機(jī)器結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)18級(jí)變速機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、成績(jī) 東南大學(xué)成賢學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告題 目 5.5kw18級(jí)銑床變速箱設(shè)計(jì) 課 程 名 稱 機(jī)器結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號(hào) 設(shè) 計(jì) 地 點(diǎn) 東南大學(xué)成賢學(xué)院 指 導(dǎo) 教 師 設(shè)計(jì)起止時(shí)間： 2013年12月30日 至 2014年1月17日 - 0 -目 錄摘 要:1abstract:21 設(shè)計(jì)要求32 設(shè)計(jì)目的33 設(shè)計(jì)步驟33.1 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)33.1.1 已知條件33.1.2 結(jié)構(gòu)分析式33.1.3 繪制轉(zhuǎn)速圖43.1.4 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖73.2 動(dòng)力設(shè)計(jì)83.3 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)83.4 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)113.4.1 齒輪齒數(shù)113.4.2

2、主軸校核123.5 軸承端蓋的設(shè)計(jì)144 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)164.1 箱體材料164.2 箱體結(jié)構(gòu)175 潤(rùn)滑與密封185.1 潤(rùn)滑設(shè)計(jì)185.2 潤(rùn)滑油的選擇186 總 結(jié)197 參 考 文 獻(xiàn)20 東南大學(xué)成賢學(xué)院課程大學(xué)g d設(shè)計(jì)18級(jí)變速機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要: 傳動(dòng)系統(tǒng)是指將動(dòng)力機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)或執(zhí)行末端件的中間裝置。組成傳動(dòng)聯(lián)系的一系列傳動(dòng)件稱為傳動(dòng)鏈，所有傳動(dòng)鏈及它們之間的相互聯(lián)系組成傳動(dòng)系統(tǒng)。而機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)由整體機(jī)床表現(xiàn)出來(lái)，我國(guó)現(xiàn)今企業(yè)機(jī)械加工機(jī)床大多數(shù)還是以普通車床為主，但數(shù)控機(jī)床占有率逐年上升，且在大中企業(yè)已有較多的使用，在中小企業(yè)甚至個(gè)體企業(yè)中

3、也使用。但除少量機(jī)床以fms 模式集成使用外，大都處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并且相當(dāng)部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。而世界上許多國(guó)家機(jī)床的發(fā)展正向著：高速、精密、復(fù)合、智能和綠色是數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)。本課題是以車床傳動(dòng)系統(tǒng)為研究目標(biāo)，從其主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)入手，對(duì)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)組成分析、分級(jí)變速分析、傳動(dòng)件的計(jì)算分析的幾個(gè)方面進(jìn)行研究。為優(yōu)化傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和改善傳動(dòng)系統(tǒng)的精度及穩(wěn)定特性提供必要的理論依據(jù)通過(guò)本課題的研究，使機(jī)床結(jié)構(gòu)更加緊湊，性能更加優(yōu)越，生產(chǎn)加工更加精密。關(guān)鍵詞: 傳動(dòng)鏈；傳動(dòng)系統(tǒng)；數(shù)控機(jī)床；fms。 design of variable speed drive mac

4、hine 18abstract: transmission refers to the movement of the power machine and power passed to the implementing agencies or the implementation of the end of the intermediate device. up the drive links a series of drive known as the drive chain of transmission chains and their inter-linkages between t

5、he transmission systems. situation and development trend of the machine drive system overall machine performance, our present most of the enterprise machining machine tool or an ordinary lathe-based, but the cnc machine tools market share increased year by year, and more use in large and medium ente

6、rprises, is also used in small and medium enterprises and even individual companies. apart from a small amount of machine tools to integrated use of the fms mode, mostly in the stand-alone operation status, and a considerable part in the inefficient use of backward, management status. the developmen

7、t of many countries, machine tools in the world! high-speed, precision, complex, intelligent and green is the general trend of the cnc machine tool technology development. this topic is a variable speed lathe drive system for the study objectives, starting from the structure of the main transmission

8、 system, system architecture design, structure, grading, several aspects of the calculation of the transmission study. in order to optimize the transmission system and to improve the accuracy and stability characteristics of the transmission system to provide the necessary theoretical basis for the

9、research of this subject, to make the machine more compact, more superior, more sophisticated production and processingkeywords: transmission chain; transmission;cnc; fms.1 設(shè)計(jì)要求(1) 要求級(jí)數(shù)z=18，最高轉(zhuǎn)速1440r/min,最低轉(zhuǎn)速30r/min. (2) 用途車床適用于加工各種軸類、套筒類、輪盤類零件上的回轉(zhuǎn)表面?？绍囅鞫嗣?、車削外圓柱面、車削內(nèi)外圓錐面、鉆中心孔、鉆孔、鏜孔、鉸孔、車削各種螺紋、切槽和切斷、車

10、削特型面、滾花和盤繞彈簧等。加工范圍廣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自動(dòng)化程度不高，所以一般用于單件、小批生產(chǎn)。2 設(shè)計(jì)目的通過(guò)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，及擬定傳動(dòng)和變速的方案過(guò)程中得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。3 設(shè)計(jì)步驟3.1 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)3.1.1 已知條件1 轉(zhuǎn)速范圍：主軸最小轉(zhuǎn)速，最高轉(zhuǎn)速2 轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)： 3 確定公比：3.1.2 結(jié)構(gòu)分析式(1) (3)從電動(dòng)機(jī)到主軸主要為降速傳動(dòng)，若使傳動(dòng)副較多的傳動(dòng)組放在較接近電動(dòng)機(jī)處可使小尺寸零件多些，大尺寸

11、零件少些，節(jié)省材料，也就是滿足傳動(dòng)副“前多后少”的原則，及在降速傳動(dòng)中，防止齒輪直徑過(guò)大而使徑向尺寸常限制最小傳動(dòng)比 ；在升速時(shí)為防止產(chǎn)生過(guò)大的噪音和震動(dòng)常限制最大轉(zhuǎn)速比。故（3）方案最為合適。在主傳動(dòng)鏈任一傳動(dòng)組的最大變速范圍的原則。在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證中間傳動(dòng)軸的變速范圍最小，檢查方案（3）傳動(dòng)組的變速范圍時(shí)，只檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組： 其中， 值，符合要求，其他變速組的變速范圍肯定也符合要求。因此取方案。 根據(jù)中間傳動(dòng)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 圖3-1 結(jié)構(gòu)網(wǎng)3.1.3 繪制轉(zhuǎn)速圖1) 選擇電動(dòng)機(jī)類型根據(jù)已知工作條件和要求，選擇一般用途的y系列電動(dòng)機(jī)，臥式封閉結(jié)構(gòu)。 2)

12、 機(jī)械傳動(dòng)效率式中分別為傳動(dòng)裝置中每一件傳動(dòng)副（齒輪、渦輪、帶或者鏈傳動(dòng)等）每對(duì)軸承和每個(gè)齒輪的效率根據(jù)以上公式可得傳動(dòng)副效率的概略值可按表2-3選?。▍⒖紮C(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程指導(dǎo)主編林遠(yuǎn)艷、下面簡(jiǎn)稱文獻(xiàn)11）（齒輪8級(jí)精度）于是 3) 電動(dòng)機(jī)所需的輸出功率為： 其中：所以 4) 確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)根據(jù)已知條件選擇最低轉(zhuǎn)速30r/min，最高轉(zhuǎn)速1440r/min,功率5.5kw，所以選擇y132s-4的y系列電動(dòng)機(jī)5)由 確定各級(jí)轉(zhuǎn)速：30、37.5、47.5、60、75、95、118、150、190、236、300、375、475、600、750、950、1180、1500r/min。在五根軸中

13、，除去電動(dòng)機(jī)軸，其余四軸按傳動(dòng)順序依次設(shè)為、。與、與、與軸之間的傳動(dòng)組分別設(shè)為a、b、c。在降速傳動(dòng)中，防止齒輪直徑過(guò)大而使徑向尺寸常限制最小傳動(dòng)比 ，現(xiàn)取最后的變速組的最小降速傳動(dòng)比為1/4；查表，可得。根據(jù)降速前慢后快的原則，決定其余變速組的最小降速傳動(dòng)比，變速組c的最小傳動(dòng)比=；變速組b的最小傳動(dòng)比=；變速組a的最小傳動(dòng)比=.下面畫出轉(zhuǎn)速圖（電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近）圖3-2 轉(zhuǎn)速圖 確定各變速組傳動(dòng)副齒數(shù)根據(jù)參考文獻(xiàn)7表2-8查得齒數(shù)（z） 22-33，19-36，16-39，39-26，28-37，18-47，82-38，24-963.1.4 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動(dòng)

14、機(jī)等已知條件可有如下系統(tǒng)圖（圖3-3）：圖3-3 傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖3.2 動(dòng)力設(shè)計(jì)1確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 由轉(zhuǎn)速圖可知：主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速是低速第一個(gè)三分之一變速范圍的最高以轉(zhuǎn)速，即2各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： 軸可從主軸95r/min按96/24的傳動(dòng)副找上去，軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為375r/min；軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為475r/min；軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為600r/min。3各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速傳動(dòng)組c中，24/96只需計(jì)算z = 24 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為75r/min；82/38只需計(jì)算z = 38的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為300/min；傳動(dòng)組b計(jì)算z = 26的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為375r/min；傳動(dòng)組a應(yīng)計(jì)算z = 22的齒輪，計(jì)算

15、轉(zhuǎn)速為700r/min。4各軸的功率 3.3 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min,傳遞功率p=5.5kw1確定計(jì)算功率 取1.4，則2選取v帶型 根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計(jì)算功率, n=1450r/min，選a型帶i=2 3確定帶輪直徑和驗(yàn)算帶速 查表小帶輪基準(zhǔn)直徑 所以有大帶輪直徑查a型v帶輪的基準(zhǔn)直徑系列表應(yīng)選大帶輪的直徑為250mm（傳動(dòng)比誤差在允許范圍內(nèi)） 驗(yàn)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(dòng)的中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 設(shè)中心距為,則055（）2（） 于是242880,初取中心距為。 帶長(zhǎng): =1596.56mm查表取相近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，

16、。 帶傳動(dòng)實(shí)際中心距a=505.6mm5驗(yàn)算小帶輪的包角： 一般小帶輪的包角不應(yīng)小于。=165.84120 合適。6確定帶的根數(shù)其中： -時(shí)傳遞功率的增量； -按小輪包角，查得的包角系數(shù)； -長(zhǎng)度系數(shù)； 為避免v型帶工作時(shí)各根帶受力嚴(yán)重不均勻，限制根數(shù)不大于10。查表，查,7計(jì)算帶的張緊力其中： -帶的傳動(dòng)功率,kw； v-帶速,m/s； q-每米帶的質(zhì)量，kg/m；取q=0.17kg/m 8計(jì)算作用在軸上的壓軸力9v帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)v帶輪的結(jié)構(gòu)如下圖所示 圖3-4 v帶輪結(jié)構(gòu)圖3.4 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)，i軸：，取35。 ，取4。ii軸：，取40。 ，取4。iii軸：，取40。 ，取4。3.4.1

17、齒輪齒數(shù)3.4.2 主軸校核軸上受力分析取=0.7(單向轉(zhuǎn)動(dòng)） =0（實(shí)心軸）安全3.5 軸承端蓋的設(shè)計(jì)1) 軸前端蓋結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖如下圖3-5所示，密封槽尺寸按毛氈的標(biāo)準(zhǔn)尺寸圖3-5 軸前端蓋2) 軸、軸的端蓋結(jié)構(gòu)圖下圖3-6所示由于軸、軸作用相同，所以結(jié)構(gòu)也相同 圖3-6 軸前端蓋3) 主軸的軸承端蓋如下圖 圖3-7 主軸前端蓋 4 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 箱體材料箱體多采用鑄造方法獲得，也有用鋼板焊接而成。鑄造箱體常用材料為ht150,強(qiáng)度要求較高的箱體用ht200，只有熱變形要求小的情況下才采用合金鑄鐵，采用ht200。與床身做成一體的箱體材料應(yīng)根據(jù)床身或?qū)к壍囊蠖?。箱體要進(jìn)行時(shí)效處理

18、。4.2 箱體結(jié)構(gòu)1) 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)根據(jù)齒輪傳動(dòng)的中心距、齒頂圓直徑、齒寬 等幾何尺寸，確定減速器的箱體的內(nèi)部大小。由中心距確定箱體的長(zhǎng)度，由齒頂圓直徑確定箱體的高度。由齒寬來(lái)確定箱體的寬度。依據(jù)鑄造（或焊接）箱體的結(jié)構(gòu)尺寸、工藝要求，確定箱體的結(jié)構(gòu)尺寸，繪制箱體。如箱蓋，箱座及螺栓的尺寸。根據(jù)齒輪的轉(zhuǎn)速確定軸承潤(rùn)滑的方法與裝置，選擇軸承端蓋的類型。附件設(shè)計(jì)與選擇。同時(shí)，可以進(jìn)行軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選擇軸承和聯(lián)軸器。、2) 鑄造工藝性要求為了便于鑄造以及防止鑄件冷卻時(shí)產(chǎn)生縮孔或裂紋，箱體的結(jié)構(gòu)應(yīng)有良好的鑄造工藝性。3) 加工工藝性對(duì)結(jié)構(gòu)的要求由于生產(chǎn)批量和加工方法不同，對(duì)零件結(jié)構(gòu)有不同要求，因

19、此設(shè)計(jì)時(shí)要充分注意加工工藝對(duì)結(jié)構(gòu)的要求。4) 裝配工藝對(duì)結(jié)構(gòu)的要求為了更快更省力地裝配機(jī)器，必須充分注意裝配工藝的要求，下圖為主軸箱展開(kāi)圖 圖4-1 主軸箱展開(kāi)圖5 潤(rùn)滑與密封5.1 潤(rùn)滑設(shè)計(jì)普通機(jī)床主軸變速箱多用潤(rùn)滑油，其中半精加工、精加工和沒(méi)有油式摩擦離合器的機(jī)床，采用油泵進(jìn)行強(qiáng)制的箱內(nèi)循環(huán)或箱外循環(huán)潤(rùn)滑效果好。粗加工機(jī)床多采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的飛濺潤(rùn)滑點(diǎn)。1) 飛濺潤(rùn)滑要求賤油件的圓周速度為0.68米/秒，賤油件浸油深為1020毫米（不大于23倍輪齒高）。速度過(guò)低或浸油深度過(guò)淺，都達(dá)不到潤(rùn)滑目的，速度過(guò)高或浸油深度過(guò)深，攪油功率損失過(guò)大產(chǎn)生熱變形大，且油液容易氣化，影響機(jī)床的正常工作。油的深度要

20、足夠，以免油池底部雜質(zhì)被攪上來(lái)。2) 進(jìn)油量的大小和方向回油要保證暢通，進(jìn)油方向要注意角接觸軸承的泵油效應(yīng)，即油必須從小端進(jìn)大端出。箱體上的回油孔的直徑應(yīng)盡可能的大些，一般應(yīng)大于進(jìn)油孔的直徑。箱體上放置油標(biāo)，一邊及時(shí)檢查潤(rùn)滑系統(tǒng)工作情況。3) 放油孔應(yīng)在箱體適當(dāng)位置上設(shè)置放油孔，放油孔應(yīng)低于油池底面，以便放凈油，為了便于接油最好在放油孔處接長(zhǎng)管。4) 防止或減少機(jī)床漏油 箱體上外漏的最低位置的孔應(yīng)高出油面。 軸與法蘭蓋的間隙要適當(dāng)，通常直徑方向間隙11.5毫米。 主軸上常采用環(huán)形槽和間隙密封，效果要好，槽形的方向不能搞錯(cuò)。 箱蓋處防漏油溝應(yīng)設(shè)計(jì)成溝邊向箱體油溝內(nèi)側(cè)偏一定距離，大約為35毫米。5.2 潤(rùn)滑油的選擇潤(rùn)滑油的選擇與軸承的類型、尺寸、運(yùn)轉(zhuǎn)條件有關(guān)，速度高選粘度低的，反之選粘度高的。潤(rùn)滑油粘度通常根據(jù)主軸前頸和主軸最高轉(zhuǎn)速選。6 總 結(jié) 經(jīng)過(guò)二十天的努力,我終于將機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)做完了，這次我們的課題是十八級(jí)變速箱。在這次作業(yè)過(guò)程中,我遇到了許多困難,一遍又一遍的計(jì)算,一次又一次的設(shè)計(jì)方案修改這都暴露出了前期我在這方面的知