金属切削机床课程设计说明书.doc

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机械加工设备课程设计

金属切削机床课程设计

专业：

机械设计制造及其自动化

班级：

NN机自

姓名：

XXXXXX

学号：

XXXXXXXXX

指导教师：

XXXXXXXXX

20XX年X月XX日

课程设计任务书

学院

机械工程学院

班级

XX机自

姓名

XXXXXX

设计起止日期

XXXXXX~XXXXXX

设计题目：

轻型车床主传动系统

设计任务

设计最大加工直径轻型车床主传动系统

已知条件：

转速范围Rn=45~1980r/minZ=12

电机转速及功率：

N电=1440r/minN=4Kw

设计内容

1．拟定结构式

2．绘制转速图

3．确定齿轮齿数

4．验算主轴转速误差

5．确定各传动件计算转速

6．绘制传动系统图

课程设计要求

1.方案的分析对比

2.运动设计与结构的关系

3.计算过程与表格设计

4.笔记本与设计过程

5.参考资料

指导教师评语：

成绩：

签字：

年月日

目录

设计目的 1

设计步骤 2

1主运动参数的拟定 2

1.1确定传动公比 2

1.2简式车床的规格 3

2主传动方案选择 3

2.1传动布局 3

2.2变速方式 3

2.3开停方式 4

2.4采用机械制动方式 4

2.5机械换向方式 4

3.传动方案拟定 5

3.1确定变速组数及传动副数 5

3.2结构式的拟定 7

3.3各变速组的变速范围及极限传动比 8

3.4转速图的拟定 9

3.5绘制转速图 10

3.6确定齿轮齿数 11

3.7确定计算转速 14

3.8验算主轴转速误差 15

3.9确定带轮直径 16

3.10绘制简式车床主传动系统图 16

结论 18

致谢 19

参考文献 20

沈阳大学课程设计

设计目的

通过机床主运动机械变速传动系统得结构设计，在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。

设计步骤

1主运动参数的拟定

1.1确定传动公比

根据《金属切削机床》

Rn== =44

，因此

Z= = =12

根据《金属切削机床》135页表7.1标准公比。

这里我们取标准公比系列=1.41.因为=1.41=1.06，根据《金属切削机床》表3-6标准数列。

首先找到最小极限转速45，再每跳过5个数（1.26=1.06）取一个转速，即可得到公比为1.41的数列：

45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400、1980

1.2简式车床的规格

根据以上的计算和设计任务书可得到本次设计车床的基本参数：

车床的主参数（规格尺寸）：

工件最大回转直径=320mm，最高转速=1980r∕min，最低转速=45r∕min，电机功率P=4KW，公比=1.41，转速级数Z=12

2主传动方案选择

2.1传动布局

机床主传动运动参数和动力参数确定以后，即可选择传动方案，其主要内容包括：

选择传动布局，选择变速、开停、制动及换向方式。

应根据机床的使用要求和结构性能综合考虑，通过调查研究，参考同类型机床，初拟出几个可行方案的主传动系统示意图，以备分析讨论。

传动方案对主传动系统设计、动力设计及结构设计有着重要影响。

对于有变速要求的主传动系统，其布局方式可分为集中传动式和分离传动式，应根据机床用途、类型和规格等加以合理选择。

本简式车床采用集中传动式，把主轴和主传动的全部变速机构集中装于同一个箱体内。

优点是：

结构紧凑，便于实现集中操纵：

箱体数少，在机床上安装调整方便。

缺点是传动件的振动和发热会直接影响主轴工作精度，降低加工质量。

2.2变速方式

机床变速方式可分为无级变速和有级变速两种变速方式。

本机床采用有级变速方式。

有级变速是指在若干固定转速级内不连续地变速。

这是目前国内外普通机床上应用最广泛的一种变速方式。

通常由齿轮等变速元件构

成的变速箱来实现变速，传递功率大，变速范围大，传动比准确，工作可靠。

但速度不能连续变化，有速度损失，传动不够平稳。

采用滑移齿轮变速方式：

这是应用最普遍的一种变速机构，其优点是：

变速范围大，得到的转速级数多；变速方便，可传递较大功率；非工作齿轮不啮合，空载功率损失小。

缺点是:

变速箱结构较复杂。

2.3开停方式

在电机不停止运转情况下，使主轴启动或停止。

采用锥式和片式摩擦离合器。

可用于高速运转中的离合，离合过程平稳，冲击小，特别适用于精加工和薄壁加工；容易控制主轴回到需要的位置上，以便于加工和调整。

离合器还能兼起过载保护作用。

2.4采用机械制动方式

在电机不停转情况下可以根据需要制动。

采用闸带式制动器。

结构简单、轴向尺寸小、能以较小的操纵力产生较大的制动力矩。

但径向尺寸较大，在制动时在制动轮上产生较大的单侧径向压力，对所在传动轴有不良影响，故用多于中小型机床、惯性不大的主传动。

2.5机械换向方式

采用多片摩擦离合器式换向装置。

此装置可用于高速运转中换向，换向较平稳，但结构复杂。

为了换向迅速而无冲击，减少换向的能量损失，换向装置与制动装置联动，即换向过程中先经制动，然后在接通另一转向。

3.传动方案拟定

拟定变速方案，包括变速型式的选择以及开停、换向、制动、操纵等整个变速系统的确定。

变速型式则指变速和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的变速形式、变速类型。

变速方案和形式与结构的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。

因此，确定变速方案和型式，要从结构、工艺、性能及经济等多方面统一考虑。

变速方案有多种，变速形式更是众多，比如：

变速形式上有集中变速、分离变速。

扩大变速范围可用增加变速组数，也可采用背轮结构、分支变速等形式。

变速箱上既可用多速电机，也可用交换齿轮、滑移齿轮、公用齿轮等。

显然，可能的方案有很多，优化的方案也因条件而异。

3.1确定变速组数及传动副数

※传动副前多后少的原则：

主变速传动系从电动机到主轴，通常为降速传动，接近电动机的传动转速较高，传动的转矩较小，尺寸小一些，反之，靠近主轴的传动件转速较低，传递的转矩较大，尺寸就较大。

因此在拟定主变速传动系时，应尽可能将传动副较多的变速组安排在前面，传动副数少的变速组放在后面，使主变速传动系中更多的传动件在高速范围内工作，尺寸小一些，以节省变速箱的造价，减小变速箱的外形尺寸。

在拟定结构网时，先确定变速组的数目和每组的传动副数目。

本简式轻型车床主传动系统主轴有12级转速，公比为的主传动系统结构网，传动方案可以有：

1.有三个变速组

12=3x2x2

12=2x3x2

12=2x2x3

2.有两个变速组

12=3x4

12=4x3

方案一中两个变速组的传动副数为2，一个变速组传动副数为3，采用滑移齿轮方式变速时，要求在一个变速组内传动副数目通常不超过3个。

此方案满足采用滑移齿轮时的要求。

但和方案二相比此方案径向尺寸大。

方案二减少了一个轴，可缩短变速箱径向尺寸，但变速组内传动副数目增加了，因此此变速箱轴向尺寸将有所增加。

并且采用滑移齿轮变速方式时在一个变速组内采用四个传动副时，为制造和滑移方便，常采用两个双联滑移齿轮。

在设计操纵机构时应使两者互锁，以免同时啮合而发生运动干涉。

如采用方案二又有两种情况，为使传动件有较小的几何尺寸，对主传动系统而言，应把传动副多的变速组排在前面高转速处。

因为主传动系统有恒功率的特性，传动件转速越高，所传递转矩越小，从而可使传动件有较小的几何尺寸。

这就是所谓拟定结构网的“前多后少”原则。

根据以上所述，可取方案一：

12=3x2x2

3.2结构式的拟定

对于12=3x2x2传动式，当基本组与扩大组的排列顺序不同则会有6种结构式和对应的结构网。

结构式分别为：

12=31232612=312623

12=32212612=322621

12=34212212=342221

这6种结构式的结构网分别如图1：

图1结构网图

根据“前密后疏”原则，可知满足此条件的结构式为

12=312326

所以其结构网如图2：

图212=312326结构网图

3.3各变速组的变速范围及极限传动比

传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围：

在降速传动时，为防止被动齿轮的直径过大而使径向尺寸过大，常限制最小传动比，1/4，升速传动时，为防止产生过大的振动和噪音，常限制最大传动比，斜齿轮比较平稳，可取，故变速组的最大变速范围为/≤8～10。

主轴的变速范围应等于主变速传动系中各个变速组变速范围的乘积，即：

检查变速组的变速范围是否超过极限值时，只需检查最后一个扩大组。

因为其他变速组的变速范围都比最后扩大组的小，只要最后扩大组的变速范围不超过极限值，其他变速组就不会超过极限值。

R2=X（P-1）

其中=1.41，X2=6,P2=2

R2=1.416（2-1）=8≤8～10

所以符合要求。

3.4转速图的拟定

定中间轴转速：

在“升2降4”原则下，由于从电动机到主轴的总趋势是降速传动，如果中间轴的转速定得高一些，会使传动件的尺寸小一些。

因此在分配传动比时，按传动顺序，前面变速组的降速要慢一些，后面的变速组的降速要快一些，即所谓的降速要“前慢后快”。

对于该传动结构式共有三个传动组，变速系统共需四根轴，加上电动机轴共五根。

这样，在电动机轴到Ⅰ轴间可有一级定比传动。

从Ⅳ轴开始往前推。

通常以往前推比较方便，即首先定Ⅲ轴的转速（首先分配第二扩大组c的传动比）。

由于传动组c的变速范围：

Rc=X（P-1）=6=8

式中：

Rc—变速组的变速范围；

P—变速组的传动副数；

X—变速组的级比指数。

故这两对传动副的传动比必然是

ic1=1∕4=1∕4，ic2=2∕1=2

于是确定了Ⅲ轴的六级转速只能是：

180r∕min，250r∕min，355r∕min，500r∕min，710r∕min，1000r∕min。

可见Ⅲ轴的最低转速是180r∕min。

然后确定Ⅱ轴的转速。

传动组b是第一扩大组，级比指数x1=3。

可知，Ⅱ轴的最低转速可以是250r∕min，355r∕min，500r∕min，710r∕min，因为该设计有升速，又因为是轻型机床，在变速传动时应采用“前慢后快”的原则，同时不使传动比太小，故ibmax=1，ibmin=1∕3。

即Ⅱ轴的最低转速定为500r∕min，所以Ⅱ轴的三个转速是500r∕min,710r∕min,1000r∕min。

在Ⅰ—Ⅱ轴间的变速组a是基本组，级比指数是1，根据“前慢后快”的原则，则Ⅰ轴的转速可以是500r∕min,710r∕min,1000r∕min,1400r∕min，基于同样理由，确定Ⅰ轴的转速为1000r∕min。

电动机轴0与Ⅰ轴之间可以采用带传动，传动比i=1000∕1440，最后，分别在Ⅱ—Ⅲ轴间，过Ⅱ轴转速点分别画转速点的平行线。

同样在Ⅲ—Ⅳ轴间，过Ⅲ轴转速点画平行线，并在转速图上写出电机轴和主轴的转速、传动比连线上写出传动比。

这样，转速图最终完成。

3.5绘制转速图

转速图见图3

图3转速图

3.6确定齿轮齿数

确定齿轮齿数的原则和要求：

（1）轮的齿数和Sz不应过大；齿轮的齿数