普通车床的主动传动设计

./目录引言1一、设计目的2二、设计内容与基本要求32.1.设计普通车床的传动系统32.2.设计内容3三、设计步骤43.1.方案确定43.2.结构设计4四、机床主传动系统的设计54.1.公比及转速数列的确定54.1.1.公比的确定54.1.2.确定主轴转速数列54.1.3.确定主轴转速范围及转速级数Z5五、结构式的确定65.1.变速组中传动副数目的确定65.2.结构网或结构式各种方案的确定6六、拟定转速分布图76.1.选择电动机76.2.确定各级转速并绘制转速图76.2.1.输入轴转速的确定76.2.2.中间传动轴转速的确定76.2.3.绘制转速图8七、确定各变速组齿轮齿数97.1.确定各变速组传动副齿数97.1.1.传动组a97.1.2.传动组b97.2.绘制传动系统图10八、动力设计118.1.确定各轴转速118.2.计算传动装置的运动和动力参数118.2.1.计算各轴的输入功率118.2.2.计算各轴的输入转矩118.2.3.传动装置的运动和动力参数12九、传动系统设计139.1.带传动设计139.1.1.确定计算功率139.1.2.选取V带型139.1.3.确定带轮直径和验算带速139.1.4.确定带传动的中心距和带的基准长度139.1.5.验算小带轮的包角139.1.6.确定带的根数149.1.7.计算带的张紧力149.1.8.计算作用在轴上的压轴力149.2.齿轮传动设计169.2.1.选择齿轮的材料及精度等级169.2.2.各传动组齿轮模数的确定和校核169.3.齿轮强度校核189.3.1.校核a传动组齿轮189.3.2.校核b传动组齿轮19十、转动轴的设计计算2210.1.主轴挠度的校核2210.1.1.确定各轴最小直径2210.1.2.选择轴颈直径,轴承型号和最佳跨距2210.1.3.轴的校核2210.2.传动轴上轴承的选用23十一、设计心得24十二、参考文献25.引言制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱,其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活标准和国防实力。国际市场的竞争归根到底是各国制造生产能力的竞争。当前世界已进入知识经济时代,知识经济与以往经济形态的不同主要在于对知识,特别是对知识的创新与利用的直接依赖。在知识经济时代,知识对经济增长的直接贡献率超过了其他要素〔如人力、物理和财力等0贡献的总和,成为最主要的生产要素。因此,当前提高制造生产能力的决定因素不再是劳动力和资本的密集积累,而是各项高新技术的迅速发展及其在制造领域中的广泛渗透、应用和衍生,它促进了制造技术的蓬勃发展,改变了现代企业的产品结构、生产方式、生产工艺和装备以及生产组织结构。课程设计是机械制造装备设计课程的一个重要的实践环节。通过课程设计的实践,综合地运用装备设计课程和其他先修课程的理论和实际知识,进一步培养与提高学生分析与解决工程实际问题的机械设计能力,使学生掌握夹具、专用机床设计的一般方法和步骤。一、设计目的1.课程设计属于机械系统设计课的延续,通过设计实践,进一步学习掌握机械系统设计的一般方法。2.培养综合运用机械制图、机械设计基础、精度设计、金属工艺学、材料热处理及结构工艺等相关知识,进行工程设计的能力。3.培养使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。4.提高技术总结及编制技术文件的能力。5.是毕业设计教学环节实施的技术准备。二、设计内容与基本要求2.1.设计普通车床的传动系统1.最大加工直径为250mm的普通车床的主轴箱部件设计原始数据主电动机功率P/KW4125080公比1.41表12.工艺要求：加工工件材料：钢铁材料刀具材料：硬质合金2.2.设计内容1.运动设计：根据给定的转速确定主传动的结构网、转速图、传动系统图、计算齿轮齿数。2.动力计算：选择电动机型号,对主要零件〔如带、齿轮、主轴、传动轴、轴承等进行计算〔出算和验算。3.绘制下列图纸：①机床主传动系统图〔画在说明书上②主轴箱部件展开图及主要剖面图③主轴零件图④编写设计说明书1份三、设计步骤3.1.方案确定1.确定有关尺寸参数、运动参数及动力参数。2.据所求得的有关运动参数及给定的公比,写出结构式,校验转速范围,绘制转速图。3.确定各变速组传动副的传动比值,定齿轮齿数、带轮直径,校验三联滑移齿轮齿顶是否相碰,校验各级转速的转速误差。4.绘制传动系统图。3.2.结构设计1.草图设计——估计各轴及齿轮尺寸,确定视图比例,确定展开图及截面图的总体布局；据各轴的受力条件,初选轴承,在有关支撑部位画出轴承轮廓。并检验各传动件运动过程中是否干涉。2.结构图设计——确定齿轮、轴承及轴的固定方式；确定润滑、密封及轴承的调整方式；确定主轴头部形状及尺寸,完成展开图及截面图的绘制。3.加黑,注尺寸、公差配合,标注件号,填写明细表及装配图技术要求。四、机床主传动系统的设计4.1.公比及转速数列的确定4.1.1.公比的确定由给定的任务书可知取的公比。4.1.2.确定主轴转速数列根据机床的极限转速及公比,由3选取标准转速数列为80,112,160,224,315,450,630,900,1250,1800.表2标准公比表3标准数列4.1.3.确定主轴转速范围及转速级数Z五、结构式的确定5.1.变速组中传动副数目的确定从电动机到主轴,一般为降速传动。接近电动机处的零件,转速高,从而减小转矩,尺寸也就较小。如使传动副较多的传动组放在接近电动机处,可使小尺寸的零件多些,大尺寸的零件少些,可节省材料。这就是"前多后少"的原则。从这个角度考虑,以取9=3×3的方案为好。5.2.结构网或结构式各种方案的确定在9=3×3中,又因基本组和扩大组排列顺序的不同而有不同的方案。只可能有一种方案结构网和结构式：①六、拟定转速分布图6.1.选择电动机根据题目的要求与条件,可以选择Y系列三相异步电动机,卧式封闭结构,符合要求的电动机为:电动机型号额定功率满载转速额定转矩最大转矩Y112M-24KW2890r/min2.3N·m2.2N·m表4电动机参数6.2.确定各级转速并绘制转速图由,,确定各级转速：80,112,160,224,315,450,630,900,1250r/min。6.2.1.输入轴转速的确定输入轴的转速不宜太低,如果输入轴上装有摩擦片离合器一类组件时,高转速下摩擦损耗、发热都成为突出矛盾,为减小噪声等原因输入轴的转速也不宜太高。根据经验,大致在为宜。6.2.2.中间传动轴转速的确定中间轴传动轴转速高时可使结构紧凑。但是,这可能引起空载功率、噪声加大。通常应使齿轮线速度不超过.6.2.3.绘制转速图图1转速图七、确定各变速组齿轮齿数7.1.确定各变速组传动副齿数.传动组a查表,,,时：……20、22、23、24、25、26、28、29、30、31……时：……24、25、26、27、28、29、30、31、32、33……时：……23、24、25、26、28、29、30、31、32、33、34……可取,于是可得轴Ⅰ齿轮齿数分别为：24、30、36。于是,,可得轴Ⅱ上的左三联齿轮齿数分别为：48、42、36。.传动组b查表,,,时：……30、31、32、33、34、38、40、42、46……时：……24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34……时：……24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34……可取,于是可得轴Ⅱ上右三联齿轮的齿数分别为：42、62,22.于是,,,得轴Ⅲ上三个齿轮的齿数分别为：42、22,62.其转速范围从112r/min到1800r/min,分9级变速,可选的结构式,相邻转速的公比为1.41,由此可以拟出它的转速图与其的变速系统图,并且可以计算出它的9级转速分别为80r/min、112r/min、160r/min、224r/min、315r/min、450r/min、630r/min、900r/min、1250r/min。由它的转速图和变速系统图可以算出各传动轴间齿轮与齿轮的传动比,从而可以参考文献1《机械制造设备设计》100页表2-8〔各种常用传动比的适用齿数确定其合适的齿轮齿数,确定了电动机小带轮直径为63mm;Ⅰ轴确定为一个大带轮和3个单齿轮,大带轮直径为289mm,齿轮齿数分别确定为30、24、36；Ⅱ轴确定为二个三联齿轮,齿数分别确定为42、48、36、42、62、22；Ⅲ轴确定为3个单齿轮,齿数也分别确定为42、22、62；从而可以进行机床的设计了。7.2.绘制传动系统图图2变速传动系图八、动力设计8.1.确定各轴转速1.确定主轴计算转速：主轴的计算转速为2.核算主轴转速误差所以合适。8.2.计算传动装置的运动和动力参数8.2.1.计算各轴的输入功率—分别为带传动,轴承,齿轮的效率。8.2.2.计算各轴的输入转矩8.2.3.传动装置的运动和动力参数各轴的转速r/min各轴的功率/kw各轴的扭矩/<N*m>电机轴2890413.21Ⅰ轴9003.8440.74Ⅱ轴4503.6978.31Ⅲ轴1123.54301.84表5传动装置的运动和动力参数九、传动系统设计9.1.带传动设计电动机转速,传递功率P=4KW,传动比i=3.2。.确定计算功率取1.1,则.选取V带型根据小带轮的转速和计算功率,选A型带。.确定带轮直径和验算带速查表小带轮基准直径验算带速成其中-小带轮转速,r/min；-小带轮直径,mm；合适。.确定带传动的中心距和带的基准长度设中心距为,则于是,初取中心距为。带长查表取相近的基准长度,。带传动实际中心距.验算小带轮的包角一般小带轮的包角不应小于。合适。.确定带的根数其中：-时传递功率的增量；-按小轮包角,查得的包角系数；-长度系数；为避免V型带工作时各根带受力严重不均匀,限制根数不大于10。.计算带的张紧力其中：-带的传动功率,KW；v-带速,m/s；q-每米带的质量,kg/m；取q=0.17kg/m。.计算作用在轴上的压轴力图3普通V带的长度系列和带长修正系数图4单根普通V带的基本额定功率图5单根普通V带的基本额定功率9.2.齿轮传动设计.选择齿轮的材料及精度等级1.查<<机械设计第八版>>表10-1,考虑到机床主轴箱传递功率不大,所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr,调质处理,齿面硬度为280HBS；大齿轮选用45号钢,调质处理,齿面硬度为240HBS。2.根据<<机械设计第八版>>表10-8选7级精度。3.由已定齿数得Ⅰ轴齿轮齿数为30、24、36；Ⅱ轴齿轮齿数为42、36、48、28、35、17；Ⅲ轴齿轮齿数为56、49、67。.各传动组齿轮模数的确定和校核1.模数的确定：<1>.a传动组：分别计算各齿轮模数先计算24齿齿轮的模数：其中:-公比；=2；-电动机功率；；-齿宽系数；-齿轮传动许允应力;-计算齿轮计算转速。取,安全系数S=1。由应力循环次数选取取S=1,。按齿数24的计算,,可取m=3mm。按齿数30的计算,,可取m=3mm。按齿数36的计算,,可取m=3mm；于是传动组a的齿轮模数取m=3mm。轴Ⅰ上齿轮的直径：轴Ⅱ上三联齿轮的直径分别为：<2>.b传动组：确定轴Ⅱ上另两联齿轮的模数。按28齿数的齿轮计算：可得m=2.7mm；取m=4mm。按35齿数的齿轮计算：可得m=2.43mm；取m=4mm。按17齿数的齿轮计算：可得m=3.61mm；取m=4mm。轴Ⅱ三联上齿轮的直径：轴Ⅲ上三个齿轮的直径分别为：可以得出齿轮传动的中心距a即为Ⅰ轴和Ⅱ轴的中心距为同时也可以得出齿轮传动的中心距a即为Ⅱ轴和Ⅲ轴的中心距为9.3.齿轮强度校核.校核a传动组齿轮校核齿数为36的即可,确定各项参数1>.,,2>.确定动载系数：齿轮精度为7级,由《机械设计》查得使用系数3>.4>.确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数非对称查《机械设计》得5>.确定齿间载荷分配系数:由《机械设计》查得：6>.确定动载系数:7>.查表取8>.计算弯曲疲劳许用应力查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。查得：,S=1.3,故合适。9.3.2.校核b传动组齿轮校核齿数为28的即可,确定各项参数1.,,2.确定动载系数：齿轮精度为7级,由《机械设计》查得使用系数3.4.确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数非对称查《机械设计》得5.确定齿间载荷分配系数:由《机械设计》查得6.确定动载系数:7.查表取8.计算弯曲疲劳许用应力查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。查得,S=1.3,故合适。图6弯曲疲劳寿命系数图7接触疲劳寿命系数十、转动轴的设计计算10.1.主轴挠度的校核.确定各轴最小直径1.Ⅰ轴的直径：取d=302.Ⅱ轴的直径：取d=503.Ⅲ轴的直径：取d=4510.1.