機床課程設(shè)計機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、廣西工學院鹿山學院前言機床課程設(shè)計，是在機械制造裝置設(shè)計課程設(shè)計之后的實踐性教學環(huán)節(jié)。其目的在于通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使我們在擬定機構(gòu)攢動和變速的機構(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，并培養(yǎng)學生具有初步的結(jié)構(gòu)分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算能力。本次課程設(shè)計的內(nèi)容包括：一、運動設(shè)計。個別給定的機床用途，規(guī)格極限變速，轉(zhuǎn)速數(shù)列（或轉(zhuǎn)速級數(shù)），通過分析比較擬定傳動結(jié)構(gòu)方案（包括結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)網(wǎng)，轉(zhuǎn)速圖）和傳動系統(tǒng)圖，確定傳動副的傳動比及齒輪的齒數(shù)，并計算主軸的實際轉(zhuǎn)速與標準轉(zhuǎn)

2、速的相對誤差；二、動力設(shè)計，根據(jù)給定的電動機功率和傳動件的計算轉(zhuǎn)速，初步傳動軸直徑，齒輪模數(shù)；確定皮帶型號及根數(shù)，摩擦片式離合器的尺寸和完成裝配草圖后，驗算傳動的應(yīng)力，變形或壽命是否在允許范圍內(nèi)，還要驗算傳動件主軸組件的靜剛度；三、結(jié)構(gòu)設(shè)計，進行主運動傳動軸系，變速機構(gòu)，主軸組件等布置，繪制主軸組件裝配圖等。目錄一、 運動參數(shù)-31、 確定個運動參數(shù)-32、 結(jié)構(gòu)式的確定-43、 繪制轉(zhuǎn)速圖-44、 各轉(zhuǎn)速組齒輪傳動副的確定-65、 繪制18級傳動副系統(tǒng)圖-8二、 運動設(shè)計-91、 電機類型及功率的確定-92、 皮帶輪的確定-93、 齒輪模數(shù)的確定-124、 確定各傳動軸的直徑-135、 直齒

3、圓柱齒輪的應(yīng)力計算-14三、 結(jié)構(gòu)設(shè)計-181、 設(shè)計主軸組件-182、 計算主軸切削力-183、 主軸組件的驗算-194、 撓度得傾角的驗算-23四、 參考文獻-26五、 結(jié)束語-27一 運動設(shè)計1，確定各運動參數(shù)1） 最大直徑和最小直徑的確定機床的并不是指加工的最大，最小直徑，二是實際使用的情況，一般取，其中d是機床加工的最大直徑，k是系數(shù)，臥式車床取k=0.5，若車床的主參數(shù)為400mm，則2） 最大變速及最小速度的確定a由切削用量簡明手冊表1.10第15頁，得知最高轉(zhuǎn)速出現(xiàn)y15硬質(zhì)合金車到車削碳鋼，鉻鋼，鎳鋼及鑄鋼的切削。故：外圓縱車得最大切削速度b由切削用量簡明手冊表1.18得最小

4、切削速度故：車螺紋的最小切削速度（螺紋直徑）3） 最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速的確定由機械制造裝配設(shè)計第13頁公式（1-2）得：2，機構(gòu)式的確定 由機械制造裝備設(shè)計第13頁公式（1-2）得 變速范圍： 因為此設(shè)計的機床為中型機床，所以公比取1.26 由第14頁公式（1-3），得 一般傳動副p3，傳動順序按“前多后少”的原則但軸-之間的結(jié)構(gòu)式23，而不是32，原則是軸上有摩擦片離合器，為了使軸不致太長，故軸-間用2個傳動副，在軸-間用三個傳動副，再由傳動順序“前密后疏”原則，得到結(jié)構(gòu)式： 18=23（211+1）由表3-3標準數(shù)列，因為=1.26所以各級轉(zhuǎn)速為：（單位r/min）2531.54050638

5、010012516020025031540050063080010001250校核：（合適）3，繪制轉(zhuǎn)速圖 因為摩擦離合器直徑不能太小，故軸上的齒數(shù)不能太小，為了使軸-的中心距不致過大，軸的被動輪就得小些，這就是成為升速傳動。4各變速組齒輪傳動副的確定 1）確定基本組個齒輪齒數(shù) ,的最小公倍數(shù)最小齒數(shù)發(fā)生在中，取k=5查齒輪數(shù)表，得： 2）第一擴大組各齒輪的齒數(shù) ， , 最小齒數(shù)發(fā)生在中， 查齒輪數(shù)表，得： 3） 高速組各齒輪齒數(shù) 最小齒數(shù)發(fā)生在中， 查齒輪齒數(shù)表，得。4） 第二擴大組個齒輪的齒數(shù)既最小齒輪齒數(shù)發(fā)生在中，查齒輪齒數(shù)表得：5） 固定組1齒輪齒數(shù) 最小齒輪齒數(shù)發(fā)生在 中， 查齒輪齒

6、數(shù)表，得：6） 固定組2齒輪齒數(shù)：最小齒輪齒數(shù)發(fā)生在中，查齒輪齒數(shù)表得：主軸反轉(zhuǎn)時，所傳過的傳動副齒輪也按來查，故主運動傳動鏈的傳動路線表達式如下：18級傳動系統(tǒng)圖二動力設(shè)計1.電動機類型及功率的確定由切削用量簡明手冊第15頁表1.10，得再根據(jù)切削用量簡明手冊第17頁，公式（18），得由機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書第7頁表24，得由機械制造裝備設(shè)計第81頁，公式（19）得由金屬切削機床課程設(shè)計指導(dǎo)書第34頁附錄2，知選用額定功率為7.5kw，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，4級電動機型號：y132m-42.皮帶輪的確定1）計算功率 由機械設(shè)計第15頁，得由機械設(shè)計第15頁，表86工作情況系數(shù)，得=1

7、.3p為電動機額定功率p=7.5kw2)選擇帶型 由機械設(shè)計第152頁，圖88普通v帶選型圖，選擇b型帶，得3）確定帶輪的基準直徑由機械設(shè)計第153頁表87及第145頁表83，得，（主軸輪基準直徑）再由機械設(shè)計第147頁公式（815），得根據(jù)機械設(shè)計第153頁，表87，取由第146頁，公式（813），得4）確定中心距a和帶的基準長度由機械設(shè)計第154頁，公式（820），得由表8-2；選擇的基準長度按154頁，公式（8-21），計算實際中心距a5）驗證主軸輪上的包角由機械設(shè)計第144頁，公式（8-6）得：所以主動輪上的包角合適6）計算v帶的根數(shù)由機械設(shè)計第154頁公式（8-22），得z=由第14

8、9頁，表（8-5b）單根普通v帶額定功率的增量由第148頁，表（8-5a）單根普通v帶的基本額定功率由第154頁，表（8-8）包角系數(shù)由第142頁，表（8-2）v帶的基準長度系列及長度系數(shù)=0.90 ， 取z=57）確定帶的預(yù)緊力由機械設(shè)計第155也，公式（8-23），得由第145也表（8-4）v帶單位長度的質(zhì)量，得q=0.17kg/m8）計算帶傳動作用在軸上的力（簡稱壓軸力）由第155頁，公式（8-24），得3.齒輪模數(shù)的確定由金屬切削機床課程設(shè)計指導(dǎo)書第6頁公式（8），得驅(qū)動電動機功率=7.5kw，齒寬系數(shù)，小齒輪齒數(shù) ，由機械設(shè)計手冊2 零件設(shè)計 第253頁，表5.4-79，得1）由軸v

9、-vi，計算轉(zhuǎn)速，2）軸iv-v,計算轉(zhuǎn)速 ，取m=43)軸-iv,計算轉(zhuǎn)速=315r/min，=4，=19 ，取m=54)軸-vi ，計算轉(zhuǎn)速=400r/min, =1.26,=325)軸ii- ,計算轉(zhuǎn)速=800r/min, =2.52, =26,取m=46）軸i-ii，計算轉(zhuǎn)速=800r/min, =1.26, 40,取m=44.確定各傳動軸的直徑由機械設(shè)計課程設(shè)計第7頁，表2-4機械傳動的效率概略值，得v帶傳動效率： ，滾動軸承效率：；圓柱齒輪效率：； 各軸傳遞的功率n為：軸i：軸ii：軸iii：軸iv：軸v：由金屬切削機床課程設(shè)計指導(dǎo)書第6頁，公式（7），得軸i：軸ii：軸iii：軸

10、iv：軸v：主軸軸徑直徑的確定：由機械制造裝備設(shè)計表3-6，得前軸頸 后軸頸 5.支持圓柱齒輪的座力計算 對于高速傳動齒輪主要驗算接觸應(yīng)力，對于底座齒輪主要驗算彎曲座力1）告訴傳動齒輪 由參考資料金屬切削機床課程設(shè)計指導(dǎo)書第8頁，有，由機械設(shè)計手冊2-零件設(shè)計，第253頁，表5.4-79 ， =275mpa上述公式中， 齒向載荷分布系數(shù)查機床設(shè)計手冊2-零件設(shè)計，第259 表5.4-86動載荷系數(shù)，查擊穿設(shè)計手冊2-零件設(shè)計，第26頁，表3.4-87總做狀況系數(shù)，取 壽命系數(shù) 齒輪的最低轉(zhuǎn)速 =800r/mint齒輪總工作時間 p傳動副數(shù)t= m=疲勞曲線指數(shù) m=3轉(zhuǎn)速變化系數(shù) 查機床設(shè)計手

11、冊2-零件設(shè)計，第13頁，表5.1-12得功率利用系數(shù) 查機床設(shè)計手冊2-零件設(shè)計，第9頁，表5.1-9 =0.58材料強化系數(shù)，查機床設(shè)計手冊2-零件設(shè)計，第30頁，表5.1-202）驗算低速齒輪彎曲應(yīng)力由課程設(shè)計指導(dǎo)書第8頁式中 m=5 齒向載荷分布系數(shù)，查機床設(shè)計手冊2-零件設(shè)計，第259表5.-86 得，=1.07動載荷系數(shù)，查同上參考資料，第260頁，表5.4-87，得，=1.0_工作壽狀況系數(shù) =1.4壽命系數(shù) 齒輪的最低轉(zhuǎn)速 ，=80r/mint=基準循環(huán)次數(shù) =m疲勞曲線指數(shù) m=6查機床設(shè)計手冊2-零件設(shè)計 表5.10-13，得：轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，=0.86功率利用系數(shù)，查表5.

12、1-9 =0.58材料強化系數(shù)，查表5.1-20 =0.72查設(shè)計指導(dǎo)書表1，得y齒形系數(shù) y=0.3953)告訴傳動齒輪由于：式中，n=5.89kw，m=5,b= 查機床設(shè)計手冊2零件設(shè)計，第259頁，表5.4-36，取=1.02第360頁，表5.4-89，取=1.0查指導(dǎo)書，第8頁，得 , =400r/min， t=， = m=6查機床設(shè)計手冊2-零件設(shè)計表5.1-13，表5.1-9，表5.1-20， 三，結(jié)構(gòu)設(shè)計1、設(shè)計主軸組件 一般使用三只承來代替兩支承能夠提高剛度和抗振性。 使用前，后支承為主支承，中間支承為輔助支承。前支承采用3182100型和226800型組合，中間為圓柱滾子軸承

13、，后支承為3182100型。 前支承為：3182119雙列圓柱滾子軸承和2268117k雙向推力角接觸球軸承； 中間輔助支承為：32214圓柱滾子軸承 后支承為：3182112雙列圓柱滾子軸承 而主軸上一般軸尺寸取6-10mm的直徑差，而兩段軸領(lǐng)鄰，直徑僅為3零件拆裝方便，或區(qū)分家公平面對，兩直徑的差取15mm即可。2、計算主軸切削力：1）由切削用量手冊表1.29，表1.29-1和表1.29-2可知： ， 2）背向力：查切削用量手冊表1.29，得 3）軸向切削力其中，=2880 3.主軸組件的驗算1）滾子軸承的驗算 由機械設(shè)計，第313，式（13-6a）,得：a、計算p 由 因此對于z=64的

14、齒輪：如下圖所示，忽略輔助支承其中： ， ， 在v面上：有： 對于h面上： 有： b、確定式中各參數(shù)n計算轉(zhuǎn)速 n=80r/minc額定動載荷，查金屬切削機床設(shè)計簡明手冊第375頁，表615，得c=56.3knc、c的確定 故符合要求。2）當高速傳動時，滾動軸承驗算a.計算p此時，z=32，受力如圖所示：其中：在v面上：、。在h面上：由于，故6.確定式中參數(shù) 其中系數(shù)與上面的z=64時一致c的確定及校核滿足要求4.撓度與傾角的驗證1）撓度的驗算由金屬切削機床設(shè)計第165頁，公式（1517）得。其主軸計算圖為：式中：a、q由金屬切削機床課程設(shè)計指導(dǎo)書第9頁，公式（13）得n齒輪傳遞的全功率 n=

15、5.89kwm=5,z=20,n=250r/mine主軸材料的彈性磨具 l=650cm，a=12.8cm，b=20cm，c=45cm（i主軸截面慣性矩）d軸直徑 d=80mmd內(nèi)孔直徑 d=42mmp主要用的主切削力 查金屬切削機床設(shè)計第174頁，圖557，得當時，y最大對于普通機床，故符合要求6.傾角由金屬切割機床設(shè)計，第165，公式518：式中：當x=0時為最大而中：c為515，取c=10 故：由于故傾角也滿足要求參考文獻1.機械制造裝備設(shè)計 李慶余 機械工業(yè)出版社 2003.82.機械制造技術(shù)基礎(chǔ) 華楚生 重慶大學出版社 2000.73.機械設(shè)計手冊第三版第3卷 成大先 化學工業(yè)出版社

16、1993.124.金屬切削機床設(shè)計 戴曙 機械工業(yè)出版社 1985.125.機械制造工藝課程設(shè)計指導(dǎo)書（第二版） 趙家齊 機械工業(yè)出版社 2004.26.材料力學第四版 劉鴻文 高等教育出版社 2004.97機床設(shè)計手冊2零件設(shè)計 機械工業(yè)出版社8.切削用量簡明手冊 艾興 機械工業(yè)出版社 2003.39.機械原理 孫恒 高等教育出版社 2000.810實用機械加工工藝手冊 陳宏鈞 機械工藝出版社 2005.911.金屬切削機床設(shè)計簡手冊 范云漲 機械工業(yè)出版社12.金屬切削機床課程設(shè)計指導(dǎo)書 陳易新 機械工業(yè)出版社 1987.713.機械設(shè)計 濮良貴 高等教育出版社 200114.機械制造工藝設(shè)計簡明手冊 李益民 機械工業(yè)出版社