù)S = 1。 由應力循環(huán)次數(shù)選取 ，取S=1，。 取m = 3mm。 按齒數(shù)30的計算，，可取m = 4mm； 按齒數(shù)36的計算，, 可取m = 4mm。 于是傳動組a的齒輪模數(shù)取m = 4mm，b

17、= 32mm。 軸Ⅰ上齒輪的直徑： 。 軸Ⅱ上三聯(lián)齒輪的直徑分別為： b傳動組： 確定軸Ⅱ上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)。 按22齒數(shù)的齒輪計算： 可得m = 4.8mm； 取m = 5mm。 按42齒數(shù)的齒輪計算： 可得m = 3.55mm； 于是軸Ⅱ兩聯(lián)齒輪的模數(shù)統(tǒng)一取為m = 5mm。 于是軸Ⅱ兩聯(lián)齒輪的直徑分別為： 軸Ⅲ上與軸Ⅱ兩聯(lián)齒輪嚙合的兩齒輪直徑分別為： c傳動組： 取m

18、= 5mm。 軸Ⅲ上兩聯(lián)動齒輪的直徑分別為： 軸四上兩齒輪的直徑分別為： 3. 齒輪強度校核：計算公式 3.1校核a傳動組齒輪 校核齒數(shù)為24的即可，確定各項參數(shù) ⑴ P=4.4KW,n=1000r/min, ⑵確定動載系數(shù)： 齒輪精度為7級，由《機械設計》查得使用系數(shù) ⑶ ⑷確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù) 非對稱 ,查《機械設計》得 ⑸確定齒間載荷分配系數(shù): 由《機械設計》查得 ⑹確定動載系數(shù): ⑺查表 10-5 ⑻計算彎曲疲勞許用應力 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強

19、度極限。 圖10-18查得 ,S = 1.3 ， 故合適。 3.2 校核b傳動組齒輪 校核齒數(shù)為22的即可，確定各項參數(shù) ⑴ P=4.4KW,n=500r/min, ⑵確定動載系數(shù)： 齒輪精度為7級，由《機械設計》查得使用系數(shù) ⑶ ⑷確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù) 非對稱 ,查《機械設計》得 ⑸確定齒間載荷分配系數(shù): 由《機械設計》查得 ⑹確定動載系數(shù): ⑺查表 10-5 ⑻計算彎曲疲勞許用應力 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限。 圖10-18查得 ,

20、S = 1.3 ， 故合適。 3.3校核c傳動組齒輪 校核齒數(shù)為18的即可，確定各項參數(shù) ⑴ P=4.4KW,n=180r/min, ⑵確定動載系數(shù)： 齒輪精度為7級，由《機械設計》查得使用系數(shù) ⑶ ⑷確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù) 非對稱 ,查《機械設計》得 ⑸確定齒間載荷分配系數(shù): 由《機械設計》查得 ⑹確定動載系數(shù): ⑺查表 10-5 ⑻計算彎曲疲勞許用應力 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限。 圖10-18查得 ,S = 1.3 ， 故合適。 4.

21、主軸撓度的校核 4.1 確定各軸最小直徑 [1]Ⅰ軸的直徑： [2]Ⅱ軸的直徑： [3]Ⅲ軸的直徑： [4]主軸的直徑： 4.2軸的校核 Ⅰ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Ⅰ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 。 Ⅱ軸、Ⅲ軸的校核同上。 5. 主軸最佳跨距的確定 400mm車床，P=4KW. 5.1 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 5.2 求軸承剛度 考慮

22、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 先假設 前后支撐分別為 根據(jù) 。 6. 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 Ⅰ軸 前支承：30207;后支承：30207 Ⅱ軸 前支承：30207;中支承：NN3009;后支承：30207 Ⅲ軸 前

23、支承：30208;后支承：30208 7. 主軸剛度的校核 7.1 主軸圖: 7.2 計算跨距 前支承為雙列圓柱滾子軸承，后支承為雙列圓柱滾子軸承 當量外徑 主軸剛度：由于 故根據(jù)式（10-8） 對于機床的剛度要求，取阻尼比 當v=50m/min,s=0.1mm/r時,, 取 計算 可以看出，該機床主軸是合格的. 三、總結(jié) 課程設計是機械設計當中的一個非常重要的一環(huán)，本次課程設計時間；兩周略顯得倉促一些。但是通過本次很充實的課程設計，從中得到的收獲還是非常多的。這次的課程設計對于我來說有著深刻的意義。這種意義

24、不光是我們組能夠完成設計任務，更重要的是在這段時間內(nèi)使我們深刻感受到設計工作的那份艱難。而這份艱難不僅僅體現(xiàn)在設計內(nèi)容與過程中為了精益求精所付出的艱辛，更重要的是為每一個精細數(shù)字的付出。 在設計過程中，整個過程培養(yǎng)了我們綜合運用機械設計課程及其他課程理論知識和利用生產(chǎn)時間知識來解決實際問題的能力，真正做到了學以致用。在此期間我們同學之間的那些辛酸，那些執(zhí)著，那些付出。一路走來，我們伴著風雨，攜手歡笑，共同面對機械設計課程設計當中遇到的困難。 在這些過程當中我充分的認識到自己在知識理解和接受應用方面的不足，特別是自己對系統(tǒng)的自我學習能力的欠缺，將來一定要進一步加強。而今后的學習要更加的努力。

25、總之，本次課程設計不僅僅是對自己所學的知識的一次系統(tǒng)的總結(jié)與應用，還算是對自己體質(zhì)的一次檢驗吧。 四、參考文獻 ［1］工程學院機械制造教研室 主編.金屬切削機床指導書. ［2］濮良貴 紀名剛主編.機械設計(第七版).北京:高等教育出版社,2001年6月 [3］毛謙德 李振清主編.《袖珍機械設計師手冊》第二版.機械工業(yè)出版社,2002年5月 ［4］《減速器實用技術手冊》編輯委員會編.減速器實用技術手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1992年 ［5］戴曙 主編.金屬切削機床.北京:機械工業(yè)出版社,2005年1月 [6]《機床設計手冊》編寫組 主編.機床設計手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1980年8月 ［7］華東紡織工學院 哈爾濱工業(yè)大學 天津大學主編.機床設計圖冊.上海:上?？茖W技術出版社,1979年6月