250mm18速铣床主变速系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录 摘要 1 1主要技术参数计算 2 床的主要技术参数 2 速箱总体结构方案的拟定 3 床运动的设计 3 制传动系统图 11 2主要零件的计算与校核 12 轮模数的计算 12 动轴直径的初算 13 轮模数的 验算 14 算轴的直径 15 承寿命验算 18 3各零件的参数设定 21 心距的确定 21 定齿宽 21 设计 21 4主传动系统的结构设计 24 传动系统的布局及变速机构的类型 24 轮及轴的布置 25 轴轴径结构 28 传动系统的开停及制动装置 29 5传动系统的润滑 31 滑剂的 选择及方式 31 滑方式 32 6 致谢 34 7参考文献 35 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 1 页 共 34 页 摘要 本设计从下达任务起，经过现场调查和查阅文献资料入手，历经 三周 的时间完成。在设计中，首先根据 课程设计 所要求的技术参数确定机床设计中所需要的参数，即原动机的功率、机床主轴箱的转速数列公比；然后确定机床主轴箱的主传动系统结构，拟订机床的结构网和转速图；查资料，根据转速图确定机床内的各个主要零件的计算转速，根据计算转速确定各级传动的传动比，根据传动比来确定各级传动的齿轮配合的齿轮齿数。根据机床主轴箱的传动链来计算各级转速的实际值与理论值之间的误差。在设计中主要是要计算主轴箱里各个零件的选用是否 满足要求以及原动机与主轴箱间的动力传递装置的计算。主轴箱的计算包括摩擦离合器的校核、齿轮的校核、轴的校核、轴承的校核、键的校核、主轴的校核计算等。原动机与主轴箱的动力传递采用的是带传动装置。最后根据资料和参考同类机床来设计 该铣床的主传动系统 ，并绘制其 装配图 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 2 页 共 34 页 1 主要技术参数计算 床的主要技术参数 电机额定功率为 4 18级转速，公比 。 主轴最高和最低转速可按下列计算： a xm a x 1 0 0 0 a xm i n 其中： ax、 主轴最高、最低转速（ r/ 典型工序的最大、最小切削速度（ r/ 最大、最小计算直径。 采用最大速度 典型工序一般用为硬质合金铣刀精加工或半精加工低强度的结构钢。根据金属切削用量手册查得 50 r/ 采用最小速度 典型工序为用高速钢端铣刀粗加工铸铁工件或用高 速钢圆片铣刀铣削深槽。根据金属切削用量手册查得 5 r/最大计算直径 按表查得，最小计算直径 下式中 主参数 (当典型工序为铰孔或加工螺纹时，应按在车床上常用最大铰孔直径或经常加工的最大螺纹直径作为最大计算直径据调研可推荐： 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 3 页 共 34 页 故 v=1600r/v=31.5 r/ 速箱总体结构方案的拟定 机床变速箱用于使主运动的执行零件（如：主轴 、 工作台 、 滑枕等）变速 、 启动 、停止和改变运动方向等。因此，变速箱所包含的机构大致为：作为传动连接用的定比传动副，变速机构启动后停止以及换向机构，制动机构，操纵机构和润滑装置等。 机床总体的布 局大概可以设置为电机在下方，主轴在上方，采用展开式的方式布局。 床运动的设计 由 、 =18，查表得 18级转速为 31.5 r ，40 r ,50 r ， 63 r ， 80 r ， 100 r ， 125 r ， 160 r ， 200 r ， 250 r ， 315 r ， 400 r ， 500 r ， 630 r ， 800 r ，1000 r ， 1250 r ， 1600 r 。 构网与结构式的确定 结构网或结构式可以用来分析和比较机床传动系统的方案。结构网与转速图的主要差别是，结构网只表示传动比的相对关系，而不表示传动比和转速的绝对值，而且结构网上代表传动比的射线呈对称分布。结构网也可写成结构式来表示： 18=31 33 29 ，式中， 3、 3、 2分别表示各变速组的传动副数；脚标中 1、 3、 9则分别表示各变速组中相邻传动比的比值关系，即变速组级比指数。 显然，变速组内的相邻传动比关系可以表述于结构式或结构网上。一个结构式对应一个结构网，一个结构式可以画出不同的转速图 (如改变中间轴的转速 )，但一个转速图只能表示出一个结构式。 从上述的结构式可以表示出：传动系统的组成情况，即主轴得到 Z=3 3 2=18 种公比为 的等比数列的转速；各变速组的传动副数， 即 ， ， ；各变速组中相邻传动比之间的关系，即 、 3、 6；各变连组的变速范围，即 2、 6、 9。，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 4 页 共 34 页 可见结构网或结构式与转速图具有一致的变速特性。 速图的拟定 1拟定转速图的一般原则 通过对铣床主传动系统的分析可知，拟定转速图是设计传动系统的重要内容。它对整个机床设计质量有较大影响。 (1)变速组及其传动副数的确定 实现一定的主轴转速级数的传动系统，可由不同的变速组来组成。例如，主轴为 18级转速的传动系统有下列几种可能实现的方案； 1)18=3 3 2 2)18=3 2 3 3)18=2 3 3 4)18=36 5)18=63 6)18=29 首先应该确定，若使主轴得到 18 级转速 需要选择几个变速组，以及各变速组中的传动副数。、由于机床的传动系统通常是采用双联或三联滑移齿轮进行变速，所以每个变速组的传动副数最好取为 2p 或 3。这样可使总的传动副数量最少，如采用第 1)3)种方案时，需要 3+3+2=8 对齿轮；采用第 4)及 5)种方案时，需要 3+6=9 对齿轮；而第 6)种方案要 2+9=齿轮。若一个变速组的传动副取 6p 时，不仅使变速箱的轴向尺寸增加，而且使操纵机构较为复杂。根据机床性能的要求 ，一般主轴的最低转速，要比电动机的转速低得多，须进行降速，才能满足主轴最低转速的要求。如果采用 2p 或3 时，达到同样的变速级数，变速组的数量相应增加，这样，可利用变速组的传动副兼起降速作用，以减少专门用于降速的定比传动副。综上所述，主轴为 转速的传动系统，应采用由三个变速组所组成的方案，即选择上述第 l) 3)种方案。 电动机的转速一般比主轴大部分的转速高，从电动机到主轴之间，总的趋势是降速传动。也就是说，从电动机轴起，愈靠近主轴的轴的最低转速就愈低。根据扭 矩公式：9 7 4 ( )NM n 公 斤 力 米 式中： N 传动件传递的功率 (千瓦 )； N 传动件的转速 (转分 )。 当传递功率为一定时，转速 较小，在其他条件相同的情况下，传动件 (齿轮、轴 )的尺寸就可以小一些，这对于节省材料、减小机床重量及尺寸都是有利的。因此，在设计传动系统时，应使较多的传动件在高转速下进行工作，应尽可能地使靠近电动机的变速组中的传动副数多一些，而靠近主轴的变速组中传动副买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 5 页 共 34 页 数少一些即所谓前多后少的原则，故要求 a b c mp p p p 。按此原则，上述实例中 1) 3)的三种方案应选用第 1)种，即选用 18=3 3 2的方案。 (2)基本组和扩大组的确定 根据上述原则，传动系统的变速组及传动副数虽已确定，但基本组和扩大组的排列次序不同，还可有许多方案。例如 18=3 3 2，就可以得下列多种不同扩大顺序方案，其结构式分别为： 1 3 918 3 3 2； 1 6 318 3 3 2； 3 1 918 3 3 2； 与上 述结构式相对应的还有结构网。一般情况下，各变速组的排列应尽可能设计成基本组在前，第一扩大组次之，最后扩大组的顺序。也就是说，各变速组的扩大顺序应尽可能与运动的传递顺序相一致。 只要扩大顺序与传动顺序一致，就能使中间传动轴的变速范围缩小。这时，中间传动轴的最高转速与最低转速的差值也就较小，这样，便可缩小该轴上的传动件的尺寸。因此，各变速组的变速范围应逐渐增大，在转速图或结构网中表现出前面变速组传动比的连线的分布较紧密，而后面变速组传动比连线的分布则较琉松，即所谓前紧后松原则。 (3)变速组中的极限传动比及 变速范围 设计机床主传动系统时要考虑两种情况：降速传动应避免被动齿轮尺寸过大而增加变速箱的径向尺寸，一般限制降速传动比的最小值4i ；升速传动应避免扩大传动误差和减少振动，一般限制直齿轮升速传动比的最大值i ；斜齿轮传动比较平稳，可取。所以，主传动各变速组的最大变速范围为： 2 2 . 5 8 1 01 / 4r 。 一般在设计机床传动系统时， 任何一个变速组的变速范围都应尽量满足上述要求，当然在条件许可或处理得当时，也可以超出这个范围。初步方案定出后，应检查变速范围是否超出允许值。由于最后扩大组的变速范围最大，一般只要检查最后扩大组的变速范围合乎要求，其他变速组也就不会超出上述允许值。 现以 Z= =例，进行验算： 1) 1 3 918 3 3 2，其最后扩大组的变速范围： 0 1 2( 1 ) 3 3 ( 2 1 ) 9 92 1 . 2 6 8p p (合乎要求 )； 2) 1 6 318 3 3 2，其最后扩大组的交速范围： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 6 页 共 34 页 0 1 2( 1 ) 3 2 ( 3 1 ) 1 2 1 22 1 . 2 6 1 6 8p p (超出范围 ) 上述分析说明，为了使最后扩大组的变速范围不致超出允许值，大多数机床最后扩大组的传动副数取为 2。 (4)合理分配传动比的数值 确定了结构网或结构式方案后，拟定转速图，合理地分配各传动副的传动比，一般应尽量注意以下几点： 1)各传动副的传动比应尽可能不超出极限传动比 2)各中间传动轴应有适当高的转速。因为中间传动轴的转速愈高，在一定的功率条件下，传递的扭矩也愈小，相应也减少了传动件的尺寸，因此，在传动顺序上各变速组的最小传动比，应采取逐渐降速的原则，即要求 m i n m i n m i na b ci i i 这样可使中间传动轴的最低转速提高，即所谓先慢后快的原则。 3)为了便于设计及使用，传动比值最好取标准公比的整数幂次，即 ，其中 样，中间轴的转速可以从转速图中直接读 出来，不必分别进行计算；并可直接查表，确定齿轮齿数。 下面具体说明转速图的设计步骤。卧式铣床的主轴转速范围为 24 1990 转分，转速级数 Z=18，公比 ，电动机的转速 n=1440 转分。大致的设计步骤如下： (1)确定变速组的数目 大多数机床广泛应用滑移齿轮的变速方式，为满足结构设计和操纵方便的要求，通常都采用双联或三联齿轮，因此， 18级转速需要三个变速组，即 Z=18=3 3 2。 (2)确定变速组的排列方案 变速组的排列可以有 多种方案，例如： 18=332 ； 18=2 3 3； 18=323 由于铣床主传动系统装在床身内，结构上没有特殊要求，根据各变速组中传动副数应遵守前多后少的原则，选择 18=3 3 2的方案。 (3)确定基本组和扩大组 该铣床主传动系统应有三个变速组，根据前紧后松原则，选择1 3 918 3 3 2的方案。其中，第一变速组为基本组，其级比指数0 1x (即基本组的传动比在转速图上相距一格 )；第二变速组为第一扩大组，其级比指数1 3x （即第一扩买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 7 页 共 34 页 大组传动比在转速图上相距三格 )；第三变速组为第二扩大组，其级比指数2 9x (即第二扩大组传动比在转速图上相距九格 )。 (4)分配降速比 前面已确定， 18=3 3 2 共需三个变速组，并在 -轴间增加一对降速传动齿轮，因此，转速图上有五根传动轴，如图 3主传动系统转速图。画五根距离相等的竖直线 (、 )代表五根轴；画 18 根距离相等的水平线代表 18级转速，这样便形成了转速图格线。 1)在主轴上标出 18级转速： 1600转分，在第轴上电动机转速0 1440n 转分，最高转速 1600 转 /分，最低转速 /分，一共 18 个格，也可认为其总传动比为181 。 2)决定、轴之间的最小降速传动比：一般铣床的工作特点是间断切削，为了提高主轴运转的平稳性，主轴上齿轮应大一些，能起到飞轮的作用，所以最后一个变速组的降速传动比取 14。按公比 ，查表可知， 即从 6)，在轴上找出 为 -轴间变速组 (第二扩大组 )的降速传动比。 3)决定其余变速组的最小传动比：根据降速前慢后快的原则， -轴间变速组 (第一扩大组 )，取41i ，即从 D 点向上数 4 格（ 4），在轴上找出 C 点，用 线表示；同理， -轴间取41i ，用 间取31i ，用 4)画出各变速组其他传动线 (图 3) 间只有一对齿轮传动。转速图上为一条 -轴间为基本组有三对齿轮传动，级比0 1x ，故三条传动线在转速图上各相距一格，从 1、 线 们的传动比分别为21 ，31 ，41 。 -轴间为第一扩大组也有三对齿轮传动，级比 1 3x ，三条传动线在转速图上各相距三格，即 们的传动比分别为 2 ， 1，41 。 -轴间为第二扩大组有两对齿轮传动，级比2 9x ，两条传动线在转速图上应相距九买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 8 页 共 34 页 格，即 们的传动比分别为 3 和61 。 5)画出全部转速线 即该铣床的主传动转速图。如前所述，转速图两轴间的平行线代表同一对齿轮传动，所以画 -轴间的传动线时，应从 D、 平行线，使轴得到九种转速。同理，画 -轴间的传 动线时，应画九条与 条与 主轴得到 转速。 3/ 100I rn j 50 II rn j 00rn j 00 rn j 233 91,88,86,8481,75,72 ， 85,82,80,78,77,7472 ， 83,82,81,77,75,74,72取 72买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 9 页 共 34 页 图 1 卧式铣床转速图 91,88,86,8483 ， ,91,90,88,86,8583 ， 92,91,87,86,84,83取 83231 99,98,96,95,939290,89, ，462 1 0 0,99,96,95,9490,89 ，取 90则确定 各传动之间的齿数 基本组 72323 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 10 页 共 34 页 404 Z 446 83469 Z 2013 Z 6314 Z 第二扩大组 906015 31 22 13 1 22 61 1 232 齿轮齿数确定后，主轴的各级实际转速即确定，它与主轴的标准转速总会产生一定得误差，应满足： %1(10 标标实 n 结果见下表： 表 1 主轴转速参数 标号 计算式 实允许值 结论 1 23/4637/4640/32180/1261440 320 0 合格 2 72/1837/4640/32180/1261440 70 合格 3 23/4651/3240/32180/1261 4 4 0 70 合格 4 72/1851/3240/32180/1261440 32 合格 5 23/4663/2040/32180/1261440 65 合格 6 72/1863/2040/32180/1261 4 4 0 合格 7 23/4637/4644/28180/1261440 065 合格 8 721837/4644/281 8 0/1 2 61 4 4 0 32 合格 9 23/4651/3244/28180/1261440 30 合格 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 11 页 共 34 页 10 72/1851/3244/28180/1261440 7 合格 11 23/4663/2044/28180/1261440 65 合格 12 72/1863/2044/28180/1261 4 4 0 34 合格 13 30/6037/4644/28180/1261440 50 合格 14 72/1837/4644/28180/1261440 107 106 合格 15 30/6051/3244/28180/1261 4 4 0 25 合格 16 72/1851/3244/28180/1261440 3 合格 17 30/6063/2044/28180/1261440 214 212 合格 18 72/1863/2044/28180/1261 4 4 0 合格 制传动系统图 根据轴数，齿轮副，电动机等已知条件可有如下系统图： 1 4 4 0 r / m i 61 8 0图 1卧式铣床传动系统图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 12 页 共 34 页 2主要零件的计算与校核 轮模数的计算 确定主轴的计算转速，再根据主轴的计算转速，由转速图查出各传动轴和各齿轮的计算转速。 个 轴和齿轮的传递功率 总 NN 电机到该传动件 各 传动副的效率相乘，但不乘入该轴承的效率，由机床设计手册可以查出，皮带，轮，计算各 轴的传递功率。 皮带电 2 轮2 轮算齿轮模数 3 2 )1(1 6 3 3 8 按接触疲劳强度计算的齿轮模数 驱动电机的功率 计算尺轮的计算转速 i 大齿轮齿数与 小齿轮齿数之比 小齿轮的齿数 m 齿宽系数，一般为 6轮材料采用 45#高频淬火（ 2/1370 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 13 页 共 34 页 所以基本组 01 3 7 024/482410 4)124/48(1 6 3 3 8 3 22 第一扩大组 7 020/632010 4)120/63(1 6 3 3 8 3 22 第二扩大组 7 018/721810 4)118/72(1 6 3 3 8 3 22 按标准模数表 ， 取 3m 核算高速传动齿轮的线速度601000 1010/ 00 0 205003 所以合格 动轴直径的初算 按扭转刚度估算轴的直径 4 91 该轴的传递功率 该轴的计算转速 10 /1 m （查表得） 轴 2 由于采用一个单键， ，所以取 8 轴 取 6 ，花键轴尺寸取 740368 轴 91 4 取 0 ，花键轴尺寸取 846408 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 14 页 共 34 页 轴 取 0 。 轮模数的验算 验算对象：主轴前一轴的小齿轮即大第 轴一般按接触疲劳强度和弯曲强度验算，选取某轴上承受载荷最大的齿轮，即同材料同模数齿轮中最少齿宽最小的齿轮进行验算。 劳强度验算 由 210 10001012 ,其中在表中查的材料弹性系数 1k ，齿轮材料性能系数 21.54187212 10330， 2.1j 0 ， k ， 12 k 。 所以 00330101014 由 210 100 010 ， 其 中 10 20 rn j ，29.1 68.0， k ， 12 k ， w 0 齿形系数，非变位外啮合直齿圆柱齿轮 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 15 页 共 34 页 算轴的直径 图 2轴直径计算简图 算该轴传递的扭矩 Tn 10955 该轴功率（ 该轴 的 计算转速（ r ） 20 8 3330 作用在装齿轮处 B 的力 切向力 2 4243 2 0 8 322 径向力 1 2 作用在装齿轮处 C 的力 切向力 04344 20 8 322 径向力 5 0 算装齿轮处的挠度 I= 2464d b z D d D d 已知 D 花键外径 D=44 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 16 页 共 34 页 d 花键内径 d=40 z 花键键数 z=8 b 键宽 b=8 求得 422 3 0 264 )4044)(4044(8840 弹性模量 25101.2 由 l 0 3 0 3 01 4 2 43 5 2222 l 3 0 1 4 5562 7 5(561 4 2 46 )()( 5 222222 由 l 3 0 1 4 5562 7 5(1 4 0 46 )( 5 222222 l 3 3 0 62 1 0 43 5 2222 1 7 0 1 1 0 7 7 222 222 y 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 17 页 共 34 页 , B 合格 表 2挠度 计算 位置 坐标 方向 由作用在 由作用在 各个坐标 合成 挠度 结论 矢量相加 B X B=格 Y B= X C=格 Y C= 计算装轴承处的倾角 l 1302145(2( 5 l 1302145(2( 5 l 0 0 1 3 0 1302145( 0 46 )2( 5 0 0 0 1 l 0 0 1 3 0 1302145( 0 46 )2( 5 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 18 页 共 34 页 0 0 5 0 1 0 3 0 0 2 5 0 0 0 1 6 0 0 0 0 25 0 222 , A 合格 0 0 0 0 0 0 26 0 09 0 0 0 05 0 02 6 0 0 05 2222 , A 合格 表 2第 倾角计算 承寿命验算 位置 坐标方向 由作用在 由作用在 各坐标叠加 合成倾角 结论 产生的倾角 产