CA6140普通车床传动系统课程设计说

1、精选优质文档-倾情为你奉上一、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=N31.51400rpm2、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

2、计过程是毕业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：.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；（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；.动力设计（1）传动件的计算转速：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

3、跨距L.结构设计 .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1320mm31.5 45 63 90 125 180 250 355 500 710 1000 14004kw,1440r/min五、运动参数设计（1）传动方案设计（选择集中传动方案

4、）（2）转速调速范围Rn=1400/31.5=44.44。（3）选用混合公比（4）确定结构网和结构式： （5）确定变速组齿轮齿数 （1）电动机与I轴间的传动比电动机与I轴之间采用带传动，定比传动取小带轮直径126mm，因为所获转速为710r/min，故大带轮直径为256mm。传动比u=126/256=1/2=1/1.41²=710/1440(2)轴I-II间的传动比及齿数依据转速图及=1.41，变速组a有三个传动副，其传动比为ua1=710/710，ua2 =500/710，ua3 =355/710,查机械零件设计手册得ua1=Z2/Z7=36/36=1/1ua2=Z3/Z8=30/

5、42=1/1.41ua3=Z1/Z4=24/48=1/2 Sz=72(3)轴II-III间的传动比及齿轮齿数依据转速图及=1.41，变速组b有两个传动副，其传动比为ub1=710/710, ub2=250/710,查机械零件设计手册得ub1=Z5/Z9=42/42=1/1ub2=Z6/Z10=22/62=1/2.82 Sz=84(4)轴III-IV间的传动比及齿轮齿数依据转速图及=1.41，变速组c有两个传动副，其传动比为uc1=1400/710,uc2=180/710, 查机械零件设计手册得uc1=Z11/Z13=60/30=2/1uc2=Z12/Z1418/72=1/4 Sz=90（5）转

6、速的验算过程根据公式（n´实-n标）/n标10（-1）%，列表如下：序号n´实n标误差（%）误差允许值（%）结论131.7331.50.732.6合格245.17450.432.6合格363.53631.062.6合格489.5290-2.342.6合格5123125-2.152.6合格6177.97180-2.032.6合格7252.972502.372.6合格8358.273552.042.6合格9505.175002.582.6合格10710.067100.022.6合格111001.5610000.492.6合格121380.21400-0.452.6合格（6）传动

7、系统图如下：（7）绘制转速图： 如下图所示六、动力参数设计(1)传动件的计算转速 主轴的计算转速由公式确定为90r/mina、各轴的计算中转速主轴的计算转速由公式确定为90r/minI轴的计算转速为710r/min II轴的计算转速为355r/min III轴的计算转速为125r/minb、各齿轮的计算转速Z1、Z2、Z3的计算转速为710r/min；Z4、Z5、Z6、Z7、Z8的计算转速为355r/min；Z9、Z10、Z11、Z12的计算转速为125r/min；Z13、Z14的计算转速为90r/min.(2)计算各传动轴的输出功率 P1=P×带=4.8×0.9=4.60

8、8KWP2=P1×轮=4.608×0.98=4.52KWP3=P2×轮=4.52×0.98=4.43KWP主=P3×轮=4.43×0.98=4.34Kw(3)计算各传动轴的扭矩 T1=9550P1/n1j=9550×4.608/710=61980.8N·mmT2=9550P2/nj2=9550×4.52/355=.4N·mmT3=9550P3/nj3=9550×4.43/125=N·mmT主=9550P主/nj主=9550×4034、90=N·mm七、轴径

9、设计及键的选取I轴：P1=4.608KW,n1j=710r/min,取，带入公式，得d=26.5mm,圆整取d=27mm选花键：6×26×30×6II轴：P2=4.52KW,nj2=355r/min, 取，带入公式，得d=31.4mm,圆整取d=32mm选花键:8×32×36×6III轴：P3=4.34KW,nj3=125r/min, 取，带入公式，得d=40.3mm,圆整取d=41mm选花键:8×36×40×7 主轴：查机械制造装备设计中表3-1选择主轴前端直径， 后端直径D2=(0.7-0.85)D1

10、取，则平均直径。对于普通车床，主轴内孔直径,故本例之中，主轴内孔直径取为支承形式选择两支撑，初取主轴前端的悬伸量，支撑跨距实际取，取L=580mm。选择平键连接，主轴：查机械制造装备设计中表3-1选择主轴前端直径， 后端直径D2=(0.7-0.85)D1取，则平均直径。对于普通车床，主轴内孔直径,故本例之中，主轴内孔直径取为支承形式选择两支撑，初取主轴前端的悬伸量，支撑跨距实际取，取L=580mm。选择平键连接，八、带轮设计（1）确定计算功率P=4KW,K为工作情况系数，两班制，取K=1.2 Pj=4×1.2=4.8KW（2）选择三角带型号由Pj=4.8KW,n额=1440r/min

11、查表选择B型带（3）确定带轮直径D1=126mmDmin=125mmD2=n1/n2×D1=1440/710×126=255.5，取256mm（4）确定皮带速度（5）初定中心距根据机械设计中的经验公式，取h=11mm0.55(126+256)A02(126+256)221.1A0764取A0=500mm（6）计算带的长度代入数据并经圆整得L=1600mm（7）核算带的弯曲次数U=1000mv/L=1000×2×9.49/1600=11.9（8）计算实际中心距=500+(1608.2-1600)/2=504.1mm（9）核算小带轮的包角1 =165.2&g

12、t;120（10）确定带的根数Z，查机械设计得，故Z=4.8/(2.56×0.882)=2.13，取3根。（11）计算带的张紧力F0作用在轴上的压轴力FQ带入相关数据得F0=240N，FQ=952.0N九、计算齿轮模数 45#整体淬火，a按接触疲劳计算齿轮模数m，查表计算可得I-II轴，取，nj =710,Pj=4.608KW由公式可得mj=2.37mm,取m=3mmII-III轴，取，nj=355,Pj=4.52KW由公式可得mj=2.82mm,取m=3mmIII-主轴，取10，nj=125，Pj=4.43KW由公式可得mj=3.9mm，取m=4mm选择7级精度齿轮高速传动齿轮v=

13、mzn/60000=4.01<10，合格。5、齿宽设计由公式b=m·m（m=5-10）得I轴主动轮齿宽bI=8×3=24mmII轴主动轮齿宽bII=8×3=24mmIII轴主动轮齿宽bIII=8×4=32mm一般一对啮合齿轮，为了防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合齿宽减小而增大齿轮的载荷，设计上，应使主动轮比从动轮齿宽大（510mm）。所以，b1=b2=b3=24mm,b4=b5=b6=19mm,b7=b8=24mm,b9=b10=19mm b11=b12=32mm,b13=b14=27mm齿轮的具体值见下表：齿轮齿数Z模数m分度圆直径d

14、齿顶圆直径da齿根圆直径df齿顶高ha齿根高hf齿宽b1243727864.533.75242303909682.533.75243363108114100.533.75244483144150136.533.75195423126132118.533.75196363108114100.533.75197223667258.533.75248423126132118.533.75249423126132118.533.751910623186192178.533.75191118472806245321260424024823045321372428829627845271430412012

15、81104527附：从机械原理表10-2查得一下公式：齿顶圆直径da=(Z1+2ha)m齿根圆直径df=(Z-2ha-2c)m分度圆直径d=mZ齿顶高ha=ham齿根高hf=(ha+c)m，其中标准齿轮参数=20°，ha=1.0，c=0.25十、各级转速校核十一、齿轮校核（1）I轴到II轴的小齿轮齿数为24查机械设计手册得一下数据：Z=24,u=2.0,m=3,B=8×3=24, nj =710,K1=1.04,K2=1.3,K3=1.3,T=Ts/P=18000/2=9000接触应力： 3.37 Kn=0.83,KN=0.58,Kq=0.64,Ks=KT Kn KN Kq

16、=1.04,N=4.608=789.7Mpa<1100Mpa弯曲应力： 2.4Kn=0.83,KN=0.78,Kq=0.77,Ks=KT Kn KN Kq=1.20,Y=0.395=127.7Mpa<320Mpa，合适。（2）从II轴到III轴的小齿轮齿数为22查机械设计手册可得一些数据：Z=22,u=2.82,m=3,B=10×3=30, nj =355rr/min,K1=1.04,K2=1.3,K3=1.3,T=Ts/P=18000/2=9000接触应力： 2.68 Kn=0.85,KN=0.58,Kq=0.60, Ks=KT Kn KN Kq=0.80,N=4.52

17、=899.5Mpa<1100Mpa弯曲应力： 2.14 Kn=0.85,KN=0.78,Kq=0.75, Ks=KT Kn KN Kq=1.06 =76.3Mpa<320Mpa，合适。（3）III轴到主轴的小齿数为18查机械设计手册可得一些数据：Z=18,u=4,m=4,B=10×4=40,nj=125r/minK1=1.04,K2=1.3,K3=1.3,T=Ts/P=18000/2=9000接触应力： 1.89Kn=0.95，KN=0.58，Kq=0.60，Ks=KT Kn KN Kq=0.62，N=4.43=1007.5Mpa<1100Mpa弯曲应力： 1.80

18、 Kn=0.95，KN=0.78，Kq0.75，Ks=KT Kn KN Kq=1.0 =103.3Mpa<320Mpa，合适 十二、主轴校较（1）主轴的前端部挠度（2）主轴在前轴承处的倾角（3）在安装齿轮处的倾角 E取为，由于小齿轮的传动力大，这里以小齿轮来进行计算将其分解为垂直分力和水平分力由公式可得主轴载荷图如下所示：由上图可知如下数据：a=364mm,b=161mm,l=525mm,c=87mma、计算（在垂直平面）,，b、计算（在水平面）,，c、合成 经校核，主轴合格十三、轴承的选取（1）带轮：因于带轮不承受轴向力，故选用深沟球轴承，型号：210。（2）一轴：一轴的前后端与箱体外壁配合，配合处传动轴的轴径是25mm，同时一轴也不会承受轴向力故也选用深沟球轴承，型号：206。（3）二轴：二轴与一轴相似，但是由于工作过程之中传动可能右误差，二轴会承受轴向力，因此二轴与外壁配合处采用圆锥滚子轴承，型号：7206E。（4）三轴：三轴与外壁配合处采用圆锥滚子轴承，型号：7207E。（5）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。从主轴末端到前端依次选择轴承为圆锥滚子轴承，型号：7214E;推力球轴承，型号：38215；圆