CA6140普通车床传动系统课程教学设计使用说明

1、、设计题目：设计一台加工直径最大范围是 320mm勺普通车床的主传动系统。主要参数:1、转速范围：N=40-1800 (r/min) 2、转速级数:Z=12 3、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、设计内容与基本要求: （一）设计内容:I .运动设计(1) 传动方案设计(集中传动，分离式传动) (2)转速调速范围Rn nmaxnmin(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.动力设计传动件的计算转速ni :各轴，各齿轮 传动轴轴径 齿轮模数主轴设计：轴径(前径，后径)，内孔直径，前端前伸量 a(粗选:100-120)，支撑形

3、式，计算合理支撑跨距 LIV .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张。四、设计参数:序号力口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 ,4kw,1440r/mi n224,160,112,80,56,40五、运动参数设计传动方案设计（选择

4、集中传动方案）转速调速范围Rn赛薯45选用混合公比1.41确定结构网和结构式：12 3 2 2确定变速组齿轮齿数.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:故齿数最小的齿轮在降速比为U11，U2 %41 U3 °.51-之中，查表取Z1Zmin24 ,2U1Sz 72，贝J 乙 48，贝J Z2USzU230 , Z242Z3 rSZ 36，Z3362.基本组的降速比分别是:U10.5 , U21.43故齿数最小的齿轮在降速比为U10.5之中，计算有Z,28 , Sz 84 ,则 Zi'56 ,Z2-Sz 49 , Z2351 u23 .第二扩大组的降速比分别是u

5、i 0.25 , U22UiZ270 则 Z235 .故齿数最少的齿轮在u1 0.25之中，查表有z1 21 , s 105 , Zi' 84 ,0100(6)传动系统图如下:022536柩 4S 3635-IV2S70I"!357/1440n/nin(7)绘制转速图： 如下图所示irinIV1440 r/ni3S：3G18001E80900640450330225160112SO56六、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/min。.各轴的计算转速如下:轴序号电InmIV计算转速1440640320

6、16080（r/mi n ）.最小齿轮的计算转速如下:轴序号及最小齿轮齿数I( 24)n (28)m (21)IV (35)计算转速(r/mi n )64032016080(2) 计算各传动轴的输出功率P1P额nbnr4.00.960.993.80(kw)P2P1ngnr3.800.970.993.65(kw)P3P2ngnr3.650.970.993.51(kw)P主P3ngnr3.510.970.993.37(kw)(3) 计算各传动轴的扭矩T39550 旦nij9550 昱n2j9550 旦n3j9550 空n主j56703(N ?m)108930( N ?m)209503( N ?m)

7、402294(N ?m)七、轴径设计及键的选取.轴I：pi 3.80kw , nij 640r/mi n，取【】=1。带入公式:4d 1-05叫jn有'd 26-8mm,轴加大以保证轴的稳定。圆整取d 35mm选平键：10 8.轴n： p2 3.65kw , n2j 320r / mi n，取【】=2。带入公式:d 1.0577诒有'd 22.2mm,轴加大以保证轴的稳定。圆整取d 30mm选平键:10 8.轴m： p3 3.51kw , n® 160r/min，取【】=1。带入公式:4=d 1.05 92Vnj暮有，d 37.2mm,轴加大以保证轴的稳定。圆整取d

8、40mm选平键：10 8.轴W：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，主轴内孔直径d (0.55 0.6)D,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 15mm支承形式选择两支撑，初取悬伸量 a 80mm ,支撑跨距L 348mm。选择平键连接，b h 22 14,175mm。主轴(W轴)图:(1)确定计算功率：P=4kw,K为工作情况系数，可取工作8小时，取K=1.0PjKP 1.0 4.0 4.0kw选择三角带的型号：由 Pj 4.0kw 禾口 n额 1440r/min

9、查表选择B型带取 Di 100mm，贝J D2n21440 D1640225mm核算胶带速度VDiniv 7.54m/ s 60000初定中心矩0.7(D1 D2) A 2(D1 得 227.5mm A0650mmD2),圆整取500mm(6)计算胶带的长度L0 2Ao - D1D210022522254500(D2 D1)24 A02100 1518 mm2500L 1550mm(7)计算实际中心距L L0A A -5002(8) 核算小带轮的包角0 180°型1A(9) 确定胶带的根数Z1550 1518 516mm,圆整取 520mm.120°180。雪 型 166。

10、120O.p01.92 , G 0.98Z 1.92 0.98 0.99 2.12，取三根带。4带轮图:infj3九、计算齿轮模数(1)模数的确定:a.传动组：计算最小齿轮分度圆直径d 76行其中：-公比；Nd-电动机功率；Nd = 4KW;m -齿宽系数;卜齿轮传动许允应力；nj-计算齿轮计算转速。ZNlimS取 lim = 605N/mm2 ,安全系数S = 1。由应力循环次数选取K 1.2分度圆直径d 76叫爲：爲5670346.75mm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)801

11、60320640误差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 标准转速10(1)% 10(1.41 1)% 4.1%1一、齿轮校核轴 号IIIIIIIV齿 数3024364248364928355670213584模 数3分 度 圆 直 径90721081261441081478410516821063105252齿 顶 圆 直 径9678114132150114153901111742166911125882.564.5100.5118.5136.5100.5139.576.597.5160.5202.555.597.5244.5齿

12、根 咼3.75f 1 齿 顶 高3f 1 齿 高6.75中 心 距108126157.5齿 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, rij 640r/min, K1 1.04, K2 1.3, K3 1.3T Ts/P 18000/29000.接触应力:Ktm I60n1TCo3 <60 640 9000J 1073.26Kn0.83, Kn0.58,Kq 0.64， Ks KTKnKNKq 1.002088 1000/u 1)K1K2K3KsNZmuBn

13、j(MPa) N为传递的额定功率(KW N 3.8将以上数据代入公式可得 j740.6M pa 1100M pa.弯曲应力：Kt j1 C060 640 d90002.362 106Kn0.83, Kn 0.78, Kq 0.77 ,Ks心心心 1.18 ,Y 0.395wPa)Zm2 BYnj将以上数据代入公式可得w 114.9m pa 320 Mpa(2)从上表可知n轴到m轴的最小齿轮齿数为28查设计手册可得以下数据:Z 28,u2,m3,B10 330, nj320r/min, K11.04, K21.3,&1.3T Ts/P 18000/29000.接触应力:Ktm fj60n

14、1TC0609000 26Kn0.85,Kn0.58, Kq 0.60, Ks KTKnKNKq 0.772088 1000 f(U 1)K1K2K3KsN(mPa)N 为传递的额定ZmuBnj功率(KVy N 3.65将以上数据代入公式可得690.6M pa 1100M pa.弯曲应力：Ktm ；j60n1TV C0160 320 90002.12 106Kn0.85,Kn0.78, Kq 0.75, KsKTKnKzKq 1.04191 gWsNw Pa)Zm2B nj将以上数据代入公式可得w 52.7 M pa 320 Mpa(3)从上表可知m轴到W轴(主轴)的最小齿轮齿数为21查设计手

15、册可得以下数据:Z21,u 4,m 3,B 10 3 30, rij160r/min, Q 1.04,© 1.3, K3 1.3T Ts/P 18000/29000接触应力:Ktm IJ 60 niTCo /60 160 9000 c .41072.1Kn0.85, Kn0.58,Kq 0.60， KsKTKnKzKq 0.622088 1000 (u 1)KiK2K3KsNZmuBn j(MPa) N为传递的额定功率(KVy N 3.51将以上数据代入公式可得j1046 m pa 1100 Mpa.弯曲应力：Ktm I60 niT6j60 160 90002 1061.87Kn0.

16、95,Kn0.78, Kq 0.75,KsKTKKKq 1.04191 105KiK2K3KsN(m Pa)Zm2B nj将以上数据代入公式可得135.1m pa320 m pa十二、主轴校核(a)主轴的前端部挠度ysy0.0002 5250.105D平均(b)主轴在前轴承处的倾角(C)在安装齿轮处的倾角容许值轴承0.001rad容许值齿 0.001radDili65 16 70 78 75 50 80 23685 160 90 1501.07 87mmE 2.1 105M Paf)45)1356904(mm4)87690Fz2 955 104 p主 0.995l 2 955 104 3.37

17、 OfgH s、 126( N)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Fq2 955 104P主 2 955 104 3.37 490(N) m主z主n计c " "L3 35 125将其分解为垂直分力和水平分力由公式 FQyFQy tan nFq, FqzFQy tan n可得Fqz1309( N),FQy 3595( N )MzMy紳件|Fyl 件Mx2 Fxd 件2323121268 160135253(Ngmm)507317主轴载荷图如下所示:RA2116013054080(Ngm

18、m)20605(Ngmm)Me zORBzAC(3)垂直平面內jrFey尺AyMeyOT RBy(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),y26EIl23EI(l C),y3FzCMzc(2l 3c)6EIyszyi y2 y 0.00173Fqz ab(b a)，3EIl3c)，挣1 3c)6.9105轴承1轴承Zyiysy轴承1轴承yF QZ ab( 1 a)6EIl轴承2FzCl3EI轴承3MZl3EI轴承1轴承2（在水平面）FQyabc(l a)6EIl轴承32.9 10,y2空(l c

19、),3EIly3(My Mx)c(2l 3c)6EIy1 y2 y30.017冲b a)，3EIlFQyab(la)6EIl轴承1 轴承213.86 105轴承2FyCl3EI轴承3轴承332.8 10合成:ysJysz2ysy20.018 0.105/ 22"Y齿y齿y0.00015 0.001轴承J 轴承z轴承Y 0.00033 0.001齿 3 (M(l 3c)3EI(My Mx)l3EI十三、轴承的选取带轮：由于带轮不承受轴向力，故选用深沟球轴承，型号：6211。I轴：1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。n轴：轴径:30mm采用角接触轴承，型号：7206G皿轴：轴径:40mm采用角接触轴承，型号：7208GW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:75mm,圆柱滚子轴承,型号：1215,其示意图如下图:小结为期两周