機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、、設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)一臺(tái)普通車(chē)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)參數(shù):序號(hào)加工最大直徑主軸轉(zhuǎn)速系列（r/min）驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率與同步轉(zhuǎn)速1400mm1000,710,500,355,250,180,125,904.5kw,1500r/min2400mm1000,500,355,250,180,125,90,454kw,1500r/min3320mm2000,1420,1000,710,500,360,250,180,125,90,63,454kw,1500r/min4320mm2000,1000,710,500,360,250,180,125,90,63,45,223kw,1500r/min5320mm2000

2、,1260,1000,800,630,500400,320,250,200,160,1004kw,1500r/min6320mm2000,1250,800,630,500,400,320,250,200,160,100,633kw,1500r/min（選擇第三組參數(shù)作為設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)）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Rn二皿二2000=44.44nmin45（3）根據(jù)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)P78公式（3-2）因?yàn)橐阎猧gRn_Rn.Z=g®+1®="PRn=T44.4=1.411根據(jù)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)P77表3-5標(biāo)準(zhǔn)公比：0這里我們?nèi)?biāo)準(zhǔn)公

3、比系列'=1.41，因?yàn)?#39;=1.41=1.066，根據(jù)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)P77表3-6標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列。首先找到最小極限轉(zhuǎn)速25,再每跳過(guò)5個(gè)數(shù)（1.261.066）取一個(gè)轉(zhuǎn)速，即可得到公比為1.41的數(shù)列：45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400、2000o（4）結(jié)構(gòu)式采用：12=323261）確定系數(shù)X。x0z1=11_121-0in甲2）確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式：確定基本組傳動(dòng)副數(shù)，一般取P0二2，在這里取R二33）基型傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)式應(yīng)為：12=2丄32_264）變型傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)式，應(yīng)在原結(jié)構(gòu)式的基礎(chǔ)上，將元基本組基比指數(shù)加上IX0而成，應(yīng)

4、為X0為0，故不發(fā)生改變。根據(jù)“前多后少”，“前密后疏”的原則，取12=323265）驗(yàn)算原基本組變形后的變速范圍R2二X2I=1.413（2j1）=1.413=2.8：86）驗(yàn)算最末變速的組變速范圍R3二為冃二=1.416（2=1.416二7.858：8根據(jù)中間變速軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。從而確定傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下:傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)網(wǎng)（5）繪制轉(zhuǎn)速圖：1）分配總降速比丄32.232若每一個(gè)變速組最小降速比取丄則三個(gè)變速組為，則需增加定比傳動(dòng)副，故選464用三角帶傳動(dòng)來(lái)降低速比可以滿足要求。1 ）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)+仁3+1+仁5如下圖所示2 ）繪制轉(zhuǎn)速圖(6)

5、確定變速組齒輪齒數(shù)1)先計(jì)算基本組的齒輪的齒數(shù)基本組的降速比分別為：蟲(chóng)1=1，山2=%41，蟲(chóng)2=/21故齒數(shù)最小的齒輪在降速比為Ua1之中，查表取最小齒輪數(shù)z1=Zmin二22，SZmin=66，找出可能采用的齒數(shù)和諸數(shù)值Sua1=1°z=60、62SUa2=1.41z=60、63SUa3=2z=60、63SS在具體結(jié)構(gòu)允許下，選用較小的Sz為宜，現(xiàn)確定°z=72,確定各齒數(shù)副的齒數(shù)Su=2，找出z1=24，z1=z-z1=72-24=48;u=1.41's，找出z2=30,z2=z-z2=42;u=11，找出z3=36,z3=36;2)第一擴(kuò)大組的齒數(shù)確定：:-

6、i3ub1=1山2=1/=1/2.823故變速組中最小齒輪必在1/的齒輪副中，假設(shè)最小齒數(shù)為zmin=22，Szmin=84,S同上，去z=84，查得zi=22,z2=42;zi=62,z2=42。3）第二擴(kuò)大組的齒數(shù)確定II同上可得zi=30，z2=18，z160，z2=72。（7）傳動(dòng)系統(tǒng)圖如下：17（8）帶輪設(shè)計(jì)1）確定計(jì)算功率：P=4kw,K為工作情況系數(shù)，可取工作8小時(shí)，取K=1.0Pj二KP=1.04.0=4.0kw2）選擇三角帶的型號(hào)：由Pj=4.0kw和n額=1450r/min查表選擇B型帶n14503) 取D1=125mm，貝UD21D1D1=181.25mm，取D2=180

7、mmn210004) 核算膠帶速度VvDini9.49m/s5,25600005) 初定中心矩根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)p89經(jīng)驗(yàn)公式(11.20)0.55(D1D2)h_Ao_2(D1D2)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)R79表(11.4)的h=11mm0.55(125180)11_代_2(125180)178.75豈人空610取A=400mm.6）計(jì)算膠帶的長(zhǎng)度由機(jī)械設(shè)計(jì)R82公式（11.2）計(jì)算帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度二D2-D1iL0=2A0D1D2-24Aq2600(140200)22600(140200)2(200-140)24600=1405mm由機(jī)械設(shè)計(jì)P179圖11.4，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長(zhǎng)度1400mm7)7)核算膠

8、帶的彎曲次數(shù),1000mv斗1000江2><9.49斗一廠宀斗,斗Uss=13.55s40sL1400計(jì)算實(shí)際中心距丄LL。“c丄14051400“c廠-=400402.5mm229)核算小帶輪的包角D-D1180180-125180?。?8021120=180172120402.5二14008)AAqXA:10）確定膠帶的根數(shù)ZPea(Po：Po)k：.kL由機(jī)械設(shè)計(jì)P91P94中的表11.8到11.12得Po卩0=2.56，kakL=0.900.98=0.882Pea(PoPo)kakL25=77，取二根帶11）大帶輪結(jié)構(gòu)如右圖所示：（12）計(jì)算帶的張緊力Fo作用在軸上的壓軸力

9、FqFoPea2.5k刊2=500丘()qvk,zPea-帶的傳動(dòng)功率，KWv-帶速,m/s；q-每米帶的質(zhì)量，kg/m；取q=0.17kg/m。v=1450r/min=9.49m/s。425092F0=500()0.179.49=109No(1172CFq：、2ZF0sin1:-24109sin869.9N22三、動(dòng)力設(shè)計(jì)(1)傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速、，”三43主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：n=nmin'3451.41=126r/min，取主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為125r/min。軸序號(hào)電123主計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）14501000500177125各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速如下:最小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)如下:軸序號(hào)及最小齒輪齒

10、數(shù)1(24)2(22)3(18)主(30)計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）1000500500125核算主軸轉(zhuǎn)速誤差n實(shí)=1450125/18036/3642/4260/32014r/minn標(biāo)二2000r/min(n實(shí)-n標(biāo))n標(biāo)100%(2000-2014)2000100%=0.7%:5%所以合適。（2）計(jì)算各傳動(dòng)軸的輸出功率pp額nbnr=4.00.960.99=3.80(kw)P2=Pjngnr=3.65(kw)P3=P2ngnr=3.650.970.99=3.51(kw)卩主=p3ngnr=3.510.970.99=3.37(kw)計(jì)算各傳動(dòng)軸的扭矩T=9550旦=36290(n.mm)nij

11、PI=9550二=69715(n.mm)I=9550空=189381(n.mm)PT主-9550丄=257468(n.mn)n主j(3) 軸徑設(shè)計(jì)及鍵的選取(查機(jī)械設(shè)計(jì)P321公式16.9和表16.4得)d=34.7mm,圓整取d=35mmd=34.7mm,圓整取d=35mm軸一：p3.80kw,gj=1000r/min，取【】=0.9°帶入公式:d=91二-有，d=23.2mm,圓整取d=24mm*nj訕選花鍵：626306軸二：p2=3.65kw,n?j=500r/min，取【】=0.9°帶入公式:d=91|二-有，d=27.3mm,圓整取d=30mmV產(chǎn)曲選花鍵：83

12、2366軸三：p3=3.51kw，n3j-177r/min，取【】=0.9°帶入公式：選花鍵：836407主軸：查及機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)P124中表3-13選擇主軸前端直徑Di=90mm,后端直徑D2(0.7L0.85)D1取D2=65mm，則平均直徑D=77.5mm。對(duì)于普通車(chē)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90mm，支撐跨距L0=(23.5)a實(shí)際取L=(56.5)D1取L=520mm。*選擇平鍵連接，bh=2214,l-100mm計(jì)算齒輪模數(shù)45號(hào)鋼整體淬火，J=1100MP按接觸疲勞計(jì)算齒

13、輪模數(shù)m,查表計(jì)算可得=1.04,k2=1.3,k3=1.31-2軸取m=8，乙-24，i=2，nj-1000，pj=3.803由公式mj=163003由公式mj=16300嚴(yán)竺可得mj1.98，mZ；inj2m=2mm2- 3軸取m=10,乙=22,i=2.82,山=500,p3.653:由公式mj=16300_嚴(yán)1烘3卩丁可得口）=2.43,m=2.5mmj"mZi2injj23- 王軸取m=8,乙=18,i=4.0,nj=500,pj=3.513由公式mj=16300|1水店3p；可得口）=2.77,m=3.0mmVm乙口巧（6）齒輪校核表6.1齒輪尺寸表(單位：mm齒輪齒數(shù)z

14、模數(shù)%n分度圓直徑d齒頂圓直徑da齒根圓直徑df齒頂咼ha齒根高h(yuǎn)f1.24248524322.52.30260645522.53.36272766722.54.48-296100912-2.55.42284887922.56.36272766722.57.22P2.5556048.752.53.1258.422.510511098.752.53.1259.42r2.510511098.752.53.12510.62r2.5155160148.752.53.12511.183546046.533.7512.603180186172.533.7513.72P3P216222208.53t3.75

15、14.303909682.533.75(1)一軸到二軸的小齒輪從上表可知為齒數(shù)為24查設(shè)計(jì)手冊(cè)可得以下數(shù)據(jù)：Z=24,u=2,m=2,B=82=16,n=1000r/min,K1=1.04,K2=1.3,K3=1.3T二TS/P=18000/2=900060mT/60漢1000漢9000_378C060mT/60漢1000漢9000_378C0m107接觸應(yīng)力：kt二20881000Zm20881000ZmKn=0.83,Kn=0.58,Kq=0.64,K心心心“=1.16（U+1）K1K2K3KsN（MPa）N為傳遞的額定功率（KWN=3.8uBnj將以上數(shù)據(jù)代入公式可得g=1088.5Mp

16、a：1100Mpam6彎曲應(yīng)力：Kt60mT(60x1000x900025462.54C。-210心=0.83,Kn=0.78,Kq=0.77，Ks二心心心Kq=1.27,Y=0.395191105K,K2K3KsNZm2BYnj(MPa)將以上數(shù)據(jù)代入公式可得二=243.9Mpa:320Mpa(符合要求，合適)(2)二軸到三軸的小齒輪從上表可知為齒數(shù)為22查設(shè)計(jì)手冊(cè)可得以下數(shù)據(jù)：Z=22,u=2.82,m=2.5,B=102.5二25,nj二500r/min,二1.04,K?=1.3,K3=1.3T=Ts/P=18000/2=9000接觸應(yīng)力：Kt接觸應(yīng)力：Kt60n1T_605009000

17、3107KnKn-0.85,KN=0.58,Kq=0.60，Ks=KTKnKNKq=0.89-j二-j二20881000(UJKEK'KsN(MPa)N為傳遞的額定功率(KV)N=3.65ZmuBnjC0彎曲應(yīng)力：Kt191105心仆33Zm2Bnj(MPa)將以上數(shù)據(jù)代入公式可得=946Mpa：1100Mpa660nT605009000“-6二2.262106Kn=0.85,Kn=0.78,Kq=0.75，Ks=KtKnKq=1.12將以上數(shù)據(jù)代入公式可得二w=197Mpa：320Mpa(符合要求，合適)(3)三軸到主軸的小齒輪從上表可知為齒數(shù)為18查設(shè)計(jì)手冊(cè)可得以下數(shù)據(jù)：Z=18,

18、u=4,m=3,B=83=24,n=500r/min,K,=1.04,K2=1.3,K3=1.3T二Ts/P=18000/2=9000接觸應(yīng)力：Kt605009000107Kn=0.95,Kn=0.58,Kq=0.60,Ks二KTKnKNKq=0.9920881000Zm(1)K1K2K3KsN*uBnj(MPa)N為傳遞的額定功率(KV)N=3.51將以上數(shù)據(jù)代入公式可得g=991Mpa：1100Mpa彎曲應(yīng)力：Kt彎曲應(yīng)力：Kt605009000V2如06=2.26Kn=0.95,Kn=0.78,Kq=0.75,Ks二心心心心=1.26191IO'KNKbKsNZm2Bnj191I

19、O'KNKbKsNZm2Bnj(MPa)將以上數(shù)據(jù)代入公式可得二=197Mpa:320Mpa(符合要求，合適)(7)主軸校核(a) 主軸的前端部撓度ys乞y=0.0002525=0.105(b) 主軸在前軸承處的傾角八:容許值口軸承空0.001rad(c) 在安裝齒輪處的傾角二空容許值口齒乞0.001radD平均=1.07D平均=1.07、Dili690:87mmE取為E=2.1105MPa，二d464(1色)匹(I-45)=1356904(mm4)d64872955104p主0.99*d件n計(jì)29551043320"25=158(N)Fy=0.4Fz=634(N)，F(xiàn)0.2

20、5F396(N)由于小齒輪的傳動(dòng)力大，這里以小齒輪來(lái)進(jìn)行計(jì)算FqFq2955104P主m主z主n計(jì)29551043.37318125=9535.(N)將其分解為垂直分力和水平分力由公式Fq+Fqtano(n=Fq,Fqz=Fq-tano(n可得Fqz=2105(N),FQy=6477(N)2MZFZI件1585160=169066.7(N_mm)322MyFyl件634160=67626.7(NLmm)3311MxFxd件396130=25740(NLmm)主軸載荷圖如下所示：(Q垂直平面內(nèi)(b)水平平面內(nèi)由上圖可知如下數(shù)據(jù)：a=364mm,b=161mm,l=525mm,c=87mm1) 計(jì)算(在垂直平面)y1=y1=FQzabc(la)6EIly2FzC23EIl(lc)Mzcy廠葩(2l3c)ysz二y2y3=0.00192FQZab3EIl(b-a)，"曇任)，"加3c)二齒Z=丁齒1.寸齒2.丁齒3=7.6710QFQzab(l+a)匚FzclQMZl冷由承1,二軸承2,二軸承3:6EII3EI3EI'71軸承2'