最大加工直径250mm车床主传动系统设计【4-1400-63-1.41】

PAGE专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧一、机的选择和参数计算1选择电动机1.1选择电动机的类型1、车床最大加工直径为250mm.2、主要技术参数：主电机功率P（kw）主电机转速n电（r·min-1）Nmax（r·min-1）Nmin（r·min-1）公比Ψ主轴最低转速nmin转速级数z414501400631.41100123加工工件材料为钢材；4刀具为硬质合金刀具；按工作要求和条件选取Y系列一般用途全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。电动机的功率4KW，电机转速为n=1450r/min，主轴最低转速Nmin=63。公比φ=14.1转速级数Z=12，所以选择电动机型号Y112M-2。1.2确定各级速度因为主轴的最低主轴最低转速Nmin=63。公比φ=14.1转速级数Z=12，查表标准系列（参考1-P83），可知确定转速的范围为Nr/min10014020028040056080011201600224031504500全套图纸加扣扣401339828

二传动设计2.1主传动方案拟定拟定传动方案，包括传动形式的选择以及开停、换向、制动、操作等整个传动系统的确定。传动形式指传动和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的传动形式、变速类型。传动方案和形式与结构的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。因此，确定传动方案和形式，要从结构、工艺、性能及经济等方面统一考虑。传动方案有多种，传动形式更是众多，比如：传动形式上有集中传动、分离传动；扩大变速范围可用增加传动组数，也可用背轮结构、分支传动等形式；变速箱上既可用多速电机，也可用交换齿轮、滑移齿轮、公用齿轮等。显然，可能的方案有很多，优化的方案也因条件而异。此次设计中，我们采用集中传动形式的主轴变速箱。2.2拟定转速图和结构式在12级转速传动形同的传动组，选择传动组，选择窗洞组安排方式时，考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。确定变速组传动副数目：

实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合：

A．12=3*4

B.12=4*3

C。12=3*2*2

D．12=2*3*2

E。12=2*2*3

方案A、B可节省一根传动轴。但是，其中一个传动组内有四个变速传动副，增大了该轴的轴向尺寸。这种方案不宜采用。

根据传动副数目分配应“前多后少”的原则，方案C是可取的。主轴换向采用双向离合器结构。2）

确定变速组扩大顺序：

12=3*2*2的传动副组合，其传动组的扩大顺序又可以有以下3种形式：

A．12=31*22*26

B。12=31*24*22

C.12=322

因为传动顺序应前密后疏，变速组的降速要前慢后快，所以结构式为：12=322主变速传动系从电动机到主轴，通常为降速传动，接近电动机的传动转速较高，传动的转矩较小，尺寸小一些，反之，靠近主轴的传动件转速较低，传递的转矩较大，尺寸就较大。因此在拟定主变速传动系时，应尽可能将传动副较多的变速组安排在前面，传动副数少的变速组放在后面，使主变速传动系中更多的传动件在高速范围内工作，尺寸小一些，以节省变速箱的造价，减小变速箱的外形尺寸；转速图的拟定

三参数计算3.1齿轮齿数和带轮直径的确定及传动系统图的绘制确定齿轮齿数时，选取合理的齿数和是很关键的。齿轮的中心距取决于传递的转矩。主变速传动系事降速传动系，越后面的变速组传递的转矩越大，因此中心距也越大。为简化工艺，1变速传动系内各变速组的齿轮模数最好一样，通常不超过2~3种模数。因此越后面的变速组的齿数和选额较大值，有助于实现上述要求。2小齿轮应保证不产生根切现象，最小齿轮数≥173齿轮可套装在轴上的条件为齿轮的齿槽到孔壁或键槽底部的的壁厚a应大于或等于2m（m为齿轮模数），以保证齿轮具有足够强度。在轴Ⅰ-Ⅱ间的变速组a有三个传动副，其传动比为u=1200/1200=1u=1200/2800=1.5u=1200/560=2.1查（参考1-p100）各种常用传动比的适用齿数：……60、62、64、66、68、70、72、74…………、60、65、67、68、72、75、78…………62、65、66、68、69、72、74、75……可取72,于是可得轴Ⅰ齿轮齿数分别为：36、29、23，得轴Ⅱ上的三联齿轮齿数分别为：36、43、49。。u=36/36u=29/43u=23/49在轴Ⅱ-Ⅲ间的变速组b有两个传动副，其传动比为u=1200/1200=1u=400/1200=2.1查参考1-p100各种常用传动比的适用齿数：……80、82、84、86、88、90、92、94…………、80、、83、84、87、88、91……可取80,于是可得轴Ⅱ齿轮齿数分别为：40、20，得轴Ⅲ上的三联齿轮齿数分别为40、60。。u=40/40u=20/60在轴Ⅲ-Ⅳ间的变速组c有两个传动副，其传动比为u=1200/4500=3.75u=200/100=2.查参考1-p100各种常用传动比的适用齿数：……80、81、85、86、91、92、95、96…………、81、84、86、87、90、91……可取90,于是可得轴Ⅲ齿轮齿数分别为：30、19，得轴Ⅳ上的两联齿轮齿数分别为60、71。。u=30/60u=19/71绘制传动系统图根据轴数，齿轮副，电动机等已知条件可有如下系统图：四传动计算4.1带传动设计电动机转速n=1450r/min,传递功率P=3KW,传动比i=1.21，两班制，一天运转16.1小时，工作年数10年。⑴确定计算功率取1.1，则⑵选取V带型根据小带轮的转速和计算功率，选B型带。⑶确定带轮直径和验算带速查(参考6-P149)表8-3小带轮基准直径,-小带轮转速，r/min；-小带轮直径，mm；验算带速成m/s因为5m/s﹤V1﹤30m/s，故带速合适。[4]确定V带传动的中心距a和带的基准长度设中心距为,则0．55（）a2（）于是192.5a550,初取中心距为400mm。带长查（参考6-P146)表8-2取相近的基准长度，。带传动实际中心距[5]验算小带轮的包角一般小带轮的包角不应小于。。合适。[6]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；查（参考6-P152)表8-4a得=2.19查（参考6-P152)表8-4b得=0.25查（参考6-P155)表8-5得=0.99查（参考6-P146)表8-2得=0.88=3.3kw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。取Z=2[7]计算单根V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；查（参考6-P149)表8-3得取q=0.18kg/m。v=9.49m/s。=0.99=0.88[8]计算作用在轴上的压轴力4.2确定各轴转速⑴确定主轴计算转速：主轴的计算转速为⑵各传动轴的计算转速：轴Ⅲ有6级转速，其最低转速200r/min通过双联齿轮使主轴获得两级转速800r/min，100r/min。800r/min比主轴的计算转速高，需传递全部功率，故轴Ⅲ的200r/min转速也应能传递全部功率，是计算转速。轴Ⅱ有3级转速，其最低转速560r/min通过双联齿轮使主轴获得两级转速560r/min，200r/min。560r/min比轴Ⅲ的计算转速高，需传递全部功率，故轴Ⅲ的200r/min转速也应能传递全部功率，是计算转速。轴Ⅰ有电动机直接驱动，速度为1200r/min。1200r/min转速通过三联齿轮使轴Ⅱ有1200r/min、800r/min、560r/min，均需传递全部功率比，故轴Ⅰ的1200也应能传递全部功率，使计算转速。[3]各齿轮的计算转速传动组c中，最小齿轮只需计算z=19的齿轮，经该齿轮传动，使主轴获得6级转速560r/min、400r/min、280r/min、200r/min、140r/min、100r/min，主轴的计算转速是280r/min、故z=19齿轮在560r/min时应传递全部功率，所以560r/min使计算转速。传动组b中，最小齿轮只需计算z=20的齿轮，经该齿轮传动，使主轴获得3级转速400r/min、280r/min、200r/min，轴Ⅲ的计算转速是200r/min、故z=20齿轮在560r/min时应传递全部功率，所以560r/min使计算转速。传动组a中，最小齿轮只需计算z=23的齿轮，经该齿轮传动，使轴Ⅱ获得3级转速1200r/min、800r/min、560r/min，轴Ⅱ的计算转速是200r/min、故z=23齿轮在560r/min时应传递全部功率，所以1200r/min使计算转速。[4]核算主轴转速误差所以合适。4.3各传动组齿轮模数的确定和校核直齿圆柱齿轮的强度计算：

在验算主轴箱中的齿轮强度时，选择相同模数中承受载荷最大的、齿数最小的齿轮进行接触和弯曲疲劳强度验算。一般对高速传动齿轮主要验算接触疲劳强度，对低速传动齿轮主要验算弯曲疲劳强度。

根据以上分析，现在对Ⅰ轴上齿数为29的齿轮验算接触疲劳强度，对Ⅳ轴上齿数为30的齿轮验算弯曲疲劳强度。

对于齿数为29的齿轮按接触疲劳强度计算齿轮模数mj：

mj=16338*mm

式中：N——传递的额定功率[KW]N=3KW（此处忽略齿轮的传递效率）；

——计算转速；

=1200r/min

——齿宽系数，此处值为1；（参考6-P205）表10-7

z1

——为齿轮齿数；z=29

i——大齿轮与小齿轮齿数之比i=1.48，“+”用于外啮合，“—”用于内啮合，此处为外啮合，故取“+”;

——寿命系数：

=KTKnKNKq=0.76

KT——工作期限系数：KT==2.73

T——齿轮在机床工作期限内的总工作时间，同一变速组内的齿轮总工作时间近似的为Ts/P,P=3为该变速组的传动副数；查《机床课程设计指导书》表17得Ts=18000，故得T=6000h；

n1——齿轮的最低转速，此处为560r/min；

c0——基准循环次数，得c0=；

m——疲劳曲线指数，得m=3；

Kn——转速变化系数，得Kn=0.71；

KN——功率利用系数，得KN=0.58；

Kq——材料强化系数，得Kq=0.64；

Kc——工作状况系数，考虑载荷冲击的影响，（参考6-P194）取Kc=1.2；

Kd——动载荷系数，（参考6-P194）表图10-8得=

1.2；

Kb——齿向载荷分布系数，由（参考6-P194）表10-6得Kb=1；

——许用接触应力，由（参考6-P209）图10-21d得=1100[MPa]；mj=16338*=3.16

代入以上各数据计算得

mj=3.16mm,故所选模数3.5mm满足设计要求。对于轴Ⅱ和轴Ⅲ的齿轮通过同样的方法求的取整后m=3.5

对于轴Ⅳ齿数为30的齿轮按弯曲疲劳强度计算齿轮模数mw

mw=267

其中

Y——齿形系数，从(参考6-P200)表10-5查得2.53；

——许用弯曲应力，由表26得

=320；mw=267=3.4

代入数据计算得mw=3.4，所选模数为3.5，符合设计要求。用相同方法验算其他齿轮均符合设计要求。求出模数后，根据公式分度圆D=mz齿定高齿根高齿顶圆直径齿根圆直径用以上公式求的齿轮参数齿轮的具体值见下表：齿轮尺寸表（单位：mm）齿轮齿数z模数分度圆直径d齿顶圆直径齿根圆直径齿顶高齿根高⒈363.512613375⒉233.580.587.571.753.54.375⒊293.5101.5108.592.723.54.375⒋363.512613375⒌493.5171.5178.5162.753.54.375⒍433.5150.5157.575⒎403.514014775⒏203.5707775⒐403.514014775⒑603.521021775⒒603.521021775⒓193.586.593.577.753.54.375⒔303.510511275⒕713.5248.5285.5239.723.54.375五齿轮强度校核计算公式5.1校核a传动组齿轮校核齿数为23的即可，确定各项参数⑴P=3KW,n=1200r/min,⑵确定动载系数：齿轮精度为7级，（参考6-p194）查图10-8得动载系数⑶⑷确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数非对称,（参考6-p196）查图10-13得⑸确定齿间载荷分配系数:由（参考6-p196）查表10-4⑹确定动载系数:⑺查（参考6-p200）表10-5⑻计算弯曲疲劳许用应力由（参考6-p196）查图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。参考6-p206）图10-18查得,S=1.3，故合适。5.2校核b传动组齿轮校核齿数为20的即可，确定各项参数⑴P=3KW,n=560r/min,⑵确定动载系数：齿轮精度为7级，由（参考6-p194）查图10-8得动载系数⑶⑷确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数非对称,（参考6-p196）查图10-13得⑸确定齿间载荷分配系数:由（参考6-p196）查表10-4得⑹确定动载系数:⑺查查（参考6-p200）表10-5⑻计算弯曲疲劳许用应力由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。（参考6-p196）查图10-20c8查得,S=1.3，故合适。5.3校核c传动组齿轮校核齿数为19的即可，确定各项参数⑴P=3KW,n=560r/min,⑵确定动载系数：齿轮精度为7级，由（参考6-p194）查图10-8得动载系数⑶⑷确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数非对称,查（参考6-p196）查图10-13得⑸确定齿间载荷分配系数:由（参考6-p196）查表10-4得⑹确定动载系数:⑺（参考6-p200）表10-5⑻计算弯曲疲劳许用应力由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。图10-18查得,S=1.3，故合适。六主轴绕度计算6.1确定各轴最小直径[1]Ⅰ轴的直径：=25[2]Ⅱ轴的直径：=40[3]Ⅲ轴的直径：=40[4]主轴的直径：=386.2轴的校核6.2.1Ⅰ轴的校核：通过受力分析，在一轴的三对啮合齿轮副中，中间的两对齿轮对Ⅰ轴中点处的挠度影响最大，所以，选择中间齿轮啮合来进行校核。。6.2.2Ⅱ轴的校核：通过受力分析，在二轴的三对啮合齿轮副中，中间的两对齿轮对Ⅱ轴中点处的挠度影响最大，所以，选择中间齿轮啮合来进行校核。。6.2.3Ⅲ轴的校核：通过受力分析，在三轴的三对啮合齿轮副中，中间的两对齿轮对Ⅱ轴中点处的挠度影响最大，所以，选择中间齿轮啮合来进行校核。七主轴参数确定7.1选择轴颈直径,轴承型号车床功率在2.6-3.6KW时D1取70-90mm间。初选=70mm,后轴颈取,前轴承为NN3020K,后轴承为NN3016K,根据结构,定悬伸长度主轴平均直径 普通车削车床d=36mma/D1=0.75a=53考虑机械效率主轴最大输出转距床身上最大加工直径约为最大回转直径的60%,取50%即250,故半径为0.125.先假设前后支撑分别为根据各传动轴支承处轴承的选择主轴前支承：N3152130;中支承：7312c;后支承：N308EⅠ轴前支承：N308E;后支承：N306EⅡ轴前支承：N309E;后支承：N319EⅢ轴前支承：N307E;中支承和后支承N309E前支承为双列圆柱滚子轴承，后支承角接触球轴承。7.2润滑系统选用主轴箱内采用飞溅式润滑，油面高度为65mm左右，甩油环浸油深度为10mm左右。润滑油型号为：IIJ30。

卸荷皮带轮轴承采用脂润滑方式。润滑脂型号为：钙质润滑脂。

密封装置设计：

Ⅰ轴轴颈较小，线速度较低，为了保证密封效果，采用皮碗式接触密封。而主轴直径大、线速度较高，则采用了非接触式密封。卸荷皮带轮的润滑采用毛毡式密封，以防止外界杂物进入。

心得体会经过几周废寝忘食，机械制造装备课程设计终于结束。当老师下达任务后，就开始着手查询各个资料《机械制造装备设计》《机械制造装备设计课程设计》《机械制造装备设计》《现代实用机床设计手册》（上下册）《金属切削机床设计》《机械设计》。在这些书中查询相关参数，零件的材质，刚度，系数比，公式屈服强度等。看到任务书后，首先确定主轴箱的速级，画出转速图，传动方案，这些都是准备工作，动力通过皮带轮传送到轴Ⅰ，轴Ⅰ再通过与轴Ⅱ间的齿轮配合来传送动力，这样一级一级的传到主轴，实现主轴的转动和不同速级的变化。要实现不同转速的变化，需要通过不同齿轮的配合，齿轮的配合通过大小齿数差来实现升速或者降速，因为有12级所需要14个齿轮，来配对完成。动力设计，确定大小轮的直径和各轴的计算转速。便于之后的计算和校核。这一系列工作结束后，就需要画出主轴展开图和主轴图，根据说明书上，来确定图纸零件的尺寸，完成制图。完成这次课程设计后，把所学的基本理论知识都理顺了一遍，知识点的前后连接，机械设计到机械装备等。在制作时遇到许多不懂得公式和系数，只有问老师和在网上查寻，通过老师指点难点，边摸索边探寻，完成了课程设计。明白设计一件东西需要查询许多资料和计算，耐心的一步一步来根据需求，慢慢的由头到尾。多谢这次课程的安排锻炼了动手的能力和思考的方法。希望这次课程设计的经验可以在以后工作中发挥重要作用。参考1《机械制造装备设计》

冯辛安等著

机械工业出版社2《机械制造装备设计课程设计》

陈立德编

高等教育出版社3《机械制造装备设计》

陈立德编

高等教育出版社4《现代实用机床设计手册》（上下册）机械工业出版社5《金属切削机床设计》

戴曙著

机械工业出版社6

《机械设计》第八版纪名刚西北工业大学机械原理及机械零件教研室基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用单片机在高楼恒压供水系统中的应用基于ATmega16单片机的流量控制器的开发HYPERLINK"/detail.htm?38051