普通車床12級(jí)主傳動(dòng)系統(tǒng)及X-Y雙坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)

1、第一部分普通車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、此次課程設(shè)計(jì)的目的及主要設(shè)計(jì)參數(shù)1、機(jī)械制造裝備課程設(shè)計(jì)是在學(xué)生學(xué)完機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 課及其它先行課程之后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)工作 的基本訓(xùn)練。目的在于：(a)通過機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械變速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，使學(xué)生樹立正確的設(shè)計(jì)思想 和掌握機(jī)床設(shè)計(jì)的基本方法；(b)鞏固和加深所學(xué)理論知識(shí)，擴(kuò)大知識(shí)面，并運(yùn)用所學(xué)理論分析和解決設(shè) 計(jì)工作中的具體問題；(c)通過機(jī)械制造裝備課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生在擬訂機(jī)床主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)床的構(gòu) 造設(shè)計(jì)、各種方案的設(shè)計(jì)、零件的計(jì)算、編寫技術(shù)文件和設(shè)計(jì)思想的表達(dá)等方面， 得到綜合性的基本訓(xùn)練；(d)熟悉有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)和參考資料的運(yùn)用，以

2、培養(yǎng)具有初步的結(jié)構(gòu)分析和 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的能力。2、主要設(shè)計(jì)參數(shù)普通車床傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)參數(shù)：(a)主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)z=12；(b)主軸轉(zhuǎn)速范圍 n=31.51400r/min ；(c)公比小=1.41 ;(d)電機(jī)功率為4kw(e)電機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min。二、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)1傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)(選擇集中傳動(dòng)方案)。2轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍舟=1400/31.5=44.44 。3確定各級(jí)轉(zhuǎn)速由4=1.41 ,依據(jù)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速表取各級(jí)轉(zhuǎn)速如下：31.5 45 63 90 125 180 250 355 500 710 1000 1400(單位r/min )4、確定機(jī)床傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式根據(jù)主變速傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3、的一般原則，取結(jié)構(gòu)式：12=323m265、繪制轉(zhuǎn)速圖：(1)分配總降速比u=31.5/1440=1/45.7若每一個(gè)變速組最小降速比取 1/4則三個(gè)變速組為1/64,則需增加定比傳 動(dòng)副，故選用三角帶傳動(dòng)來降低速比可以滿足要求。(2)確定傳動(dòng)軸數(shù)變速軸軸數(shù)=變速組數(shù)+ 定比變速副數(shù)+1=3+1+1=5 (3)繪制轉(zhuǎn)速圖6、確定變速組齒輪齒數(shù)(1)電動(dòng)機(jī)與i軸間的傳動(dòng)比電動(dòng)機(jī)與i軸之間采用帶傳動(dòng)，定比傳動(dòng)取小帶輪直徑126mm因?yàn)樗@轉(zhuǎn)速為710r/min ,故大帶輪直徑為256mm傳動(dòng)比 u=126/256=1/2=1/1.41 2=710/1440(2)軸i-ii間的傳動(dòng)比及齒數(shù)依據(jù)轉(zhuǎn)速圖

4、及小=1.41,變速組a有三個(gè)傳動(dòng)副，具傳動(dòng)比為ua1=710/710, ua2 =500/710, ua3 =355/710,查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)得ua1=z2/z7=36/36=1/1ua2=z3/z 8=30/42=1/1.41ua3=zi/z 4=24/48=1/2sz=72（3）軸ii -iii間的傳動(dòng)比及齒輪齒數(shù)依據(jù)轉(zhuǎn)速圖及小=1.41,變速組b有兩個(gè)傳動(dòng)副，具傳動(dòng)比為ubi=710/710, u b2=250/710,查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)得ubi=z5/z 9=42/42=1/1ub2=z6/z 10=22/62=1/2.82sz=84 軸iii-iv間的傳動(dòng)比及齒輪齒數(shù)依據(jù)轉(zhuǎn)速圖及

5、小=1.41 ,變速組c有兩個(gè)傳動(dòng)副，具傳動(dòng)比為uc1=1400/710,u c2=180/710,查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)得uc1=z11/z13=60/30=2/1uc2=z12/z 1418/72=1/4sz=90（5）轉(zhuǎn)速的驗(yàn)算過程根據(jù)公式（實(shí)玉標(biāo)）/n標(biāo)三10 （小-1 ） % 列表如下:在舁 廳pn實(shí)n標(biāo)（為誤差允許值（為結(jié)論131.7331.50.732.6合格245.17450.432.6合格363.53631.062.6合格489.5290-2.342.6合格5123125-2.152.6合格6177.97180-2.032.6合格7252.972502.372.6合格8358.2

6、73552.042.6合格9505.175002.582.6合格10710.067100.022.6合格111001.5610000.492.6合格121380.21400-0.452.6合格(6)確定計(jì)算轉(zhuǎn)速a、各軸的計(jì)算中轉(zhuǎn)速z1主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速由公式n=nmin93 =45乂 1.41 =126r / min確定為90r/mini軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為710r/minii軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/miniii軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為125r/minb、各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速zi、z2、z3的計(jì)算轉(zhuǎn)速為710r/min ；z4、z5、z6、z7、z8 的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 355r/min ;z9、zi0、zii、z12 的

7、計(jì)算轉(zhuǎn)速為 125r/min ;zi3、zi4的計(jì)算轉(zhuǎn)速為90r/min.7、傳動(dòng)系統(tǒng)圖1440r/nniro8、帶輪設(shè)計(jì)(d確定計(jì)算功率p=4kw,kz工作情況系數(shù),兩班制，取 k=1.2pj=4 m.2=4.8kw(2)選擇三角帶型號(hào)由p=4.8kw,n額=1440r/min查表選擇 b型帶(3)確定帶輪直徑15di=126mms dmin=125mmd2=ni/n 2 di=1440/710 126=255.5 ,取 256mm(4)(5)確定皮帶速度二 d1 n,v =-1a = 9.49m/s 5,2560000初定中心距 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)公式0.55(di +d2)+h wao

8、 e2(di+d2),取 h=11mm0.55(126+256)三仰三 2(126+256)221.1三加三764取 a0=500mm(6)計(jì)算帶的長度二d2 - d1l0 =2a0 d1 d224aq代入數(shù)據(jù)并經(jīng)圓整得l=1600mm(7)核算帶的彎曲次數(shù)u=1000mv/l=100029.49/1600=11.9 卜 卜/。卜二(8)計(jì)算實(shí)際中心距120a k(10)確定帶的根數(shù)zz =pca，查機(jī)械設(shè)計(jì)得p0 + ap0 = 2.20 + 0.36 = 2.56 ,(p0：p)k：.klkakl =0.90 m0.98 =0.882 ,故 z=4.8/(2.56 x 0.882)=2.1

9、3 ,取 3 根。(11)計(jì)算帶的張緊力f0作用在軸上的壓軸力fqpca 2.5 -k.2f0 =500 上巴(-)qvvz k：.帶入相關(guān)數(shù)據(jù)得 f0=240n, fq=952.0n三、動(dòng)力設(shè)計(jì)1、計(jì)算各傳動(dòng)軸的輸出功率p仁px n 帶=4.8 x0.9=4.608kwp2=p1 義4輪=4.608 義 0.98=4.52kwp3=p2 義4輪=4.52 義 0.98=4.43kwp=p3x n 輪=4.43 x 0.98=4.34kw2、計(jì)算各傳動(dòng)軸的扭矩t1=9550r/n 1j =9550x 4.608/710=61980.8n - mmt2=9550r/n j2 =9550x 4.5

10、2/355=121584.4n - mmt3=9550p3/n j3 =9550x 4.43/125=338452n - mmt 主=9550p主/nj 主=9550x 4034、90=460522n- mm3、軸徑設(shè)計(jì)及鍵的選取i 軸：p=4.608kw,m=710r/min,取【似=0.9 ,帶入公式d =91 1p；-,得 d=26.5mm圓整取 d=27mm 選花鍵：6x26x30x6ii 軸：p2=4.52kw,n2 =355r/min, 取= 0.9 ,帶入公式d =91 p-；-,得 d=31.4mm圓整取 d=32mmin選花鍵:8 x32x36x 6iii 軸：p3=4.34

11、kw,nj3=125r/min, 取【h=0.9 ,帶入公式d =91 pr ,得 d=40.3mm圓整取 d=41mm nj 選花鍵:8 x36x 40x 7f主軸：查機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)中表 3-1選擇主軸前端直徑di=90mm,后端直徑 d2=(0.7-0.85)d 1取d2 =65mm ,則平均直徑 d = 77.5mm。對(duì)于普通車床，主軸內(nèi)孔直徑d =(0.55-0.6)d ,故本例之中，主軸內(nèi)孔直徑 取為d =45mm支承形式選擇兩支撐，初取主軸前端的懸伸量a = 90mm,支撐跨距l(xiāng)。= (2 3.5)a 實(shí)際取 l = (5 6.5) di ,取 l=580mm選擇平鍵連接，b h

12、 =22 14,l =100mm4、計(jì)算齒輪模數(shù)45批體淬火，二 j =1100mp a按接觸疲勞計(jì)算齒輪模數(shù) m，查表計(jì)算可得k =1.04*2 =1.3,k3 =1.3i-ii 軸，取中m=8, z1=24, i=2, nj =710,pj =4.608kw 3 上八一（i 1）k1k2k3pj/口打由公式 mj =16300 iz可得 m=2.37mm取 m=3mmj mz12inj-j2ii-iii軸，取中m=10, z1=22, i =2.82, nj=355,pj=4.52kw由公式mjiii-主軸,(i i)k1k2km/口什= i6300 i可得 m=2.82mm取 m=3mm

13、1, mzi2injcj2取 i0, zi=i8, i=4.0, nj=i25, r =4.43kw由公式mj=16300(i i)k1k2k3 pi,日什可得 m=3.9mm 取 m=4mm imw2選才 7級(jí)精度齒輪高速傳動(dòng)齒輪v=it mzn/60000=4.0ii0,合格。5、齒寬設(shè)計(jì)由公式b=（|）mm （小m=5-i0）得i軸主動(dòng)輪齒寬bi=8x3=24mmii軸主動(dòng)輪齒寬 bii=8x3=24mmiii軸主動(dòng)輪齒寬bm =8x 4=32mm5 10mm。一般一對(duì)嚙合齒輪，為了防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位時(shí)導(dǎo)致嚙合齒輪齒數(shù)z模數(shù)m分度圓 直徑d齒頂圓直徑da齒根圓 直彳全df

14、齒頂局ha齒根高h(yuǎn)fb1243727864.533.75242303909682.533.75243363108114100.533.75244483144150136.533.75195423126132118.533.75196363108114100.533.75197223667258.533.75248423126132118.533.75249423126132118.533.751910623186192178.533.7519111847280624532126042402482304532137242882962784527143041201281104527齒寬減小而增大齒

15、輪的載荷，設(shè)計(jì)上，應(yīng)使主動(dòng)輪比從動(dòng)輪齒寬大（所以,bi=b2=b3=24mm,b=b5=b6=19mm,b=b8=24mm,b=bio=19mmb ii=bi2=32mm,b3=bi4=27mm齒輪的具體值見下表：附：從機(jī)械原理表10-2查得一下公式：齒頂圓直徑da=(zi+2ha * )m齒根圓直徑 df=(z-2h a*-2c * )m分度圓直徑d=mz齒頂高h(yuǎn)a=ha * m齒根高 hf=(h a *+c* )m,其中標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù) a =20 , ha* =1.0 , c* =0.256、齒輪校核(1) i軸到ii軸的小齒輪齒數(shù)為24查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得一下數(shù)據(jù)：z=24,u=2.0,m=3

16、,b=8 x 3=24, n j =710,ki=1.04,k 2=1.3,k 3=1.3,t=t s/p=18000/2=9000接觸應(yīng)力：.3.37kn=0.83,k n=0.58,k q=0.64,k s=kt kn kn kq=1.04,n=4.6082088 1000 (u 1)k1k2k3ksn -二 j.(mpa) =789.7mpa1100mpazm ubnj彎曲應(yīng)力：2.4 kn=0.83,k n=0.78,k q=0.77,k s=kt kn kn kq=1.20,y=0.395_5191 105k1k2k3ksn 小仃w =2(mpa) =127.7mpa320mpa 合

17、適。zm2 bynj(2)從ii軸到iii軸的小齒輪齒數(shù)為22查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得一些數(shù)據(jù)：z=22,u=2.82,m=3,b=10 x3=30, n j =355rr/min, k1=1.04,k 2=1.3,k 3=1.3,t=t s/p=18000/2=9000 n=0.85,k n=0.78,k q=0.75, k s=kt kn kn kq=1.06k n=0.85,k n=0.58,k q=0.60, k s=kr kn kn kq=0.80,n=4.52= 2088 1000 (u1)k1k2k3ksn(mpa)=899.5mpa1100mpa zm ubnj彎曲應(yīng)力：二-5(mp

18、a)=76.3mpa320mpa 合適。191 10 k1k2k3ksn 12 3szm2byn(3) iii軸到主軸的小齒數(shù)為18查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得一些數(shù)據(jù)：z=18,u=4,m=4,b=10x 4=40,nj =125r/mink1=1.04,k 2=1.3,k 3=1.3,t=t s/p=18000/2=9000kn=0.95 , kn=0.58 , kq=0.60 , ks=kt kn kn kq=0.62 , n=4.43; 2088 1000 (u 1)k1k2k3ksn(mpa)=1007.5mpa1100mpa zm - ubnj二 j彎曲應(yīng)力:k n=0.95, kn=0.7

19、8 , kq0.75 , ks=kt kn kn kq=1.05191 10 kik2k3ksnzm2 bynj(mpa)=103.3mpa320mpa 合適。7、主軸校核(1)主軸的前端部撓度 ys wy =0.0002x525=0.105(2)主軸在前軸承處的傾角 日e容許值日軸承90.001rad(3)在安裝齒輪處的傾角日e容許值5齒w0.001rad、dili65 16 70 78 75 50 80 236 85 160 90 150 -d平均=1.07=之 87mmlq690e 取為 e =2.1m105mpa , i64444d0二 874454-(10) =(1) =135690

20、4(mm4)d 6487fz2 黑955 m104 p主黑 0.9953d件x n計(jì)2 955 104 3.37 0.9953320 125= 158 5n)fy =0.4fz =634(n) , fx =0.25fz =396(n)由于小齒輪的傳動(dòng)力大，這里以小齒輪來進(jìn)行計(jì)算2 955 10 p主 2 955 104 3.37fq = = = 9535.6 n)miz主n計(jì)3 18 125將其分解為垂直分力和水平分力由公式 fqy +fqy tan4 =fq,fqz = fqy tano(n可得 fqz =2105(n),fqy =6477(n)mzmymx= |fzln32匚= 3fyl1

21、 _ .32m311585 160=169066.7(nmm)634 160 = 67626.7(nmm)396 130 = 25740(nmm)主軸載荷圖如下所示:q）垂直平面內(nèi)foy，中j尺aymeyg）水平平面內(nèi)由上圖可知如下數(shù)據(jù)：a=364mm,b=161mm,l=525mm,c=87mma、計(jì)算（在垂直平面）-fqzabc(l a) fzc2 ”、y1 =, y2 = (l c) , y3 二6eil3eilmzc6ei 3c)ysz = yiy2 y3 =0.00192=，b.a) 3eil&(21 +3c),6ei=-l 3c) 3ei6齒z = 6齒i +6齒2 +6齒3 =7.67父10上_ -fqzab(l a) ._ fzcl*由承1 =, 6軸承2 =6eil3eimzl3ei備由承z =備由承1 + 8軸承2 + 8軸承3 = 3.2父10b、計(jì)算(在水平面)2-fqyabc(la) fycy1 =, y2 =(l c) , y3 =6eil3eil(my -m x)c(2 l 3c)6eiysy 二 y1y2 y3 =0.021tfqyab(h a) tfy 3c) t (山一山),齒 1 一(b a)，。齒2 (2l 3c) ，。齒3 (l 3c)3eil6ei3ei電 y = e 齒 1 +8齒 2 +e 齒3