普通车床的主传动系统设计.docx
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普通车床的主传动系统设计
普通车床主传动系统设计说明书
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一、设计题目：
设计一台普通车床的主传动系统，完成变速级数为8-12级。
二、设计目的：
1：
通过设计实践，掌握机床主传动系统的设计方法。
2：
培养综合运用机械制图、机械设计基础、及结构工艺等相关知识，进行工程设计的能力。
3：
培养使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。
4：
提高技术总结及编制技术文件的能力。
5：
是毕业设计教学环节实施的技术准备。
三、设计内容与基本要求：
设计内容：
（一）运动设计
（1）传动方案设计（集中传动，分离式传动）
（2）转速调速范围
（3）公比：
大公比，小公比和及混合公比
（4）确定结构网和结构式：
（1）传动副：
前多后少，前密后疏，
（2）超速级解决方案：
a:
增加变速组，b:
采用分枝传动和背轮机构
（5）绘制转速图：
（1）降速：
前缓后急
（2）升速：
前急后缓
（6）三角带设计:
确定变速组齿轮齿数
（7）绘出传动系统图
（二）动力设计
（1）传动件的计算转速：
各轴，各齿轮
（2）传动轴轴径
（3）齿轮模数
（4）主轴设计：
轴径（前径，后径），内孔直径，前端前伸量a（粗选：
100-120），支撑形式，计算合理支撑跨距L
（三）结构设计
（四）校核一个齿轮（最小的），校核主轴（弯矩，扭矩）
基本要求：
1：
根据设计任务书要求，合理的确定尺寸、运动及动力等有关参数。
2：
正确利用结构式、转速图等设计工具，认真进行方案分析。
3：
正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。
说明书力求用工程术语，文字通顺简练，字迹工整。
4：
完成主传动系统图1张和机床正反转控制电气原理图1张。
四、设计参数：
序号
加工最大直径
主轴转速系列（r/min）
驱动电动机功率与同步转速
1
400mm
1000,710,500,355,250,180
125,90
4.5kw,1500r/min
2
400mm
1000,500,355,250,180
125,90,45
4kw,1500r/min
3
320mm
2000,1420,1000,710,500,360
250,180,125,90,63,42
4kw,1500r/min
4
320mm
2000,1000,710,500,360,250
180,125,90,63,45,22
3kw,1500r/min
5
320mm
2000,1260,1000,800,630,500
400,320,250,200,160,100
4kw,1500r/min
6
320mm
2000,1250,800,630,500,400,320
250,200,160,100,63
3kw,1500r/min
（选择第二组参数作为设计数据）
五、运动参数设计
（1）传动方案设计（选择集中传动方案）
（2）转速调速范围
（3）选用混合公比
（4）确定结构网和结构式：
（5）绘制转速图：
如下图所示
（6）确定变速组齿轮齿数
1．先计算第一扩大组的齿轮的齿数
第一扩大组的降速比分别为：
，
故齿数最小的齿轮在降速比为之中，查表取，，则，则，
2．基本组的降速比分别是：
，
故齿数最小的齿轮在降速比为之中，查表有，，则，
3．第二扩大组的降速比分别是，
故齿数最少的齿轮在之中，查表有，，则，
（7）传动系统图如下：
六、动力参数设计
（1）传动件的计算转速
主轴的计算转速：
，取主轴的计算转速为125r/min。
各轴的计算转速如下：
轴序号
电
１
2
3
主
计算转速（r/min）
1440
1000
500
177
125
最小齿轮的计算转如下：
轴序号及最小齿轮齿数
1（22）
2（22）
3（20）
主（50）
计算转速（r/min）
1000
500
180
125
（2）计算各传动轴的输出功率
（3）计算各传动轴的扭矩
（n.mm）
（n.mm）
（n.mm）
（n.mm）
七、轴径设计及键的选取
轴一：
，，取带入公式：
有，,圆整取
选花键：
轴二：
，，取带入公式：
有，,圆整取
选花键：
轴三：
，，取带入公式：
有，,圆整取
选花键：
主轴：
选择主轴前端直径，后端直径
取，则平均直径。
对于普通车床，主轴内孔直径,故本例之中，主轴内孔直径取为
支承形式选择两支撑，初取悬伸量，支撑跨距。
选择平键连接，
八、带轮设计
（1）确定计算功率:
K为工作情况系数，可取工作8小时，取K=1.0
（2）选择三角带的型号:
由和查表选择B型带
（3）取，则
（4）核算胶带速度V
（5）初定中心矩
，圆整取458mm。
（6）计算胶带的长度
取
（7）核算胶带的弯曲次数
（8）计算实际中心距
，圆整取476
（9）核算小带轮的包角
（10）确定胶带的根数Z
，
，取三根带。
（11）大带轮结构如下图所示：
九、计算齿轮模数
45号钢整体淬火，
按接触疲劳计算齿轮模数m,查表计算可得
1-2轴取，，，，
由公式可得，m=2.5mm
2-3轴取，，，，
由公式可得，m=2.5mm
3-主轴取，，，，
由公式可得，m=3.0mm
十、各级转速校核
各级实际转速r/min
44
89
125
177
250
360
500
1000
各级标准转速r/min
45
90
125
180
250
355
500
1000
误差
2.2%
1.1%
0%
1.7%
0%
1.4%
0%
0%
以上各级的转速误差全部满足
十一、齿轮校核
轴及齿数
1
22
1
33
2
44
2
33
2
42
2
22
3
42
3
62
3
50
3
20
主轴
50
主轴
80
模数（mm）
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
3
3
3
3
分度圆直径（mm）
55
82.5
110
82.5
105
55
105
155
150
60
150
240
齿根圆直径
（mm）
48.75
76.25
103.75
76.25
98.75
48.75
98.75
148.75
142.5
52.5
142.5
232.5
齿顶圆直径
（mm）
60
87.5
115
87.5
110
60
110
160
156
66
156
246
（1）一轴到二轴的小齿轮从上表可知为齿数为22
查设计手册可得以下数据：
接触应力：
，
[为传递的额定功率（KW）]
将以上数据代入公式可得
弯曲应力：
，，
将以上数据代入公式可得
（2）二轴到三轴的小齿轮从上表可知为齿数为22
查设计手册可得以下数据：
接触应力：
，
[为传递的额定功率（KW）]
将以上数据代入公式可得
弯曲应力：
，
将以上数据代入公式可得
（3）三轴到主轴的小齿轮从上表可知为齿数为20
查设计手册可得以下数据：
接触应力：
，
[为传递的额定功率（KW）]
将以上数据代入公式可得
弯曲应力：
，
将以上数据代入公式可得
十二、主轴校核
（a）主轴的前端部挠度
（b）主轴在前轴承处的倾角
（c）在安装齿轮处的倾角
E取为，
，
由于小齿轮的传动力大，这里以小齿轮来进行计算
将其分解为垂直分力和水平分力
由公式
可得
主轴载荷图如下所示：
由上图可知如下数据：
a=364mm,b=161mm,l=525mm,c=87mm
计算（在垂直平面）
,
，，
，，
计算（在水平面）
,
，，
，，
合成：
十三、轴承的选取
（1）带轮：
因于带轮不承受轴向力，故选用深沟球轴承，型号：
210。
（2）一轴：
一轴的前后端与箱体外壁配合，配合处传动轴的轴径是25mm，同时一轴也不会承受轴向力故也选用深沟球轴承，型号：
205。
（3）二轴：
二轴与一轴相似，但是由于工作过程之中传动可能右误差，二轴会承受轴向力，因此二轴与外壁配合处采用圆锥滚子轴承，型号：
7206E。
（4）三轴：
三轴与外壁配合处采用圆锥滚子轴承，型号：
7207E。
（5）主轴：
主轴是传动系统之中最为关键的部分，因此应该合理的选择轴承。
从主轴末端到前端依次选择轴承为圆锥滚子轴承，型号：
7214E;推力球轴承，型号：
38215；圆柱滚子轴承，型号：
3182113，其示意图如
十四、电气设计
（1）FU1，FU2，FU3，FU4，FU5为熔断器，起短路保护。
（2）FR为热继电器。
起过载保护。
（3）KM1，KM2为主电机M的正转和反转的接触器。
（4）SB为停止开关。
（5）SB1为电机正转开关。
（6）SB2为电机反转开关。
（7）HL1，HL2分别为电机正转和反转的指示灯。
（8）EL为照明灯。
参考书籍：
【1】.金属切削机床课程设计指导书哈尔滨工业大学出版社
【2】.金属切削机床设计指导上海交通大学出版社
【3】.机床设计手册（两册共四本）机械工业出版社
【4】.机床设计图册上海科学技术出版社
【5】.金属切削机床设计上海科学技术出版社
【6】.机械课程设计浙江大学出版社
【7】.机械设计（第四版）高等教育出版社
【8】.机械制造装备中国铁道出版社
【9】.机械制图高等教育出版社
【10】.机床电力拖动与控制西南交通大学出版社
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