金屬切削機(jī)床課程設(shè)計機(jī)床主運動機(jī)械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計（全套圖紙） 1

1、 計算及說明計算結(jié)果設(shè)計目的圖紙加153893706一、機(jī)床課程設(shè)計，是在金屬切削機(jī)床課程之后進(jìn)行的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的在于通過機(jī)床主運動機(jī)械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使學(xué)生在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計算、編寫技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計思想，掌握基本的設(shè)計方法，并培養(yǎng)學(xué)生具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算能力。二、 設(shè)計步驟（一）、運動設(shè)計 機(jī)床主軸箱參數(shù)如下：1、 轉(zhuǎn)速級數(shù)z：z=122、 確定轉(zhuǎn)速范圍： 公比：確定轉(zhuǎn)速范圍為 n=3151120r/min 3、 結(jié)構(gòu)分析式（1）12= （2）12=從電動機(jī)

2、到主軸，為降速傳動。如使傳動副較多的傳動組放在較接近電動機(jī)處，由可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件少些，節(jié)省材料，也就是滿足前多后少的原則，因此，取12=方案，在降速傳動中，防止齒輪的直徑過大而使徑向尺寸帶常限制最小傳動比，在升速時，為防止產(chǎn)生過大的噪音和震動常限制最大轉(zhuǎn)速比，在主傳動鏈任一轉(zhuǎn)動組的最大變速范圍。在設(shè)計時必須保證中間傳動軸的變速范圍最小，因此，傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下圖所示：根據(jù)中間傳動軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)根據(jù)（1） 電動機(jī)到主軸，一般為降速運動。接近電動機(jī)處的零件，轉(zhuǎn)速較高，從而轉(zhuǎn)矩較小，尺寸也就越?。?） 運動副較多的傳動組放在接近電動機(jī)處才，可使小尺寸的零件多些就可省

3、材料。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下：12=檢查傳動組的變速范圍時，只檢查最后一個擴(kuò)大組：其中 所以是可行的4、 繪制轉(zhuǎn)速圖4.1選擇電動機(jī)一般金屬切削機(jī)床若無特殊要求，多采用y系列封閉式三相異步電動機(jī)。根據(jù)原則條件選擇y132s-4型y系列鼠籠式三相異步電動機(jī)。額定功率p=7.5kw，同步轉(zhuǎn)速 1500r/min，工作壽命20年，兩班制（每年按300天計算）。4.2分配總降速傳動比 由， 及，結(jié)合金屬切削機(jī)床表7-1個級轉(zhuǎn)速傳動依次為4.3確定傳動軸軸數(shù)傳動軸數(shù)=變速組數(shù)+定比傳動副數(shù)+1所以 軸數(shù)=3+1=44.4繪制轉(zhuǎn)速圖 傳動副前多后少，傳動線前密后疏，降速要前慢后快等原則； 升速時最大傳動比；降

4、速時最大傳動比；畫轉(zhuǎn)速圖如下所示：其中軸定傳動比=1440/710=25、 確定各變速組傳動副的齒數(shù)5.1 如圖傳動組a 由金屬切削機(jī)床表8-1又得 三行結(jié)果如下： 取，則從表中查出小齒輪齒數(shù)分別為36，34，32，即，傳動組b 、 、同理，取，則從表中查出小齒輪齒數(shù)分別為43，36即，傳動組c 同理，取，則表中查出小齒輪齒數(shù)分別為37，37即，6、 繪制傳動系統(tǒng)圖根據(jù)軸數(shù)、齒輪數(shù)、電動機(jī)等已知條件可有如下系統(tǒng)圖（二）傳動零件的初步計算1、傳動軸直徑初定（1）確定主軸的計算轉(zhuǎn)速 主軸的計算轉(zhuǎn)速 中型車床主軸的計算轉(zhuǎn)速是第一個三分之一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最高一級轉(zhuǎn)速。 所以主軸的計算轉(zhuǎn)速 n4=450r

5、/min。（2）各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速 、軸根據(jù)主軸計算轉(zhuǎn)速為450r/min按52/37的運動副找上去，計算轉(zhuǎn)速為450r/min、軸同上，確定計算轉(zhuǎn)速為560r/min、軸計算轉(zhuǎn)速為710r/min（3）電動機(jī)功率7.5kw 三角帶功率=0.96;軸承=0.995；齒輪=0.98; 1=0.96;2=0.960.980.9952=0.933=0.930.980.9952=0.94=0.90.980.9952=0.87p1=p1=7.2;p2=p2=6.984;p3=p3=6.77;p4=p4=6.57(4)各軸直徑的初定 軸直徑：，p1=7.2kw, n1=710r/min取d1=35mm軸直

6、徑：，p2=6.984kw， 取d2=40mm軸直徑：，p=6.77kw， 取d3=40mm主軸直徑 : 根據(jù)金屬切削機(jī)床設(shè)計書表3-2得主軸前頸 d1=90mm主軸后軸頸 d2=d10.7=63mm 取d2=60 mm 主軸平均軸頸 d=(d1+d2)/2=75 mm 主軸內(nèi)孔直徑 d=0.575=37.5mm 取d=40mm2.各傳動組齒輪模數(shù)的確定第1傳動組根據(jù)公式： ; 8 查表可知：; 又因為， ； ; 所以：.04查手冊標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列取m1=2。第2傳動組根據(jù)公式： ,；查表可知：; 又因為， ； ,；查表可知：; 又因為， ； 查手冊標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列取m2=2。第3傳動組 根據(jù)公式：

7、; 8 查表可知：; 又因為， ； ; 所以：查手冊標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列取m2=2。（三）、零件的驗算1、三角膠帶傳動的計算和選定電動機(jī)轉(zhuǎn)速，傳遞功率p=7.5kw，傳動比i=2.03，兩班制，一天運轉(zhuǎn)16小時，工作年數(shù)20年（每年按300天計算）。（1） 確定計算功率 （2） 選取普通v帶型 根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計算功率，選b型帶。（3） 確定基準(zhǔn)直徑 ，查手冊，取 dd2=250mm( 4 ) 轉(zhuǎn)速誤差校核：i=250/125=2 n1=1440/2=720r/min n1=710r/min（720-710）/710100%=1.42%5% 在誤差范圍之內(nèi)（5）驗算帶的速度，帶的速度合適（6）確定窄

8、v帶的基準(zhǔn)長度和傳動比中心距根據(jù)0.7（）2（），初步確定中心距計算帶所需的基準(zhǔn)長度=2=1399mm由表8-2選帶的基準(zhǔn)長度計算實際中心距( 7 ) 驗算主動輪上的包角所以主動輪上包角合適（8）計算窄v帶的根數(shù)zz= ，則z= 取z=4根（9）計算預(yù)緊力500=209.94n （查表8-4得q=0.17kg/m）（10）計算作用在軸上的壓軸力 1659.1n2. 直齒圓柱齒輪的應(yīng)力驗算 m=2.5 u=1.4 z=37 n=450r/min b=25mm 接觸應(yīng)力計算公式w=191105 k1k2k3ksn/zm2bynj(mpa) j n-傳送的額定功率，n=nd nd-電動機(jī)功率 -從電

9、動機(jī)到所計算齒輪的傳動效率 nj 計算轉(zhuǎn)速 m-初算的齒輪模數(shù) b-齒寬 z-小齒輪齒數(shù) ks-壽命系數(shù) ks =ktknknkqkt-工作期限系數(shù) kt t-齒輪在機(jī)床工作期限內(nèi)的總工作時間n-齒輪的最低轉(zhuǎn)速c0-基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)kn-轉(zhuǎn)速變化系數(shù)kn-功率利用系數(shù)kq-材料強化系數(shù)y-齒形系數(shù)機(jī) n=nd=0.927.5=6.9kw ts=18000hp=2t= ts /p=18000/2=9000h取 n=450r/min ; c0 =2106;m=9;kt=1.7 kt=1.7 ;kn=1.03 ;kn=0.9 ；kq=0.85;ks =ktknknkq=1.71.030.90.85=1.

10、34查表得 ksmax=0.85 ksmin=0.6ks = ksmax=0.85k1=1.04;k2=1.2;k3=1.4;y=0.465由機(jī)械設(shè)計 fe=600mp kfn=0.95 s=1.4w= fe .kfn/1.4=6000.95/1.4=407.14mp所以w= (1911051.041.21.40.856.9)/(392.52200.465450)=191.87mp3.主軸的最佳跨度的確定有一400mm機(jī)床，p=7.5kw，主軸孔徑為40mm前軸頸應(yīng)為75110。初選，后軸頸，前支承為圓錐滾子軸承30216，后支承為圓錐滾子軸承30210，主軸計算轉(zhuǎn)速為450r/min（1）

11、選擇軸頸直徑，軸承型號和最佳跨距 去，前軸承為30216型，后軸承為30212型，根據(jù)結(jié)構(gòu)，定懸伸長度a=80mm（2） 求軸承剛度（考慮機(jī)械效率）t=9550主軸最大輸出加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的60%，取50%， 即80mm 故半徑0.04mm切削力背向力故總的作用力 f=（n）此力作用于在頂尖間的工件上，主軸，尾架各承受一半，故主軸軸端受力為 f/2=2230（n）先假設(shè)前后支承根據(jù) ibz=20 =14.5（3）求最佳跨距查線圖，與原假設(shè)相符4各傳動軸支承處軸承的選擇主軸前支撐30216 圓錐滾子軸承 d=80mm d=140mm,b=26mm 后支撐 30212 圓錐滾子軸承 d=6

12、0mm, d=110mm, b=22mm i軸前后支撐選用深溝球軸承 6006 d=30mm,d=55mm,b=13mm.ii軸前后支撐選用深溝球軸承6007 深溝球軸承 d=35mm,d=62mm,b=14mm.iii軸前后支撐選用深溝球軸承6007 深溝球軸承 d=35mm,d=62mm,b=14mm.5主軸剛度的校核（1）.計算跨距前支承為單列短圓柱滾子支承，后支承為單列短圓柱滾子支承。（2）.當(dāng)量外徑（3）.主軸剛度：由于；可忽略孔對剛度的影響。故根據(jù)式（1018），（4）.對于機(jī)床的剛度要求，取阻尼比，當(dāng) dmax=160mm?。?）.計算，加上懸伸量共長128mm可以看出該機(jī)床主軸

13、是合格的。參考文獻(xiàn):1工程學(xué)院機(jī)械制造教研室 主編.金屬切削機(jī)床指導(dǎo)書.2 濮良貴 紀(jì)名剛主編機(jī)械設(shè)計(第七版).北京:高等教育出版社,2001年6月3毛謙德 李振清主編.袖珍機(jī)械設(shè)計師手冊第二版.機(jī)械工業(yè)出版社,2002年5月4何志剛主編.互換性與測量技術(shù)(第三版).北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1994年12月5大連理工大學(xué)工程畫教研室主編機(jī)械制圖(第五版).北京:高等教育出版社,2003年8月6戴曙 主編金屬切削機(jī)床.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005年1月.7 機(jī)床設(shè)計手冊編寫組主編.機(jī)床設(shè)計手冊1通用標(biāo)準(zhǔn)資料（上下冊）.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1980年8月8 機(jī)床設(shè)計手冊編寫組主編.機(jī)床設(shè)計手冊

14、2零件設(shè)計（上下冊）.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1980年8月9 華東紡織工學(xué)院 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 天津大學(xué)主編 機(jī)床設(shè)計圖冊.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1979年6月 10 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 陳易新 編金屬切削機(jī)床課程設(shè)計指導(dǎo)書，機(jī)械工業(yè)出版社，1987年7月.z=12 公比：n=3151120r/min12=軸數(shù)=3+1=4 ， ，n4=450r/minn3=450r/minn2=560r/minn1=710r/min三角帶功率=0.96;軸承=0.995；齒輪=0.98; d1=35mmd2=40mmd3=40mmd1=90mmd2=60 mmd=40mmm1=2m2=2m2=2普通v帶型b型帶dd2=250mm v=9.42m/sa=401mm=162.1oz=4根f0=209.94nfp=1659.1nkt=1.7ks=1.34ksmax=0.85 ksmin=0.6ks = ksmax=0.85k1