機(jī)床課程設(shè)計(jì)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院前言機(jī)床課程設(shè)計(jì)，是在機(jī)械制造裝置設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)之后的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的在于通過機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使我們在擬定機(jī)構(gòu)攢動(dòng)和變速的機(jī)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思，方案分析，結(jié)構(gòu)工藝性，機(jī)械制圖，零件計(jì)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(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)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(jì)和計(jì)算能力。本次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：一、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。個(gè)別給定的機(jī)床用途，規(guī)格極限變速，轉(zhuǎn)速數(shù)列（或轉(zhuǎn)速級數(shù)），通過分析比較擬定傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案（包括結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)網(wǎng)，轉(zhuǎn)速圖）和傳動(dòng)系統(tǒng)圖，確定傳動(dòng)副的傳動(dòng)比及齒輪的齒數(shù)，并計(jì)算主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)

2、速的相對誤差；二、動(dòng)力設(shè)計(jì)，根據(jù)給定的電動(dòng)機(jī)功率和傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速，初步傳動(dòng)軸直徑，齒輪模數(shù)；確定皮帶型號及根數(shù)，摩擦片式離合器的尺寸和完成裝配草圖后，驗(yàn)算傳動(dòng)的應(yīng)力，變形或壽命是否在允許范圍內(nèi)，還要驗(yàn)算傳動(dòng)件主軸組件的靜剛度；三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)軸系，變速機(jī)構(gòu)，主軸組件等布置，繪制主軸組件裝配圖等。目錄一、 運(yùn)動(dòng)參數(shù)-31、 確定個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)-32、 結(jié)構(gòu)式的確定-43、 繪制轉(zhuǎn)速圖-44、 各轉(zhuǎn)速組齒輪傳動(dòng)副的確定-65、 繪制18級傳動(dòng)副系統(tǒng)圖-8二、 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)-91、 電機(jī)類型及功率的確定-92、 皮帶輪的確定-93、 齒輪模數(shù)的確定-124、 確定各傳動(dòng)軸的直徑-135、 直齒

3、圓柱齒輪的應(yīng)力計(jì)算-14三、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-181、 設(shè)計(jì)主軸組件-182、 計(jì)算主軸切削力-183、 主軸組件的驗(yàn)算-194、 撓度得傾角的驗(yàn)算-23四、 參考文獻(xiàn)-26五、 結(jié)束語-27一 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)1，確定各運(yùn)動(dòng)參數(shù)1） 最大直徑和最小直徑的確定機(jī)床的并不是指加工的最大，最小直徑，二是實(shí)際使用的情況，一般取，其中d是機(jī)床加工的最大直徑，k是系數(shù)，臥式車床取k=0.5，若車床的主參數(shù)為400mm，則2） 最大變速及最小速度的確定a由切削用量簡明手冊表1.10第15頁，得知最高轉(zhuǎn)速出現(xiàn)y15硬質(zhì)合金車到車削碳鋼，鉻鋼，鎳鋼及鑄鋼的切削。故：外圓縱車得最大切削速度b由切削用量簡明手冊表1.18得最小

4、切削速度故：車螺紋的最小切削速度（螺紋直徑）3） 最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速的確定由機(jī)械制造裝配設(shè)計(jì)第13頁公式（1-2）得：2，機(jī)構(gòu)式的確定 由機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)第13頁公式（1-2）得 變速范圍： 因?yàn)榇嗽O(shè)計(jì)的機(jī)床為中型機(jī)床，所以公比取1.26 由第14頁公式（1-3），得 一般傳動(dòng)副p3，傳動(dòng)順序按“前多后少”的原則但軸-之間的結(jié)構(gòu)式23，而不是32，原則是軸上有摩擦片離合器，為了使軸不致太長，故軸-間用2個(gè)傳動(dòng)副，在軸-間用三個(gè)傳動(dòng)副，再由傳動(dòng)順序“前密后疏”原則，得到結(jié)構(gòu)式： 18=23（211+1）由表3-3標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列，因?yàn)?1.26所以各級轉(zhuǎn)速為：（單位r/min）2531.54050638

5、010012516020025031540050063080010001250校核：（合適）3，繪制轉(zhuǎn)速圖 因?yàn)槟Σ岭x合器直徑不能太小，故軸上的齒數(shù)不能太小，為了使軸-的中心距不致過大，軸的被動(dòng)輪就得小些，這就是成為升速傳動(dòng)。4各變速組齒輪傳動(dòng)副的確定 1）確定基本組個(gè)齒輪齒數(shù) ,的最小公倍數(shù)最小齒數(shù)發(fā)生在中，取k=5查齒輪數(shù)表，得： 2）第一擴(kuò)大組各齒輪的齒數(shù) ， , 最小齒數(shù)發(fā)生在中， 查齒輪數(shù)表，得： 3） 高速組各齒輪齒數(shù) 最小齒數(shù)發(fā)生在中， 查齒輪齒數(shù)表，得。4） 第二擴(kuò)大組個(gè)齒輪的齒數(shù)既最小齒輪齒數(shù)發(fā)生在中，查齒輪齒數(shù)表得：5） 固定組1齒輪齒數(shù) 最小齒輪齒數(shù)發(fā)生在 中， 查齒輪齒

6、數(shù)表，得：6） 固定組2齒輪齒數(shù)：最小齒輪齒數(shù)發(fā)生在中，查齒輪齒數(shù)表得：主軸反轉(zhuǎn)時(shí)，所傳過的傳動(dòng)副齒輪也按來查，故主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線表達(dá)式如下：18級傳動(dòng)系統(tǒng)圖二動(dòng)力設(shè)計(jì)1.電動(dòng)機(jī)類型及功率的確定由切削用量簡明手冊第15頁表1.10，得再根據(jù)切削用量簡明手冊第17頁，公式（18），得由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書第7頁表24，得由機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)第81頁，公式（19）得由金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書第34頁附錄2，知選用額定功率為7.5kw，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，4級電動(dòng)機(jī)型號：y132m-42.皮帶輪的確定1）計(jì)算功率 由機(jī)械設(shè)計(jì)第15頁，得由機(jī)械設(shè)計(jì)第15頁，表86工作情況系數(shù)，得=1

7、.3p為電動(dòng)機(jī)額定功率p=7.5kw2)選擇帶型 由機(jī)械設(shè)計(jì)第152頁，圖88普通v帶選型圖，選擇b型帶，得3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑由機(jī)械設(shè)計(jì)第153頁表87及第145頁表83，得，（主軸輪基準(zhǔn)直徑）再由機(jī)械設(shè)計(jì)第147頁公式（815），得根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)第153頁，表87，取由第146頁，公式（813），得4）確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度由機(jī)械設(shè)計(jì)第154頁，公式（820），得由表8-2；選擇的基準(zhǔn)長度按154頁，公式（8-21），計(jì)算實(shí)際中心距a5）驗(yàn)證主軸輪上的包角由機(jī)械設(shè)計(jì)第144頁，公式（8-6）得：所以主動(dòng)輪上的包角合適6）計(jì)算v帶的根數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)第154頁公式（8-22），得z=由第14

8、9頁，表（8-5b）單根普通v帶額定功率的增量由第148頁，表（8-5a）單根普通v帶的基本額定功率由第154頁，表（8-8）包角系數(shù)由第142頁，表（8-2）v帶的基準(zhǔn)長度系列及長度系數(shù)=0.90 ， 取z=57）確定帶的預(yù)緊力由機(jī)械設(shè)計(jì)第155也，公式（8-23），得由第145也表（8-4）v帶單位長度的質(zhì)量，得q=0.17kg/m8）計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力（簡稱壓軸力）由第155頁，公式（8-24），得3.齒輪模數(shù)的確定由金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書第6頁公式（8），得驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率=7.5kw，齒寬系數(shù)，小齒輪齒數(shù) ，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊2 零件設(shè)計(jì) 第253頁，表5.4-79，得1）由軸v

9、-vi，計(jì)算轉(zhuǎn)速，2）軸iv-v,計(jì)算轉(zhuǎn)速 ，取m=43)軸-iv,計(jì)算轉(zhuǎn)速=315r/min，=4，=19 ，取m=54)軸-vi ，計(jì)算轉(zhuǎn)速=400r/min, =1.26,=325)軸ii- ,計(jì)算轉(zhuǎn)速=800r/min, =2.52, =26,取m=46）軸i-ii，計(jì)算轉(zhuǎn)速=800r/min, =1.26, 40,取m=44.確定各傳動(dòng)軸的直徑由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)第7頁，表2-4機(jī)械傳動(dòng)的效率概略值，得v帶傳動(dòng)效率： ，滾動(dòng)軸承效率：；圓柱齒輪效率：； 各軸傳遞的功率n為：軸i：軸ii：軸iii：軸iv：軸v：由金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書第6頁，公式（7），得軸i：軸ii：軸iii：軸

10、iv：軸v：主軸軸徑直徑的確定：由機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)表3-6，得前軸頸 后軸頸 5.支持圓柱齒輪的座力計(jì)算 對于高速傳動(dòng)齒輪主要驗(yàn)算接觸應(yīng)力，對于底座齒輪主要驗(yàn)算彎曲座力1）告訴傳動(dòng)齒輪 由參考資料金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書第8頁，有，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊2-零件設(shè)計(jì)，第253頁，表5.4-79 ， =275mpa上述公式中， 齒向載荷分布系數(shù)查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊2-零件設(shè)計(jì)，第259 表5.4-86動(dòng)載荷系數(shù)，查擊穿設(shè)計(jì)手冊2-零件設(shè)計(jì)，第26頁，表3.4-87總做狀況系數(shù)，取 壽命系數(shù) 齒輪的最低轉(zhuǎn)速 =800r/mint齒輪總工作時(shí)間 p傳動(dòng)副數(shù)t= m=疲勞曲線指數(shù) m=3轉(zhuǎn)速變化系數(shù) 查機(jī)床設(shè)計(jì)手

11、冊2-零件設(shè)計(jì)，第13頁，表5.1-12得功率利用系數(shù) 查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊2-零件設(shè)計(jì)，第9頁，表5.1-9 =0.58材料強(qiáng)化系數(shù)，查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊2-零件設(shè)計(jì)，第30頁，表5.1-202）驗(yàn)算低速齒輪彎曲應(yīng)力由課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書第8頁式中 m=5 齒向載荷分布系數(shù)，查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊2-零件設(shè)計(jì)，第259表5.-86 得，=1.07動(dòng)載荷系數(shù)，查同上參考資料，第260頁，表5.4-87，得，=1.0_工作壽狀況系數(shù) =1.4壽命系數(shù) 齒輪的最低轉(zhuǎn)速 ，=80r/mint=基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù) =m疲勞曲線指數(shù) m=6查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊2-零件設(shè)計(jì) 表5.10-13，得：轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，=0.86功率利用系數(shù)，查表5.

12、1-9 =0.58材料強(qiáng)化系數(shù)，查表5.1-20 =0.72查設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表1，得y齒形系數(shù) y=0.3953)告訴傳動(dòng)齒輪由于：式中，n=5.89kw，m=5,b= 查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊2零件設(shè)計(jì)，第259頁，表5.4-36，取=1.02第360頁，表5.4-89，取=1.0查指導(dǎo)書，第8頁，得 , =400r/min， t=， = m=6查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊2-零件設(shè)計(jì)表5.1-13，表5.1-9，表5.1-20， 三，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)主軸組件 一般使用三只承來代替兩支承能夠提高剛度和抗振性。 使用前，后支承為主支承，中間支承為輔助支承。前支承采用3182100型和226800型組合，中間為圓柱滾子軸承

13、，后支承為3182100型。 前支承為：3182119雙列圓柱滾子軸承和2268117k雙向推力角接觸球軸承； 中間輔助支承為：32214圓柱滾子軸承 后支承為：3182112雙列圓柱滾子軸承 而主軸上一般軸尺寸取6-10mm的直徑差，而兩段軸領(lǐng)鄰，直徑僅為3零件拆裝方便，或區(qū)分家公平面對，兩直徑的差取15mm即可。2、計(jì)算主軸切削力：1）由切削用量手冊表1.29，表1.29-1和表1.29-2可知： ， 2）背向力：查切削用量手冊表1.29，得 3）軸向切削力其中，=2880 3.主軸組件的驗(yàn)算1）滾子軸承的驗(yàn)算 由機(jī)械設(shè)計(jì)，第313，式（13-6a）,得：a、計(jì)算p 由 因此對于z=64的

14、齒輪：如下圖所示，忽略輔助支承其中： ， ， 在v面上：有： 對于h面上： 有： b、確定式中各參數(shù)n計(jì)算轉(zhuǎn)速 n=80r/minc額定動(dòng)載荷，查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊第375頁，表615，得c=56.3knc、c的確定 故符合要求。2）當(dāng)高速傳動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)軸承驗(yàn)算a.計(jì)算p此時(shí)，z=32，受力如圖所示：其中：在v面上：、。在h面上：由于，故6.確定式中參數(shù) 其中系數(shù)與上面的z=64時(shí)一致c的確定及校核滿足要求4.撓度與傾角的驗(yàn)證1）撓度的驗(yàn)算由金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)第165頁，公式（1517）得。其主軸計(jì)算圖為：式中：a、q由金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書第9頁，公式（13）得n齒輪傳遞的全功率 n=

15、5.89kwm=5,z=20,n=250r/mine主軸材料的彈性磨具 l=650cm，a=12.8cm，b=20cm，c=45cm（i主軸截面慣性矩）d軸直徑 d=80mmd內(nèi)孔直徑 d=42mmp主要用的主切削力 查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)第174頁，圖557，得當(dāng)時(shí)，y最大對于普通機(jī)床，故符合要求6.傾角由金屬切割機(jī)床設(shè)計(jì)，第165，公式518：式中：當(dāng)x=0時(shí)為最大而中：c為515，取c=10 故：由于故傾角也滿足要求參考文獻(xiàn)1.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 李慶余 機(jī)械工業(yè)出版社 2003.82.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 華楚生 重慶大學(xué)出版社 2000.73.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第三版第3卷 成大先 化學(xué)工業(yè)出版社

16、1993.124.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì) 戴曙 機(jī)械工業(yè)出版社 1985.125.機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書（第二版） 趙家齊 機(jī)械工業(yè)出版社 2004.26.材料力學(xué)第四版 劉鴻文 高等教育出版社 2004.97機(jī)床設(shè)計(jì)手冊2零件設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社8.切削用量簡明手冊 艾興 機(jī)械工業(yè)出版社 2003.39.機(jī)械原理 孫恒 高等教育出版社 2000.810實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊 陳宏鈞 機(jī)械工藝出版社 2005.911.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡手冊 范云漲 機(jī)械工業(yè)出版社12.金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 陳易新 機(jī)械工業(yè)出版社 1987.713.機(jī)械設(shè)計(jì) 濮良貴 高等教育出版社 200114.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊 李益民 機(jī)械工業(yè)出版社