機械制造裝備設計課程設計(18級)

1、課課 程程 設設 計計 機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計一、設計題目一、設計題目 設計一臺普通車床的主傳動系統(tǒng)，完成變速級數為設計一臺普通車床的主傳動系統(tǒng)，完成變速級數為1818級。級。二、設計目的二、設計目的 通過設計通過設計實踐，實踐，掌握掌握機床主傳動系統(tǒng)的機床主傳動系統(tǒng)的設計方法設計方法。 培養(yǎng)培養(yǎng)綜合運用機械制圖、機械設計基礎、機械制造裝備綜合運用機械制圖、機械設計基礎、機械制造裝備設計及結構工藝等相關知識，進行設計及結構工藝等相關知識，進行工程設計的能力工程設計的能力。 培養(yǎng)使用培養(yǎng)使用手冊、圖冊、有關資料及手冊、圖冊、有關

2、資料及設計標準規(guī)范設計標準規(guī)范的能力。的能力。帶傳動采用卸荷帶輪；由摩擦離合器實現(xiàn)主軸換向。帶傳動采用卸荷帶輪；由摩擦離合器實現(xiàn)主軸換向。機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計 根據給定的機床規(guī)格和極限轉速（或轉速），擬定合根據給定的機床規(guī)格和極限轉速（或轉速），擬定合適的結構式（或轉速圖等）和主傳動系統(tǒng)圖，確定齒輪齒適的結構式（或轉速圖等）和主傳動系統(tǒng)圖，確定齒輪齒數和帶輪直徑等，并計算轉速誤差。數和帶輪直徑等，并計算轉速誤差。 提高提高技術總結及編制技術文件的技術總結及編制技術文件的能力能力。 是是畢業(yè)設計畢業(yè)設計教學環(huán)節(jié)實施的教學環(huán)節(jié)實

3、施的技術準備技術準備。三、課程設計的內容三、課程設計的內容1 1、運動設計、運動設計機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計2 2、動力計算、動力計算 根據給定的電動機功率，計算主軸及傳動軸尺寸、齒輪、根據給定的電動機功率，計算主軸及傳動軸尺寸、齒輪、皮帶的根數及型號，確定軸承等。驗算主軸或某一根傳動軸皮帶的根數及型號，確定軸承等。驗算主軸或某一根傳動軸的剛度和軸承的承載能力。的剛度和軸承的承載能力。 3 3、結構設計、結構設計 進行傳動軸組件、變速機構、主軸組件等的布置和結構進行傳動軸組件、變速機構、主軸組件等的布置和結構設計。繪制機床主軸主

4、變速箱裝配圖（包括展開圖和一主要設計。繪制機床主軸主變速箱裝配圖（包括展開圖和一主要剖視圖）和一主要零件圖。剖視圖）和一主要零件圖。機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計4 4、編寫設計計算說明書、編寫設計計算說明書 主要包括：主要包括： 1 1）運動設計和動力計算的）運動設計和動力計算的計算過程和分析計算過程和分析； 2 2）結構設計說明結構設計說明（包括（包括主要結構的分析主要結構的分析以及其他需要以及其他需要說明說明或或論證論證的問題）的問題）; ; 3 3）參考文獻）參考文獻 機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床

5、主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計四、課程設計的步驟和注意事項四、課程設計的步驟和注意事項 1 1、準備工作、準備工作 2 2、運動設計、運動設計 傳動方案設計（集中傳動或分離式傳動）；傳動方案設計（集中傳動或分離式傳動）； 結構式；結構式； 繪制轉速圖；繪制轉速圖； 確定齒輪齒數；確定齒輪齒數； 繪制傳動系統(tǒng)圖；繪制傳動系統(tǒng)圖； 帶和帶輪的設計計算；帶和帶輪的設計計算； 主軸轉速誤差計算主軸轉速誤差計算機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計 驗算轉速誤差，使主軸各級實際轉速符合：驗算轉速誤差，使主軸各級實際轉速符合：5 %nnn理 論實 際理

6、 論 注意事項：注意事項： a a、分配傳動比時，不宜采用過多的接近、分配傳動比時，不宜采用過多的接近1/41/4的傳動比，這樣的傳動比，這樣會使結構龐大，或小齒輪齒數太小，結構上較難實現(xiàn)。會使結構龐大，或小齒輪齒數太小，結構上較難實現(xiàn)。 b b、相鄰傳動組的齒數不應懸殊過大，以免大齒輪與相鄰軸、相鄰傳動組的齒數不應懸殊過大，以免大齒輪與相鄰軸碰撞。碰撞。機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計 3 3、動力計算、動力計算 傳傳動件的計算轉速（主軸、各傳動軸、最小齒輪）；動件的計算轉速（主軸、各傳動軸、最小齒輪）； 傳動軸直徑的估算和選用（一般

7、情況下，應利用軸的傳動軸直徑的估算和選用（一般情況下，應利用軸的扭轉強度扭轉強度計算的方計算的方法來估算出軸的最小直徑，求得法來估算出軸的最小直徑，求得d d值應加以圓整。如果是花鍵軸，則花鍵的值應加以圓整。如果是花鍵軸，則花鍵的內徑可比計算的內徑可比計算的d d值減小值減小7%7%，由此選用合適的花鍵）；，由此選用合適的花鍵）； 主軸的設計（前端、后端直徑、內孔直徑、支撐形式、懸伸量、支撐跨主軸的設計（前端、后端直徑、內孔直徑、支撐形式、懸伸量、支撐跨距等）；距等）； 齒輪模數的估計（一般同一變速組中的齒輪取同一模數，一個主軸變速齒輪模數的估計（一般同一變速組中的齒輪取同一模數，一個主軸變速

8、箱中的齒輪采用箱中的齒輪采用1 12 2種模數。主軸變速箱的齒輪模數常取為種模數。主軸變速箱的齒輪模數常取為2.52.5、3 3、4mm)4mm)。機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計 齒輪結構尺寸計算。齒輪結構尺寸計算。 注意事項注意事項 估算時，應盡量選擇同類型機床，采用類比法進行。估算時，應盡量選擇同類型機床，采用類比法進行。 4 4、繪制部件裝配草圖、繪制部件裝配草圖 選擇軸承型式，大致布置軸、齒輪及軸承位置；選擇軸承型式，大致布置軸、齒輪及軸承位置； 確定每根軸的固定方法、軸承的調節(jié)和定位、齒輪的確定每根軸的固定方法、軸承的調節(jié)和

9、定位、齒輪的移動和固定方法等，并確定帶輪的基本結構；移動和固定方法等，并確定帶輪的基本結構； 剖面圖和展開圖必須同時交叉繪制，以便檢查各機械剖面圖和展開圖必須同時交叉繪制，以便檢查各機械零件在空間上是否相碰；零件在空間上是否相碰；機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計 結構應有良好的潤滑和密封性，避免漏油現(xiàn)象發(fā)生；結構應有良好的潤滑和密封性，避免漏油現(xiàn)象發(fā)生； 注意事項：注意事項：a a、注意滑移齒輪是否有足夠的移動位置，是否會發(fā)生干涉；、注意滑移齒輪是否有足夠的移動位置，是否會發(fā)生干涉；b b、大齒輪外圓是否與其他軸或軸上的零件相碰；、大齒

10、輪外圓是否與其他軸或軸上的零件相碰；c c、軸、軸承及軸上零件的固定和定位要可靠，受力后不應發(fā)生串動現(xiàn)象；、軸、軸承及軸上零件的固定和定位要可靠，受力后不應發(fā)生串動現(xiàn)象；d、機床應有良好的、可靠的潤滑和密封裝置；機床應有良好的、可靠的潤滑和密封裝置；e e、結構設計一方面要滿足機床性能要求，另一方面要注意加工和裝配工、結構設計一方面要滿足機床性能要求，另一方面要注意加工和裝配工藝性；藝性；f f、嚴格遵守國家標準；、嚴格遵守國家標準；g g、圖紙符合國家機械制圖標準。、圖紙符合國家機械制圖標準。 機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計 5 5

11、、零件的驗算、零件的驗算 在零件尺寸和位置確定后，才可以知道它們的受力狀態(tài)，在零件尺寸和位置確定后，才可以知道它們的受力狀態(tài)，力的大小，作用點和方向，才可以對零件（如力的大小，作用點和方向，才可以對零件（如齒輪、齒輪、軸軸、鍵、鍵、軸承軸承等）進行較為精確的驗算。等）進行較為精確的驗算。 如發(fā)現(xiàn)不合理或不正確時，應重新修改結構，重新計如發(fā)現(xiàn)不合理或不正確時，應重新修改結構，重新計算，以達要求。算，以達要求。6 6、裝配圖上應標數據、裝配圖上應標數據 齒輪齒數及模數、帶輪直徑、電動機功率和轉速、軸編號齒輪齒數及模數、帶輪直徑、電動機功率和轉速、軸編號等，并均與轉速圖一致；等，并均與轉速圖一致；

12、決定配合性質的配合尺寸；決定配合性質的配合尺寸； 機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計 決定這個部件對其他部件的相對位置的基準尺寸；決定部決定這個部件對其他部件的相對位置的基準尺寸；決定部件內基本零件的相對位置的基本尺寸；主要軸線到主要表面件內基本零件的相對位置的基本尺寸；主要軸線到主要表面間距離的內部尺寸及該部件的總體尺寸等。間距離的內部尺寸及該部件的總體尺寸等。 整個部件的技術條件；整個部件的技術條件； 圖上所有零件應編號，相同零件應具有同一編號，并編圖上所有零件應編號，相同零件應具有同一編號，并編出零件明細表。出零件明細表。 7 7、

13、繪制零圖件、繪制零圖件繪制主軸箱裝配圖繪制主軸箱裝配圖 1張張(A0)繪制兩張主要零件圖繪制兩張主要零件圖 1張張(A3或或A2) C6136 車床車床機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計一一. 運動設計運動設計1298.11198.10141. 1lg)452000lg(1lglgnRzrpmn20004541. 1例：已知例：已知1. 確定轉速級數確定轉速級數、minnnman已知：已知：1lglgnRz轉速級數：轉速級數： Rn ：變速范圍：變速范圍設計內容及步驟設計內容及步驟minmaxnnRn機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設

14、計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計2. 確定結構式及結構網確定結構式及結構網 從從軸到軸到軸可傳遞軸可傳遞3種轉速：種轉速：輸入輸入輸出輸出機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計（1）結構網）結構網 從從軸到軸到軸軸可傳遞可傳遞12種轉速。種轉速。22312結構式：結構式：反映傳動鏈特性關系反映傳動鏈特性關系機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計nmz32 12=322， 12=232， 12=223（2）結構式）結構式遵循遵循“前多后少前多后少”原則：原則： 12=322

15、 由于結構上的限制，變速組中的傳動副數目通常選用由于結構上的限制，變速組中的傳動副數目通常選用2或或3為宜，即：為宜，即：傳動順序：傳動順序： 12=3223. 傳動順序與擴大順序傳動順序與擴大順序機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計擴大順序：擴大順序：63122312下標：同組的傳動副間的級比。下標：同組的傳動副間的級比。631223123612231261222312傳動順序與擴大順序一致傳動順序與擴大順序一致 63122312機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計1:41:11:11

16、:2.821:21:1.412:1456390125180250355500710100014002000電機軸4. 轉速圖轉速圖（1）轉速轉速（2）傳動比傳動比 主軸的各級轉速為主軸的各級轉速為等比數列。等比數列。 為了結構緊湊、減小振為了結構緊湊、減小振動和噪聲，通常限制：動和噪聲，通常限制：，41mini2maxi 所以，在一個變速組，所以，在一個變速組，變速范圍：變速范圍：8“前緩后急前緩后急”原則：傳動在前的傳動組，其降速比小，而在后的原則：傳動在前的傳動組，其降速比小，而在后的傳動組，其降速比大傳動組，其降速比大1440（3）CM6132 型普通車床型普通車床 采用分離式傳動，變采

17、用分離式傳動，變速箱和主軸箱分離。速箱和主軸箱分離。 采用了背輪機構，采用了背輪機構，解決傳動比不能過大解決傳動比不能過大的問題。的問題。機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計CM6132 型普通車床轉速圖型普通車床轉速圖1: 2電機軸18045639012525035550071010001400200014401:1.031:11:2.51:3.551:11: 1.411: 21.41: 1機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計5. 齒輪齒數的確定齒輪齒數的確定1: 1.251.25:1

18、1.78:1電機軸14401:1.351:2.82三對傳動副，傳動比為：三對傳動副，傳動比為：:1i1.78:1:2i1.25:1:3i1:1.25在表中，可滿足條件的齒數在表中，可滿足條件的齒數和有：和有： 50、 56、 61、 70、 72 等。等。:1i:2i:3i183222282822203622392545264625313125273431393240342739314032選擇哪一組？選擇哪一組？（1）根切）根切（2）結構）結構機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計例如：例如：傳動軸的直徑為傳動軸的直徑為35mm，齒輪模數為

19、，齒輪模數為2.5，齒數，齒數202038齒頂圓：齒頂圓：50分度圓：分度圓：45齒根圓：齒根圓：37.5355 .37 顯然，齒輪的強度不夠。顯然，齒輪的強度不夠。 若需鍵連接，則會切穿齒根。若需鍵連接，則會切穿齒根。 故，齒數和不能太小。故，齒數和不能太小。如果選用如果選用機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計二二. 動力計算動力計算1. 電機功率的估算電機功率的估算 在主傳動的結構方案未確定之前，可按下式進行估算：在主傳動的結構方案未確定之前，可按下式進行估算：機切主NN：主傳動電機功率主N：消耗的切削功率切N21機機，：總傳動鏈的機械

20、效率85. 070. 0機一般：式中，式中，C6140機床C6132功率(KW)7.53.0Z3040機床Z3063功率(KW)3.05.5X62、63機床X63W功率(KW)7.510.0國產機床動力參數參考表機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計2. 主軸的估算主軸的估算 在設計之初，由于確定的僅僅是一個設計方案，具體構造尚在設計之初，由于確定的僅僅是一個設計方案，具體構造尚未確定，因此，只能根據統(tǒng)計資料，初步確定出主軸的直徑。未確定，因此，只能根據統(tǒng)計資料，初步確定出主軸的直徑。11D）主主軸軸前前端端軸軸頸頸的的直直徑徑（D2D1機床

21、D1KW車床1.52.56080鉆床銑床2.63.63.75.55.67.37.411709070105951301101455080509060906095751009010550856090709575100機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計12)85.07.0()2(DD主主軸軸后后軸軸頸頸3. 中間傳動軸的估算中間傳動軸的估算按扭轉剛度計算：按扭轉剛度計算： 411nNdjdNNjn44142ddd 式中，式中，N ：該傳動軸傳遞的額定功率。該傳動軸傳遞的額定功率。：電機到該軸傳動件傳動效率總值。電機到該軸傳動件傳動效率總值。 d

22、：當量直徑。當量直徑。 ：計算轉速。：計算轉速。：允許扭轉角。：允許扭轉角。：電電機機功功率率。dN花鍵軸時，軸內徑要比花鍵軸時，軸內徑要比d 小小7%。空心軸時，空心軸時，：外外徑徑2d：內內徑徑1d機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計計算轉速計算轉速 變速系統(tǒng)中傳動件應根據哪一個轉速進行動力計算，變速系統(tǒng)中傳動件應根據哪一個轉速進行動力計算，應了解機床的功率特性和扭矩特性。應了解機床的功率特性和扭矩特性。nNMjnminnmaxnMN計算轉速計算轉速：傳遞全功率的最低轉速。：傳遞全功率的最低轉速。機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計

23、課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計計算轉速的確定計算轉速的確定（1 1）等比傳動，中型通用機床（）等比傳動，中型通用機床（C6132C6132、C6140C6140）13minzjnn（2 2）等比傳動，大型通用機床）等比傳動，大型通用機床3minzjnn總級數機床類中型9大型12161820n4n3n4n5n6n7n8n7n6n5（3 3）立式鉆床、搖臂鉆床）立式鉆床、搖臂鉆床14minzjnn機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計CM6132 型普通車床轉速圖型普通車床轉速圖1: 1.251.25:11.78:1電機軸45

24、639012518025035550071010001400200014401:1.351:2.821:11:2.51:3.55機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計4. 齒輪模數的估算齒輪模數的估算 按接觸疲勞強度或彎曲強度計算齒輪模數比較復雜，而且有些按接觸疲勞強度或彎曲強度計算齒輪模數比較復雜，而且有些系統(tǒng)只有在齒輪各參數都已知道的情況后方可確定，所以，只在系

25、統(tǒng)只有在齒輪各參數都已知道的情況后方可確定，所以，只在草圖完成后校核用。在畫草圖之前，先估算，再選用標準齒輪模草圖完成后校核用。在畫草圖之前，先估算，再選用標準齒輪模數。一般同一變速組中的齒輪取同一模數，一個主軸變速箱中的數。一般同一變速組中的齒輪取同一模數，一個主軸變速箱中的齒輪采用齒輪采用1 12 2種模數。傳動功率的齒輪模數一般取大于種模數。傳動功率的齒輪模數一般取大于2mm2mm。在中。在中型機床中，主軸變速箱中的齒輪模數常?。盒蜋C床中，主軸變速箱中的齒輪模數常取：2.52.5、3 3、4 4。 按齒面點蝕估算的齒輪中心距：按齒面點蝕估算的齒輪中心距： mmnPAj311)(370 式

26、中，式中，P：該齒輪傳遞的功率該齒輪傳遞的功率（KW）。）。min)/1rnj：大齒輪的計算轉速（：大齒輪的計算轉速（機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計 由中心距由中心距 A A 及齒數及齒數z1、z2，可求齒輪模數為：，可求齒輪模數為：)221mmzzAmj（ 也可由下式計算：也可由下式計算：3132121)1(4)340000(jmjnKKNKizim機床設計手冊機床設計手冊（2）上）上 P265 表表5,491機械制造裝備設計課程設計機械制造裝備設計課程設計- -機床主傳動系統(tǒng)設計機床主傳動系統(tǒng)設計三三. 結構設計結構設計1 1設計內容設計內容 設計主軸箱、變速箱的結構包括傳動件（傳動軸、設計主軸箱、變速箱的結構包括傳動件（傳動軸、軸承、齒輪、帶輪、離合器、制動器、卸荷裝置軸承、齒輪、帶輪、離合器、制動器、卸荷裝置等）、主軸組件、箱體及