铣床主传动哈尔滨工业大学Word下载.docx
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目录
第1章项目背景分析1
第2章研究计划要点与执行情况1
2.1设计任务书1
2.2进度安排1
第3章．项目关键技术的解决
3.1课程设计要求2
第4章．具体研究内容与技术实现
4.1运动设计2
4.2传动零件的初步计算7
4.3零件的验算9
第5章．技术指标分析19
第6章．存在的问题与建议19
参考文献20
第1章绪论
1．项目背景分析
《综合课程设计II》是机械设计制造及自动化专业极其重要的实践性教学环节。
其目的在于通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，使学生在拟定传动和变速的结构方案中，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，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。
2．研究计划要点与执行情况
2.1设计任务书
题目
公比φ
Nmin
级数Z
功率N（KW）
铣床
工作台面积250mm1000mm卧式升降台铣床主传动系统设计
1.26
25
18
4
表1
2.2进度安排：
第一周
第二周
第三周
星期
1
2
3、4、5
2、3、4
5
准备
初算开题
展开草图
截面草图
验算加粗
论文、报告
答辩
图版、手册、指导书、图册等
齿轮和轴的布置完成
项目总结报告
教师下达任务书
表2
3．项目关键技术的解决
3.1课程设计设计要求：
（1）图纸工作量：
画两张图：
开展图（A0）。
操纵机构、摩擦离合器、换向、制动和润滑不要求画，但要求掌握。
截面图（A1）：
画剖面轴系布置示意图（包括截面外形及尺寸、车床标中心高）。
（2）标注：
中心距，配合尺寸，中心高（车床），外形尺寸。
（3）明细：
不设明细表，件号采用流水号（1,2,3…）标注，标准件的标准直接标在图纸上（件号下面），标题栏采用标准装配图的标题栏（180×
56），其中，图号：
KS01（表示：
课设01号图纸）；
单位：
哈尔滨工业大学；
图名：
主传动系统装配图
（4）验算：
一对齿轮，小齿轮验算弯曲强度，大齿轮验算接触强度，一根传动轴，主轴按两支撑计算。
（5）主轴端部结构要按标准画。
4．具体研究内容与技术实现
4.1运动设计
４.1.1确定极限转速
由任务书知nmin=25，级数Z=18,公比φ=1.26，得
式（4-1）
则转速调整范围Rn为
式（4-2）
４.1.2确定公比
由任务书知公比φ=1.26，由此查参考文献[1]附录1，得到各级转速为n1=25,n2=31.5,n3=40,n4=50,n5=63,n6=80,n7=100,n8=125,n9=160,n10=200,n11=250,n12=315,n13=400,n14=500,n15=630,n16=800,n17=1000,n18=1250。
４.1.3确定转速级数
由任务书知级数Z=18
４.1.4确定结构网或结构式
根据“前多后少”以及“前小后大”的原则，确定结构式为：
式（4-3）
画出结构网（图1）
图1结构网
４.1.5绘制转速图
４.1.5.1选定电机
由任务书知功率Nd=4KW，最高转速nmax=1250（r/min），由参考文献[1]附录2选定电机型号为Y112M-4，同步转速nd=1500（r/min）
４.1.5.2分配总降速转动比
总降速传动比式（4-4）
根据“先缓后急”原则，确定各变速组最小传动比
４.1.5.3确定传动轴的轴数
传动轴数=变速组数+定比传动副数+1=3+1+1=5
４.1.5.4绘制转速图
根据上述结论，绘制转速图（图2）
图2转速图
４.1.6绘制传动系统图
４.1.6.1应该注意的问题
1因为零件的擦书尚未确定，一般根据转速图，先按传动副的传动比拟定一个主传动系统草图。
待装配图完成后再修改草图为证实系统传动图，传动轴上的出路轴向位置大致展开图相对应，画出轴承符号，标上轴号，齿轮齿数及模数，皮带轮直径，电动机型号，功率和转速。
2.要有利降低齿轮变速箱的噪声
（1）主轴高转速范围的传动比排列，可采用先降速后升速的传动，使总转速和减小，以期降低噪声。
这种高速传动采用先降后升，可使同一变速组的传动比有升速有降速，有利于减小齿数和，齿轮线速度及中心距。
（2）主轴高速传动时，应缩短传动链，以减小传动副数。
（3）不采用噪声大的锥齿轮传动副，如立铣可全部采用垂直排列的传动轴。
（4）前边的变速组中的降速传动比不宜采用极限值，以避免增加径向尺寸。
最末变速组中可采用最小传动比，特别是铣床以增加主轴的飞轮效应。
４.1.7确定变速组齿轮传动副的齿数
查《机械装备制造》表5-1查得各齿轮齿数
实际传动比所造成的主轴转速误差，一般不超过+/-10（）,即
10（）%式（4-5）
主轴转速误差
1440x
1250
1000
800
630
500
400
315
250
200
160
125
100
80
63
50
40
31.5
表3
４.1.8各轴的计算转速
轴序号
II
III
IV
V
计算转速（nj/r.min）
表4
齿轮代号
Z1
Z2
Z3
Z4
Z5
Z6
Z7
Z8
Z9
Z10
Z11
Z12
Z13
Z14
Z15
Z16
Z17
Z18
齿数
75
172
41
36
46
32
45
30
60
72
70
35
21
84
计算转速
1440
表5
４.2传动零件的初步计算
初步计算是为了大致确定传动零件的主要尺寸（如传动轴直径和齿轮模数等），以便绘制主轴变速箱的轴系展开草图。
在绘制草图布置的过程中，同时考虑零件结构工艺性，进一步确定零件的其他结构参数，一些数据要按有关规定选取。
４.2.1传动轴直径初定
d=91（mm）式（4-7）
式中d----传动轴直径（mm）
---该轴传递的额定扭矩（Nmm）
N----该轴传递的功率（kW）
nj---该轴的计算转速（r/min）
—该轴每米长允许扭转角（deg/m），一般传动轴取。
对空心轴须将（6）（7）式计算值再乘以系数。
取：
V带传动效率
圆柱齿轮传动效率
轴承传动效率
（可上下圆整）
II轴dII=91=91
III轴dIII=91=91
IV轴dIV=91=91
４.2.2主轴轴径的确定
对通用机床的主轴尺寸参数，多由结构上的需要而定，查相关手册得，功率为4Kw的铣床主轴轴径为60~95mm。
取D1=80mm;
由规定可知，后轴径的轴径D2=（0.75~0.85）D1（mm），取D2=64mm。
４.2.3各轴轴径的值
轴径（mm）
28
表6
４.2.3齿轮模数的初步计算
一般同一变速组中的齿轮取同一模数，选择负荷最重的小齿轮，按简化的接触疲劳强度公式计算：
（mm）式（4-8）
式中
----按接触疲劳强度计算的齿轮模数（mm）;
---驱动电机功率（Kw）；
----计算齿轮的计算转速（r/min）;
---大齿轮齿数与小齿轮齿数之比，μ≥1外啮合取“+”号，内啮合取“-”号；
---小齿轮齿数；
---齿宽系数，（B为齿宽系数，m为模数），
[---许用接触应力（MPa）取MPa
第一组：
选取II轴齿数为32的齿轮：
=1.43（mm）取
第二组：
选取IV轴齿数为18的齿轮：
取
第三组：
选取V轴齿数为21的齿轮:
=2.18（mm）取
４.2.4传动系统图S
图3传动系统图
４.3零件的验算
在零件的尺寸和位置确定后，就具体的知道了他们的受力状态，力的大小，作用点和方向，从而可以对零件进行较精确的验算。
４.3.1直齿圆柱齿轮的应力计算
在验算变速箱中的齿轮应力时，选相同模数中承受载荷最大的，齿数最小的齿轮进行接触应力和弯曲应力验算，一般对高速传动齿轮主要验算接触应力，对低速传动齿轮主要验算弯曲应力，对硬齿面软芯的渗淬火齿轮，一定要验算弯曲应力。
接触应力验算公式为：
式4-9
弯曲应力验算公式为：
式4-10
式中：
N----传递的额定功率（kw）N=
m—初算的齿轮模数（mm）
B—齿宽（mm）
Z—小齿轮齿数；
u—大齿轮与小齿轮齿数u
寿命系数
式4-11
式4-12
T—齿轮在机床工作期限（）内的总工作时间（h）,对于中型机床的齿轮取=15000~20000h，同一变速组内的齿轮总工作时间可以近似的认为T=，p为该变速组的传动副数；
m—疲劳曲线指数，接触载荷取：
m=3;
弯曲载荷时，对正火，调质以及整体淬硬件取m=6.对表面淬硬件取m=9;
；
—齿向载荷分布系数；
Y—齿形系数；
—许用接触应力；
1650Mpa
297Mpa
选取齿数为21和84的一对齿轮进行验算，小齿轮验算弯曲强度，大齿轮验算接触强度
系数
K1
Y
K2
K3
KT
KN
Kn
Z1=21
0.4
1.1
1.4
1.58
0.88
0.96
Z2=84
0.51
1.44
0.8
小齿轮弯曲应力：
109.9MPa
大齿轮接触应力：
=544.08MPa
综上，大小齿轮均符合要求。
４.3.2齿轮精度的确定
根据齿轮的用途，圆
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