C6132型普通車床主軸箱傳動系統(tǒng)設計【機床主傳動，電機轉速1440rmin，級數(shù)Z＝12，公比ψ＝1.41+含5張CAD圖紙+45頁加正文1.05萬字】
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轉數(shù)圖.dwg
齒輪零件圖.dwg
摘 要
機床是機械加工的重要設備，在機械制造中占有重要的地位。在一般的機器制造中，機床所擔負的加工工作量占總制造工作量的40%－60%，機床在國民經濟現(xiàn)代化的建設中起著重大作用。本次設計的題目是機床主傳動設計。設計內容包括：確定有關尺寸參數(shù)、運動參數(shù)及動力參數(shù)；據所求得的有關運動參數(shù)及給定的公比，寫出結構式，校驗轉速范圍，繪制轉速圖；確定各變速組傳動副的傳動比值，定齒輪齒數(shù)、帶輪直徑，校驗三聯(lián)滑移齒輪齒頂是否相碰，校驗各級轉速的轉速誤差；繪制傳動系統(tǒng)圖。
關鍵詞: 參數(shù)；傳動比；結構式；轉速圖；轉速誤差；傳動系統(tǒng)圖
ABSTRACT
Lathe is an important machining equipment, machinery and holds an important position. In the general machinery manufacturing, machine processing shouldered by the total manufacturing work accounts for 40-60% of the workload. Machine modernization of the national economy building plays a major role. The design is Ordinary main drive design. Rebuild right design for the main drive to master machine side case design, and machine tools can reasonably determine the main technical parameters; Transmission master machine design and the calculation method; structural design and master the method of calculation, and so on. Design elements include: a parameter to determine the size, movement parameters and dynamic parameters; According to the two sought by the movement parameters and to the transmission ratio, as well structured and testing speed, rendering ageing period; to determine the variable speed drive Group Vice drive ratio gear teeth fixed, pulley diameter, Check triple Top Gear slip whether a collision speed calibration levels of speed error; Drawing drive system diagram.
Keywords: parameter; transmission ratio; structured; ageing period; speed error; drive system diagram.
目 錄
摘要 1
第一章 參數(shù)的確定 2
1.1 車床的規(guī)格系列和類型 2
1.2 參數(shù)確定 4
1.2.1主傳動的運動參數(shù)和動力參數(shù)確定 4
① 極限切削速度Umax,Umin 5
② 公比ψ的選定 5
③ 轉數(shù)極數(shù)Z 5
④ 確定主軸轉速數(shù)列 6
1.2.2電機功率-動力參數(shù)的確定 8
第二章 主傳動運動設計 9
2.1 結構式、結構網與轉速圖的擬定 9
2.1.1 結構式或結構網的擬定 9
2.1.2 轉速圖的擬定 10
第三章 齒數(shù)及帶輪直徑的確定及相關驗算 13
3.1 齒輪齒數(shù)確定的原則和要求 13
3.2 帶輪直徑的確定 14
3.3 確定齒輪齒數(shù) 19
3.4 主軸轉速系列的驗算 20
3.5 傳片式摩擦離合器的選擇和計算 22
第四章 傳動件計算轉速及其確定 23
4.1主傳動系統(tǒng)的功率特性及計算轉速 23
4.2其他傳動件計算轉速的確定 24
第五章 傳動件的估算和驗算 26
5.1 三角帶傳動的計算 26
5.2 齒輪模數(shù)的估算和計算 28
5.3 傳動軸的估算和驗算 30
第六章 主傳動結構設計 33
6.1 主軸變速箱裝配圖 33
總 結 36
參考文獻 37
該方案是關于機床主傳動設計，機床主傳動的結構設計，就是將傳動方案“結構化”，向生產部門提供主傳動部件裝配圖，零件工作圖及零件名細表等。在機床初步設計中，考慮主軸變速箱在機床上的位置，與其他部件的相互關系，只是概略給出其形狀與尺寸要求，但最終還需要箱內各元件的實際結構與布置才能確定下來，在可能的情況下，應盡量減小主軸變速箱的軸向和徑向尺寸，以便節(jié)省材料，減輕重量，滿足使用要求。機床主傳動的運動設計任務是，按照已確定的運動參數(shù)、動力參數(shù)和傳動方案，設計出經濟合理、性能先 的傳動系 。其方 設計內 定結構 結構 定 速圖，確定各傳動 傳動 確定 徑、 數(shù) 布置、 ， 傳動系 圖等。 1 任務書 設計（論文）題目： 機床主傳動設計 1．畢業(yè)設計（論文）的主要內容及基本要求 （ 1） 計算機或者手工繪制總裝圖一張、零件圖若干張； （ 2） 畢業(yè)設計說明書一份。 2．指定查閱的主要參考文獻及說明 （ 1） 機床設計手冊 （ 2） 機床設計圖冊 （ 3） 機械零件設計手冊 （ 4） 機械傳動設計手冊 3．進度安排 設計（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 準備工作（收集資料和查看復習畢業(yè)設計的相關內容） 資料檢索 方案設計 主傳動機構相關設計 繪圖 修改 編寫畢業(yè)設計說明書 ：本表一式三份，系、指導教師、學生各一份 第 1 章 緒論 2 目 錄 摘要 ······························ 1 第一章 參數(shù)的確定 ······················· 2 床的規(guī)格系列和類型 ··················· 2 數(shù)確定 ························· 4 ············ 4 ① 極限切削速度 ··············· 5 ② 公比 ψ的選定 ····················· 5 ③ 轉數(shù)極數(shù) Z ······················ 5 ④ 確定主軸轉速數(shù)列 ··················· 6 動力參數(shù)的確定 ················ 8 第二章 主傳動運動設計 ····················· 9 構式、結構網與轉速圖的擬定 ··············· 9 構式或結構網的擬定 ················· 9 速圖的擬定 ····················· 10 第三章 齒數(shù)及帶輪直徑的確定及相關驗算 ············· 13 輪齒數(shù)確定的原則和要求 ················· 13 輪直徑的確定 ······················ 14 定齒輪齒數(shù) ······················· 19 軸轉速系列的驗算 ···················· 20 片式摩擦離合器的選擇和計算 ··············· 22 第四章 傳動件計算轉速及其確定 ················· 23 ·············· 23 ················· 24 第五章 傳動件的估算和驗算 ··················· 26 角帶傳動的計算 ····················· 26 輪模數(shù)的估算和計算 ··················· 28 3 動軸的估 算和驗算 ···················· 30 第六章 主傳動結構設計 ····················· 33 軸變速箱裝配圖 ····················· 33 總 結 ······························ 36 參考文獻 ···························· 37 第 1 章 緒論 4 摘 要 機床是機械加工的重要設備，在機械制造中占有重要的地位。在一般的機器制造中，機床所擔負的加工工作量占總制造工作量的 40%－ 60%，機床在國民經濟現(xiàn)代化的建設中起著重大作用。本次設計的題目是機床主傳動設計。設計內容包括：確定有關尺寸參數(shù)、運動參數(shù)及動力參數(shù)；據所求得的有關運動參數(shù)及給定的公比，寫出結構式，校驗轉速范圍， 繪制轉速圖；確定各變速組傳動副的傳動比值，定齒輪齒數(shù)、帶輪直徑，校驗三聯(lián)滑移齒輪齒頂是否相碰，校驗各級轉速的轉速誤差；繪制傳動系統(tǒng)圖。 關鍵詞 : 參數(shù)；傳動比；結構式；轉速圖；轉速誤差；傳動系統(tǒng)圖 5 is an an In by 0of of a to of so a to to by to as to a of 第 1 章 緒論 6 第 1 章 緒論 一、 畢業(yè)設計的目的 1、 畢業(yè)設計屬于機械系統(tǒng)設計課的延續(xù)，通過設計實踐，進一步學習掌握機械系統(tǒng)設計的一般方法。 2、 培養(yǎng)綜合運用機械制圖、機械設計基礎、精度設計、金屬工藝學、材料熱處理及結構工藝等相關知識，進行工程設計的能力。 3、 培養(yǎng)使用手冊、圖冊、有關資料及設計標準規(guī)范的能力。 4、 提高技術總結及編制技術文件的能力。 二、 設計內容與基本要求 設計內容：本次畢 業(yè)設計要求完成變速級數(shù)為 6的機床主傳動系統(tǒng)主軸變速箱設計。 基本要求： 1、 畢業(yè)設計必須完成展開圖、截面圖圖樣設計各一張，能夠較清楚地表達各軸和傳動件的空間位置及有關結構。 2、 根據設計任務書要求，合理的確定尺寸、運動及動力等有關參數(shù)。 3、 正確利用結構式、轉速圖等設計工具，認真進行方案分析。 4、 正確的運用手冊、標準，設計圖樣必須符合國家標準規(guī)定。說明書力求采用工程術語，文字通順簡練，字跡工整。 5、 完成典型零件工作圖圖樣 2張。 三、 設計步驟 方案確定 1、 確定有關尺寸參數(shù)、運動參數(shù)及動力參數(shù)。 2、 據所求得的有關運動 參數(shù)及給定的傳動比，寫出結構式，校驗轉速范圍，繪制轉速圖。 3、 確定各變速組傳動副的傳動比值，確定齒輪齒數(shù)、帶輪直徑，校驗三聯(lián)滑移齒輪齒頂是否相碰，校驗各級轉速的轉速誤差。 4、 繪制傳動系統(tǒng)圖。 結構設計 7 1、 草圖設計 —— 估計各軸及齒輪尺寸，確定視圖比例，確定展開圖及截面圖的總體布局；據各軸的受力條件，初選軸承，在有關支撐部位畫出軸承輪廓。并檢驗各傳動件運動過程中是否干涉。 2、 結構圖設計 —— 確定齒輪、軸承及軸的固定方式；確定潤滑、密封及軸承的調整方式；確定主軸頭部形狀及尺寸，完成展開圖及截面圖的繪制。 3、 加黑，注尺寸、公差 配合，標注件號，填寫明細表及裝配圖技術要求。 零件圖設計 編寫設計計算說明書 第 1 章 緒論 8 第一章 參數(shù)的確定 床的規(guī)格系列和類型 車床依其類型和規(guī)格，可按類、組、型三級編成不同的型號，本設計以車床其字母與數(shù)字的含義如下： “ C” 為 “ 車 ” 字的漢語拼音的第一個字母，直接讀音為 “ 車 ” 。 C 6 1 32 主參數(shù)代號（最大車削直徑的 1/10，即 320 機床型別代號（普通車床型） 機床組別代號（普通車床組） 機床類別代號（車床類） 為了更好的做好機床 的主傳動設計，現(xiàn)查相關資料獲得以下內容： 成部分如圖 1 又稱主軸箱，內裝主軸和變速機構。變速是通過改變設在床頭箱外面的手柄位置，可使主軸獲得 12種不同的轉速（ 45～ 1980 r/主軸是空心結構，能通過長棒料，棒料能通過主軸孔的最大直徑是 29軸的右端有外螺紋，用以連接卡盤、撥盤等附件。主軸右端的內表面是莫氏 5號的錐孔，可插入錐套和頂尖，當采用頂尖并與尾架中的頂尖同時使用安裝軸類工件時，其兩頂尖之間的最大距離為 750頭箱的另一重要作用 是將運動傳給進給箱，并可改變進給方向。 圖 1通車床 1234567 ；891011121314516 9 又稱走刀箱，它是進給運動的變速機構。它固定在床頭箱下部的床身前側面。變換進給箱外面的手柄位置，可將床頭箱內主軸傳遞下來的運動，轉為進給箱輸出的光桿或絲桿獲得不同的轉速，以改變進給量的大小或車削不同螺距 的螺紋。其縱向進給量為 r；橫向進給量為 r；可車削 17種公制螺紋（螺距為 9 32種英制螺紋（每英寸 2～ 38牙）。 安裝在車床 前 床腳的內腔中，并由電動機（ 440r/過聯(lián)軸器直接驅動變速箱中齒輪傳動軸。變速箱外設有兩個長的手柄，是分別移動傳動軸上的雙聯(lián)滑移齒輪和三聯(lián)滑移齒輪，可共獲 6種轉速，通過皮帶傳動至床頭箱。 又稱拖板箱 ，溜板箱是進給運動的操縱機構。它使光杠或絲杠的旋轉運動，通過齒輪和齒條或絲杠和開 合螺母，推動車刀作進給運動。溜板箱上有三層滑板，當接通光杠時，可使床鞍帶動中滑板、小滑板及刀架沿床身導軌作縱向移動；中滑板可帶動小滑板及刀架沿床鞍上的導軌作橫向移動。故刀架可作縱向或橫向直線進給運動。當接通絲杠并閉合開合螺母時可車削螺紋。溜板箱內設有互鎖機構，使光杠、絲杠兩者不能同時使用。 它是用來裝夾車刀，并可作縱向、橫向及斜向運動。刀架是多層結構，它由下列組成。 ⑴ 大 刀架 它與溜板箱牢固相連 ， 可沿床身導軌作縱向移動。 ⑵ 中 刀架 它裝置在大 刀架 頂面的橫向導軌上，可作橫向移動。 ⑶ 轉盤 它固定在中 刀架 上，松開緊固螺母后，可轉動轉盤，使它和床身導軌成一個所需要的角度，而后再擰緊螺母，以加工圓錐面等。 ⑷ 小 刀架 它裝在轉盤上面的燕尾槽內，可作短距離的進給移動。 ⑸ 方刀架 它固定在小 刀架 上，可同時裝夾四把車刀。松開鎖緊手柄，即可轉動方刀架，把所需要的車刀更換到工作位置上。 它用于安裝后頂尖，以支持較長工件進行加工，或安裝鉆頭、鉸刀等刀具進行孔加工。偏移尾架可以車出長工件的錐體。尾架的結構由下列部分組成。 ⑴ 套筒 其左端有錐孔，用以安裝頂尖或錐柄刀具。套筒在尾架體內的軸向位置可用 手輪調節(jié)，并可用鎖緊手柄固定。將套筒退至極右位置時，即可卸出頂尖或刀具。 ⑵ 尾架體 它與底 座 相連，當松開固定螺釘，擰動螺桿可使尾架體在底板上第 1 章 緒論 10 作微量橫向移動，以便使前后頂尖對準中心或偏移一定距離車削長錐面。 ⑶ 底板 它直接安裝于床身導軌上，用以支承尾架體。 將進給箱的運動傳至溜板箱。光杠用于一般車削，絲桿用于車螺紋。 它是車床的基礎件，用來連接各主要部件并保證各部件在運動時有正確的相對位置。在床身上有供溜板箱和尾架移動 用 的導軌。 是用來支承和連接 車床各零部件的基礎構件， 床腳用地腳螺栓緊固在地基上。 車床的變速箱與電機安裝在前床腳內腔中，車床的電氣控制系統(tǒng)安裝在后床腳內腔中。 數(shù)確定 對于主運動是回轉運動的機床，它的主運動參數(shù)就是指與主軸有關的參數(shù)。 專用機床用于特定工序的加工，由于工藝穩(wěn)定，絕大多數(shù)專用機床的主軸只需要一種 固定的轉速 n，即 n= 000r/ (2而通用機床和專門機床的工藝范圍卻比較廣，機床的加工類型、刀具材 料、工件材料及加工直徑等是經常改變的，這說法要求機床主軸的轉速也能在一定的范圍內，以適應使用上的不同需要。對于有級變速的主軸轉速，有三個問題需要解決，即主軸的最低轉速 間各級轉速的合理排列；主軸轉速級數(shù)的確定 : ① 主軸極限轉速（ 確定 由式（ 2－ 1）可得 ?, 2按式 (2表計算，將最高轉速的計算值提高 25%作為先定值，即 440× (1+25%)=1800。據調查分析得知，較低的主軸轉速出現(xiàn)于三種加工類型，分別為低速光車外圓，精鉸孔，精車絲杠。經計算后選最低值，故選定 45r/ 綜上所述，可確定該機床的主軸最低轉速 45r/高轉速 800r/ ② 公比ψ值的選定 11 選定了 。在規(guī)定的 7個標準公比值中，ψ＝ ψ＝ 在 選用的公比 ψ值小，則相對轉速損失小，使用機床時選速有利，但因轉數(shù)級數(shù)增多，機床結構趨于復雜；反之亦然。因此，公比ψ值的選定主要取決于機床的使用特點和機床結構的復雜程度。因 使轉速損失損當小些，而機床結構又不至于過復雜，所以公比ψ可選取中等數(shù)值?，F(xiàn)根據表 1－ 1取ψ＝ 1－ 1 標準公比ψ值 ③ 轉數(shù)極數(shù) Z 由 ?z (2 ψ 1?z 即 ψ = 1?z Z= 1? 轉數(shù)極數(shù) Z ＝ 12 極。 ④ 確定主軸轉速數(shù)列 為了機床設計、使用 和管理的方便，機床主軸轉速值已經標準化。表 2－ 4是按標準公比制定的標準數(shù)列。 查表 1－ 2 可知整個轉速數(shù)列為： 40、 56、 80、 112、 160、 224、 315、 450、630、 900、 1250、 1800。 第 1 章 緒論 12 表13 機功率 調查用戶在該類工作加工時的機床主電動機功率的使用情況，對國內外同類型、同規(guī)格機床的主電動機功率進行統(tǒng)計分析，然后初步選定機床的主電動機功率。對于某些通用機床，還可以參照機床系列型譜來選取功率。如表 1－ 2所示臥式車床主電動機功率的推薦數(shù)值。 表 1 臥式車床主電動機功率推薦數(shù)值 根據條件取電動機功率為 1440r/ 第二章 主傳動運動設計 14 第二章 主傳動運動設計 機床主傳動的運動設計任務是，按照已確定的運動參數(shù)、動力參數(shù)和傳動方案，設計出經濟合理、性能先進的傳動系統(tǒng)。其方根設計內容：擬定結構式或結構網；擬定轉速圖，確定各傳動副傳動比；確定帶輪直徑、齒輪齒數(shù)；布置、排列齒輪，繪制傳動系統(tǒng)圖等。 構式、結構網與轉速圖的擬定 已知主軸轉速 n=45— 1800r/數(shù) Z＝ 12，公比ψ＝ 構式或結構網的擬定 （ 1）確定變速組的個數(shù)和傳動副數(shù) 由前述可知，大多數(shù)機床廣泛應用滑移齒輪變速機構，為了滿足結構設計和操縱方便的要求，通常采用雙聯(lián)或本聯(lián)齒輪。因此，主軸轉速為 12 級的變速系統(tǒng)可用三個變速組，其中一個三聯(lián)齒輪變速組和兩個雙聯(lián)齒輪。 （ 2）確定傳動順序方案 不同的傳動順序方案有： 12＝ 4× 3 12＝ 3× 4, 12＝ 3× 2× 2 12＝ 2× 3× 3 12＝ 2× 2× 3 因為在Ⅰ軸上如果安置換向摩擦離合器時，為減小軸向尺寸，第一傳動組的傳動副數(shù)不能多，以 2為宜。在機 床設計中，因要求的 后擴大組應取 2更為合適。由于Ⅰ軸裝有摩擦離合器，在結構上要求有一齒輪的齒根圓大于離合器的直徑。因此選用 12＝ 2× 3× 2 （ 3）畫出結構網 根據已確定的結構式方案畫出結構網 15 圖 2構網 速圖的擬定 1）主電機的選定 電動機功率 N： 機轉速 因為 1800r/根據 N=于要使電機轉速 主軸最高轉速相近或 相宜，以免采用過大的升速或過小的降速傳動。所以初步定電機為：機轉速 1440r/ 2）定比傳動 在變速傳動系統(tǒng)中采用定比傳動，主要考慮傳動、結構和性能等方面要求，以及滿足不同用戶的使用要求。為使中間兩個變速組做到降速緩慢，以利于減少變速箱的徑向尺寸，故在Ⅰ -Ⅱ軸間增加一對降速傳動齒輪。 3）分配降速比 ① 12級降速為： 40 56 80 12 112 160 224 315 450 900 1250 1800 （ r/ ② 決定Ⅳ -Ⅴ間的最小降速傳動比： 由于齒輪極限傳動 比限制 ，為了提高主軸的平穩(wěn)性，取最后一個變第二章 主傳動運動設計 16 速組的降速傳動比為 1/4，按公比 φ =表可知： 。決定其余變速組的最小傳動比，根據降速前慢后快的原則，Ⅲ -Ⅳ軸間變速組取 U=1/? 3Ⅱ -Ⅲ軸間取 U=1/? 3 ③ 畫出轉速圖 12=2× 3× 2 圖 2 轉速圖 17 結構 大體 示意圖 : 圖 2結構示意圖 第三章 齒輪及帶輪直徑的確定 18 第三章 齒數(shù)及帶輪直徑的確定 確定齒輪齒數(shù)時，需先初定變速組內齒輪副模數(shù)和傳動軸直徑，以便根據結構尺寸判斷其齒輪齒數(shù)或齒數(shù)和是否適宜。因主傳動齒輪要傳遞足夠動力，故齒輪模數(shù)一般取 m≥ 2。在強度允許的條件下盡可能取較小的模數(shù)，可方便加工、降低噪聲。為了便于設計與制造，主傳動所用齒輪模數(shù)的各種數(shù)應 盡可能少些。在同一個變速組內，通常選用相同的模數(shù)，這是因為各齒輪副的速度和受力情況相差不大的緣故。而在某些場合，如最后擴大組或背輪傳動組中，由于各齒輪副的速度和受力情況相差懸殊，在同一個變速組內才選用不同的模數(shù)，但一般不多于兩種。 輪齒數(shù)確定的原則和要求 齒輪齒數(shù)確定的 2原則是，齒輪結構尺寸緊湊，主軸轉速誤差小。 具體要求是： （ 1） 齒數(shù)和不應過大 齒輪副的齒數(shù)和過大會增加兩軸間的中心距，造成結構龐大；此外，齒數(shù)和增加，還會提高齒輪的線速度而加大噪聲。故一般推薦齒數(shù)和 S≤ 100－ 120。 （ 2） 齒數(shù)和不應過小 齒輪副的齒數(shù)和應盡可能減小，但需從下述限制條件中選取較大值 。 ①受傳動性能限制的最小齒數(shù) 為了保證最小齒輪不產生根切以及主傳動具有較好的運動平穩(wěn)性等，對于標準直齒圓柱齒輪，一般取最小齒輪齒數(shù) 18－ 20，主軸上小齒輪 20；高速齒輪取 25，而運動平穩(wěn)性要求不高的齒輪可取 14（允許有少量根切）。 ② 受齒輪結構限制的最小齒數(shù) 齒輪（尤其是最小齒輪）應能可靠的安裝到軸上或進行套裝，特別要注意齒輪的齒槽到孔壁或鍵槽處的壁厚不能過小，以防齒輪熱處理時產生過 大的變形或傳動中造成斷裂現(xiàn)象。 ③受兩軸組件結構限制的最小中心距 若齒數(shù)和太小，則過小的中心距將導致兩軸上的軸承或其他結構元件之間的 19 距離過近或相碰。 輪直徑的確定 ①選擇三角帶型號 根據電機轉速 1440r/n=表可確定三角帶型號為 ② 確定帶輪的最小直徑 查表得 140 ③計算大帶輪直徑 根據要求的傳動比ｕ和滑動率ξ確定 D 大 ＝ D × 1u × (1 小 (3＝ 140× 1900 × (＝ 220三章 齒輪及帶輪直徑的確定 20 表 3準直徑及其外徑 21 表 3 V 帶基準長度 第三章 齒輪及帶輪直徑的確定 22 表 3 單位 V 帶基準額定功率 23 表 3 帶輪截面尺寸 槽型 d f v ?34?? ?38?? Z 2? ? 1 80? 〉 80 A 5? 0? 1 118? 〉 118 B 9? 1 190? 〉 193 C 7? 1 313? 〉 313 第三章 齒輪及帶輪直徑的確定 24 定齒輪齒數(shù) （ 1）第一變速組內有兩對齒輪，其傳動比為 22=3412 初步定出最小齒輪齒數(shù) 根據結構條件，由表 2－ 12得 u=2一行中找到 2時，同時滿足兩個傳動比的要求，確定 72 0 21Z ?? =720 34Z ?? =728 （ 2）第二變速組有三對傳動副 μ 1 = = 1 ψ = 1 μ 2 = = 1 Ψ2= 1 2 μ = = 1 Ψ3= 1)2確定最小齒輪的齒數(shù) 21 0 3 7 7 04 09 (3)第三變速組有兩對齒輪 μ 1 = = 2Ψ = 2 μ 2 = = 1 Ψ4= 確定 21 =104 25 14 83Z? 11 35Z ? 69 1 30Z? 3 24Z? 4 48Z? 5 33Z? 6 47Z? 7 27Z? 8 54Z? 9 21Z? 10 59Z? 11 35Z? 12 69Z? 13 21Z? 14 83Z? 表 3輪齒數(shù) 0 0 4 8 3 7 7 4 1 9 9 1 3 軸轉速系列的驗算 n = │ n理 │ ≤ 10 × （Ψ — 1） % = (3n 實 = n × 2 × 3 × 4 n’1 =1400 × 140220 × 2448 × 2159 × 2183 = │ n'1— n理 │ = │ 40 40 │ ≈ 0120 定三角帶根數(shù) Z 根據公式可得： 33 Z = = 098 = （ 5 取 Z=3 齒輪模數(shù)的估算和計算 軸計算轉速 根據公式可得： 3?Z? = 40× = 112 r/ （ 5 nⅣ ＝ 160 r/nⅢ ＝ 450 r/nⅡ ＝ 900 r/ 各齒輪計算轉速 1Z 2Z 3Z 4Z 5Z 6Z 7Z 8Z 9Z 10Z 11Z 12Z 13Z 14Z 900 1250 900 450 450 315 450 224 450 160 160 315 450 112 r/ 估算 第三變速組，按齒輪彎曲疲勞的估算 M w ≥ 323 （ 5 = 32 98 ?? ≈ 1 = （齒輪） η 2 = （軸承） η 3 = （帶） 按齒面點蝕的估算 A ≥ 3703 ＝ 370 3 98 ?? ≈ （ 5 = 22 = 2× ≈ 五章 傳動件的估算及驗算 34 根據 m=3 （標準值） 算（驗算） 根據接觸疲勞齒輪模數(shù) 163003 221 ][5321)1(? （ 5 N = × × W 112 r/1 = 83 i = 8321 ≈ K z = n K w m 710 17500112 60 ??≈ （ 5 w = q = z = m= 8 2 = 3 = z = ? j] = 650 算出 據彎曲疲勞計算齒輪模數(shù) Y = ( + 1 = 2 = 35 r = 6 8102 17500112 60 ? ??≈ n = N = q = 5 = n q = 1= 83 112 r/[? w] = 275 ? m = 8 2753 ][1 5321 ?= （ 5 傳動軸的估算和驗算 動軸直徑的估算 由公式可知： d = 91 4 ][? （ 5 N = = × × 6. 16 KW 112 r/? ] = m 91 4 N = = × × 6. 4 KW 160 r/? ] = m 第五章 傳動件的估算及驗算 36 91 4 N = = 6. 55 KW 450 r/? ] = m 91 4 29.9 N = = × 6. 68 KW 900 r/? ] = m 91 4 23.4 傳動 軸強度的驗算 選第 d 大齒輪 ＝ 3 × 48 = 144 = P× 9550n = 329436 N · （ 5 2 = 103 N a = 833 N 0 = 889N = = 1861N = = 677N = 7 = 1861 × 97 = 180517 N· mm = 65772 N· 37 m = 22VH = 192126 N· （ 5 w = 3500取 a = w= 22 )2(4)( = w 2 ) = 59 ? [ （ 5 強度足夠 第六章 主傳動的結構設計 38 第六章 主傳動的結構設計 機床主傳動的結構設計，就是將傳動方案“結構化”，向生產部門提供主傳動部件裝配圖，零件工作圖及零件名細表等。 在機床初步設計中，考慮主軸變速箱在機床上的位置，與其他部件的相 互關系，只是概略給出其形狀與尺寸要求，但最終還需要箱內各元件的實際結構與布置才能確定下來，在可能的情況下，應盡量減小主軸變速箱的軸向和徑向尺寸，以便節(jié)省材料，減輕重量，滿足使用要求。 軸變速箱裝配圖 移齒輪變速機構 ① 多聯(lián)齒輪結構 多聯(lián)齒輪采用整體式和組合式結構，整體式齒輪結構簡單，制造方便。組合式齒輪結構較復雜、制造較優(yōu)困難，但軸向尺寸小，可方便地進行輪齒的滾、剃、珩、磨等工藝，能夠有效地降低噪聲。齒輪之間可采用鍵鑲裝、騎縫螺管或彈性擋圈軸向固定。 ② 齒輪定心方式 花鍵配合的間隙較大，能增大噪聲，而且大徑定心不如小徑定心精度高，因此定比傳動齒輪或固定齒輪采用光軸定心或錐孔定心單鍵傳動較好，滑移齒輪可采用配合公差適宜的小徑定心花鍵軸傳動，也可采用光軸導向鍵傳動。 輪結構 ① 帶輪裝在軸端 ② 卸荷裝置 將帶輪裝在軸承上，軸承裝在套筒上，傳給軸的只是扭矩，徑向力由固定在箱體上的套筒承受。本設計采用將帶支在軸承外圈上，扭矩從端頭傳入。 動軸組件 ① 零件的定位與固定 傳動軸上零件的定位要合理、固定要可靠。零件的徑向定位，一般是靠 孔和 39 軸的配合。對于軸向位置必須固定的零件，不允許沿軸向竄動，可用軸肩、軸套、擋圈、螺釘、銷子等進行軸向定位或固定。對于軸向滑移零件，應留有足夠的滑移空間，其滑移到位也必須是一定的，可采用定位裝置來控制其各個停留位置。 ② 傳動軸組件的軸向定位與固定 傳動軸組件在箱體內的軸向位置也必須是確定的，不允許軸向竄動，以保證其上零件的正常工作，采取滾動軸承來軸向定位或固定采用一端固定或兩端固定的方式，靠箱體內的臺階、擋圈、壓蓋、螺釘?shù)葋韺崿F(xiàn)。 ③ 滾動軸承類型 傳動軸方根采用向心球軸承和圓錐滾子軸承，需 成對使用。 溝球軸承 溝球軸承 0 溝球軸承，圓錐滾子軸承 列圓柱滾子軸承，圓錐滾子軸承 采用軸肩，軸承蓋等定位。 軸組件設計 ①內孔直徑 43軸頸直徑 前錐孔采用莫氏錐孔，選莫氏錐度號為 5 號。 ④支承跨距 a L/a=3 ⑤頭部尺寸：選 B 型 5號 ⑥軸承的配置 雙列矩圓柱滾子軸承：種軸承承載能力大，內孔有 1/12錐度，摩擦系數(shù)小，溫升低，但不能承受軸向力，必須和能承受軸向力的軸承配合使用。 圓錐滾子軸承：載能力大，可同時 承受徑向力和軸向力，結構比較簡單，但允許的極限轉速低一點。 配置軸承時，應注意：每個支承點都要能承受徑向力，兩個方向的軸向力應分別有相應的軸承承受。徑向力和兩個方向的軸向力都應傳遞到箱體上，即負荷都有機床支承承受，主軸采用兩個支承，機構簡單，制造方便。 主軸剛度的驗算： 20六章 主傳動的結構設計 40 155－ 105位數(shù) y = 算 彈性模量 Ｅ ＝ ２ × １０ 8 Ｉ＝ 64 )(44 ? ＝ 64 )3868(44 ?? ＝ ９４６７２２ Ａ＝ 4 )(22 ? ＝ 4 )3868(22 ?? ＝ ２４９６ .３ mm x = mm 1+l/a) = 9467221023 1003026 53??? ?× (1+100300) = X +l/a) = 003026 5 ?? ?× (1+300100) = 1 = = 105 N /2 = = 105 N /mm 1+ + 1)2 = y = y1+ 合格 41 總 結 這次畢業(yè)設計用了三個月，回想起來，花在畫圖的時間并不是太多，主要還是在設計計算上。能過本次畢業(yè)設計， 我不但鞏固了舊的知識，如：機械設計、金屬切削機床等 ,利用繪圖軟件繪圖使我對繪圖軟件的掌握更加的熟練，而且學習到了怎樣設計機床的主傳動系統(tǒng)，如何設計主傳動系統(tǒng)的每一個細節(jié)。 畢業(yè)設計是一次知識綜合的考驗，要考慮的問題很多， 經過 三個月 的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 這里首先要感謝我的導師 張良棟 老師。 張 老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從查 閱資料 到 設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設計較為復雜煩瑣，但是 張 老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了 張 老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和 工作。 然后還要感謝大學四年來所有的老師，為我們打下機械專業(yè)知識的基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵 ， 此次畢業(yè)設計才會順利完成。 最后感謝我的母校 — 四川理工學院 四年來對我的大力栽培。 四川理工學院畢業(yè)設計說明書 42 參 考 文 獻 [1] 李 鐵堯主編 M]機械工業(yè)出版社 ,1990. [2] 顧維邦主編 上、下冊 )[M]. 北京 :機械工業(yè)出版社 ,1984. [3] 吳圣莊主編 M]. 北京 :機械工業(yè)出版社 ,1985. [4] 黃鶴汀主編 M] 機械工業(yè)出版社 ,1992. [5] 龔宗智主編 M] 北京 : 機械工業(yè)出版社 ,1995. [6] 大連工學院機床教研室主編 . 金屬切削機床設計 [M]. 北京 : 機械工業(yè)出版社 ,1992. [7] 王啟義主編 M]. 北京 : 機械工業(yè)出版社 , 1989. [8] 陳雪瑞主編 M]. 北京 : 機械工業(yè)出版社 ,1988. [9] 吳國華主編 M]機械工業(yè)出版社 ,2000. [10] 成大先主編 M]. 北京 :化學工業(yè)出版社 ,2000. [11] 顧建中主編． 機械 傳動設計手冊 [M]． 北京 :煤炭工業(yè)出版社， 1983. [12] 吳宗澤主編 . 機械零件設計手冊 [M]. 北京 :機械工業(yè)出版社 ,2004. [13] 黃鶴汀主編 . 機械制造裝備 [M]. 北京 :機械工業(yè)出版社 ,2001. [14] 華楚生主編 . 機械制造技術基礎 [M]. 重慶 :重慶大學出版社 ,2005. 該方案是關于機床主傳動設計，機床主傳動的結構設計，就是將傳動方案“結構化”，向生產部門提供主傳動部件裝配圖，零件工作圖及零件名細表等。在機床初步設計中，考慮主軸變速箱在機床上的位置，與其他部件的相互關系，只是概略給出其形狀與尺寸要求，但最終還需要箱內各元件的實際結構與布置才能確定下來，在可能的情況下，應盡量減小主軸變速箱的軸向和徑向尺寸，以便節(jié)省材料，減輕重量，滿足使用要求。機床主傳動的運動設計任務是，按照已確定的運動參數(shù)、動力參數(shù)和傳動方案，設計出經濟合理、性能先 的傳動系 。其方 設計內 定結構 結構 定 速圖，確定各傳動 傳動 確定 徑、 數(shù) 布置、 ， 傳動系 圖等。 1 任務書 設計（論文）題目： 機床主傳動設計 1．畢業(yè)設計（論文）的主要內容及基本要求 （ 1） 計算機或者手工繪制總裝圖一張、零件圖若干張； （ 2） 畢業(yè)設計說明書一份。 2．指定查閱的主要參考文獻及說明 （ 1） 機床設計手冊 （ 2） 機床設計圖冊 （ 3） 機械零件設計手冊 （ 4） 機械傳動設計手冊 3．進度安排 設計（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 準備工作（收集資料和查看復習畢業(yè)設計的相關內容） 資料檢索 方案設計 主傳動機構相關設計 繪圖 修改 編寫畢業(yè)設計說明書 ：本表一式三份，系、指導教師、學生各一份 第 1 章 緒論 2 目 錄 摘要 ······························ 1 第一章 參數(shù)的確定 ······················· 2 床的規(guī)格系列和類型 ··················· 2 數(shù)確定 ························· 4 ············ 4 ① 極限切削速度 ··············· 5 ② 公比 ψ的選定 ····················· 5 ③ 轉數(shù)極數(shù) Z ······················ 5 ④ 確定主軸轉速數(shù)列 ··················· 6 動力參數(shù)的確定 ················ 8 第二章 主傳動運動設計 ····················· 9 構式、結構網與轉速圖的擬定 ··············· 9 構式或結構網的擬定 ················· 9 速圖的擬定 ····················· 10 第三章 齒數(shù)及帶輪直徑的確定及相關驗算 ············· 13 輪齒數(shù)確定的原則和要求 ················· 13 輪直徑的確定 ······················ 14 定齒輪齒數(shù) ······················· 19 軸轉速系列的驗算 ···················· 20 片式摩擦離合器的選擇和計算 ··············· 22 第四章 傳動件計算轉速及其確定 ················· 23 ·············· 23 ················· 24 第五章 傳動件的估算和驗算 ··················· 26 角帶傳動的計算 ····················· 26 輪模數(shù)的估算和計算 ··················· 28 3 動軸的估 算和驗算 ···················· 30 第六章 主傳動結構設計 ····················· 33 軸變速箱裝配圖 ····················· 33 總 結 ······························ 36 參考文獻 ···························· 37 第 1 章 緒論 4 摘 要 機床是機械加工的重要設備，在機械制造中占有重要的地位。在一般的機器制造中，機床所擔負的加工工作量占總制造工作量的 40%－ 60%，機床在國民經濟現(xiàn)代化的建設中起著重大作用。本次設計的題目是機床主傳動設計。設計內容包括：確定有關尺寸參數(shù)、運動參數(shù)及動力參數(shù)；據所求得的有關運動參數(shù)及給定的公比，寫出結構式，校驗轉速范圍， 繪制轉速圖；確定各變速組傳動副的傳動比值，定齒輪齒數(shù)、帶輪直徑，校驗三聯(lián)滑移齒輪齒頂是否相碰，校驗各級轉速的轉速誤差；繪制傳動系統(tǒng)圖。 關鍵詞 : 參數(shù)；傳動比；結構式；轉速圖；轉速誤差；傳動系統(tǒng)圖 5 is an an In by 0of of a to of so a to to by to as to a of 第 1 章 緒論 6 第 1 章 緒論 一、 畢業(yè)設計的目的 1、 畢業(yè)設計屬于機械系統(tǒng)設計課的延續(xù)，通過設計實踐，進一步學習掌握機械系統(tǒng)設計的一般方法。 2、 培養(yǎng)綜合運用機械制圖、機械設計基礎、精度設計、金屬工藝學、材料熱處理及結構工藝等相關知識，進行工程設計的能力。 3、 培養(yǎng)使用手冊、圖冊、有關資料及設計標準規(guī)范的能力。 4、 提高技術總結及編制技術文件的能力。 二、 設計內容與基本要求 設計內容：本次畢 業(yè)設計要求完成變速級數(shù)為 6的機床主傳動系統(tǒng)主軸變速箱設計。 基本要求： 1、 畢業(yè)設計必須完成展開圖、截面圖圖樣設計各一張，能夠較清楚地表達各軸和傳動件的空間位置及有關結構。 2、 根據設計任務書要求，合理的確定尺寸、運動及動力等有關參數(shù)。 3、 正確利用結構式、轉速圖等設計工具，認真進行方案分析。 4、 正確的運用手冊、標準，設計圖樣必須符合國家標準規(guī)定。說明書力求采用工程術語，文字通順簡練，字跡工整。 5、 完成典型零件工作圖圖樣 2張。 三、 設計步驟 方案確定 1、 確定有關尺寸參數(shù)、運動參數(shù)及動力參數(shù)。 2、 據所求得的有關運動 參數(shù)及給定的傳動比，寫出結構式，校驗轉速范圍，繪制轉速圖。 3、 確定各變速組傳動副的傳動比值，確定齒輪齒數(shù)、帶輪直徑，校驗三聯(lián)滑移齒輪齒頂是否相碰，校驗各級轉速的轉速誤差。 4、 繪制傳動系統(tǒng)圖。 結構設計 7 1、 草圖設計 —— 估計各軸及齒輪尺寸，確定視圖比例，確定展開圖及截面圖的總體布局；據各軸的受力條件，初選軸承，在有關支撐部位畫出軸承輪廓。并檢驗各傳動件運動過程中是否干涉。 2、 結構圖設計 —— 確定齒輪、軸承及軸的固定方式；確定潤滑、密封及軸承的調整方式；確定主軸頭部形狀及尺寸，完成展開圖及截面圖的繪制。 3、 加黑，注尺寸、公差 配合，標注件號，填寫明細表及裝配圖技術要求。 零件圖設計 編寫設計計算說明書 第 1 章 緒論 8 第一章 參數(shù)的確定 床的規(guī)格系列和類型 車床依其類型和規(guī)格，可按類、組、型三級編成不同的型號，本設計以車床其字母與數(shù)字的含義如下： “ C” 為 “ 車 ” 字的漢語拼音的第一個字母，直接讀音為 “ 車 ” 。 C 6 1 32 主參數(shù)代號（最大車削直徑的 1/10，即 320 機床型別代號（普通車床型） 機床組別代號（普通車床組） 機床類別代號（車床類） 為了更好的做好機床 的主傳動設計，現(xiàn)查相關資料獲得以下內容： 成部分如圖 1 又稱主軸箱，內裝主軸和變速機構。變速是通過改變設在床頭箱外面的手柄位置，可使主軸獲得 12種不同的轉速（ 45～ 1980 r/主軸是空心結構，能通過長棒料，棒料能通過主軸孔的最大直徑是 29軸的右端有外螺紋，用以連接卡盤、撥盤等附件。主軸右端的內表面是莫氏 5號的錐孔，可插入錐套和頂尖，當采用頂尖并與尾架中的頂尖同時使用安裝軸類工件時，其兩頂尖之間的最大距離為 750頭箱的另一重要作用 是將運動傳給進給箱，并可改變進給方向。 圖 1通車床 1234567 ；891011121314516 9 又稱走刀箱，它是進給運動的變速機構。它固定在床頭箱下部的床身前側面。變換進給箱外面的手柄位置，可將床頭箱內主軸傳遞下來的運動，轉為進給箱輸出的光桿或絲桿獲得不同的轉速，以改變進給量的大小或車削不同螺距 的螺紋。其縱向進給量為 r；橫向進給量為 r；可車削 17種公制螺紋（螺距為 9 32種英制螺紋（每英寸 2～ 38牙）。 安裝在車床 前 床腳的內腔中，并由電動機（ 440r/過聯(lián)軸器直接驅動變速箱中齒輪傳動軸。變速箱外設有兩個長的手柄，是分別移動傳動軸上的雙聯(lián)滑移齒輪和三聯(lián)滑移齒輪，可共獲 6種轉速，通過皮帶傳動至床頭箱。 又稱拖板箱 ，溜板箱是進給運動的操縱機構。它使光杠或絲杠的旋轉運動，通過齒輪和齒條或絲杠和開 合螺母，推動車刀作進給運動。溜板箱上有三層滑板，當接通光杠時，可使床鞍帶動中滑板、小滑板及刀架沿床身導軌作縱向移動；中滑板可帶動小滑板及刀架沿床鞍上的導軌作橫向移動。故刀架可作縱向或橫向直線進給運動。當接通絲杠并閉合開合螺母時可車削螺紋。溜板箱內設有互鎖機構，使光杠、絲杠兩者不能同時使用。 它是用來裝夾車刀，并可作縱向、橫向及斜向運動。刀架是多層結構，它由下列組成。 ⑴ 大 刀架 它與溜板箱牢固相連 ， 可沿床身導軌作縱向移動。 ⑵ 中 刀架 它裝置在大 刀架 頂面的橫向導軌上，可作橫向移動。 ⑶ 轉盤 它固定在中 刀架 上，松開緊固螺母后，可轉動轉盤，使它和床身導軌成一個所需要的角度，而后再擰緊螺母，以加工圓錐面等。 ⑷ 小 刀架 它裝在轉盤上面的燕尾槽內，可作短距離的進給移動。 ⑸ 方刀架 它固定在小 刀架 上，可同時裝夾四把車刀。松開鎖緊手柄，即可轉動方刀架，把所需要的車刀更換到工作位置上。 它用于安裝后頂尖，以支持較長工件進行加工，或安裝鉆頭、鉸刀等刀具進行孔加工。偏移尾架可以車出長工件的錐體。尾架的結構由下列部分組成。 ⑴ 套筒 其左端有錐孔，用以安裝頂尖或錐柄刀具。套筒在尾架體內的軸向位置可用 手輪調節(jié)，并可用鎖緊手柄固定。將套筒退至極右位置時，即可卸出頂尖或刀具。 ⑵ 尾架體 它與底 座 相連，當松開固定螺釘，擰動螺桿可使尾架體在底板上第 1 章 緒論 10 作微量橫向移動，以便使前后頂尖對準中心或偏移一定距離車削長錐面。 ⑶ 底板 它直接安裝于床身導軌上，用以支承尾架體。 將進給箱的運動傳至溜板箱。光杠用于一般車削，絲桿用于車螺紋。 它是車床的基礎件，用來連接各主要部件并保證各部件在運動時有正確的相對位置。在床身上有供溜板箱和尾架移動 用 的導軌。 是用來支承和連接 車床各零部件的基礎構件， 床腳用地腳螺栓緊固在地基上。 車床的變速箱與電機安裝在前床腳內腔中，車床的電氣控制系統(tǒng)安裝在后床腳內腔中。 數(shù)確定 對于主運動是回轉運動的機床，它的主運動參數(shù)就是指與主軸有關的參數(shù)。 專用機床用于特定工序的加工，由于工藝穩(wěn)定，絕大多數(shù)專用機床的主軸只需要一種 固定的轉速 n，即 n= 000r/ (2而通用機床和專門機床的工藝范圍卻比較廣，機床的加工類型、刀具材 料、工件材料及加工直徑等是經常改變的，這說法要求機床主軸的轉速也能在一定的范圍內，以適應使用上的不同需要。對于有級變速的主軸轉速，有三個問題需要解決，即主軸的最低轉速 間各級轉速的合理排列；主軸轉速級數(shù)的確定 : ① 主軸極限轉速（ 確定 由式（ 2－ 1）可得 ?, 2按式 (2表計算，將最高轉速的計算值提高 25%作為先定值，即 440× (1+25%)=1800。據調查分析得知，較低的主軸轉速出現(xiàn)于三種加工類型，分別為低速光車外圓，精鉸孔，精車絲杠。經計算后選最低值，故選定 45r/ 綜上所述，可確定該機床的主軸最低轉速 45r/高轉速 800r/ ② 公比ψ值的選定 11 選定了 。在規(guī)定的 7個標準公比值中，ψ＝ ψ＝ 在 選用的公比 ψ值小，則相對轉速損失小，使用機床時選速有利，但因轉數(shù)級數(shù)增多，機床結構趨于復雜；反之亦然。因此，公比ψ值的選定主要取決于機床的使用特點和機床結構的復雜程度。因 使轉速損失損當小些，而機床結構又不至于過復雜，所以公比ψ可選取中等數(shù)值?，F(xiàn)根據表 1－ 1取ψ＝ 1－ 1 標準公比ψ值 ③ 轉數(shù)極數(shù) Z 由 ?z (2 ψ 1?z 即 ψ = 1?z Z= 1? 轉數(shù)極數(shù) Z ＝ 12 極。 ④ 確定主軸轉速數(shù)列 為了機床設計、使用 和管理的方便，機床主軸轉速值已經標準化。表 2－ 4是按標準公比制定的標準數(shù)列。 查表 1－ 2 可知整個轉速數(shù)列為： 40、 56、 80、 112、 160、 224、 315、 450、630、 900、 1250、 1800。 第 1 章 緒論 12 表13 機功率 調查用戶在該類工作加工時的機床主電動機功率的使用情況，對國內外同類型、同規(guī)格機床的主電動機功率進行統(tǒng)計分析，然后初步選定機床的主電動機功率。對于某些通用機床，還可以參照機床系列型譜來選取功率。如表 1－ 2所示臥式車床主電動機功率的推薦數(shù)值。 表 1 臥式車床主電動機功率推薦數(shù)值 根據條件取電動機功率為 1440r/ 第二章 主傳動運動設計 14 第二章 主傳動運動設計 機床主傳動的運動設計任務是，按照已確定的運動參數(shù)、動力參數(shù)和傳動方案，設計出經濟合理、性能先進的傳動系統(tǒng)。其方根設計內容：擬定結構式或結構網；擬定轉速圖，確定各傳動副傳動比；確定帶輪直徑、齒輪齒數(shù)；布置、排列齒輪，繪制傳動系統(tǒng)圖等。 構式、結構網與轉速圖的擬定 已知主軸轉速 n=45— 1800r/數(shù) Z＝ 12，公比ψ＝ 構式或結構網的擬定 （ 1）確定變速組的個數(shù)和傳動副數(shù) 由前述可知，大多數(shù)機床廣泛應用滑移齒輪變速機構，為了滿足結構設計和操縱方便的要求，通常采用雙聯(lián)或本聯(lián)齒輪。因此，主軸轉速為 12 級的變速系統(tǒng)可用三個變速組，其中一個三聯(lián)齒輪變速組和兩個雙聯(lián)齒輪。 （ 2）確定傳動順序方案 不同的傳動順序方案有： 12＝ 4× 3 12＝ 3× 4, 12＝ 3× 2× 2 12＝ 2× 3× 3 12＝ 2× 2× 3 因為在Ⅰ軸上如果安置換向摩擦離合器時，為減小軸向尺寸，第一傳動組的傳動副數(shù)不能多，以 2為宜。在機 床設計中，因要求的 后擴大組應取 2更為合適。由于Ⅰ軸裝有摩擦離合器，在結構上要求有一齒輪的齒根圓大于離合器的直徑。因此選用 12＝ 2× 3× 2 （ 3）畫出結構網 根據已確定的結構式方案畫出結構網 15 圖 2構網 速圖的擬定 1）主電機的選定 電動機功率 N： 機轉速 因為 1800r/根據 N=于要使電機轉速 主軸最高轉速相近或 相宜，以免采用過大的升速或過小的降速傳動。所以初步定電機為：機轉速 1440r/ 2）定比傳動 在變速傳動系統(tǒng)中采用定比傳動，主要考慮傳動、結構和性能等方面要求，以及滿足不同用戶的使用要求。為使中間兩個變速組做到降速緩慢，以利于減少變速箱的徑向尺寸，故在Ⅰ -Ⅱ軸間增加一對降速傳動齒輪。 3）分配降速比 ① 12級降速為： 40 56 80 12 112 160 224 315 450 900 1250 1800 （ r/ ② 決定Ⅳ -Ⅴ間的最小降速傳動比： 由于齒輪極限傳動 比限制 ，為了提高主軸的平穩(wěn)性，取最后一個變第二章 主傳動運動設計 16 速組的降速傳動比為 1/4，按公比 φ =表可知： 。決定其余變速組的最小傳動比，根據降速前慢后快的原則，Ⅲ -Ⅳ軸間變速組取 U=1/? 3Ⅱ -Ⅲ軸間取 U=1/? 3 ③ 畫出轉速圖 12=2× 3× 2 圖 2 轉速圖 17 結構 大體 示意圖 : 圖 2結構示意圖 第三章 齒輪及帶輪直徑的確定 18 第三章 齒數(shù)及帶輪直徑的確定 確定齒輪齒數(shù)時，需先初定變速組內齒輪副模數(shù)和傳動軸直徑，以便根據結構尺寸判斷其齒輪齒數(shù)或齒數(shù)和是否適宜。因主傳動齒輪要傳遞足夠動力，故齒輪模數(shù)一般取 m≥ 2。在強度允許的條件下盡可能取較小的模數(shù)，可方便加工、降低噪聲。為了便于設計與制造，主傳動所用齒輪模數(shù)的各種數(shù)應 盡可能少些。在同一個變速組內，通常選用相同的模數(shù)，這是因為各齒輪副的速度和受力情況相差不大的緣故。而在某些場合，如最后擴大組或背輪傳動組中，由于各齒輪副的速度和受力情況相差懸殊，在同一個變速組內才選用不同的模數(shù)，但一般不多于兩種。 輪齒數(shù)確定的原則和要求 齒輪齒數(shù)確定的 2原則是，齒輪結構尺寸緊湊，主軸轉速誤差小。 具體要求是： （ 1） 齒數(shù)和不應過大 齒輪副的齒數(shù)和過大會增加兩軸間的中心距，造成結構龐大；此外，齒數(shù)和增加，還會提高齒輪的線速度而加大噪聲。故一般推薦齒數(shù)和 S≤ 100－ 120。 （ 2） 齒數(shù)和不應過小 齒輪副的齒數(shù)和應盡可能減小，但需從下述限制條件中選取較大值 。 ①受傳動性能限制的最小齒數(shù) 為了保證最小齒輪不產生根切以及主傳動具有較好的運動平穩(wěn)性等，對于標準直齒圓柱齒輪，一般取最小齒輪齒數(shù) 18－ 20，主軸上小齒輪 20；高速齒輪取 25，而運動平穩(wěn)性要求不高的齒輪可取 14（允許有少量根切）。 ② 受齒輪結構限制的最小齒數(shù) 齒輪（尤其是最小齒輪）應能可靠的安裝到軸上或進行套裝，特別要注意齒輪的齒槽到孔壁或鍵槽處的壁厚不能過小，以防齒輪熱處理時產生過 大的變形或傳動中造成斷裂現(xiàn)象。 ③受兩軸組件結構限制的最小中心距 若齒數(shù)和太小，則過小的中心距將導致兩軸上的軸承或其他結構元件之間的 19 距離過近或相碰。 輪直徑的確定 ①選擇三角帶型號 根據電機轉速 1440r/n=表可確定三角帶型號為 ② 確定帶輪的最小直徑 查表得 140 ③計算大帶輪直徑 根據要求的傳動比ｕ和滑動率ξ確定 D 大 ＝ D × 1u × (1 小 (3＝ 140× 1900 × (＝ 220三章 齒輪及帶輪直徑的確定 20 表 3準直徑及其外徑 21 表 3 V 帶基準長度 第三章 齒輪及帶輪直徑的確定 22 表 3 單位 V 帶基準額定功率 23 表 3 帶輪截面尺寸 槽型 d f v ?34?? ?38?? Z 2? ? 1 80? 〉 80 A 5? 0? 1 118? 〉 118 B 9? 1 190? 〉 193 C 7? 1 313? 〉 313 第三章 齒輪及帶輪直徑的確定 24 定齒輪齒數(shù) （ 1）第一變速組內有兩對齒輪，其傳動比為 22=3412 初步定出最小齒輪齒數(shù) 根據結構條件，由表 2－ 12得 u=2一行中找到 2時，同時滿足兩個傳動比的要求，確定 72 0 21Z ?? =720 34Z ?? =728 （ 2）第二變速組有三對傳動副 μ 1 = = 1 ψ = 1 μ 2 = = 1 Ψ2= 1 2 μ = = 1 Ψ3= 1)2確定最小齒輪的齒數(shù) 21 0 3 7 7 04 09 (3)第三變速組有兩對齒輪 μ 1 = = 2Ψ = 2 μ 2 = = 1 Ψ4= 確定 21 =104 25 14 83Z? 11 35Z ? 69 1 30Z? 3 24Z? 4 48Z? 5 33Z? 6 47Z? 7 27Z? 8 54Z? 9 21Z? 10 59Z? 11 35Z? 12 69Z? 13 21Z? 14 83Z? 表 3輪齒數(shù) 0 0 4 8 3 7 7 4 1 9 9 1 3 軸轉速系列的驗算 n = │ n理 │ ≤ 10 × （Ψ — 1） % = (3n 實 = n × 2 × 3 × 4 n’1 =1400 × 140220 × 2448 × 2159 × 2183 = │ n'1— n理 │ = │ 40 40 │ ≈ 0120 定三角帶根數(shù) Z 根據公式可得： 33 Z = = 098 = （ 5 取 Z=3 齒輪模數(shù)的估算和計算 軸計算轉速 根據公式可得： 3?Z? = 40× = 112 r/ （ 5 nⅣ ＝ 160 r/nⅢ ＝ 450 r/nⅡ ＝ 900 r/ 各齒輪計算轉速 1Z 2Z 3Z 4Z 5Z 6Z 7Z 8Z 9Z 10Z 11Z 12Z 13Z 14Z 900 1250 900 450 450 315 450 224 450 160 160 315 450 112 r/ 估算 第三變速組，按齒輪彎曲疲勞的估算 M w ≥ 323 （ 5 = 32 98 ?? ≈ 1 = （齒輪） η 2 = （軸承） η 3 = （帶） 按齒面點蝕的估算 A ≥ 3703 ＝ 370 3 98 ?? ≈ （ 5 = 22 = 2× ≈ 五章 傳動件的估算及驗算 34 根據 m=3 （標準值） 算（驗算） 根據接觸疲勞齒輪模數(shù) 163003 221 ][5321)1(? （ 5 N = × × W 112 r/1 = 83 i = 8321 ≈ K z = n K w m 710 17500112 60 ??≈ （ 5 w = q = z = m= 8 2 = 3 = z = ? j] = 650 算出 據彎曲疲勞計算齒輪模數(shù) Y = ( + 1 = 2 = 35 r = 6 8102 17500112 60 ? ??≈ n = N = q = 5 = n q = 1= 83 112 r/[? w] = 275 ? m = 8 2753 ][1 5321 ?= （ 5 傳動軸的估算和驗算 動軸直徑的估算 由公式可知： d = 91 4 ][? （ 5 N = = × × 6. 16 KW 112 r/? ] = m 91 4 N = = × × 6. 4 KW 160 r/? ] = m 第五章 傳動件的估算及驗算 36 91 4 N = = 6. 55 KW 450 r/? ] = m 91 4 29.9 N = = × 6. 68 KW 900 r/? ] = m 91 4 23.4 傳動 軸強度的驗算 選第 d 大齒輪 ＝ 3 × 48 = 144 = P× 9550n = 329436 N · （ 5 2 = 103 N a = 833 N 0 = 889N = = 1861N = = 677N = 7 = 1861 × 97 = 180517 N· mm = 65772 N· 37 m = 22VH = 192126 N· （ 5 w = 3500取 a = w= 22 )2(4)( = w 2 ) = 59 ? [ （ 5 強度足夠 第六章 主傳動的結構設計 38 第六章 主傳動的結構設計 機床主傳動的結構設計，就是將傳動方案“結構化”，向生產部門提供主傳動部件裝配圖，零件工作圖及零件名細表等。 在機床初步設計中，考慮主軸變速箱在機床上的位置，與其他部件的相 互關系，只是概略給出其形狀與尺寸要求，但最終還需要箱內各元件的實際結構與布置才能確定下來，在可能的情況下，應盡量減小主軸變速箱的軸向和徑向尺寸，以便節(jié)省材料，減輕重量，滿足使用要求。 軸變速箱裝配圖 移齒輪變速機構 ① 多聯(lián)齒輪結構 多聯(lián)齒輪采用整體式和組合式結構，整體式齒輪結構簡單，制造方便。組合式齒輪結構較復雜、制造較優(yōu)困難，但軸向尺寸小，可方便地進行輪齒的滾、剃、珩、磨等工藝，能夠有效地降低噪聲。齒輪之間可采用鍵鑲裝、騎縫螺管或彈性擋圈軸向固定。 ② 齒輪定心方式 花鍵配合的間隙較大，能增大噪聲，而且大徑定心不如小徑定心精度高，因此定比傳動齒輪或固定齒輪采用光軸定心或錐孔定心單鍵傳動較好，滑移齒輪可采用配合公差適宜的小徑定心花鍵軸傳動，也可采用光軸導向鍵傳動。 輪結構 ① 帶輪裝在軸端 ② 卸荷裝置 將帶輪裝在軸承上，軸承裝在套筒上，傳給軸的只是扭矩，徑向力由固定在箱體上的套筒承受。本設計采用將帶支在軸承外圈上，扭矩從端頭傳入。 動軸組件 ① 零件的定位與固定 傳動軸上零件的定位要合理、固定要可靠。零件的徑向定位，一般是靠 孔和 39 軸的配合。對于軸向位置必須固定的零件，不允許沿軸向竄動，可用軸肩、軸套、擋圈、螺釘、銷子等進行軸向定位或固定。對于軸向滑移零件，應留有足夠的滑移空間，其滑移到位也必須是一定的，可采用定位裝置來控制其各個停留位置。 ② 傳動軸組件的軸向定位與固定 傳動軸組件在箱體內的軸向位置也必須是確定的，不允許軸向竄動，以保證其上零件的正常工作，采取滾動軸承來軸向定位或固定采用一端固定或兩端固定的方式，靠箱體內的臺階、擋圈、壓蓋、螺釘?shù)葋韺崿F(xiàn)。 ③ 滾動軸承類型 傳動軸方根采用向心球軸承和圓錐滾子軸承，需 成對使用。 溝球軸承 溝球軸承 0 溝球軸承，圓錐滾子軸承 列圓柱滾子軸承，圓錐滾子軸承 采用軸肩，軸承蓋等定位。 軸組件設計 ①內孔直徑 43軸頸直徑 前錐孔采用莫氏錐孔，選莫氏錐度號為 5 號。 ④支承跨距 a L/a=3 ⑤頭部尺寸：選 B 型 5號 ⑥軸承的配置 雙列矩圓柱滾子軸承：種軸承承載能力大，內孔有 1/12錐度，摩擦系數(shù)小，溫升低，但不能承受軸向力，必須和能承受軸向力的軸承配合使用。 圓錐滾子軸承：載能力大，可同時 承受徑向力和軸向力，結構比較簡單，但允許的極限轉速低一點。 配置軸承時，應注意：每個支承點都要能承受徑向力，兩個方向的軸向力應分別有相應的軸承承受。徑向力和兩個方向的軸向力都應傳遞到箱體上，即負荷都有機床支承承受，主軸采用兩個支承，機構簡單，制造方便。 主軸剛度的驗算： 20六章 主傳動的結構設計 40 155－ 105位數(shù) y = 算 彈性模量 Ｅ ＝ ２ × １０ 8 Ｉ＝ 64 )(44 ? ＝ 64 )3868(44 ?? ＝ ９４６７２２ Ａ＝ 4 )(22 ? ＝ 4 )3868(22 ?? ＝ ２４９６ .３ mm x = mm 1+l/a) = 9467221023 1003026 53??? ?× (1+100300) = X +l/a) = 003026 5 ?? ?× (1+300100) = 1 = = 105 N /2 = = 105 N /mm 1+ + 1)2 = y = y1+ 合格 41 總 結 這次畢業(yè)設計用了三個月，回想起來，花在畫圖的時間并不是太多，主要還是在設計計算上。能過本次畢業(yè)設計， 我不但鞏固了舊的知識，如：機械設計、金屬切削機床等 ,利用繪圖軟件繪圖使我對繪圖軟件的掌握更加的熟練，而且學習到了怎樣設計機床的主傳動系統(tǒng)，如何設計主傳動系統(tǒng)的每一個細節(jié)。 畢業(yè)設計是一次知識綜合的考驗，要考慮的問題很多， 經過 三個月 的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 這里首先要感謝我的導師 張良棟 老師。 張 老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從查 閱資料 到 設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設計較為復雜煩瑣，但是 張 老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了 張 老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和 工作。 然后還要感謝大學四年來所有的老師，為我們打下機械專業(yè)知識的基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵 ， 此次畢業(yè)設計才會順利完成。 最后感謝我的母校 — 四川理工學院 四年來對我的大力栽培。 四川理工學院畢業(yè)設計說明書 42 參 考 文 獻 [1] 李 鐵堯主編 M]機械工業(yè)出版社 ,1990. [2] 顧維邦主編 上、下冊 )[M]. 北京 :機械工業(yè)出版社 ,1984. [3] 吳圣莊主編 M]. 北京 :機械工業(yè)出版社 ,1985. [4] 黃鶴汀主編 M] 機械工業(yè)出版社 ,1992. [5] 龔宗智主編 M] 北京 : 機械工業(yè)出版社 ,1995. [6] 大連工學院機床教研室主編 . 金屬切削機床設計 [M]. 北京 : 機械工業(yè)出版社 ,1992. [7] 王啟義主編 M]. 北京 : 機械工業(yè)出版社 , 1989. [8] 陳雪瑞主編 M]. 北京 : 機械工業(yè)出版社 ,1988. [9] 吳國華主編 M]機械工業(yè)出版社 ,2000. [10] 成大先主編 M]. 北京 :化學工業(yè)出版社 ,2000. [11] 顧建中主編． 機械 傳動設計手冊 [M]． 北京 :煤炭工業(yè)出版社， 1983. [12] 吳宗澤主編 . 機械零件設計手冊 [M]. 北京 :機械工業(yè)出版社 ,2004. [13] 黃鶴汀主編 . 機械制造裝備 [M]. 北京 :機械工業(yè)出版社 ,2001. [14] 華楚生主編 . 機械制造技術基礎 [M]. 重慶 :重慶大學出版社 ,2005.