320mm立式铣床主传动系统设计混合公比说明书.docx

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320mm立式铣床主传动系统设计混合公比说明书

金属切削机床课程设计任务书

班级：

姓名：

题目：

320mm立式铣床主传动系统设计（混合公比

要求：

D=320m）m，Z=18。

时刻：

2021年11月21日至2020年12月30日共6周

具体任务：

1、确信机床的工艺范围及功率；

2、选择变速形式（混合公比），绘制转速图（A3）；

3、拟定传动线路，选择传动机构，绘制传动系统图（A2）

4、绘制主轴箱装配图（A0）；

5、绘制主轴箱剖面图（A1）；

6、编写设计说明书（很多于1万字）。

学生：

（签名）

指导教师：

（签名）

机械工程系

2021年12月

引言…………………………………………………………………………………2

第1章机床工艺范围的确信及功率……………………………………………4

第2章主传动系统的运动设计…………………………………………………5

第3章齿轮齿数的确信…………………………………………………………11

第4章带轮及V带设计……………………………………………………13

第5章传动设计………………………………………………………………16

第6章主传动系统的结构设计………………………………………………21

第7章计算转速………………………………………………………………25

第8章主轴的校核……………………………………………………………30

第9章键的选择、键的校核…………………………………………………32

第10章传动系统的润滑………………………………………………………37

参考文献………………………………………………………………………40

致谢……………………………………………………………………………44

引言

机床课程设计是在学完这门课以后，进行一次学习设计的综合性练习。

通过设计，运用所学过的基础课、技术基础课和专业课的理论知识，生产实习和实验等实践知识，达到巩固、加深和扩大所学知识的目的。

通过设计，分析比较机床主传动中某些典型机构，进行选择和改良，学习构造设计，进行设计计算和编写技术文件。

完成机床主传动设计，达到学习设计步骤和方式的目的。

通过机床课程设计，取得设计工作的大体技术的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力。

并为进行一样机械的设计制造必然的条件。

金属切削机床（以下简称机床）是用刀具或磨具对金属工件进行切削加工的机械。

我国机床工业从无到有，从小到大，从修配到制造，从纺织到自行设计，从沿海到内地，从通用机床到专用机床，从单机到配套，不断进展壮大。

目前，我国的机床工业体系已经大体形成，并设计和制造了一些具有先进水平的机床，慢慢把握了周密、高效、简短、重型等机床品种。

许多工厂已试制和生产了数控车床、数控铣床、数控镗床和加工中心。

机关技术、静压技术、数显装置、电子运算机等也成功地用到机床上。

机床主传动系统因机床的类型、性能、规格和尺寸等因素的不同，应知足的要求也不一样。

设计机床主传动系时最大体的原那么确实是以最经济、合理的方式知足既定的要求。

在设计时应结合具体机床进行具体分析，一样应知足的大体要求有：

知足机床工艺范围﹑柔性﹑与物流系统的可接近性﹑刚度﹑精度﹑噪声﹑生产率﹑自动化和本钱等方面的要求。

本文设计的为立式铣床的传动系统，依照不同的生产要求的能力，对传动系统的要求也不尽相同，例如包括：

加工工件类型﹑加工方式﹑加工表面形状﹑材料﹑工件和加工尺寸范围﹑毛坯类型等。

和依据某些典型工艺和加工对象，兼顾其他的可能工艺加工的要求，关于大量量生产模式，工序分散，一台机床仅需对一种工件完成一道或几道工序的加工，因此，范围窄，但要求的加工效率高，可采纳专用机床；当单件小批量生产时，工序集中，要求机床有较大的加工范围，应采纳一般机床或通用机床。

因此在拟定机床技术参数时，要综合考虑机床进展趋势和应用的领域和同国内外同类机床的对照，从而取得最优的参数，使机床设计的较为合理。

机床的工艺范围：

该机床可用于铣削平面、斜面、沟槽、齿轮等。

工作台可绕垂直轴在水平面正负45度范围内调整，若是采纳分度头附件，还可加工螺旋表面。

要紧技术参数：

依照《金属切削机床设计指导》选取320mm立式铣床的要紧参数。

主电机：

功率…………………………11千瓦

转速…………………………1450转/分

主轴转速范围（18级）……………20~1600转/分

主轴端孔锥度………………………7:

24

工作台尺寸（长x宽）……………1250x320毫米

工作台最大行程：

纵向…………………………700毫米

横向…………………………255毫米

垂直…………………………370毫米

第2章.主传动系统的运动设计

主传动系统的运动设计是运用转速图的大体原理，以拟定知足给定的转速数列的经济合理的传动系统方案。

其要紧的内容包括选择变速组及其传动副数，确信各变速组中的传动比，和计算齿轮齿数和皮带轮直径等。

设计主传动系统时，一样应知足下里面的几项要求：

a.机床的主轴须有足够的转速范围和转速级数（关于主传动系统为直线运动的机床那么为直线速度的变速范围和变速级），以便知足实际利用要求。

b.主电动机和全数机构要能传递足够的功率和扭矩，并具有较高的传动效率。

c.执行部件（如主轴组件）须有足够的精度、刚度、抗震性和小于许可限度的热变形。

d.操纵要轻便灵活、迅速、平安靠得住，并须便于调整和维修。

e.结构简单、润滑与密封良好，便于加工和装配，本钱低。

.转速图

分析研究传动系统，仅有机床的传动系统图是不够的，因为他不能直观的说明主轴每一种转速是通过哪些齿轮传动的，和各对齿轮的传动比之间的内在联系，只有算出机床的每一种转速，按转速大小排成顺序，画出传动线路的转速图，才能弄清楚。

转速图的概念:

确信主轴的最高转速和最低转速，应该在分析所设计机床几种典型加工方式的切削用量和参考现有同类型机床的技术性能的基础上，并依照“技术上先进，经济上合理”的原那么进行。

由于通用性机床加工对象很广，不同工序所采纳的切削用量相差差异，而且加工零件的尺寸变换也专门大，因此要合理地确信其极限转速是一个复杂的任务，必需对有关加工工序和切削用量进行分析，在分析切削用量的进程中，应专门注意以下几点：

1考虑先进加工方式，但所选的切削用量不该该是个别记录，而应该具有普遍性。

2应考虑刀具材料的进展趋势。

例如一般车此刻大多数情形下已经采纳硬质合金，目前陶瓷刀具也已开始应用等情形。

③最高和最低转速不能仅用计算方式来确信。

还应该和先进的同类机床比较，因为过大的转速范围不仅不能充分发挥其性能，而且还可能使结构无法实现。

在传动系统拟定好以后，验算各要紧传动件的最大圆周速度应不超过许诺值。

主轴最高和最低转速可按以下计算：

[2-1]

[2-2]

其中：

、——主轴最高、最低转速（r/min）；

、——典型工序的最大、最小切削速度（r/min）；

、——最大、最小计算直径。

采纳最大速度Vmax的典型工序一样用为硬质合金铣刀精加工或半精加工低强度的结构钢。

依照《金属切削用量手册》查得Vmax=250r/min。

采纳最小速度Vmin的典型工序为用高速钢端铣刀粗加工铸铁工件或用高速钢圆片铣刀铣削深槽。

依照《金属切削用量手册》查得Vmin=15r/min.

最大计算直径dmax可按表查得，最小计算直径dmin=（～）dmax。

下式中D为最大工件回转直径，即主参数（mm），当典型工序为铰孔或加工螺直径，依照调研可推荐：

=,（为刀架上最大工件回转直径），依照2-1，2-2得：

===min，取=1600r/min；

===r/min，取=20r/min；

与本次设计给定的参数相差不大，取计算值。

要紧参数的拟定

（1）确信传动公比

依照《机械制造装备设计》公式

=[2-3]

因为===80，

因此==

式中：

Rn——主轴变速范围

——主轴转速数列的公比

Z——主轴转速级数

依照《机械制造装备设计》，标准公比。

那个地址咱们取标准公比系列=.依照《机械制造装备设计》，第一找到最小极限转速20，再每跳过3个数取一个转速，即可取得公比为的数列：

2五、、40、50、63、80、100、12五、160、200、250、31五、400、500、630、800、1000、1250、1600。

即可画出中间各级转速的公比为=，两头转速的公比那么为===的转速图，这确实是混合公比的一种——机床主轴转速数列是公比所组成的双公比的等比数列。

采纳混合公比能够依照机床的实际要求来安排转速数列，将经常使用的排列的密一些，不经常使用的排列的疏一些，如此既扩大了机床的变速范围，又知足了利用要求，且结构紧凑又不致复杂。

（2）结构网与结构式

构网或结构式能够用来分析和比较机床传动系统的方案。

结构网与转速图的要紧不同是，结构网只表示传动比的相对关系，而不表示传动比和转速的绝对值，而且结构网上代表传动比的射线呈对称散布。

结构网也可写成结构式来表示：

18=32·33·29，式中，l8表示变速级数；3、3、2别离表示各变速组的传动副数；脚标中二、3、9那么别离表示各变速组中相邻传动比的比值关系，即变速组级比指数。

显然，变速组内的相邻传动比关系能够表述于结构式或结构网上。

一个结构式对应一个结构网，一个结构式能够画出不同的转速图（如改变中间轴的转速），但一个转速图只能表示出一个结构式。

从上述的结构式能够表示出：

传动系统的组成情形，即主轴取得种公比为的等比数列的转速；各变速组的传动副数，即p0=3，p1=3，p2=2；各变速组中相邻传动比之间的关系，可见结构网或结构式与转速图具有一致的变速特性。

（3）拟定转速图的一样原那么

通过对铣床主传动系统的分析可知，拟定转速图是设计传动系统的重要内容。

它对整个机床设计质量有较大阻碍。

a.变速组及其传动副数的确信实现必然的主轴转速级数的传动系统，可由不同的变速组来组成。

例如，主轴为18级转速的传动系统有以下几种可能实现的方案；

1）18=3×3×22）18=3×2×3

3）18=2×3×34）18=3×6

6）18=6×36）18=2×9

第一应该确信，假设使主轴取得18级转速需要选择几个变速组，和各变速组中的传动副数。

、由于机床的传动系统一般是采纳双联或三联滑移齿轮进行变速，因此每一个变速组的传动副数最好取为或3。

如此可使总的传动副数量最少，如采纳第1）～3）种方案时，需要3+3+2=8对齿轮；采纳第4）及5）种方案时，需要3+6=9对齿轮；而第6）种方案要2+9=ll对齿轮。

假设一个变速组的传动副取时，不仅使变速箱的轴向尺寸增加，而且使操纵机构较为复杂。

依照机床性能的要求，一样主轴的最低转速，要比电动机的转速低得多，须进行降速，才能知足主轴最低转速的要求。

若是采纳或3时，达到一样的变速级数，变速组的数量相应增加，如此，可利用变速组的传动副兼起降速作用，以减少专门用于降速的定比传动副。

综上所述，主轴为l8级转速的传动系统，应采纳由三个变速组所组成的方案，即选择上述第l）～3）种方案。

电动机的转速一样比主轴大部份的转速高，从电动机到主轴之间，总的趋势是降速传动。

也确实是说，从电动机轴起愈靠近主轴的轴的最低转速就愈低。

依照扭矩公式：

[2-4]

式中：

N——传动件传递的功率（千瓦）；

n——传动件的转速（转／分）。

当传递功率为一按时，转速n较高的轴所传递的扭矩M较小，在其他条件相同的情形下，传动件（齿轮、轴……）的尺寸就能够够小一些，这关于节省材料、减小机床重量及尺寸都是有利的。

因此，在设计传动系统时，应使较多的传动件在高转速下进行