CA6140普通车床传动系统课程设计说明书VIP

1、一、设计题目：设计一台加工直径最大围是 320mm勺普通车床的主传动 系统。主要参数：1、转速围：N=40-1800 (r/min)2、转速级数:Z=123、电机功率：P=4KW被加工零件的材料：钢、铸铁刀具材料：高速钢、硬质合金二、设计目的：1、培养综合运用和巩固扩大已学过的知识， 以提高理论联系实际的设计与 计算能力。2、培养收集、阅读、分析和运用资料的能力，以提高能够独立工作的综合 素质能力。3、使初步掌握机床设计的步骤与方法， 以提高结构设计和编制技术文件的 能力。4、使熟练掌握计算机辅助设计、主轴组件优化设计和主轴刚度的校核计算 等，以提高运用现代设计方法的能力。5、此设计过程是毕业

2、设计教学环节实施的技术准备。三、设计容与基本要求： (一)设计容:I .运动设计(1)传动方案设计(集中传动，分离式传动)，(2)转速调速围Rn nmax ;nmin(3)公比：大公比，小公比以及混合公比；(4)确定结构网和结构式：传动副：前多后少，前密后疏。超速级解决方案：a.增加变速组，b.采用分枝传动和背轮机构；(5)绘制转速图：降速：前缓后急。升速：前急后缓；(6)三角带设计：确定变速组齿轮齿数；(7)绘出传动系统图；n.动力设计(1)传动件的计算转速ni：各轴，各齿轮(2)传动轴轴径(3)齿轮模数(4)主轴设计：轴径(前径，后径)，孔直径，前端前伸量a(粗选: 100-120),支撑

3、形式，计算合理支撑跨距 Lm.结构设计IV.校核一个齿轮(最小的)，校核主轴(弯矩，扭矩)(二)基本要求：1、根据设计任务书要求，合理的确定尺寸、运动及动力等有关参数。2、正确利用结构式、转速图等设计工具，认真进行方案分析。3、正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。说明书 力求用工程术语，文字通顺简练，字迹工整。4、绘制图纸，主轴箱展开图1四、设计参数:序号加工最大直径主轴转速系列(r/min )驱动电动机功率与同步转速1320mm1800,1250,900,630,450,315 ,224,160,112,80,56,404kw,1440r/min五、运动参数设计(1)传动方案

4、设计(选择集中传动方案)(2)转速调速围Rn nmax黑45nmin 40(3)选用混合公比1.41(4)确定结构网和结构式： 12 3 2 2(5)确定变速组齿轮齿数1 .先计算第一扩大组的齿轮的齿数第一扩大组的降速比分别为：U1 1, U2 %41 U3 0.5故齿数最小的齿轮在降速比为U1 1之中，查表取Z1 Zmin 24,Sz 72 ,则 z； 48,则 Z2 -u Sz 30 , 4 421 u2Z3u3 Sz 36 ,Z3 361 U32 .基本组的降速比分别是：U1 0.5, U2 1.43故齿数最小的齿轮在降速比为U1 0.5之中，计算有z1 28 , sz 84,则 Zi&

5、#39; 56, z2u2 sz 49, Z2351 u23.第二扩大组的降速比分别是ui 0.25, u2 2故齿数最少的齿轮在u1 0.25之中，查表有乙21 , sz 105, Zi' 84,Z2 70 则 Z2 35 .(6)传动系统图如下:0225乂 1440r/nin(7)绘制转速图： 如下图所示IIin1440 r/mi1800128090064045032022516011?805640六、动力参数设计(i)传动件的计算转速.主轴的计算转速：是低速第一个三分之一变速围的最高一级转速,即 nj=80r/min 。.各轴的计算转速如下：轴序号电I丑mIV计算转速(r/min

6、 )144064032016080.最小齿轮的计算转速如下:轴序号及最小齿轮齿数I (24)11(28)m(21)IV (35)计算转速（r/min ）64032016080(2)计算各传动轴的输出功率p1p额 nb nr 4.0 0.96 0.99 3.80(kw)p2p1ngnr3.800.970.993.65(kw)P3P2ngnr3.650.970.993.51(kw)p主p3 ng nr 3.51 0.97 0.99 3.37(kw)(3)计算各传动轴的扭矩T19550 且 56703(N?m)nijT2 9550 且 108930( N ?m)n2jP3八T3 9550 20950

7、3(N?m)n3j_P士J 9550 402294(N ?m)七、轴径设计及键的选取.轴 I： p1 3.80kw, n1j 640r/min，取【】=10 带入公式：d 1.05 92 J P 有,d 26.8mm,轴加大以保证轴的稳定。 nj 圆整取d 35mm选平键：10 8.轴 H： p2 3.65kw , n2j 320r/min，取【】=20 带入公式：d 1.05 77 J P 有,d 22.2mm,轴加大以保证轴的稳 nj 定。圆整取d 30mm选平键：10 8.轴田：p3 3.51kw,门司160r/min，取】=10带入公式： 4d 1.05 92 P 有,d 37.2mm

8、,轴加大以保证轴的稳定。 nj 圆整取d 40mm选平键：10 8.轴IV：选择主轴前端直径D1 72mm,后端直径D2 (0.75 : 0.85) D1取D2 55mm,则平均直径D 55mm。对于普通车床，主轴孔直径d (0.55 0.6)D ,考虑为增强主轴的弯矩适当缩小孔径故本例之中，主轴孔直径取为d 15mm支承形式选择两支撑，初取悬伸量a 80mm,支撑跨距L 348mm o选择平键连接，b h 22 14,l 75mm主轴(IV轴)图：八、带轮设计(1)确定计算功率:P=4kw,K为工作情况系数，Pj KP 1.0 4.0 4.0kw(2)选择三角带的型号：由 Pj 4.0kw

9、和 n额 1440r/min(3)取 Di 100mm,贝U D2 业 Di n2(4)核算胶带速度VvD1ni 7.54m/ s60000(5)初定中心矩0.7(Di D2) A 2(Di D2)得 227.5mm A0 650mm(6)计算胶带的长度L。 2A。 一 Di D22225一 i0022524可取工作 8小时，取K=i.0查表选择B型带i440、Di 225mm640圆整取500mm(D 2 D1 )2( 2i-L-2 5004 A02i00 i5i8 mm500L i550mm(7)计算实际中心距AA0LL0500i550 i5i85i6mm,圆整取 520mm.(8)核算小

10、带轮的包角o o D2 Di i80i 180 A(9)确定胶带的根数Zi20oo 225 i00 i80 o oi80i66 i20 .520p0i.92 , c, 0.98p0Gi.92 0.98 0.992.i2 ,取三根带。带轮图:mCiJ0，九、计算齿轮模数模数的确定:a.传动组：计算最小齿轮分度圆直径d 76.573 ( 1)KT,d 2其中：-公比；Nd-电动机功率；Nd = 4KW;m-齿宽系数;-齿轮传动许允应力；n j -计算齿轮计算转速。 曳胆， 取im = 605 N/mm2 ,安全系数S = 1 S由应力循环次数选取K 1.2分度圆直径 d 76.57 3 (4 1)

11、 1.2 56703 46.75mm；0.9 4 605 60510(1)% 10(1.41 1)% 4.1%标准转速所以模数 m=d/z=46.75/21=2.3, 取 m=3各级实际转速(r/min)78.9157.9315.9631.6各级标准转速(r/min)80160320640反左1.4%1.3%1.3%1.3%十、各级转速校核以上各级的转速误差全部满足实际转速标准转速1一、齿轮校核轴 号IIIIIIIVjlH 四 数3024364248364928355670213584模数3分 度 圆 直 径90721081261441081478410516821063105252jlH 四

12、顶 圆9678114132150114190111742166911258直 径5311jlH 四根 圆 直 径82.564.5100.5118.5136.5100.5.576.597.5160.5202.555.597.5244.5jlH 四根 高3.75jlH 四顶 高3jlH 四高6.75中 心 距108126157.5jlH 四宽2424242020242424202024302034(1)从上表可知I轴到n轴的最小齿轮齿数为24查设计手册可得以下数据：Z 24,u 2,m 3,B 8 3 24,n 640r/min, K1 1.04, K2 13K3 1.3jT TS/P 18000

13、/2 9000.接触应力：Kt 1 画近 3 J60-6407 9000 3.26CO-10Kn 0.83, Kn 0.58,Kq 0.64, Ks KTKnKNKq 1.002088 1000 (u 1)KiK2K3KsNj P'1 2 3 s (MPa) N为传递的额ZmuBnj定功率（KW N 3.8740.6Mpa 1100Mpa.弯曲应力:将以上数据代入公式可得Kn 0.83,Kn0.78,Kq0.77 , Ks1.18 ,Y 0.395_5(MPa)191 105K1K2K3KsN12 3sZm2 BYnj将以上数据代入公式可得w 114.9Mpa 320Mpa(2)从上表

14、可知II轴到田轴的最小齿轮齿数为28查设计手册可得以下数据：Z 28,u 2,m 3,B 10 3 30,nj 320r/min, K1 1.04, K2 1.3, K3 1.3T Ts/P 18000/2 9000m - 3.接触应力：KtJ回TJ6。必皿0 2.6.C0,10Kn 0.85,Kn 0.58, Kq0.60, Ks0.77j绝34(MPa)N为传递的额定 j Zm uBnj功率(KVV N 3.65将以上数据代入公式可得j 690.6Mpa 1100Mpa.弯曲应力:Kn 0.85,Kn 0.78, Kq 0.75, Ks 心心公仆 1.04_5(MPa)191 105K1K

15、2K3KsNZm2Bnj将以上数据代入公式可得w 52.7Mpa 320Mpa(3)从上表可知田轴到IV轴(主轴)的最小齿轮齿数为21查设计手册可得以下数据:Z 21,u 4,m 3,B 10 3 30,、160r/min, Ki1.04 13 K3 1.3T TS/P 18000/2 9000m - 3 .接触应力：Kt 隹叵 心160790002.1 C。,10Kn 0.85, Kn 0.58,Kq 0.60, Ks 心心公仆 0.62j陋3,尸匹KN(MPa)N为传递的额 j ZmuBnj定功率(KW N 3.51将以上数据代入公式可得j 1046Mpa 1100Mpa.弯曲应力：KtK

16、n 0.95,Kn0.78,Kq 0.75, Ks1.045(MPa)191 105K1K2K3KsNZm2Bnj将以上数据代入公式可得w 135.1Mpa 320Mpa十二、主轴校核(a)主轴的前端部挠度 y y 0.0002 525 0.105(b)主轴在前轴承处的倾角 容许值轴承0.001rad(c)在安装齿轮处的倾角容许值齿0.001radDili65 16 70 78 75 50 80 236 85 160 90 150D 平均 1.07 87 mmL 巧690E取为E 2.1 105MPadd087454I (1 ) (1) 1356904(mm)64 d 6487Fz126 &a

17、mp;N)2 955 104 P主 0.9953 2 955 104 3.37 0.9953d 件 n 计400 125Fy 0.4Fz 507(N), Fx 0.25Fz 317( N)由于小齿轮的传动力大，这里以小齿轮来进行计算2 955 104已 2 955 104 3.37FQ 4904N)Q叫z主n十3 35 125将其分解为垂直分力和水平分力由公式 FQyFQytan n Fq, FqzFQy tan n可得 Fqz 1309(N),FQy 3595( N )22MZ FZl 件 一 1268 160 135253(Ngmm) 33一 2一2 一 、My - Fyl件 507 16

18、0 54080(Ngmm)'3'31 1Mx Fxd 件 1 317 130 20605(Ngmm)主轴载荷图如下所示：RAMe zMz垂直平面内（b）水平平面内由上图可知以下数据：a=364mm,b=161mm,l=525mm,c=87mm计算（在垂直平面）yiFQzabc(l a)6EIl, y2备(l c), y3署30yszy1 y2 y3 0.00173Fqz ab3EIl(b a)，J2l 3c)6EI齿3 3EZ-(l 3c)IH a H cIH ciai 1凶2凶36.910 5轴承i轴承Z计算yiFQzab(la)6EIl轴承2Fzcl 3EI 'MZ

19、l轴承33EI轴承1 轴承2（在水平面）FQyabc(l a)6EIl轴承 32.9 105Fyc2 -、, y2 3EIl ( c),y3(Mv Mx)c y (2l 3c)6EIysyyiy y 0.017轴承1轴承yFQyab3EIl(b a)，i H ai H ci H ciai 1凶2凶3FQyab(la)6EIl轴承1 轴承2Fy齿 2-(2l 3c)6EI513.86 105FyCl轴承2 3EI ， 轴承3轴承 332.8 10 5(Myi H o ，,出33EIMx):(l 3c)(My Mx)l3EI合成:0.018 0.105ys0.00015 0.001_lH. 出轴承22轴承 z 轴承 y 0.00033 0.001十三、轴承的选取(1)带轮：由于带轮不承受轴向力，故选用深沟球轴承，型号： 6211。(2) I轴：I轴的前后端与箱体外壁配合，配合处传动轴的轴径是35mm同时I轴也不会承受轴向力，故也选用深沟球轴承，型号： 6207。(3) II轴：轴径：30mm采用角接触轴承，型号：7206Go(4)田轴：轴径:40mm采用角接触轴承，型号：7208c(5) IV轴(主轴)：主轴是传动系统之中最为关键的部分，因此应该合理的选择轴承。轴径：55mm,从主轴末端到前端依次选择轴承为圆柱滚子轴承，型号：N211B;角接触轴承，型号：7211C;轴径:7