哈工大-機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)大作業(yè)-臥式升降臺(tái)銑床

1、Harbin Institute of Technology課程大作業(yè)說(shuō)明書(shū)課程名稱： 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 臥式升降臺(tái)銑床 院 系： 班 級(jí)： 設(shè) 計(jì) 者： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)時(shí)間： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)31.1機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)大作業(yè)的目的 31.2機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)大作業(yè)的內(nèi)容 31.3設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 3二、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)32.1確定轉(zhuǎn)速系列 3 2.2繪制轉(zhuǎn)速圖 42.3確定定比傳動(dòng)副帶輪直徑 7三、動(dòng)力設(shè)計(jì)83.1傳動(dòng)軸直徑初定 93.2主軸軸頸直徑的確定 93.3齒輪模數(shù)的初步計(jì)算 93.4對(duì)各種限制的討論103.5選擇帶輪傳動(dòng)帶型及根數(shù)123.6離合器與制動(dòng)器12參考

2、文獻(xiàn) 12一、 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)大作業(yè)的目的機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)大作業(yè),是機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程進(jìn)行過(guò)程中的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的在于通過(guò)機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使學(xué)生進(jìn)一步理解設(shè)計(jì)理論，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案分析、零件計(jì)算、查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生具有初步機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。1.2機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)大作業(yè)的內(nèi)容1、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)根據(jù)給定的機(jī)床用途、規(guī)格、極限速度、轉(zhuǎn)速數(shù)列公比（或轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)），分析比較擬定傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案（包括結(jié)構(gòu)式和結(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)速的相對(duì)誤差。2、動(dòng)力設(shè)

3、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，初步計(jì)算傳動(dòng)軸直徑、齒輪模數(shù)；確定皮帶類型及根數(shù)、摩擦片式離合器的尺寸和摩擦片數(shù)及制動(dòng)器尺寸、選擇機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)尺寸。1.3設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目：臥式升降臺(tái)銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)銑床機(jī)床主參數(shù)公比最低轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z功率（kW）工作臺(tái)面積32012500mm2 臥式升降臺(tái)銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.4137.5114二、 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)1確定轉(zhuǎn)速系列已知設(shè)計(jì)參數(shù)為：電機(jī)額定功率，銑床最低轉(zhuǎn)速，級(jí)數(shù)，公比。由銑床的最低轉(zhuǎn)速、公比、級(jí)數(shù)，可知轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍，主軸的極限轉(zhuǎn)速，查文獻(xiàn)1表3-6可知主軸實(shí)際最大轉(zhuǎn)速，且主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為37.5、53、75、106、150、212、300、4

4、25、600、850、1180因兩軸間變速組的傳動(dòng)副數(shù)多采用2或3，在設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單變速系統(tǒng)時(shí)，變速級(jí)數(shù)應(yīng)選擇的形式， 均為正整數(shù)，即選用三聯(lián)齒輪和兩聯(lián)齒輪進(jìn)行變速。由參考文獻(xiàn)1，主變速傳動(dòng)系設(shè)計(jì)的一般原則是：傳動(dòng)副前多后少原則，傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一致原則和變速組降速前慢后快原則，確定變速結(jié)構(gòu)式如下：，其最末擴(kuò)大組的調(diào)速范圍，滿足要求。設(shè)計(jì)機(jī)床主變速傳動(dòng)系時(shí)，為避免從動(dòng)齒輪尺寸過(guò)大而增加箱體的徑向尺寸，一般限制降速最小傳動(dòng)比；為避免擴(kuò)大傳動(dòng)誤差，減少振動(dòng)噪聲，一般限制直齒圓柱齒輪的最大升速比，由于銑床箱體尺寸較大，可選擇最后擴(kuò)大組的最小降速比，最大升速比。2.2繪制轉(zhuǎn)速圖1、選定電動(dòng)機(jī)根據(jù)機(jī)床主軸

5、最大轉(zhuǎn)速，由參考文獻(xiàn)2表15.1，選用Y系列封閉自扇冷式鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)型號(hào)，其級(jí)數(shù)，同步轉(zhuǎn)速，滿載轉(zhuǎn)速為。2、分配總降速傳動(dòng)比總降速傳動(dòng)比為=，又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為，在所要求標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列當(dāng)中，因而需用到帶輪傳動(dòng)。3、確定傳動(dòng)軸的軸數(shù)傳動(dòng)軸數(shù)=變速組數(shù)+定比傳動(dòng)副數(shù)+1=3+1+1=5。4、齒輪齒數(shù)確定由傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式可知，變速組a有3個(gè)傳動(dòng)副，其傳動(dòng)比分別是 、。傳動(dòng)比小于1時(shí)取其倒數(shù)，由參考文獻(xiàn)1表3-9可得到以下數(shù)據(jù)： 取同理，在變速組b中，可以得到： 取在變速組c中，可以得到： 取一般變速組內(nèi)所有齒輪的模數(shù)相同，并是標(biāo)準(zhǔn)齒輪，因而三對(duì)傳動(dòng)副的齒數(shù)和是相同的。由此可以確定各傳動(dòng)之間的齒數(shù)

6、，如下所示：基本組 第一擴(kuò)大組 第二擴(kuò)大組 5、繪制轉(zhuǎn)速圖如下圖（圖1）所示：圖1轉(zhuǎn)速圖6、繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖由參考文獻(xiàn)1，根據(jù)各級(jí)變速組傳動(dòng)比，可繪制出一種合理的傳動(dòng)系統(tǒng)圖，如下圖（圖2）所示。圖2 傳動(dòng)系統(tǒng)圖7、核算主軸轉(zhuǎn)速誤差齒輪齒數(shù)確定后，主軸的各級(jí)實(shí)際轉(zhuǎn)速即確定，實(shí)際傳動(dòng)比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差，應(yīng)滿足：所得結(jié)果如下表（表1）所示：標(biāo)號(hào)誤差結(jié)論11205.811802.19%合格28508500合格3607.16001.18%合格4429.24250.99%合格5288.53003.83%合格6214.62121.23%合格7151.31500.87%合格8107.51061.42%合格9

7、76.5752.00%合格1054.8533.40%合格1138.337.52.13%合格表1主軸轉(zhuǎn)速誤差2.3確定定比傳動(dòng)副帶輪直徑根據(jù)電機(jī)功率為，電機(jī)類型為Y型電機(jī)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型為金屬切削機(jī)床，設(shè)每天工作8-16小時(shí)。可得設(shè)計(jì)功率為：式中：為工況系數(shù)，由參考文獻(xiàn)2取 為電機(jī)功率， 根據(jù)和選擇帶型和小帶輪直徑，由參考文獻(xiàn)2，普通V帶直徑優(yōu)選系列選擇A型帶，小帶輪直徑。則大帶輪直徑為：取D=200mm式中，為轉(zhuǎn)速損失率，取。綜上，D=200mm。三、 動(dòng)力設(shè)計(jì)3.1傳動(dòng)軸直徑初定由參考文獻(xiàn)1，按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑式中傳動(dòng)軸直徑（）該軸傳遞的功率（）該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（）該軸每米長(zhǎng)度允許扭轉(zhuǎn)角（）

8、，取由圖1可知各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為：Nj1=850r/min，nj2=425r/min，nj3=150r/min，nj4=106r/min本次計(jì)算中，各州傳遞功率為點(diǎn)擊功率與傳遞過(guò)程中的效率的乘積，效率值可由參考文獻(xiàn)2表9.1查得，如下所示：*，代入各數(shù)據(jù)得到以下結(jié)果：軸??；軸 ??；軸 取。*3.2主軸軸頸直徑的確定沒(méi)有特殊要求的時(shí)候，主軸材料優(yōu)先選用價(jià)格低廉的優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，如45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)到220250HB，在端部錐孔，定心軸頸或定心錐面等部位，采用高頻淬火至5055HRC。由參考文獻(xiàn)3表5.7，功率為的臥式升降臺(tái)銑床選用前軸頸直徑，取。后軸頸為前軸頸的，即為。為了選用軸承的方便，由參考文獻(xiàn)2軸承

9、型號(hào)，主軸中部與圓錐滾子軸承配合處軸頸直徑取，為使主軸緩慢過(guò)度，主軸后部與深溝球軸承配合處軸頸直徑取。3.3齒輪模數(shù)的初步計(jì)算一般同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，選擇各組負(fù)荷最重的小齒輪，由參考文獻(xiàn)2，其計(jì)算得到的齒輪模數(shù)為：式中：按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù)；驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率；計(jì)算尺輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速； 大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比，外嚙合取“”號(hào)，內(nèi)嚙合取“”號(hào)；小齒輪的齒數(shù)；齒寬系數(shù)，（為齒寬，為模數(shù)），一般為，此處均選用；許用接觸應(yīng)力，由參考文獻(xiàn)4表13-16，齒輪材料訓(xùn)勇，滲碳處理，可得?？梢缘玫剑夯窘M按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表??；第一擴(kuò)大組按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表取；第二擴(kuò)大組按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表取。由于取齒輪厚度系數(shù)，則由

10、公式可得各齒輪厚度。3.4對(duì)各種限制的討論對(duì)于第二擴(kuò)大組變速組，由于主軸軸徑是由標(biāo)準(zhǔn)查得，其值較大，前軸徑為，后軸徑為，即安裝齒輪處軸外徑約為，由參考文獻(xiàn)1，軸上的小齒輪還要考慮到齒根和到它的鍵槽深處的最小尺寸應(yīng)大于基圓齒厚，以防斷裂，即其最小齒數(shù)應(yīng)滿足：式中：齒輪花鍵孔的外徑，單鍵槽的取孔中心至鍵槽底的尺寸兩倍齒輪模數(shù)對(duì)于主軸，選用單鍵槽，查得，若，小于已確定的最小齒數(shù)，在主軸上該模數(shù)滿足要求?？紤]到花鍵滑動(dòng)與定位較容易，除主軸和電機(jī)軸外，其余軸均選用花鍵連接。又注意到第二擴(kuò)大組變速組在軸上最小齒輪齒數(shù)為，選用花鍵，將代入，若，則，在軸上該模數(shù)滿足要求。故第二擴(kuò)大組變速組的模數(shù)取。對(duì)于第一擴(kuò)

11、大組，在軸上的最小齒數(shù)，選用花鍵，將代入，若，則，在軸上該模數(shù)滿足要求。下面驗(yàn)算在軸是否滿足要求，軸上的最小齒數(shù)，若，則，在軸上該模數(shù)滿足要求。故第一擴(kuò)大組變速組的模數(shù)取。對(duì)于基本組，在本設(shè)計(jì)中基本組和第一擴(kuò)大組之間選用了一個(gè)公用齒輪，由于相互嚙合的齒輪要選用相同的模數(shù)，故基本組的齒輪應(yīng)選用模數(shù)為的齒輪。下面驗(yàn)算在軸上是否滿足要求，軸上的最小齒數(shù)，而，在軸上該模數(shù)滿足要求。下面驗(yàn)算在軸上是否滿足要求，軸上的最小齒數(shù)，選用花鍵，將=代入，在軸上該模數(shù)滿足要求。故基本組的模數(shù)。對(duì)于電機(jī)軸上的齒輪配合，選單鍵槽，查得。若，得，電機(jī)軸上該模數(shù)滿足要求。故電機(jī)軸的模數(shù)。3.5選擇帶輪傳動(dòng)帶型及根數(shù)根據(jù)前文所述已選擇A型帶，皮帶根數(shù)由下列公式確定：式中: 皮帶根數(shù)設(shè)計(jì)功率，單根V帶的基本額定功率，按GB/T13575.1-992選擇傳動(dòng)比導(dǎo)致的額定功率補(bǔ)償，按GB/T13575.1-992選擇小帶輪包角的修正，由于中心距未定，無(wú)法計(jì)算小帶輪包角，故忽略此項(xiàng)。皮帶長(zhǎng)度導(dǎo)致的修正，由于中心距未定，無(wú)法計(jì)算皮帶長(zhǎng)度，故忽略此項(xiàng)計(jì)算得，取為。3.6離合器與制動(dòng)器節(jié)約空間選擇機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)規(guī)定的雙錐摩擦離合器，額定扭矩選擇，詳細(xì)尺寸及性能參見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)雙錐摩擦離合器的主要尺寸及特性參數(shù)。制