哈工大-機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)大作業(yè)任務(wù)-臥式升降臺(tái)銑床

1、魯I踏露聲益fe孝Harbin Institute of Technology課程大作業(yè)說明課程名稱：機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：臥式升降臺(tái)銑床院系：班級(jí)：設(shè)計(jì)者：學(xué)號(hào)：.指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)時(shí)間：哈爾濱工業(yè)大學(xué)、設(shè)計(jì)任務(wù)*31.1機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)大作業(yè)的目的31.2機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)大作業(yè)的內(nèi)容31.3設(shè)計(jì)任務(wù)書3*二、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)*32.1確定轉(zhuǎn)速系列3 2.2繪制轉(zhuǎn)速圖* * *2.3確定定比傳動(dòng)副帶輪直徑7三、動(dòng)力設(shè)計(jì)*83.1傳動(dòng)軸直徑初定9 3.2主軸軸頸直徑的確定9 3.3齒輪模數(shù)的初步計(jì)算9 3.4對(duì)各種限制的討論103.5選擇帶輪傳動(dòng)帶型及根數(shù)12 12 3.6離合器與制動(dòng)器，分析比較擬定

2、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案（包括結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)，轉(zhuǎn)速圖）和傳動(dòng)系統(tǒng)圖,確定傳動(dòng)參考文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)任務(wù)1.1機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)大作業(yè)的目的機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)大作業(yè) ，是機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程進(jìn)行過程中的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的在于通過機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使學(xué)生進(jìn)一步理解設(shè)計(jì)理論， 得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案分析、零件計(jì)算、查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生具有初步機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。1.2機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)大作業(yè)的內(nèi)容1、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)根據(jù)給定的機(jī)床用途、規(guī)格、極限速度、轉(zhuǎn)速數(shù)列公比（或轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)）副的傳動(dòng)比及齒輪的齒數(shù)，并計(jì)算主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速的相對(duì)誤差。2、動(dòng)力設(shè)計(jì)齒輪模數(shù);選擇

3、機(jī)床根據(jù)給定的電動(dòng)機(jī)功率和傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速，初步計(jì)算傳動(dòng)軸直徑、確定皮帶類型及根數(shù)、摩擦片式離合器的尺寸和摩擦片數(shù)及制動(dòng)器尺寸、 主軸結(jié)構(gòu)尺寸。1.3設(shè)計(jì)任務(wù)書機(jī)床主參數(shù)公比0最低轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z功率（kW）工作臺(tái)面積320 X12500mm 21.4137.5114臥式升降臺(tái)銃床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：臥式升降臺(tái)銃床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)銃床、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)1確定轉(zhuǎn)速系列已知設(shè)計(jì)參數(shù)為：電機(jī)額定功率 P額4KW，銃床最低轉(zhuǎn)速Nmin 37.5r /min，級(jí)數(shù) Z=11，公比=1.41。由銃床的最低轉(zhuǎn)速Nmin 37.5r/min、公比= 1.41、級(jí)數(shù)Z=11，可知轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍Rn= Z 11.4110 32

4、，主軸的極限轉(zhuǎn)速NmaxRi Nmin 32 37.5 1200r/min，查文獻(xiàn)1表3-6可知主軸實(shí)際最大轉(zhuǎn)速N max1180 r / min，且主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為 37.5、53、75、106、150、212、300、425、600、850、1180因兩軸間變速組的傳動(dòng)副數(shù)多采用2或3，在設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單變速系統(tǒng)時(shí)， 變速級(jí)數(shù)應(yīng)選擇z=3m2n的形式， m、n均為正整數(shù)，即選用三聯(lián)齒輪和兩聯(lián)齒輪進(jìn)行變速。由參考文獻(xiàn)1，主變速傳動(dòng)系設(shè)計(jì)的一般原則是：傳動(dòng)副前多后少原則， 傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一致原則和變速組降速前慢后快原則，確定變速結(jié)構(gòu)式如下:11=312325，其最末擴(kuò)大組的調(diào)速范圍R= 5（2-

5、1）=1.415=5.68，滿足要求。設(shè)計(jì)機(jī)床主變速傳動(dòng)系時(shí)，為避免從動(dòng)齒輪尺寸過大而增加箱體的徑向尺寸,限制降速最小傳動(dòng)比U主min -4；為避免擴(kuò)大傳動(dòng)誤差，減少振動(dòng)噪聲，一般限制直齒圓柱齒輪的最大升速比U主max2，由于銃床箱體尺寸較大，可選擇最后擴(kuò)大組的最小降速比U主 min1，最大升速比4U主 max 1。012.2繪制轉(zhuǎn)速圖1、選定電動(dòng)機(jī)根據(jù)機(jī)床主軸最大轉(zhuǎn)速,式三相異步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)型號(hào)滿載轉(zhuǎn)速為1440r / min。2、分配總降速傳動(dòng)比由參考文獻(xiàn)2表15.1，選用丫系列封閉自扇冷式鼠籠丫 112M4，其級(jí)數(shù)P 4，同步轉(zhuǎn)速1500r/min，總降速傳動(dòng)比為un 37 5詈=170

6、 00318，又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min，在所要求標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列當(dāng)中,因而需用到帶輪傳動(dòng)。3、確定傳動(dòng)軸的軸數(shù)傳動(dòng)軸數(shù)=變速組數(shù)+定比傳動(dòng)副數(shù)+1=3+1 + 1=5。4、齒輪齒數(shù)確定由傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式可知，變速組a有3個(gè)傳動(dòng)副，其傳動(dòng)比分別是 Ua1、Ua2、U a3。傳動(dòng)比小于1時(shí)取其倒數(shù)，由參考文獻(xiàn)1表3-9可得到以下數(shù)據(jù):Ua1Sz60,62,64,66,68,70,72,74Ua21.41Sz60,63,65,67,68,70,72,73Ua3Sz60,63,66,69,72,75,78取Sz72同理,在變速組b中，可以得到:61214383Ub1SzII74,76,78,80,82,

7、84,86 川U b22.82Sz72,73,76,77,80,81,84,87 川取Sz80在變速組c中，可以得到:Uc1 1/1/1.41 Sz 1(100,102,104,106,108,110)!Uc2 43.98Sz 卅 100,101,103,104,105,106,108,109,110,11111取 Sz 104般變速組內(nèi)所有齒輪的模數(shù)相同，并是標(biāo)準(zhǔn)齒輪，因而三對(duì)傳動(dòng)副的齒數(shù)和Sz是相同的。由此可以確定各傳動(dòng)之間的齒數(shù)，如下所示:基本組Sz72第一擴(kuò)大組第二擴(kuò)大組3636Z3乙3042Z524Z648Sz804040Z9乙02159Sz104IV5、繪制轉(zhuǎn)速圖36:368皿A2

8、4:4S、.1.Jl；93如下圖（圖1）所示:社n圖1轉(zhuǎn)速圖11S0850500425300212150106755337.56、繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖由參考文獻(xiàn)1,根據(jù)各級(jí)變速組傳動(dòng)比，可繪制出一種合理的傳動(dòng)系統(tǒng)圖，如F圖（圖2）所示。243040lai21IVii40 U5345圖2傳動(dòng)系統(tǒng)圖7、核算主軸轉(zhuǎn)速誤差齒輪齒數(shù)確定后，主軸的各級(jí)實(shí)際轉(zhuǎn)速即確定，實(shí)際傳動(dòng)比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差，應(yīng)滿足:門標(biāo)10(1)% 4.1%所得結(jié)果如下表（表1）所示:標(biāo)號(hào)門實(shí)n標(biāo)誤差結(jié)論11205.811802.19%合格28508500合格3607.16001.18%合格4429.24250.99%合格5288.53

9、003.83%合格6214.62121.23%合格7151.31500.87%合格8107.51061.42%合格976.5752.00%合格1054.8533.40%合格1138.337.52.13%合格表1主軸轉(zhuǎn)速誤差2.3確定定比傳動(dòng)副帶輪直徑根據(jù)電機(jī)功率為7.5KW，電機(jī)類型為 丫型電機(jī)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型為金屬切削機(jī)床,設(shè)每天工作8-16小時(shí)。可得設(shè)計(jì)功率為:Fd KAP 1.2 4 4.8KW式中:Ka為工況系數(shù)，由參考文獻(xiàn)2取Ka 1.2P為電機(jī)功率，P 4KW根據(jù)Pd和n選擇帶型和小帶輪直徑，由參考文獻(xiàn)2，普通V帶直徑優(yōu)選系列選擇A型帶，小帶輪直徑120mm。則大帶輪直徑為:D d

10、衛(wèi)(1) 120 1440 (1 0.02) 199.22n2850取 D=200mm式中，為轉(zhuǎn)速損失率，取 0.02。綜上，d 120mm, D=200mm。、動(dòng)力設(shè)計(jì)3.1傳動(dòng)軸直徑初定由參考文獻(xiàn)1，按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑d 91!V nj式中d傳動(dòng)軸直徑（mm ）Ni該軸傳遞的功率（KW ）nj該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（r/ min ）該軸每米長度允許扭轉(zhuǎn)角（ deg/m ）,取0.750 /m 1由圖1可知各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為:Nj1=850r/min , nj2=425r/min , nj3=150r/min , nj4=106r/min本次計(jì)算中,各州傳遞功率為點(diǎn)擊功率與傳遞過程中的效率的乘積,

11、效率值可由參考文獻(xiàn)2表9.1查得，如下所示:=0.99 ,軸承=0.99 ,齒輪=0.98 ,滾子軸承=0.98代入各數(shù)據(jù)得到以下結(jié)果:d0 914 O.99 O.99 22.11mmV 1500 0.75di一4 0.99 0.992 0.98914/670 0.7526.8mm取di28mm ；d2M o.99 o.3 o.982335 0.7531.68mm取d232mm ；川軸d391J4 0.99 0.994 0.983118 0.7540.8mm取d342mm。km3.2主軸軸頸直徑的確定沒有特殊要求的時(shí)候，主軸材料優(yōu)先選用價(jià)格低廉的優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，如45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)到220250HB

12、，在端部錐孔，定心軸頸或定心錐面等部位，采用高頻淬火至5055HRC。由參考文獻(xiàn)3表5.7，功率為4KW的臥式升降臺(tái)銃床選用前軸頸直徑D160 95mm，取 D1 80mm 。后軸頸為 前軸頸的70% 85%，即為42 80.75mm。為了選用軸承的方便,由參考文獻(xiàn)2軸承型號(hào)，主軸中部與圓錐滾子軸承配合處軸頸直徑取60mm，為使主軸緩慢過度，主軸后部與深溝球軸承配合處軸頸直徑取45mm。3.3齒輪模數(shù)的初步計(jì)算般同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，選擇各組負(fù)荷最重的小齒輪，由參考文獻(xiàn)2， 其計(jì)算得到的齒輪模數(shù)為:(i 1)Ndjnj式中:mj 按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù)(mm)；Nd 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功

13、率 （kW）；nj計(jì)算尺輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）；大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比，i 1，外嚙合取“+”號(hào)，內(nèi)嚙合取號(hào);乙一一小齒輪的齒數(shù);m 齒寬系數(shù)，m B （ B為齒寬，m為模數(shù)）， m一般為610，此處均選用m 8 ；j許用接觸應(yīng)力（MPa），由參考文獻(xiàn)4表13-16 ,齒輪材料訓(xùn)勇20Cr ,滲碳處理，可得j1370 MPa ?？梢缘玫?基本組mji163382(48/24 4 21.15V8 2448/24 1370670按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表取第一擴(kuò)大組mj216338#船亠 2.2按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表取第二擴(kuò)大組m i 16338 3 ”2V mZi imj3又注意到第二擴(kuò)大組變速組在軸III上最

14、小齒輪齒數(shù)為Zmin21，選用花鍵8 42 46 8，將 D 46mm 代入，若 m 4，則 Zmin 17.4421，在軸III上該模2(83/21 U 423.04212 83/21 13702 118按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表取m 4。由于取齒輪厚度系數(shù) m 8，則由公式B m|m可得各齒輪厚度。3.4對(duì)各種限制的討論對(duì)于第二擴(kuò)大組變速組，由于主軸軸徑是由標(biāo)準(zhǔn)查得，其值較大，前軸徑為80mm， 后軸徑為45mm，即安裝齒輪處軸外徑約為 70mm，由參考文獻(xiàn)1，軸上的小齒輪還以防斷裂，即其最小齒數(shù)要考慮到齒根和到它的鍵槽深處的最小尺寸應(yīng)大于基圓齒厚,Zmin應(yīng)滿足:DZmin 03 5.6m式中:D 齒

15、輪花鍵孔的外徑(mm)，單鍵槽的取孔中心至鍵槽底的尺寸兩倍m齒輪模數(shù)對(duì)于主軸VI，選用單鍵槽，查得D (354.9) 279.8mm，若m=3，Zmin 33，小于已確定的最小齒數(shù) 43，在主軸VI上該模數(shù)滿足要求。 考慮到花鍵滑動(dòng)與定位較容 易，除主軸VI和電機(jī)軸0外，其余軸均選用花鍵連接。數(shù)滿足要求。故第二擴(kuò)大組變速組的模數(shù)取me 4。對(duì)于第一擴(kuò)大組，在軸 II上的最小齒數(shù) Zmin 21，選用花鍵632 366，將D 36mm代入，若m 3，則Zmin 17.9621，在軸II上該模數(shù)滿足要求。3，則F面驗(yàn)算在軸III是否滿足要求，軸 III上的最小齒數(shù)Zmin 40，若mZmin 21

16、.440 ,在軸III上該模數(shù)滿足要求。故第一擴(kuò)大組變速組的模數(shù)取對(duì)于基本組，在本設(shè)計(jì)中基本組和第一擴(kuò)大組之間選用了一個(gè)公用齒輪48，由于相互嚙合的齒輪要選用相同的模數(shù)，故基本組的齒輪應(yīng)選用模數(shù)為3的齒輪。下面驗(yàn)算在軸II上是否滿足要求，軸II上的最小齒數(shù)Zmin 21 ,而Zmin 17.9621，在軸III上該模數(shù)滿足要求。F面驗(yàn)算在軸I上是否滿足要求，軸I上的最小齒數(shù)Zmi,min24，選用花鍵6 26 30 6，將D 30mm 代入，Zmin 15.924 ,在軸I上該模數(shù)滿足要求。故基本組的模數(shù)ma 3。對(duì)于電機(jī)軸0上的齒輪配合，選單鍵槽，查得D (12 3.3) 2 30.6mm。若m 3，得Zmin 16.124，電機(jī)軸0上該模數(shù)滿足要求。故電機(jī)軸的模數(shù)m。3。3.5選擇帶輪傳動(dòng)帶型及根數(shù)根據(jù)前文所述已選擇A型帶，皮帶根數(shù)由下列公式確定:式中:z皮帶根數(shù)Pd設(shè)計(jì)功率,Fd 4.8KWFi 單根 V帶的基本額定功率，按GB/T13575.1-992 選擇 1.75KW迅?jìng)鲃?dòng)比導(dǎo)致的額定功率補(bǔ)償，按GB/T13575.1-992 選擇 0.2KWK a小帶輪包角的修正，由于中心距未定，無法計(jì)算小帶輪包角，故忽略此項(xiàng)。Kl 皮帶長度導(dǎo)致的修正，由于中心距未定，無法計(jì)算皮帶長度，故忽略此項(xiàng) 計(jì)算得z 2.46，取為3。79