机床主传动系统设计说明

1、机械工程学院课程设计说明书专业机械设计制造及其自动化班级XXXXXXXXXXX姓名XXXXXXXX学号XXXXXXXXXXXX课题普通车床主传动系统设计指导教师XXXXXXXXXX年 月曰普通车床主传动系统设计说明书设计题目：设计一台普通车床的主传动系统 ，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1400mm1000,710,500,355,250,180,125,904.5kw,1500r/mi n2400mm1000,500,355,250,180,125,90,454kw,1500r/min3320mm2000,1420,1000,710,500,3

2、60,250,180,125,90,63,454kw,1500r/min4320mm2000,1000,710,500,360,250,180,125,90,63,45,223kw,1500r/mi n5320mm2000,1260,1000,800,630,500400,320,250,200,160,1004kw,1500r/min6320mm2000,1250,800,630,500,400,320,250,200,160,100,633kw,1500r/mi n（选择第三组参数作为设计数据）、运动设计(1)传动方案设计（选择集中传动方案）(2)转速调速范围Rn nmax 2000nmi

3、n4544.44(3)根据机械制造装备设计p78公式（3-2 ）因为已知Rnig RnzZ= lg +1(Z1Rn=1144.4 = 1.411根据机械制造装备设计p77表3-5标准公比。这里我们取标准公比系列=1.41，因为=1.41=1.06 6,根据机械制造装备设计P77表3-6标准数列。首 先找到最小极限转速25,再每跳过5个数（1.261.06 6）取一个转速，即可得到 公比为 1.41 的数列：45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400、 2000。（4）结构式采用：12 31 23 261）确定系数Xox0 lRn Z 111 12 10

4、In2）确定结构网和结构式：确定基本组传动副数，一般取Po 2，在这里取F0 33）基型传动系统的结构式应为：12 2©2£264）变型传动系统的结构式，应在原结构式的基础上，将兀基本组基比指数I加上X。而成，应为Xo为0,故不发生改变。根据“前多后少”，“前密后疏”的原则，取1231 23 265）验算原基本组变形后的变速范围R2X2 F2 11.413 （2 1）1.4132.8 86）验算最末变速的组变速范围R3X3 F3 11.416"21）1.4167.8588根据中间变速轴变速范围小的原则选择结构网。从而确定结构网如下：>L 1PW7J传动系的结

5、构网（5）绘制转速图：1）分配总降速比1145011u4532.2 32若每一个变速组最小降速比取-则三个变速组为，则需增加定比传动副，故选464用三角带传动来降低速比可以满足要求。2）确定传动轴数变速轴轴数=变速组数+定比变速副数+仁3+1+仁5如下图所示（6）确定变速组齿轮齿数1）先计算基本组的齿轮的齿数基本组的降速比分别为：山1 1，Ua2 %41，Ua2為1故齿数最小的齿轮在降速比为ua1 1之中，查表取最小齿轮数z1 zmin22，Szmin66，找出可能采用的齿数和诸数值Ua1 = 1Sz_60、62SUa2=1.41z =60、63Ua3 =2Sz_60、63SS在具体结构允许下

6、，选用较小的Sz为宜，现确定°z =72,确定各齿数副的齿数u=2 ，找出 zi=24.ziSz- z1=72-24=48;u=1.41's，找出 z2=30, z2= z- z2 =42；u=1,找出 Z3=36,z3 =36；2)第一扩大组的齿数确定：Ub1 =1Ub2 =1/3=1/2.82zmin =22 ,3故变速组中最小齿轮必在1/的齿轮副中，假设最小齿数为sz min =84S同上，去 z =84，查得 z1 =22，z2=42； z1 =62，z2 =42。3) 第二扩大组的齿数确定同上可得 z1=30，z2=18，Z1 60，z2=72。(7) 传动系统图如

7、下:inIV（8 ）带轮设计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=1.0Pj KP 1.0 4.04.0kw2）选择三角带的型号：由Pj 4.0kw和n额1450r/min查表选择B型带3） 取 D1 125mm，贝U D2 直 D1 1450 D1 181.25mm，取 D2 180mmn210004）核算胶带速度Vv 60000 9.49m/s 5,255)初定中心矩根据机械设计R89经验公式（11.20）0.55( D1 D2) hA0 2( D1 D2 )根据机械设计P79 表(11.4 )的 h 11mm0.55(125 180) 11A 2(125

8、 180)178.75 A 610取 A 400mm.6)计算胶带的长度机械设计P182公式（11.2 ）计算带轮的基准长度L02A0 i D1D22D2 D4Aq600 i(140200)(200140)21405mm4 600机械设计p79图11.4，圆整到标准的计算长度L1400mm7）核算胶带的弯曲次数U 1000mvs 11000 2 9.49s 113.551s1 40s1L14008）计算实际中心距L L。400 1405 1400 402.5mm9）核算小带轮的包角0 “c。D2 D1 1801180120o 180o血竺型1720402.5120o10）确定胶带的根数zP c

9、aZ(PoPo)k kL由机械设计 P91R94中的表11.8到11.12得Z四41.77，取二根带。(P0P0)kakL2.56 0.88211)大带轮结构如下图所示(12)计算带的张紧力F。作用在轴上的压轴力FqF0500 血(空)qv2vZ kPca-带的传动功率,KW v-带速,m/s ；每米带的质量，kg/m;取 q=0.17kg/m。v = 1450r/min = 9.49m/s。F。5004,2.5 0.92()0.17 9.492109N9.49 40.9172Fq 2ZF0sin 12 4 109 sin869.9N2 2三、动力设计(1) 传动件的计算转速门标2000 r

10、/ min100%(20002014)2000100%0.7%5%1 Q主轴的计算转速：n nmin 345 1.41126r / min，取主轴的计算转速为125r/min 。各轴的计算转速如下：轴序号电123主计算转速(r/min)14501000500177125最小齿轮的计算转如下:轴序号及最小齿轮齿数1 (24)2(22)3(18)主(30)计算转速(r/mi n )1000500500125核算主轴转速误差n实 1450125/ 180 36/36 42/42 60/302014r/min所以合适。(2) 计算各传动轴的输出功率P1P额圧 nr4.00.960.993.80(kw)

11、P2P1ng n3.800.970.993.65(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T 9550 旦 36290 ( n.mm)n1jT；9550-Pl 69715 ( n.mm)9550 旦 189381 ( n.mm)PT主 9550丄 257468 ( n.mn)n主j(4)轴径设计及键的选取(查机械设计P321公式16.9和表16.4 得)轴一:p1 3.80kw , nij1000r / min，取【】=0.9。带入公式:d 91:Vnj轴二p23.65kw， n2j500

12、r / min，取【】=0.9。带入公式:P有，d 23.2mm,圆整取 d 24mm 选花键：6 26 30 6d 91:VnjP有，d 27.3mm,圆整取 d 30mm 轴三:选花键：8 32 36 6p33.51kw，门177r/min，取【】=0.9。带入公式:d 91 |P有，d 34.7mm,圆整取 d 35mm 们j 取D2 65mm，则平均直径 D 77.5mm。对于普通车床，主轴内孔直径d (0.55 0.6)D,故本例之中，主轴内孔直径取为 d 45mm支承形式选择两支撑，初取主轴前端的悬伸量a 90mm ,支撑跨距Lo (23.5)a 实际取 L (56.5)Di 取

13、L 520mm。选择平键连接，b h 22 14,l100mm(5 )计算齿轮模数45号钢整体淬火，j1100MP按接触疲劳计算齿轮模数m,查表计算可得k1 1.04, k2 1.3, k3 1.31- 2 轴取 m 8，乙 24，i 2，nj 1000，Pj 3.803由公式mj 16300卩_严水水3 P2可得口)1.98， m=2mm 斗 m 乙 in j j 2- 3 轴取 m 10，Z122，i 2.82，q 500， Pj 3.653 (由公式 mj 16300_严水水3 p2 可得 口)2.43， m=2.5mmjY mZ；inj j23- 主轴取 m 8，Z118，i 4.0，

14、nj 500， Pj 3.51由公式 mj 16300 j(i 严水23 可得 mj 2.77， m=3.0mm y mZ1 inj j(6 )齿轮校核表6.1齿轮尺寸表(单位：mm齿轮齿数z模数m/mn分度圆直径d齿顶圆直径da齿根圆直径df齿顶咼ha齿根高hf1.24248524322.52.30260645522.53.36P 2P 7276672 :2.54.482961009122.55.42284887922.56.36P 2P 7276672 :2.57.222.5556048.752.53.1258.422.510511098.752.53.1259.42r 2.5105110

15、98.752.53.12510.62r 2.5155160148.752.53.12511.183546046.533.7512.603180186172.533.7513.72P 3216222208.533.7514.303909682.533.75(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, u2,m2, B 8 216, rij 1000r / min, K11.04, K21.3,K3 1.3T Ts/P18000/29000接触应力:Ktm 60n1T C。3 60 1000 90001073.782088Kn 0.83, Kn0.58, Kq

16、 0.64，Ks1000 (u 1)K1K2K3KsNZmuBnjKTKnKNKq1.16(MPa) N为传递的额定功率(KW N3.8将以上数据代入公式可得j 1088.5 Mpa 1100Mpa弯曲应力：KtKn 0.83, Kn0.78, Kq0.77，KsKTKnKNKq 1.27，Y 0.395191 105K1K2K3KSNZm2 BYnj(MPa)将以上数据代入公式可得 w 243.9Mpa320Mpa (符合要求，合适)(2)二轴到三轴的小齿轮从上表可知为齿数为22查设计手册可得以下数据:Z 22,u 2.82, m 2.5,B 10 2.5 25, n500r/mi n, K

17、, 1.04, K2 1.3, K3 1.3T TS/P 18000/29000接触应力：KtKn 0.85, Kn 0.58,Kq 0.60 , KS KTKnKNKq 0.893.652088 1000 (U 1)K1K2K3KsN(MPa)N 为传递的额定功率(KW)N Zm 'uB nj将以上数据代入公式可得j 946Mpa 1100 Mpa弯曲应力：Kt60n1T C。605009000V 2 1062.26Kn0.85, Kn 0.78, Kq 0.75，KsKTKnKNKq 1.12191 105K1K2K3KsNZm2B nj(MPa)将以上数据代入公式可得 w 197

18、Mpa 320Mpa （符合要求，合适）（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,u4,m3,B8 324, n500r/min, &1.04, K21.3, K31.3T TS/ P 18000/29000m接触应力：ktKn 0.95, Kn 0.58,Kq 0.60，KS KTKnKNKq 0.993.51208：m10,（U 1）KBn2jK3KsN（MPa）N 为传递的额定功率（KW）N弯曲应力：Kt60n1TC。6 2.26Kn 0.95, Kn191 105K,K2K3KsNZm2B nj将以上数据代入公式可得（7）主轴校核(a)(b

19、)(c)0.78, Kq 0.75，Ks 心心心“ 1.26(MPa)主轴的前端部挠度ys197Mpa 320Mpa （符合要求，合适）y0.0002 5250.105主轴在前轴承处的倾角在安装齿轮处的倾角DiliD平均1.07复胆卫E取为 E 2.1 105MPa，IFz2 955 104 p主 0.99*Fy容许值轴承0.001rad容许值齿0.001 rad78 75 50 80 236 85 160 90 150 87mm6904454-(1 87) 1356904(mm)_§7 一 45642 955 104 3.37 °.9953158(N)320 1250.4

20、 Fz 634( N)，Fx 0.25 Fz 396( N)由于小齿轮的传动力大，这里以小齿轮来进行计算2 955 104P主2 955 104 3.37 门 c9535.（ N）3 18 125Fqm主z主n计将其分解为垂直分力和水平分力由公式 FQyFQy tah nFq, FqzFQy ta n n可得 Fqz 2105(N),FQy6477( N )MZMy細件2Fyl 件160 169066.7(Ngmm)-15853-634 160 67626.7(Ngmm) 3Mx ?Fxd 件 1 396 130 25740(Ngmm)主轴载荷图如下所示：("垂直平面内Mcyy(b)水平平面内由上图可知如下数据：a=364mm,b=161mm,l=525mm,c=87mm1)计算(在垂直平面)FQzabc(la)yFzC2(1 C) , y3Mzc(2l3c)yiJy2(l6EIl3EIl6EIy szy1y2y30.00192F QzabFZMZ齿1竺(ba)，Z齿2(2l3c)，齿3Tl3c)3EIl6EI3EI齿Z齿1齿2齿37.67 105FQZab(la)FzClMZl轴承1?轴承2轴承36EIl3EI3EI轴承Z轴承1轴承2轴承33.21052）计算（在水平面）yiFQyabc(l a)6EIIy2空