課程設計專業(yè)機械設計制造及其自動化

一、設計目 二、主傳動系統(tǒng)的組成與要 帶輪及V帶設 選取V帶 軸的校 彎矩 五、總 一、設計目的通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)的結構設計，在擬定傳動和變速的結構方案過程中，使大家得到設計構思、方案分析、結構工藝性、機械制圖、零件計算、編寫技術文件和查閱技術資料等方面的綜合訓練：培養(yǎng)綜合運用已學過的知識，提高理論聯(lián)系實際的設計與計算能力：培養(yǎng)收集、閱讀、分析和運用資料，提高獨立工作的能力；讓我們初步掌握機床設計的方法與步驟，提高結構設計與編制技術文件的能力；二、主傳動系統(tǒng)的組成與要求機床的主傳動系統(tǒng)是用來實現(xiàn)機床的主運動的，它與機床的傳動方案和總體布局有關，對于機床的使用性能、結構和制造成本都有明顯的影響。因此在設計機床的過程中必須給予充分的重視，以便制定出既滿足使用要求有經濟合理的方案。銑床的主傳動裝置和零件全部裝在床身中，是整體式的結構，為了滿足工作性能的要求，從電動機起，至機床工作的執(zhí)行部件（主軸），主傳動系統(tǒng)通常包括下列幾個組成部分：機床的變速裝置有齒輪變速機構，機械無級變速機構以及無極變速裝置等，其中最常見的是齒輪變速機構。用來控制機床主運動執(zhí)行部件（主軸）的啟動和停止，通常采用離合器或直接開停電動機。用來使機床主運動執(zhí)行部件（主軸）盡快地停止運動，通?？梢圆捎脵C械的、的或電動機的制動方式。用來改變機床主運動的方向，對于需要換向的機床，在設計主傳動系統(tǒng)時，都應設有換向裝置。他們可以是機械的、的，用來直接改變電動機的旋轉方向。機床的開停、變速、制動及換向等，都需要通過機構來實現(xiàn)。設計機床時，一般是將主傳動系統(tǒng)的設計方案與機構同時加以考慮。為了保證主傳動系統(tǒng)的正常工作，必須要良好的潤滑與密封裝置，防止出現(xiàn)漏油、漏水和漏氣現(xiàn)象。各機構和傳動件的支承均裝入箱體中，他們相互位置的準確性。機床主傳動系統(tǒng)與整臺機床技術經濟指標有密切的聯(lián)系。例如機床的主軸轉速范圍、轉速級數及電動機功率將直接影響這臺機床的使用范圍，主軸組件的精度、剛度、抗震性及溫升對加工質量有重要的影響。總之，設計主傳動系統(tǒng)時，一般應滿足下面的幾項要求：機床的主軸須有足夠的轉速范圍和轉速級數（對于主傳動系統(tǒng)為直線運動的機床則為直線速度的變速范圍和變速級數），以滿足實際使用要求。主電動機和全部機構要能傳遞足夠的功率和扭矩，并具有較高的傳動效率。執(zhí)行部件（如主軸組件）需有足夠的精度、剛度、抗震性以及小于三、各運動參數的確【12.7mm80mm110m/min，銑0.9mm粗銑Φ4080mm100m/min2.0mm精銑Φ4080mm125m/min1.0mm22mm100m/min，22mm60m/min，1.0mm根據公式n

，其中vd道工序對應的主軸轉速分別為(1)318r/min、(2)438r/min、(3)398r/min(4)497.6r/min、(5)1448r/min、(6)868.6r/min【2【38

21

24【1傳動軸軸數=變速組數+定比傳動副數+1=3+1+1=5【2由 =300,=1.26,z=8確定各級轉速分別為300380490590725945、1225、1500a、b、c。傳動組c4，

1/

1/2,ci

/

傳動組b2，希望中間軸轉速較小，因而為了避免升速，又不

1/

1/軸Ⅱ的轉速確定為：945、725r/min945r/min由此也可確定加在電動機與Ⅰ之間的定傳動比

1440/

1.52面畫出轉速圖（電動機轉速與主軸最高轉速相近）【3a6-a公共Z

1/

1,ai

1/

11.26，

1/

1/

1Z72，Iai

1/

11.26Z72，軸Ⅰ齒輪齒數分別為：36、32i 36/36,ia232/ib6-b

1/

1/1

1/

11.58Z72，bi211Z72，軸Ⅱ上兩聯(lián)齒輪的齒數分別為：28、36于是bi1=28/44，bi2=36/36，得軸Ⅲ上兩齒輪的齒數分別為：44、36

1/

11.58，取公共Z

1/

11.58Z90，

1.58Z90，c35，ccc

35/55

553555、35確定背吃刀量apf8-948-95，取ap f8-99取vc0.9mFz

1

a

075a10p9.8182560110.35075pFc0.6

Fc0.97866.56

Pz

0.70—0.85，取較大值P'Pz6.37 1500r/min，4V原理為：摩擦型主要是平帶傳動、V同步帶傳動、多楔帶傳動、窄V小帶型）應選用橡膠同步帶，載荷小或有耐油要求時，選用聚氨酯同步帶。P=7.5kwn=1440i1

10—16查機械設計手冊，得工作情況系數KA=1.2PCKAP1.27.5V根據小帶輪的轉速和計算功率，根據《機械設計（第四版）11.1511查文獻《機械設計（第四版）11.6D12

2D(1)2

(10.01)120

2根據文獻《機械設計（第四版）11.4D23、驗算帶速

v 60其 n1-小帶輪轉速v3.14120

/設中心距為a00．7（DD）a2（DD 于 200a600,初取中心距為a0450mm帶

(DDL02a0

(D1D2) (18024503.14/2(120180)

4

L查文獻《機械設計（第四版）11.4LdLd

1400mm帶傳動實際中心距a=1√(???

)2?

)2+ =一般小帶輪的包角不應小于120①計算單根V

.

11.7，????=0.98211.12，????=0.965；P??=(??0+???0)????????=(1.79+0.13)×0.982×0.96=②計算VZ

=1.81=Z=5F=500Pca(2.5?kα)+ v為帶速，m/s；q為每米帶的質量，kg/mq=0.1kg/m9F=500

2.5? 9.03×

)+0.1×

=FQ≈2ZF0sin2≈2×5×162.2×

=2-9????=490①Ⅲ軸：Ⅲ軸共有4級轉（r/min）490，590，725，945，若經齒輪副55/35傳動主軸，則Ⅲ軸的6級轉速都能傳遞全部功率。所以能傳遞全部功率的最低轉速為490r/min，即Ⅲ軸計算轉速為490r/min。②Ⅱ軸：若經齒輪經齒輪副32/40傳動主軸，則Ⅱ軸的3級轉速都能傳遞全部功率，所以Ⅱ軸的計算轉速為725r/min。945r/min。各軸的計算轉速如下表1：表 各軸的計算轉ⅠⅡⅢⅣ（3）圖找出各齒輪的計算轉速如下表2：表 各齒輪的計算轉2—2，其中????0.99????=0.97為齒輪傳動的效率；????=0.95為VP電=P1=7.5×0.95=P2=7.5×0.95×0.97×0.99=P3=7.5×0.95×0.972×0.992=P4=7.5×0.95×0.973×0.993=3nd≥nj（1）軸Ⅳ（主軸453

nd≥nj

=110×√ =25.77mm=0.9=81mm，?。?）453

nd≥nj

=110×√ =26.13mm取??3=（3）453

nd≥nj

=110×√ =23.24mm取??2=（4）453

nd≥nj

=110×

=取??1= (u±m(xù)j=16300 φmZ1u[σj]（一般指傳動中的小齒輪

為齒寬系數φm

=B=6?mB為齒寬，m為模數，取φm=8；[σj]為許用接觸應力（MPa）。兩齒輪材料均為45鋼整淬，[????]=1100Mpa。則a3????=16300×

(40+1)×8×322×40×[1100]2×

=b3????=16300×

(44+1)×8×282×44×[1100]2×

=c3????=16300×

(55+1)×8×352×55×[1100]2×

=取??????3(u+????=

????2??[?? 3φmw=φm

其中1）P是被驗算齒輪傳遞的功率（KW），P=η×??1是工作狀況系數，考慮載荷沖擊的影響：沖擊性機床（刨床、插床??2（考慮由于齒輪制造誤差引起的齒輪附加動載荷影響??3????是系數，????=????????????????????的極限值為????max??????????當????≥????時，取????=??????????，當????≤??????????時，取????=????6）kt

=mm7）n是齒輪的最低轉速8）m9）??010）TT=15000-????????????14）Y①變速組按變速組內最小齒輪Z32算各齒輪模數。齒輪選用45鋼，整淬處理，7級精度。取??1=1.4，??2=1.3，??3=1.04，T18000，m=3，??0=3kt=

60×1529× =????=得：????=則3mj=16300×

(77+1)×1.4×1.3×1.04×1.5×8×352×77×11002×

≈6kt=

60×1529×108×

=ks=ktknkpkq=0.37<ksmin=取ks=3mw=275×

1.4×1.3×1.04×0.46×35×0.454×8×1529×

=3②變速組按變速組內最小齒輪Z28算各齒輪模數。45，7取??1=1.4，??2=1.3，??3=1.04，T18000，m=3，??0=3kt=

60×695×

=得：????=則

????=3mj=16300×

(102+1)×1.4×1.3×1.04×1.2×

≈8×222×22×11002×6kt=

60×695×108×

=取????=

ks=ktknkpkq=0.37<ksmin=31.4×1.3×1.04×0.46×mw=275×√22×0.430×8×695×

=3③變速組按變速組內最小齒輪Z35算各齒輪模數。齒輪選用45鋼，整淬處理，7級精度。取??1=1.4，??2=1.3，??3=1.04，T18000，m=3，??0=3kt=

60×490×

=????=得：????=則3mj=16300×

(55+1)×1.4×1.3×1.04×1.16×8×352×55×11002×

≈6kt=

60×490×108×

=ks=ktknkpkq=0.37<ksmin=取????=31.4×1.3×1.04×0.46×mw=275×√35×0.386×8×490×

=3齒輪強度的校

=2??變速組變速組a??2=32，故選取??2、??4校核。兩個齒輪材料40~45HRC7m=39.55×

9.55×106×??1齒寬系數????=

=46376???b=????d=0.3×70=30mm，35mm按齒面硬度查得小齒輪的接觸強度極限??????????=1100??????；v=60×1000

π×70×60× =5.612.9，????=1.2512.9，????=修形齒：????α=1（12.10）12.11（非對稱分布）bdKHβ=A+B×[1+0.6d1

b)]

+C?=1.11+0.16×(1+0.6×0.32)×0.32+0.47×10?3×=K=KAKVKHαKHβ=1.25×1.2×1×1.136=12.12，材料的彈性影響系數????=12.16，????=1Zεa=[1.88?3.2Z11

Z Z21=[1.88?3.2(35+=Z=√4?εa= 設計工作為10年，每年工作300天，兩班制N1=60n1jLh=60×1529×1×(2×8×300×10)=4.4×109N2=i=12.18，????1=

4.4×

=2×10912.14，??????????=[σ]=σHlimZn1=1100×0.97=H

SH

1σH=ZEZHZε√bd21

u+1=189.8×2.5×0.87×

2×1.7×35×

77+×

=477.4MPa<T2

9.55×

9.55×106× =97973N?12.10，重合度系數Yε=0.25齒間載荷分配系數

=0.251

1.7=齒寬

KFαYεY

=12.14，??????=

h=2×2.25=所以載荷系數K=????????????????????=12.21，??????=2.5，??????=12.23d，??????????=12.14，??????????=12.24，12.25，????=0.9，????=

]=σFlimYNYX=320×0.9×1.0=F

SF

2σF=2

m2×2.25× 30×154× ×2.5×1.63×=133.4MPa<變速組變速組b中齒數最少的齒輪為??7=28，故選取??6、??8校核。兩個齒輪材料40~45HRC7m=3T1

9.55×

9.55×106× =90099N?齒寬系數????=0.3b=????d=0.3×84=26mm32mm按齒面硬度查得小齒輪的接觸強度極限??????????=1100??????；v=60×1000

π×84×60× =3.1912.9，????=1.2512.9，????=修形齒：????α=1（12.10）由表12.11（非對稱分布）bdKHβ=A+B×[1+0.6d1

bd)] d1

+C?=1.11+0.16×(1+0.6×0.32)×0.32+0.47×10?3×=K=????????????????????=1.25×1.10×1×1.14=112.12，材料的彈性影響系數??=12.16，????=1Zεa=[1.88?3.2Z1

Z Z2 =[1.88?3.2(28+=Z=√4?εa= 設計工作為10年，每年工作300天，兩班制N1=60n1jLh=60×500×1×(2×8×300×10)=1.44×109N2=i=

1.44×

=0.92×109由圖12.18，????1=0.9712.14，??????????=1.05[σ]=σHlimZn1=1100×0.97= SH

1σH=ZEZHZε√bd21

u+12×1.57×=189.8×2.5×0.77× 26×

44+× =591.9MPa<T2

9.55×

9.55×106× =106345N?12.10，重合度系數Yε=0.25

=0.25+1.70=齒間載荷分配系數1YKFαYε

=齒寬齒 h=3×2.25=12.14，??????=所以載荷系數K=????????????????????=12.21，??????=2.6，??????=12.23d，??????????=12.14，??????????=12.24，12.25，????=0.91，????=[σ]=σFlimYNYX=320×0.91×1.0= SF

2σF=2

m2×2.19× 26×132× ×2.6×1.59×=134.2MPa<變速組變速組c中齒數最少的齒輪為z35z=35、z=55校核。兩個齒輪材料均為45鋼整淬，硬度為40~45HRC，7級精度。模數m=3，小齒輪分度圓直徑d=105mm。T1

9.55×

9.55×106× =106345N?齒寬系數????=b=????d=0.3×105=32mm38mm按齒面硬度查得小齒輪的接觸強度極限??????????=1100??????；v=60×1000

π×140×60× =12.9，????=1.2512.9，????=修形齒：????α=1（12.10）由表12.11（非對稱分布）bdKHβ=A+B×[1+0.6d1

bd)] d1

+C?=1.11+0.16×(1+0.6×0.32)×0.32+0.47×10?3×=K=KAKVKHαKHβ=1.25×1.10×1×1.14=112.12，材料的彈性影響系數????=12.16，????=1Zεa=[1.88?3.2Z1

Z Z2 =[1.88?3.2(35+=Z=√4?εa= 設計工作為10年，每年工作300天，兩班制N1=60n1jLh=60×500×1×(2×8×300×10)=1.44×109N2=i=

1.44×

=0.916×109由圖12.18，????1=0.9812.14，??????????=1.05[σ]=σHlimZn1=1100×0.98= SH

1σH=ZEZHZε√bd21

u+12×1.57×=189.8×2.5×0.87× 32×

55+× =513.75MPa<T1

9.55×

9.55×106× =122981N?12.10，重合度系數Yε=0.25

=0.25+1.73=齒間載荷分配系數1YKFαYε

=齒寬齒 12.14，??????=

h=3×2.25=所以載荷系數K=????????????????????=12.21，??????=2.85，??????=12.23d，??????????=12.14，??????????=12.24，12.25，????=0.91，????=[σ]=σFlimYNYX=320×0.91×1.0= SF

1σF=1

m2×2.2× 32×165× ×2.85×1.54×=104.96MPa<3：表 各齒輪參333333Ft

由式T

nZ4和Z7Z3和Z8嚙合。所以只要在校核軸時使用Z4和由公式T9550n

T9550n

9550Z4

2Td

2

Fr4Ft4tan811.75tanZ7

''

2Td

2

' t'

AM0Ft4L1ABM0，F(xiàn)t7L3B

N2

計算得MA0Fr4L1MB0，F(xiàn)r7L3

N2

895.72N，方向與FNH1相 MH

811.75895.7284N t

NH

NHMHx）FNH1xFt4(xL1)134750 998.36NFNH2 NHMH

326.02NFNV1 MV

295.45326.0230.57NFNV1 r NVMV 363.37NF