設計一臺加工直徑最大范圍是φ320的普通車床的主傳動系統(tǒng)

1、目 錄第一章 課程設計任務.2第二章 電機的選擇及軸的傳動比和變速轉速圖.4第三章 帶傳動設計.7第四章 齒輪傳動設計.10第五章 軸的設計.16第六章 密封與潤滑23第七章 課程設計小結.24第八章 參考文獻26第一章 課程設計任務設計題目：設計一臺加工直徑最大范圍是320的普通車床的主傳動系統(tǒng)。主要技術參數(shù)：1、轉速范圍：N=402000。2、轉速級數(shù)：Z=12。3、電動機功率：P=4KW。4、確定公比：1.41被加工零件的材料：鋼、鑄鐵。刀具材料：高速鋼、硬質合金。設計要求:1、運動設計：確定公比 ，擬定轉速圖、繪制傳動系統(tǒng)圖、計算齒輪齒數(shù)。2、動力設計：確定各傳動件的計算轉速、對主要零

2、件進行計算（初算和驗算）。3、繪制圖紙：主軸箱展開圖1張（A1）。4、編制設計說明書。5、以上資料全部裝入資料袋中。機床設計的目的和要求:1、培養(yǎng)學生綜合運用和鞏固擴大已學過的知識，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能力。3、使學生初步掌握機床設計的步驟與方法，以提高結構設計和編輯技術文件的能力。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計算等，以提高運用現(xiàn)代設計方法的能力。5、通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)得結構設計，在擬定傳動和變速的結構方案過程中，得到設計構思、方案分析、結構工藝性、機械制

3、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，并具有初步的結構分析、結構設計和計算能力。第二章、電機的選擇及軸的傳動比和變速轉速圖2.1 電機的選擇選定電動機型號為Y112M-4。其主要性能：額定功率4KW，滿載轉速1440r/min。電動機型號額定功率/KW電動機轉速（r/min）V帶傳動比同步轉速滿載轉速Y112M-441500144022.2 確定各變速組傳動副齒數(shù)傳動組a: ，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、7

4、2、74、76可取72,于是可得軸齒輪齒數(shù)分別為：24、30、36。于是，可得軸上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為：48、42、36。傳動組b: ，時：69、72、73、76、77、80、81、84、87時：70、72、74、76、78、80、82、84、86可取 84，于是可得軸上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：22、42。于是 ，得軸上兩齒輪的齒數(shù)分別為：62、42。傳動組c:,時：84、85、89、90、94、95時： 72、75、78、81、84、87、89、90可取 90.為降速傳動，取軸齒輪齒數(shù)為18；為升速傳動，取軸齒輪齒數(shù)為30。于是得,得軸兩聯(lián)動齒輪的齒數(shù)分別為18，60；得軸兩齒輪齒數(shù)分別為72

5、，30。2.3 繪制變速系統(tǒng)圖與轉速圖為：第三章、帶輪的設計3.1 確定計算功率和選擇V帶型號(1) 確定計算功率由參考文獻1機械設計基礎（以下簡稱文獻1）的表達式5-9得 =1.2。由文獻1中式（5-11）得 =P=1.2×3.84=4.61(KW)。(2) 選擇V帶型號由文獻1的圖5-10得：選用A型V帶。3.2 確定帶輪基準直徑并驗算帶速(1) 確定帶輪的基準直徑由文獻1的圖5-10得：推薦的小帶輪的基準直徑為80100mm，并按文獻1中表5-7，考慮帶輪直徑大對帶的工作壽命有利，取=100，則 =2×100=200(mm)。(2) 驗算帶速V=3.14×1

6、00×1440/(60×1000)=7.54(m/s)，在525 m/s范圍內，合適。3.3 確定帶長和中心距(1) 初定中心距根據(jù)文獻1中公式（5-14）得0.7(+)2(+)，0.7(100+200)2(100+200)，得 210600，取=500mm。(2) 確定V帶的基準長度由文獻1中公式（5-15）得=2+(+)+(+)=2×500+1.57×(100+200)+ (200-100)/(4×500)=1476(mm)根據(jù)文獻1的表5-6取=1400。(3) 計算實際中心距根據(jù)文獻1中公式（5-16）得a+(-)/2=500+(140

7、0-1476)/2=462 (mm)，(4) 驗算小帶輪包角由文獻1中式（5-17）得=180-×57.3=180-（200-100)/462×57.3=167.6>120，合適3.4 確定V帶的根數(shù)由文獻1中表5-6查取=1.32KW,=0.17KW；從文獻1中表5-7查取=0.96，表5-8查取=0.96；由文獻1中式（5-12）得Z=/(+)=4.61/(1.32+0.17)x0.96x0.96=3.36，由文獻1中表5-2，取Z=4。3.5 計算V帶的預拉力和軸向拉力(1) 由文獻1表5-1查得q=0.1kg/m，由式（5-18）得=500(-1) +qV=5

8、00×(2.5/0.96-1) ×4.61/(4×7.54)+0.1×7.54=128.71(N)。(2) 計算V帶作用在軸上的壓力由文獻1中式（5-19）得=2Z =2×4×120.71sin(167.6/2)=960.03(N)。第四章、齒輪傳動設計4.1 選擇齒輪材料及精度等級(1) 根據(jù)文獻1中表6-10，考慮到變速箱傳遞功率不大，所以采用軟齒面。小齒輪選用45號鋼，調質處理，齒面硬度為229286HBS，取=260HBS；大齒輪選用45號鋼，正火處理，齒面硬度169217HBS，取=210HBS。(2) 根據(jù)文獻1中表6-1

9、1及表6-12選取8級精度。齒面粗糙度1.63.2µm。（3）小齒輪軸的功率P1=3.76KW、轉速n1=900r/min4.2 按齒面接觸疲勞強度計算設計由文獻1中式（6-45）得 76.57×參數(shù)選擇說明如下：(1) 傳動比 U=1(2) 轉矩取=9550×10×/=9550×10×3.76/900=39897.8(N·mm)(3) 載荷系數(shù)K由文獻1中P135取 K=1.5(4) 由文獻1中表6-10齒寬系數(shù)取 =0.8(5) 許用接觸應力 = 由文獻1中圖6-33查得=650(N/mm)，=560(N/mm)。 計算

10、應力循環(huán)次數(shù)N，確定接觸疲勞的壽命系數(shù)=60jLh=60×900×1×(16×300×8)=2.07×10，=2.07×10/2=1.04×10。由文獻1中圖6-34查得接觸疲勞的壽命系數(shù)=1，=1.08。 通用齒輪和一般工業(yè)齒輪，按一般可靠度要求選取取安全系數(shù)=1。 許用接觸應力=650×1/1=650(N/mm)，=560×1/1=560(N/mm)，取較小值。 計算分度圓直徑76.57×=59.8(mm)。4.3 模數(shù)mm=/=59.8/24=2.49(mm)根據(jù)文獻1中表6-1

11、取m=2.5(mm)，則=m=2,5×24=60(mm)，=m=2.5×48=120(mm)，=m=2.5×36=90(mm)，=m=2.5×36=90(mm)，=m=2.5×30=75(mm)，=m=2.5×42=105(mm)，=m=2.5×42=105(mm)，=m=2.5×42=105(mm)，=m=2.5×22=55(mm)，=m=2.5×62=155(mm)，=m=2.5×60=150(mm)，=m=2.5×30=75(mm)，=m=2.5×18=45(

12、mm)，=m=2.5×72=180(mm)。4.4 計算齒輪傳動的中心矩A=m(+)/2=2.5×(24+48)/2=90(mm)，=m (+)/2=2.5×(42+42)/2=105(mm)，=m(+)/2=2.5×(30+60)/2=112.5(mm)。4.5 計算齒輪的圓周速度vv=3.14×60×900/(60×1000)=2.83(m/s)<5m/s，合適。齒輪的寬度統(tǒng)一選304.6 校核齒根彎曲疲勞強度(1) 由文獻1中式（6-49）得=。(2) 齒形系數(shù)和應力修正系數(shù)根據(jù)齒數(shù)=24，=48，由文獻1中表6

13、-9得=2.65，=1.58，=2.32, =1.7。(3) 許用彎曲應力由文獻1中式（6-53）得=/=220/1.3=169.23(N/mm)，=/=210/1.3=161.54(N/mm)。參數(shù)選擇說明： 由文獻1中圖6-35查得：=220(N/mm)。 由文獻1中圖6-35查得：=210(N/mm)。 由文獻1中圖6-36，可靠度選取安全系數(shù)=1.6。(4) 齒根彎曲疲勞強度=2×1.6×39897.8×2.65×1.58(35×2.5×24)=101.82(N/mm)<=384.6(N/mm)，=×2.32&

14、#215;1.7/(2.651.58)=95.91(N/mm)<=346.2(N/mm)，故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠。第五章軸的設計5.1確定各軸最小直徑1軸的直徑：2軸的直徑：3軸的直徑：4主軸的直徑：5.2軸的校核軸的校核：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 。軸、軸的校核同上。5.3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)結構,定懸伸長度5.4求軸承剛度考慮機械效率主軸最大輸出轉距床身上最大加工直徑約為最大

15、回轉直徑的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 5.5 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 軸 前支承：30207;后支承：30207 軸 前支承：30207;中支承：NN3009;后支承：30207 軸 前支承：30208;后支承：30208第六章 潤滑與密封1、軸承的潤滑采用飛濺潤滑在箱座凸緣面上開設導油溝，并設擋油盤，以防止軸承旁齒輪嚙合時，所擠出的熱油濺入軸承內部，增加軸承的阻力。2、潤滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤滑油較為便

16、利，考慮到該裝置用于小型設備選用L-AN15潤滑油。3、密封方式選取選用凸緣式端蓋，易于調整軸承間隙，采用端蓋安裝氈圈油封實現(xiàn)密封。軸承蓋結構尺寸按用其定位的軸承外徑?jīng)Q定。第七章 課程設計小結7.1 設計的優(yōu)點主軸箱采用分離式傳動方式，其特點是變速箱各傳動件所產(chǎn)生的振動和熱量不能直接給或少傳給主軸，從而減少對主軸的振動和熱變形，有利于提高機床的工作精度。在分離傳動式的主軸箱中采用的背輪機構，齒輪傳動的作用是：當主軸作高速運轉時，運動由傳動帶經(jīng)齒輪離合器直接傳動，主軸傳動鏈接短，使主軸在高速動轉時比較平穩(wěn)，空載損失??；當主軸需作低速動轉時，運動則由帶輪經(jīng)背輪機構的兩對降速齒輪傳動，顯著降低轉速，達到擴大變速范圍的目的。7.2 傳動副前多后少原則 主變速傳動系從電動機到主軸，通常為降速傳動，接近電動機的傳動轉速較高，傳遞的轉矩較小，尺寸小一些；反之，靠近主軸的傳動件轉速較低，傳遞的轉矩較大，尺寸就較大。因此在擬定主變速轉動系時，應盡可能將傳動較多的變速安排在前面，傳動副數(shù)少的變速組放在后面，即Pa>Pb>Pc.>Pj,合主變速傳動系傳動件在高速范圍內工作，尺寸小一些，以便節(jié)省變速箱的造價，減小變速箱的外形尺寸。7.3 設計體會通過這次課程設計，