哈尔滨工业大学机械制造装备设计大作业docx文档格式.docx
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公比φ
最低转速
级数Z
功率（kW）
最大加工直径ф400mm无丝杠车床
1.41
40
11
5.5
一、运动设计………………………………………………………………………3
1确定极限转速………………………………………………………………3
2确定公比……………………………………………………………………3
3求出主轴转速级数…………………………………………………………3
4确定结构式…………………………………………………………………3
5绘制转速图…………………………………………………………………4
6绘制传动系统图……………………………………………………………5
7确定变速组齿轮传动副的齿数……………………………………………6
8校核主轴转速误差…………………………………………………………6
二、动力设计………………………………………………………………………7
1传动轴的直径确定…………………………………………………………7
2齿轮模数的初步计算………………………………………………………7
参考文献……………………………………………………………………………9
设计任务
设计题目：
已知条件：
最大加工直径ф400mm，最低转速40r/min，公比φ=1.41，级数Z=11，
切削功率N=5.5KW。
设计任务：
1.运动设计：
确定系统的转速系列；
分析比较拟定传动结构方案；
确定传动副的传动比和齿轮的齿数；
画出传动系统图；
计算主轴的实际转速与标准转速的相对误差。
2.动力设计：
确定各传动件的计算转速；
初定传动轴直径、齿轮模数；
选择机床主轴结构尺寸。
一、运动设计
1.确定极限转速
已知最低转速为40r/min，公比φ=1.41，参考文献[1]表4-2标准转速系列的本系统转速系列如下：
4057801131602263204536409051280r/min，则转速的调整范围
。
2.确定公比
根据设计数据，公比φ=1.41。
3.求出主轴转速级数Z
根据设计数据，转速级数Z=11。
4.确定结构式
（1）确定传动组和传动副数
由于总级数为11，先按12设计再减掉一组。
共有以下几种方案：
12=4×
312=3×
412=3×
2×
212=2×
3×
3
根据传动副前多后少原则，以减少传动副结构尺寸选择第三组方案，即：
12=3×
2
（2）确定结构式
按前疏后密原则设计结构式中的级比指数，得到：
12=31×
23×
26
减掉一组转速为：
25
对于该结构式中的第二扩大组x2=5、p2=2，而因此r2=φ5×
（2-1）=1.415=5.57<
8。
该方案符合升二降四原则。
5.绘制转速图
（1）选定电动机
本题已经确定切削为5.5KW，4极电机，参照相关手册选择Y132S-4型电机。
Y132S-4型电机主参数如下：
额定功率5.5KW；
满载转速1440r/min
（2）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=4。
（3）分配总降速传动比
按从主轴向电机分配传动比，并按照升二降四、先快后慢原则分配。
因为确定中间各轴转速时，通常往前推比较方便，所以首先定III轴的转速。
①确定III轴的转速
由于第二扩大组的变速范围为φ5=1.415=5.57，选取故这两对传动副的最小和最大传动比
，
于是可以确定III轴的六级转速只能是：
113，160，226，320，453，640r/min，可见III轴的最低转速为113r/min。
②确定II轴转速
第一扩大组的级比指数
为避免从动齿轮尺寸过大而增加箱体的径向尺寸，一般限制降速最小传动比
，又为避免扩大传动误差，减少振动噪声，限制最大升速比
可取
于是，II轴的最低转速是320/min，三级转速分别为640,453,320r/min。
③确定I轴转速
同理，轴I可取
于是就确定了轴I的转速为640r/min。
最后可以确定电动机轴（0轴）与I轴之间的传动比，采用带传动，传动比为
根据以上计算，绘制转速图如下：
图1.转速图
6.绘制传动系统图
7.确定变速组齿轮传动副的齿数
①变速组a：
变速组a有三个传动副，传动比分别是取
由参考文献[1]表5-1查得：
符合条件
的可取
，查表可得轴I主动齿轮齿数分别为：
24、30、36。
根据相应的传动比，可得轴II上的三联齿轮齿数分别为：
48、42、36。
②变速组b：
变速组b有两个传动副，传动比分别是可取
查表得：
，于是可得轴II上主动齿轮齿数分别是：
22,42。
于是根据相应传动比，得轴III上三齿轮的齿数分别是：
62,42。
③变速组c：
变速组c有两个传动副，传动比分别是
，于是可得轴III上主动齿轮齿数分别是：
22,60。
于是根据相应传动比，得轴Ⅳ上两齿轮的齿数分别是：
62,30。
8.校核主轴转速误差
下表为主轴转速误差与规定值之间的比较：
实际传动比所造成的主轴转速误差，要求不超过
表1主轴转速误差与规定值之间的比较
标准转速r/min
实际转速r/min
主轴转速误差%
在标准值范围之内
40.29
0.725
√
57
57.56
0.982
80
83.27
4.088
113
113.55
0.487
160
162.21
1.381
226
227.10
320
324.42
453
454.19
0.263
640
0.000
905
914.28
1.025
1280
二、动力设计
1.传动轴的直径的确定
传动轴的直径可以按照扭转刚度进行初步计算：
式中
——传动轴直径
——该轴传递的功率
——该轴的计算转速
——该轴每米长度允许扭转角，取值为
（1）主轴的计算转速
由参考文献[1]表5-2中所述，
（2）各个传动轴的计算转速
由转速图可以得到I、II、III轴的计算转速分别为640,320,113r/min。
（3）各传动轴直径
I轴：
取
=30mm
II轴：
=35mm
III轴：
=45mm
（4）主轴轴颈尺寸的确定
主轴前轴轴颈范围为70105mm,取
，后轴颈直径
，取
2、齿轮模数的初步计算
（1）齿轮计算转速的确定
只需计算变速组内最小的也是强度最弱的齿轮即可。
a变速组内最小齿轮齿数是z=24，只有一个转速640r/min，取为计算转速
b变速组内最小齿轮齿数是z=22，113r/min是III轴的计算转速，所以该齿轮的计算转速为320r/min。
c变速组内的最小齿轮齿数是z=22，使主轴获得6级转速，113r/min是主轴的计算转速，所以该齿轮的计算转速为320r/min。
（2）模数的计算
要求每个变速组的模数相同。
根据：
其中：
——按接触疲劳强度计算的齿轮模数
——大小齿轮的齿数比
——电动机功率kW，
——齿宽系数，取
——小齿轮齿数
——齿轮传动许用接触应力，取
——计算齿轮计算转速（r/min）
变速组a：
变速组b：
变速组c：
参考文献
[1]机械制造装备设计.哈尔滨工业大学出版社
[2]宋宝玉主编.机械设计课程设计.哈尔滨工业大学出版社.2008
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