哈工大-機械制造裝備設計大作業(yè)-臥式升降臺銑床

...wd......wd......wd...HarbinInstituteofTechnology課程大作業(yè)說明書課程名稱：機械制造裝備設計 設計題目：臥式升降臺銑床院系： 班級： 設計者： 學號： 指導教師： 設計時間： 哈爾濱工業(yè)大學目 錄一、設計任務…………31.1機械制造裝備設計大作業(yè)的目的…………31.2機械制造裝備設計大作業(yè)的內(nèi)容…………31.3設計任務書…………………3二、運動設計…………32.1確定轉(zhuǎn)速系列………………32.2繪制轉(zhuǎn)速圖…………………42.3確定定比傳動副帶輪直徑…………………7三、動力設計…………83.1傳動軸直徑初定……………93.2主軸軸頸直徑確實定………93.3齒輪模數(shù)的初步計算………93.4對各種限制的討論…………103.5選擇帶輪傳動帶型及根數(shù)…………………123.6離合器與制動器……………12參考文獻……………12設計任務1.1機械制造裝備設計大作業(yè)的目的機械制造裝備設計大作業(yè),是機械制造裝備設計課程進展過程中的一個重要教學環(huán)節(jié)。其目的在于通過機床主傳動系統(tǒng)設計，使學生進一步理解設計理論，得到設計構(gòu)思、方案分析、零件計算、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，培養(yǎng)學生具有初步機械系統(tǒng)設計和計算能力。1.2機械制造裝備設計大作業(yè)的內(nèi)容1、運動設計根據(jù)給定的機床用途、規(guī)格、極限速度、轉(zhuǎn)速數(shù)列公比〔或轉(zhuǎn)速級數(shù)〕，分析比較擬定傳動構(gòu)造方案〔包括構(gòu)造式和構(gòu)造網(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)速的相對誤差。2、動力設計根據(jù)給定的電動機功率和傳動件的計算轉(zhuǎn)速，初步計算傳動軸直徑、齒輪模數(shù)；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)及制動器尺寸、選擇機床主軸構(gòu)造尺寸。1.3設計任務書設計題目：臥式升降臺銑床主傳動系統(tǒng)設計銑床機床主參數(shù)公比φ最低轉(zhuǎn)速級數(shù)Z功率〔kW〕工作臺面積320×12500mm2臥式升降臺銑床主傳動系統(tǒng)設計1.4137.5114運動設計1確定轉(zhuǎn)速系列設計參數(shù)為：電機額定功率，銑床最低轉(zhuǎn)速，級數(shù)，公比。由銑床的最低轉(zhuǎn)速、公比、級數(shù)，可知轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍，主軸的極限轉(zhuǎn)速，查文獻[1]表3-6可知主軸實際最大轉(zhuǎn)速，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副數(shù)多采用2或3，在設計簡單變速系統(tǒng)時，變速級數(shù)應選擇的形式，均為正整數(shù)，即選用三聯(lián)齒輪和兩聯(lián)齒輪進展變速。由參考文獻[1]，主變速傳動系設計的一般原那么是：傳動副前多后少原那么，傳動順序與擴大順序相一致原那么和變速組降速前慢后快原那么，確定變速構(gòu)造式如下：，其最末擴大組的調(diào)速范圍，滿足要求。設計機床主變速傳動系時，為防止從動齒輪尺寸過大而增加箱體的徑向尺寸，一般限制降速最小傳動比；為防止擴大傳動誤差，減少振動噪聲，一般限制直齒圓柱齒輪的最大升速比，由于銑床箱體尺寸較大，可選擇最后擴大組的最小降速比，最大升速比。2.2繪制轉(zhuǎn)速圖1、選定電動機根據(jù)機床主軸最大轉(zhuǎn)速，由參考文獻[2]表15.1，選用Y系列封閉自扇冷式鼠籠式三相異步電動機，電機型號，其級數(shù)，同步轉(zhuǎn)速，滿載轉(zhuǎn)速為。 2、分配總降速傳動比總降速傳動比為=，又電動機轉(zhuǎn)速為，在所要求標準轉(zhuǎn)速數(shù)列當中，因而需用到帶輪傳動。 3、確定傳動軸的軸數(shù)傳動軸數(shù)=變速組數(shù)+定比傳動副數(shù)+1=3+1+1=5。 4、齒輪齒數(shù)確定由傳動構(gòu)造式可知，變速組a有3個傳動副，其傳動比分別是、、。傳動比小于1時取其倒數(shù)，由參考文獻[1]表3-9可得到以下數(shù)據(jù)：取同理，在變速組b中，可以得到：取在變速組c中，可以得到：取一般變速組內(nèi)所有齒輪的模數(shù)一樣，并是標準齒輪，因而三對傳動副的齒數(shù)和是一樣的。由此可以確定各傳動之間的齒數(shù)，如下所示：基本組第一擴大組第二擴大組5、繪制轉(zhuǎn)速圖 如以以下列圖〔圖1〕所示：圖1 轉(zhuǎn)速圖6、繪制傳動系統(tǒng)圖由參考文獻[1]，根據(jù)各級變速組傳動比，可繪制出一種合理的傳動系統(tǒng)圖，如以以下列圖〔圖2〕所示。圖2傳動系統(tǒng)圖7、核算主軸轉(zhuǎn)速誤差齒輪齒數(shù)確定后，主軸的各級實際轉(zhuǎn)速即確定，實際傳動比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差，應滿足： 所得結(jié)果如下表〔表1〕所示：標號誤差結(jié)論11205.811802.19%合格28508500合格3607.16001.18%合格4429.24250.99%合格5288.53003.83%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確定定比傳動副帶輪直徑根據(jù)電機功率為，電機類型為Y型電機，執(zhí)行機構(gòu)類型為金屬切削機床，設每天工作8-16小時?？傻迷O計功率為：式中：為工況系數(shù)，由參考文獻2取為電機功率，根據(jù)和選擇帶型和小帶輪直徑，由參考文獻2，普通V帶直徑優(yōu)選系列選擇A型帶，小帶輪直徑。那么大帶輪直徑為：取D=200mm式中，為轉(zhuǎn)速損失率，取。綜上，，D=200mm。動力設計3.1傳動軸直徑初定由參考文獻[1]，按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑式中——傳動軸直徑〔〕——該軸傳遞的功率〔〕——該軸的計算轉(zhuǎn)矩〔〕——該軸每米長度允許扭轉(zhuǎn)角〔〕，取由圖1可知各軸的計算轉(zhuǎn)速為：Nj1=850r/min，nj2=425r/min，nj3=150r/min，nj4=106r/min本次計算中，各州傳遞功率為點擊功率與傳遞過程中的效率的乘積，效率值可由參考文獻[2]表9.1查得，如下所示：*****，，，代入各數(shù)據(jù)得到以下結(jié)果：Ⅰ軸取；Ⅱ軸??；Ⅲ軸取。*******3.2主軸軸頸直徑確實定沒有特殊要求的時候，主軸材料優(yōu)先選用價格低廉的優(yōu)質(zhì)構(gòu)造鋼，如45號鋼，調(diào)質(zhì)到220~250HB，在端部錐孔，定心軸頸或定心錐面等部位，采用高頻淬火至50~55HRC。由參考文獻[3]表5.7，功率為的臥式升降臺銑床選用前軸頸直徑，取。后軸頸為前軸頸的，即為。為了選用軸承的方便，由參考文獻[2]軸承型號，主軸中部與圓錐滾子軸承配合處軸頸直徑取，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。3.3齒輪模數(shù)的初步計算一般同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，選擇各組負荷最重的小齒輪，由參考文獻[2]，其計算得到的齒輪模數(shù)為：式中：——按接觸疲勞強度計算的齒輪模數(shù)；——驅(qū)動電機的功率；——計算尺輪的計算轉(zhuǎn)速；——大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比，，外嚙合取“＋〞號，內(nèi)嚙合取“－〞號；——小齒輪的齒數(shù)；——齒寬系數(shù)，〔為齒寬，為模數(shù)〕，一般為，此處均選用；——許用接觸應力，由參考文獻[4]表13-16，齒輪材料訓勇，滲碳處理，可得?？梢缘玫剑夯窘M按標準模數(shù)表??；第一擴大組按標準模數(shù)表??；第二擴大組按標準模數(shù)表取。由于取齒輪厚度系數(shù)，那么由公式可得各齒輪厚度。3.4對各種限制的討論對于第二擴大組變速組，由于主軸軸徑是由標準查得，其值較大，前軸徑為，后軸徑為，即安裝齒輪處軸外徑約為，由參考文獻[1]，軸上的小齒輪還要考慮到齒根和到它的鍵槽深處的最小尺寸應大于基圓齒厚，以防斷裂，即其最小齒數(shù)應滿足：式中：——齒輪花鍵孔的外徑，單鍵槽的取孔中心至鍵槽底的尺寸兩倍——齒輪模數(shù)對于主軸，選用單鍵槽，查得，假設，，小于已確定的最小齒數(shù)，在主軸上該模數(shù)滿足要求?？紤]到花鍵滑動與定位較容易，除主軸和電機軸外，其余軸均選用花鍵連接。又注意到第二擴大組變速組在軸上最小齒輪齒數(shù)為，選用花鍵，將代入，假設，那么，在軸上該模數(shù)滿足要求。故第二擴大組變速組的模數(shù)取。對于第一擴大組，在軸上的最小齒數(shù)，選用花鍵，將代入，假設，那么，在軸上該模數(shù)滿足要求。下面驗算在軸是否滿足要求，軸上的最小齒數(shù)，假設，那么，在軸上該模數(shù)滿足要求。故第一擴大組變速組的模數(shù)取。對于基本組，在本設計中基本組和第一擴大組之間選用了一個公用齒輪，由于相互嚙合的齒輪要選用一樣的模數(shù)，故基本組的齒輪應選用模數(shù)為的齒輪。下面驗算在軸上是否滿足要求，軸上的最小齒數(shù)，而，在軸上該模數(shù)滿足要求。下面驗算在軸上是否滿足要求，軸上的最小齒數(shù)，選用花鍵，將代入，，在軸上該模數(shù)滿足要求。故基本組的模數(shù)。對于電機軸上的齒輪配合，選單鍵槽，查得。假設，得，電機軸上該模數(shù)滿足要求。故電機軸的模數(shù)。3.5選擇帶輪傳動帶型及根數(shù)根據(jù)前文所述已選擇A型帶，皮帶根數(shù)由以下公式確定：式中:——皮帶根數(shù)——設計功率，——單根V帶的基本額定功率，按GB/T13575.1-992選擇——傳動比導致的額定功率補償，按GB/T13575.1-992選擇——小帶輪包角的修正，由于中心距未定，無法計算小帶輪包角，故忽略此項?！чL度導致的修正，由于中心距未定，無法計算皮帶長度，故忽略此項計算得，取為。3.6離合器與制動器節(jié)約空間選擇機械設計手冊規(guī)定的雙錐摩擦離合器，額