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1、機械制造裝備設計,課 程 設 計,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,一、設計題目,設計一臺普通車床的主傳動系統(tǒng)，完成變速級數(shù)為18級。,二、設計目的, 通過設計實踐，掌握機床主傳動系統(tǒng)的設計方法。 培養(yǎng)綜合運用機械制圖、機械設計基礎、機械制造裝備設計及結構工藝等相關知識，進行工程設計的能力。 培養(yǎng)使用手冊、圖冊、有關資料及設計標準規(guī)范的能力。,帶傳動采用卸荷帶輪；由摩擦離合器實現(xiàn)主軸換向。,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,,根據給定的機床規(guī)格和極限轉速（或轉速），擬定合適的結構式（或轉速圖等）和主傳動系統(tǒng)圖，確定齒輪齒數(shù)和帶輪直徑等，并計算轉速誤差。,,
2、提高技術總結及編制技術文件的能力。 是畢業(yè)設計教學環(huán)節(jié)實施的技術準備。,三、課程設計的內容,1、運動設計,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,2、動力計算,根據給定的電動機功率，計算主軸及傳動軸尺寸、齒輪、皮帶的根數(shù)及型號，確定軸承等。驗算主軸或某一根傳動軸的剛度和軸承的承載能力。,,,3、結構設計,進行傳動軸組件、變速機構、主軸組件等的布置和結構設計。繪制機床主軸主變速箱裝配圖（包括展開圖和一主要剖視圖）和一主要零件圖。,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,4、編寫設計計算說明書,主要包括： 1）運動設計和動力計算的計算過程和分析； 2）結構設計說明（包括主要結構
3、的分析以及其他需要說明或論證的問題）; 3）參考文獻,,,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,四、課程設計的步驟和注意事項,1、準備工作 2、運動設計,,, 傳動方案設計（集中傳動或分離式傳動）； 結構式； 繪制轉速圖； 確定齒輪齒數(shù)； 繪制傳動系統(tǒng)圖； 帶和帶輪的設計計算；, 主軸轉速誤差計算,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,驗算轉速誤差，使主軸各級實際轉速符合：, 注意事項：,a、分配傳動比時，不宜采用過多的接近1/4的傳動比，這樣會使結構龐大，或小齒輪齒數(shù)太小，結構上較難實現(xiàn)。 b、相鄰傳動組的齒數(shù)不應懸殊過大，以免大齒輪與相鄰軸碰撞。,機械制造裝備設計課
4、程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,,,3、動力計算, 傳動件的計算轉速（主軸、各傳動軸、最小齒輪）； 傳動軸直徑的估算和選用（一般情況下，應利用軸的扭轉強度計算的方法來估算出軸的最小直徑，求得d值應加以圓整。如果是花鍵軸，則花鍵的內徑可比計算的d值減小7%，由此選用合適的花鍵）； 主軸的設計（前端、后端直徑、內孔直徑、支撐形式、懸伸量、支撐跨距等）； 齒輪模數(shù)的估計（一般同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，一個主軸變速箱中的齒輪采用12種模數(shù)。主軸變速箱的齒輪模數(shù)常取為2.5、3、4mm)。,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,, 齒輪結構尺寸計算。, 注意事項 估算時，應盡量選擇同類型機
5、床，采用類比法進行。,,,4、繪制部件裝配草圖, 選擇軸承型式，大致布置軸、齒輪及軸承位置； 確定每根軸的固定方法、軸承的調節(jié)和定位、齒輪的移動和固定方法等，并確定帶輪的基本結構； 剖面圖和展開圖必須同時交叉繪制，以便檢查各機械零件在空間上是否相碰；,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,, 結構應有良好的潤滑和密封性，避免漏油現(xiàn)象發(fā)生； 注意事項： a、注意滑移齒輪是否有足夠的移動位置，是否會發(fā)生干涉； b、大齒輪外圓是否與其他軸或軸上的零件相碰； c、軸、軸承及軸上零件的固定和定位要可靠，受力后不應發(fā)生串動現(xiàn)象； d、機床應有良好的、可靠的潤滑和密封裝置； e、結構設計一方面要滿
6、足機床性能要求，另一方面要注意加工和裝配工藝性； f、嚴格遵守國家標準； g、圖紙符合國家機械制圖標準。,,,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,,,5、零件的驗算, 在零件尺寸和位置確定后，才可以知道它們的受力狀態(tài)，力的大小，作用點和方向，才可以對零件（如齒輪、軸、鍵、軸承等）進行較為精確的驗算。, 如發(fā)現(xiàn)不合理或不正確時，應重新修改結構，重新計算，以達要求。,6、裝配圖上應標數(shù)據, 齒輪齒數(shù)及模數(shù)、帶輪直徑、電動機功率和轉速、軸編號等，并均與轉速圖一致； 決定配合性質的配合尺寸；,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,, 決定這個部件對其他部件的相對位置的基準尺寸；
7、決定部件內基本零件的相對位置的基本尺寸；主要軸線到主要表面間距離的內部尺寸及該部件的總體尺寸等。 整個部件的技術條件； 圖上所有零件應編號，相同零件應具有同一編號，并編出零件明細表。,,,7、繪制零圖件,繪制主軸箱裝配圖 1張(A0) 繪制兩張主要零件圖 1張(A3或A2),C6136 車床,,,,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,一. 運動設計,例：已知,,1. 確定轉速級數(shù),已知：,轉速級數(shù)：,Rn ：變速范圍,設計內容及步驟,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,2. 確定結構式及結構網,從軸到軸可傳遞3種轉速：,,,,,,,,,,,,,,,,輸
8、入,輸出,,,,,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,（1）結構網,從軸到軸可傳遞12種轉速。,,結構式：,反映傳動鏈特性關系,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,12=322， 12=232， 12=223,（2）結構式,遵循“前多后少”原則： 12=322,由于結構上的限制，變速組中的傳動副數(shù)目通常選用2或3為宜，即：,傳動順序： 12=322,3. 傳動順序與擴大順序,,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,擴大順序：,下標：同組的傳動副間的級比。,傳動順序與擴大順序一致,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,1:4,1:1,1
9、:1,,,1:2.82,1:2,1:1.41,2:1,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,45,63,90,125,180,250,355,500,710,1000,1400,2000,,電機軸,4. 轉速圖,（1）轉速,（2）傳動比,主軸的各級轉速為等比數(shù)列。,為了結構緊湊、減小振動和噪聲，通常限制：,,所以，在一個變速組，變速范圍：8,“前緩后急”原則：傳動在前的傳動組，其降速比小，而在后的傳動組，其降速比大,1440,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,（3）CM6132 型普
10、通車床,采用分離式傳動，變速箱和主軸箱分離。,采用了背輪機構，解決傳動比不能過大的問題。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,CM6132 型普通車床轉速圖,1: 2,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,電機軸,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1440,1:1.03,1:1,,1:2.5,1:3.55,,1:1,1: 1.41,,,,,,1: 2,1.41: 1,,,,,,,,,,,,,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,5.
11、 齒輪齒數(shù)的確定,三對傳動副，傳動比為：,1.78:1,1.25:1,1:1.25,在表中，可滿足條件的齒數(shù)和有： 50、 56、 61、 70、 72 等。,選擇哪一組？,（1）根切,（2）結構,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,例如：傳動軸的直徑為35mm，齒輪模數(shù)為2.5，齒數(shù)20,齒頂圓：50,分度圓：45,齒根圓：37.5,,,,,,,,,,顯然，齒輪的強度不夠。 若需鍵連接，則會切穿齒根。 故，齒數(shù)和不能太小。,如果選用,,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,二. 動力計算,1. 電機功率的估算,在主傳動的結構方案未確定之前，可按下式進行估算：,式
12、中，,C6140,,,,,,,機床,,C6132,功率(KW),7.5,3.0,Z3040,,,機床,Z3063,功率(KW),3.0,5.5,X62、63,,,機床,X63W,功率(KW),7.5,10.0,國產機床動力參數(shù)參考表,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,2. 主軸的估算,在設計之初，由于確定的僅僅是一個設計方案，具體構造尚未確定，因此，只能根據統(tǒng)計資料，初步確定出主軸的直徑。,D2,D1,,,,,,,,,,,,,,,,,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,3. 中間傳動軸的估算,按扭轉剛度計算：,,式中，,N ：該傳動軸傳遞的額定功率。,：電機到該軸
13、傳動件傳動效率總值。,d：當量直徑。,：計算轉速。,：允許扭轉角。,花鍵軸時，軸內徑要比d 小7%。,空心軸時，,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,計算轉速,變速系統(tǒng)中傳動件應根據哪一個轉速進行動力計算，應了解機床的功率特性和扭矩特性。,,,,,,,,計算轉速：傳遞全功率的最低轉速。,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,計算轉速的確定,（1）等比傳動，中型通用機床（C6132、C6140）,（2）等比傳動，大型通用機床,（3）立式鉆床、搖臂鉆床,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,CM6132 型普通車床轉速圖,1: 1.25,1.25:1,1.78
14、:1,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,電機軸,,,45,63,90,125,180,250,355,500,710,1000,1400,2000,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1440,1:1.35,1:2.82,1:1,1:2.5,1:3.55,,,,,,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,4. 齒輪模數(shù)的估算,按接觸疲勞強度或彎曲強度計算齒輪模數(shù)比較
15、復雜，而且有些系統(tǒng)只有在齒輪各參數(shù)都已知道的情況后方可確定，所以，只在草圖完成后校核用。在畫草圖之前，先估算，再選用標準齒輪模數(shù)。一般同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，一個主軸變速箱中的齒輪采用12種模數(shù)。傳動功率的齒輪模數(shù)一般取大于2mm。在中型機床中，主軸變速箱中的齒輪模數(shù)常取：2.5、3、4。,按齒面點蝕估算的齒輪中心距：,,式中，P：該齒輪傳遞的功率（KW）。,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,由中心距 A 及齒數(shù)z1、z2，可求齒輪模數(shù)為：,也可由下式計算：,機床設計手冊（2）上 P265 表5,491,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,三. 結構設計
16、,1設計內容,設計主軸箱、變速箱的結構包括傳動件（傳動軸、軸承、齒輪、帶輪、離合器、制動器、卸荷裝置等）、主軸組件、箱體及聯(lián)結件的結構設計及布置，用一展開圖和若干截面圖表示。,主軸箱、變速箱展開圖如圖所示。,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,2結構設計中應注意的問題,（1）結構上是否產生碰撞和干涉現(xiàn)象, 是否同一變速組內有兩對齒輪同時嚙合；, 各運動件之間，運動件與不運動件之間是否留有足夠的間隙。,,,,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,（2）需要定位的所有零件或組件是否有軸向定位,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,（3）凡需要調整間隙的地方（軸承、離合器、制動器等）是否均設計了調整裝置。,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,（4）制圖要求,（5）說明書應按要求的格式參見學院網站的“畢業(yè)設計論文書寫格式”。,a. 所有標準件需查表繪制。,b. 齒輪的畫法應合理，且應標注齒數(shù)和模數(shù)。,c. 所有配合應合適標注。,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,機械制造裝備設計課程設計--機床主傳動系統(tǒng)設計,,,,,祝同學們： 度過充實而快樂的三周！,
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