普通车床主传动系统设计说明书

1、普通车床主传动系统设计说明普 通 车 床 主 传 动 系 统 设 计目录一、设计题目二、设计目的三、设计内容与基本要求设计参数五、运动参数设计六、动力参数设计 七、轴径设计及键的选取八、带轮设计九、计算齿轮模数十、各级转速校核 十一、齿轮校核 十二、主轴校核 十三、轴承的选目、小结参考书籍普通车主传动系统设计说明书一、设计题目：设计一台加工直径最大范围是320mm的普通车床的主传动系统。主要参数：1、转速范围:N=401800 (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.培养学生综合运用和巩固扩大学过的知识

2、，以提高理论联系实际的设计与计算能力。2、培养学生收集、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和能力。3、使学生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、使学生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。三、设计内容与基本要求：设计内容：(一)运动设计(1 )传动方案设计(集中传动，分离式传动), (2 )转速调速范围Rn =包些min ；(3)公比：大公比，小公比和及混合公比;(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)

3、绘制转速图:降速：前缓后急，升速：前急后缓；(6)三角带设计:确定变速组雷轮幅数；(7)绘出传动系统图；(二)动力设计(1)传动件的计算转落：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)，内孔直径，前端前伸量a(粗选:100-120)支撑形式，计算合理支撑跨距L(=)结构设计)校核一个指轮(最小的)，校核主轴(弯矩，扭矩)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，认真迸行方案分析。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B 月书力求用工程术语，文字通顺简练,字迹工整。4

4、、绘制图纸，主轴箱展开图1张。四、设计参数：序 后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)传动方案设计(选择集中传动方案) (2)转速调速范围血=9=吧2 = 45“min 40(3)选用混合公比。=1.41(4)确定结构网和结构式:12 = 3x2 x2(5)绘制转速图：如下图所示 / /M_36：36.i42；42/ / / / n胃'、 >k匕,L:4：48k 1 w '二X-VAX,18：

5、72 ,.一电n144OiXiiiiii4503151121800125022416080 6 40900630(6)确定变速组齿轮齿数1 .先计算第一扩大组的齿轮的齿)第一扩大组的降速比分别为：% =1X.41 3二°,51故齿数最小的齿轮在降速比为%=5之中，查表取uZ = Zmin = 24 , & = 72 ,则 Z = 48 ,则=30 1 i" Ltz2 =42务=4=36 z3=362.基本组的降速比分别是：% =0.5 , 4 =1.43故齿数最小的齿轮在降速比为% =0.5之中，查表有Z1 = 22，* = 84，则 z； = 62，= &

6、til心=423.第二扩大组的降速比分别是q =0.25 , % =2 故齿数最少的齿轮在勺 =0.25之中，查表有4 =18 r Z； = 12 z2 = 60 则 z2 = 30.(7)传动系统图如下：1 440 c/mlcnl一TV4)1 40六、动力参数设计(1)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范围的最高一级转 速，即 nj = 80r/mirio各轴的计算转速如下:轴序号电123主计算转速(r/min)1440900450160112最小齿轮的计算转如下:轴序号及最小齿轮齿数1 (24)2(28)3(21)主(35)计算转速(r/min)90045016011

7、2(2)计算各传动轴的输出功率Pi = P额 xxnr = 4.0x0.96x0.99 = 3.80(八廿)p2 = Pi xnr = 3.80x0.97x0.99 = 3.65(kw)P3 = p)x x nr - 3.65 x 0.97 x 0.99 = 3.5 l(vv)p j = P3X % x nr = 3.51x 0.97 x 0.99 = 3.37 (kw) (3)计算各传动轴的扭矩T =9550 二= 57603(N加)1叮T =9550 = 110659(Nm)T =9550± = 209503(Nm)3 %T=9550 = 402294(NM七、轴径设计及键的选取

8、轴一：选择轴的材料根据主要技术要求知，被加工零件的材料为：钢和铸铁，故轴材料选45号钢，正火，查文献3中表112取C = 110。轴I采用光轴加单键联接，按扭转刚度估算轴的直径d>C(Pl/nlj)l/4=110X(3.80/900) 1/4 = 31.5 mm因轴与齿轮采用单键联接，故有键槽，可将轴径加大5%,即 d = 31.5xl.05 = 33.075,取 d = 35选平键：10x8轴二轴n采用光轴加花键联接，按扭转刚度估算轴的直径dC(P2/n2j)l/4=HOX (3.69/450) 1/4 = 22.3 mm因轴与齿轮采用花键联接，花键轴内径比d值减少7%,BP d =

9、33.10X0.93 = 30.78,取 d = 30轴三：轴HI采用光轴加弹性挡圈和花键联接，按扭转刚度估算轴 的直径： d 2 C(P3/n3j)l/4 = 110 X (3.58/160)1/4=42.57 mm因轴与齿轮采用花键联接，花键轴内径比d值减少7%,即d=42.57X093 = 39.59,取 d=40主轴：选择主轴前端直径A =72"?，后端直径 R 二(0.75 0.85) 2取D? = 55mm ,则平均直径D = 55mm o对于普通车床,主轴内孔直径d = (0.55 - 0.6)。,考虑为增强主 轴的弯矩适当缩小内孔径故本例之中，主轴内孔直径取为 d -

10、 15Mm支承形式选择两支撑，初取悬伸量。=80m加，支撑跨距L = 348 o选择平键连接，= 22x141二 75。主轴图：八、带轮设计(1)确定计算功率:P=4h匕K为工作情况系数，可取工作8小时，取K=1O八、带轮设计(1)确定计算功率：P=4hv,K为工作情况系数，可取工作8小时，取K=1.OP =/CP = 1.0x4.0 = 4.0hv J(2)选择三角带的型号：由1=4.0&和额=1440r/min查表选择B型带(3)取。1 = 100/77/7?, n 1440则 A 二十 R 二南。= 228.6mm(4)核算胶带速度Vv =乃= 7.54m/ s60000(5)初

11、定中心矩0.7(。 + D) < 4 < 2(。 D)得 230?？ < 2% < 657mm9圆整取500mm。(6)计算胶带的长度4 = 2 A + , ( 2 + 2 ) +( 2/一匚= 2x500兀 /(228.6-1OO)2十 (100 + 228.3) + - = 1524mm2、74x500取 乙 = 1550mm(7)计算实际中心距,a L-L1550-1524 A a 4)H = 500 H= 513mm22，圆整取520mm.(8)核算小带轮的包角166° >120,418。- 吐2 x 吧 N12。= 18。- 22&6

12、-1 0。x 理A 7t52071(9)确定胶带的根数Zp()= 1.92 , C = 0.98p：4Z = J =Z- 2,121.92x0.98x0.99'取三根带。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S7 l" + l)KT a > /O.57 3(忸小小了 其中： 公比； =4；电动机功率；$ = 4KW；夕团-齿宽系数；可-齿轮传动许允应力;力-计算齿轮计算转速。S 9取%=605（N/加加 2）,安全系数S = lo由应力循环次数选取K = 1.2分度圆直径d 2 76.57;(4 + 1)x1.2x57603 =49.0 lm/n0

13、.9x4x605x605模数 m=d/z=49. 01/21=2. 3,取 m=3。十、各级转速校核各级实际转速r/min78.9157.9315.9631.6各级标准转速r/min80160315630误差1.3%1.3%0.3%0.3%以上各级的转速误差全部满足实际转速-标准转速标准转速v 10(夕1)% = 10(1.41 1)% = 4.1 %卜一、齿轮校核轴及齿数130124136242248236242242322362360318主 轴30主轴72模数(mm)33333333333333分度971111116118592圆直径(mm)0208264408060606804016齿

14、顶高(mm)33333333333333(1) 一轴到二轴的小齿轮从上表可知为齿数为24查设计手册可得以下数据:Z = 24, = 2, = 3,8 = 8 x 3 = 24, n. = 630r / min, = 1.04, K, = 1.3,= 1.3r = Ts./P = 18000/2 = 9000/n I 3接触应力：& =60 J _60x630x9000107= 3.24Kn = 0.83, Kn = 0.58,= 0.64,Ks=KKKn£=1132088x1000 (“ + 1)KK2KZmuBnjMPa)N为传递的额定功率(KW)N = 3.8将以上数据代

15、入公式可得bj = 838.6Mp。liOOMpa(PASS)弯曲应力:“l60nT 6 /60x 630x9000 . ”看=J 3子=2353=0.83&=0.78,£=0.77,Ks = KTKnKNKq = 1.25 9 Y = 0.395191x1()5kk2K3勺下二。、=9一 . s (MPa)ZnrBYn.J将以上数据代入公式可得6, = 62Mpa < 320Mpa(PASS)(2)二轴到三轴的小齿轮从上表可知为齿数为20查设计手册可得以下数据：Z = 20, u = 2, ？ = 3,3 = 10x 3 = 30, n. = 315r / min,

16、K】=1.04, K)= 1.3, K? = L3 jI丁二乙/尸二 18000/2 = 9000m接触应力：K1二60/7,7 _60x315x9000c°107= 2.6Kn = 0.85, Kn = 0.58, Kq = 0.60,2088x1000 Q + 1)KK2Km'N(MPa)Ks=KTKnKNK(/=0.96ZmN为传递的额定功率(KW)N = 3.65将以上数据代入公式可得c ,= 504Mp < 11 OOMpa(PASS)x315x9000 7 = 2.12 X 1()6弯曲应力：& =60？mKn = 0.85, Kn = 0.78,

17、Kq = 0.75 , 用=&降"尤=1.17 191x1(/K|K,K?KsN/ada = . 、 (MPa)“ ZnvBn,将以上数据代入公式可得= 29AMpa < 320Mpa(PASS)(3)三轴到主轴的小齿轮从上表可知为齿数为18查设计手册可得以下数据：Z = 18, =4, "? = 3,3 = 8x3 = 24, n =160" min,=1.04, K、= 1.3, K3 =1.37 = 7；/尸= 18000/2 = 9000接触应力:60x160x9000107Kn = 0.95, Kn = 0.58, Kq = 0.60,Ks

18、=KTKnKNKg =0.96(MPa)2088x1000ZmN为传递的额定功率(KW)N = 351将以上数据代入公式可得o = 1012.34珈/ < WOOMpa(PASS),m弯曲应力：KT = 6 i：60丁 _60x160x90002xl06= 1.87Kn = 0.95, Kn = 0.78, Kq = 0.75 , Ks=KTKnKNKif =1.24°91x105KMKsNH，z病也将以上数据代入公式可得(5w = 83.5Mpa 320Mpa(PASS)十二、主轴校核(a)主轴的前端部挠度ysy = 0.0002 x 525 = 0.105(b)主轴在前轴承

19、处的倾角0 V容许值网轴承 O.OOirad(c)在安装齿轮处的倾角0 容许值例齿 0.001 rad 一、2 D"i 65x16 + 70x78 + 75x50 + 80x236 + 85x160 + 90x150D平 为 =1.0/二平均乙690E 取为£1 = 2,IxlO5MPa ,;rd4 d° 万 x87'45”小八“八I =(1-) =(1-)= 1356904(加加)64 d 64872x955x 1 O, x0.99532 x 955xl04 x 3.37 x 0.9953"件x 计400x125-=1268(N)F、= 0.4

20、F_ =507(N), Fv =0.25F_ =217(N)由于小齿轮的传动力大，这里以小齿轮来进行计算厂 2x955x 1 O'P2 x 955x104 x 3.37、八Fo =L = 5298( N)c 叫：z 主.计3x30x125将其分解为垂直分力和水平分力由公式 FQy + %、tan % = FQ FQz =4v tan %可得%=1589(N),%,=3842(N)22Mz =丹/件=x 1268x160 = 135253(Nm)22Mv =b、/件=x507xl60 = 54080(N?m)件= -x317xl30 = 20605(A.mm)主轴载荷图如下所示:由 上

21、图 可 知 如 下 资 料：a=364rnm, b = 161mm,1 = 525 mm,c=87mm计算（在垂直平面）-% 皿0(/+ “)型i/工2/ + 30 6EII 92 3EH '3 6EIKz = X + % +% =°O0173Fn7abFzM ,.%=嗡"，%=篇+ 3c), %=髓(/ + 3c)SEII6EI3EI6齿z = %i + 齿2 + ,齿3 = 6.9xlO 5_ -%"(/ + ”)a = 但 n = Mzl轴曲 6£7/'轴承2 一 3£；'轴承3 3EI为超=综承i+ 为房 + %承3 =2.9x10 5计算(在水平面)-Fabc(l + a)Fvc2 zi 、 (M -Mv)c6切，为 E + 0， = "(”y =丁|+)'2 + 必=0017Fo、ubF(M v - )7r “)，%=房(2/ + 3。)，%, %”，(/+ 3。)8.=。齿i + 4垃 + e齿3 = 3 86x10 5_-Fq、M + G_ Fycl _(%-%.)/轴承i -6E7/'轴承2 3EI '料承k3EI%承丫