哈工大综合课程设计

综合课程设计 II项目总结报告题 目：最大加工直径 320mm 无丝杠车床主传动系统设计院 （系） 机电工程学院 专 业 机械制造及其自动化 学 生 白学林 学 号 1120810813 班 号 1208108 指导教师 韩德东 填报日期 2015 年 11 月 30 日 哈尔滨工业大学机电工程学院制2014 年 11 月哈尔滨工业大学“综合课程设计 II”任务书姓 名： 院 系：机电工程学院专 业： 班 号： 学 号：任务起止日期：2015 年 11 月 30 日 至 2015 年 12 月 18 日课程设计题目： 主要内容：技术要求：进度安排：指导教师签字：年 月 日教研室主任意见：教研室主任签字：年 月 日西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 1 页目 录1项目背景分析22研究计划要点与执行情况23项目关键技术的解决34具体研究内容与技术实现45技术指标分析276存在的问题与建议277. 参考文献28西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 2 页1项目背景分析本项目旨在设计一款无丝杠车床。车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。车床又称机床,使用车床的工人称为“车工” ，在机械加工行业中车床被认为是所有设备的工作“母机” 。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，以圆柱体为主,是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。铣床和钻床等旋转加工的机械都是从车床引伸出来的。普通车床是车床中应用最广泛的一种，约占车床类总数的 65%，因其主轴以水平方式放置故称为卧式车床。在现代机械制造工业中，金属切削机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量约占机器总制造工作量的 40%到 60%。机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。在机械制造及其自动化专业的整个教学计划中， “综合课程设计 II”是一个极其重要的实践教学环节，其脱胎于“机床课程设计” ，目的是为了锻炼学生机械“结构”的设计能力，这是机械类学生最重要的设计能力；同时，机床为制造工业“母机” ，结构典型，非常适合作为课程设计内容。2研究计划要点与执行情况2.1 设计任务机械制造及其自动化专业的“综合课程设计 II”，是以车床和铣床主传动系统设计为内容，每个学生设计参数不同，完成展开图和截面图各一张及相关计算和文件和项目结题报告。（1）设计内容要求图纸工作量：画两张图。其中：开展图（A0）：轴系展开图。其中摩擦离合器、制动和润滑不要求画，但要求掌握；操纵机构只画一个变速手柄。截面图（A1）：画剖面轴系布置示意图（包括截面外型及尺寸、车床标中心高） 。（2）标注： 中心距、 配合尺寸、定位尺寸、中心高（车床） 、外型尺寸。（3）标题栏和明细栏不设明细表，件号采用流水号（1，2，3，）标注，标准件的标准直接标在图纸上（件号下面） ；标题栏采用标准装配图的标题栏（18056） ，其中，图号：KS01（表示：课设01 号图纸） ；单位：哈尔滨工业大学；图名：主传动系统装配图。（4）主轴端部结构要按标准画。（5）按模板编写项目总结报告 ，相关设计计算内容，写到“具体研究内容与技术实现”项中。要求验算：一对齿轮，小齿轮验算接触弯曲强度，大齿轮验算接触西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 3 页弯曲强度，一根传动轴，主轴按两支撑计算。2.2 进度安排对运动设计，根据给定设备的用途规格、调速范围、极限转速的、公比和功率要求，拟定传动方案，确定传动系统图和转速图。对动力设计，根据功率和速度，选择电机型号，确定各传动件计算转速，初算传动件尺寸、绘制装配图草图，验算传动件的应力、刚度、寿命等参数。 对结构设计，绘制主传动系统展开图和截面图，完成传动件、箱体、操纵机构零部件结构设计。完成相关技术文档，形成项目总结报告。相应时间安排如下表 2-1。表 2-1“综合课程设计 II”基本流程和进度安排3项目关键技术的解决减速箱内各级减速比分配、转速图的选取、传动系统齿轮的排布、齿轮模数齿数齿宽的选取为本次设计应首要解决的内容，解决以上问题可以使机床主轴箱大体分布得到解决。主轴箱内传动件的空间布置是极其重要的问题，变速箱内各传动轴的空间表 2-1 “综合课程设计 II”基本流程和进度安排第一周 第二周 第三周星期 1 2、3 4 5 1、2 3 4 5 1 2、 3、4 5阶段项目 准备 初算 展开草图截面草图 验算加粗标注计算说明书结题报告、PPT、答辩准备答辩内容要求学生上午：(1)图板、图纸、手册、指导书、图册等；(2)布置教室。(1)运动设计：转速图，传动系统图(2)动力设计：齿轮模数，主轴和传动轴直径。轴和齿轮布置图。细化展开图。轴系空间布置，操纵机构，箱体结构。验算一对齿轮；一根传动轴和主轴。不合格修改设计。验算完成后，加粗。按要求和标准标注。按规范（见指导书）编写计算说明书。按模板编写结题报告（模板见附件）；准备5 分钟PPT。图纸；PPT；项目总结报告。西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 4 页布置首先要满足机床总体布局对变速箱的形状和尺寸的限制，还要考虑各轴受力情况，装配调整和操纵维修的方便。其中齿轮的布置与排列是否合理将直接影响主轴箱的尺寸大小、结构实现的可能性以及变速操纵的方便性。主轴传动件的合理布置也很重要。合理布置传动件在主轴上的轴向位置，可以改善主轴的受力情况，减小主轴变形，提高主轴的抗振性。4具体研究内容与技术实现4.1 机床的规格及用途本设计机床为卧式车床，其级数，最小转速 ，转速公比为 ，min28ir41.驱动电动机功率 。主要用于加工钢以及铸铁有色金属；采用高速钢、硬质5.Pkw合金、陶瓷材料做成的刀具。序号 机床主参数 公比最低转速级数 Z 功率（kW）13 最大加工直径 320mm无丝杠车床1.41 28 12 4表 4-1 机床参数表4.2 运动设计4.2.1 确定极限转速根据设计参数，主轴最低转速为 28r/min，级数为 12，且公比 =1.41。1minzZ于是根据标准数列表可以得到主轴的转速分别28，40，56，80，112，160，224，315，450，630，900，1250 r/min，则转速的调整范围 。64.28150Rminax4.2.2 确定公比根据设计数据，公比 =1.41。转速数列：28，40，56，80，112，160，224，315，450，630，900，1250 r/min4.2.3 求出主轴转速级数根据设计数据，转速级数 ，其中：lg1nRz西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 5 页转速调整范围nR转速公比将 ， 代入，得 。64.n1.12Z4.2.4 确定结构式按照主变速传动系设计的一般原则，选用结构式为 的传动方案。6312其最后扩大组的变速范围 ,符合要求，其它变速组的变速范围也841.)2(63R一定符合要求。4.2.5 绘制转速图（1）选定电动机根据设计要求，机床功率为 5.5KW，可以选用 Y132M-4，其同步转速为1500r/min，满载转速为 1440r/min，额定功率 7.5KW。（2）分配总降速传动比总降速传动比为 ，又电动机转速 不在所0194.28mindu min/140rnd要求标准转速数列当中，因而需要用带轮传动。（3）确定传动轴的轴数轴数=变速组数+定比传动副数+1=3+1+1=5。（4）绘制转速图先按传动轴数及主动轴转速级数格距 画出网格，用以绘出转速图。在转速图上，先分配从电动机转速到主轴最低转速的总降速比，在串联的双轴传动间上画上。再按结构式或结构网的级比分配规律画上各变速组的传动比射线，从而确定了各传动副的传动比。中间各轴的转速可从电动机轴开始往后推，通常以往前推比较方便，所以首先定III 轴的转速。定 III 轴的转速由于第二扩大组的变速范围为 ，选取故这两对传动副的最小max6841.r西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 6 页和最大传动比必然是，14cu。22c于是可以确定 III 轴的六级转速只能是：112，160，224，315，450，630r/min，可见 III 轴的最低转速为 112r/min。确定 II 轴转速第一扩大组的级比指数为 3。为避免从动齿轮尺寸过大而增加箱体的径向尺寸，一般限制降速最小传动比 ，又为避免扩大传动误差，减少振动噪声，限制最41minu大升速比 。2maxu于是，318.b，2buII 轴的最低转速是 315/min，三级转速分别为 315，450，630r/min。确定 I 轴转速同理，轴 I 可取：，21au，4.2a，13au于是就确定了轴 I 的转速为 630r/min。根据以上计算，绘制转速图如下：西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 7 页图 4-1 转速图 63124.2.6 绘制传动系统图（1）确定变速组齿轮传动副的齿数速组 a：变速组 a 有三个传动副，传动比分别是，1u，4.2a，123au由参考文献1表 2-5 查得：符合条件 ，可取 ，查表可得轴 I 主动齿轮齿数分别为：36、30、24。zS72z根据相应的传动比，可得轴 II 上的三联齿轮齿数分别为：36、42、48。速组 b：变速组 b 有两个传动副，传动比分别是，1u西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 8 页。8.2132bu查表得：可取 ，于是可得轴 II 上主动齿轮齿数分别是：42，22。4zS于是根据相应传动比，得轴 III 上三齿轮的齿数分别是：42，62。速组 c：变速组 c 有两个传动副，传动比分别是，21u。42c查表得：可取 ，于是可得轴 III 上主动齿轮齿数分别是：60，18。90zS于是根据相应传动比，得轴上两齿轮的齿数分别是：30，