机械制造装备大作业Word格式.docx
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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
2、
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：
ф320mm，最低转速
33.5r/min，公比
φ=1.41，级数
Z=11，
切削功率
N=4KW。
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
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：
33.542.56795132190265375530
7501060
r/min，则转速的调整范围
Rn
=
nmax
nmin
1060
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
4KW，4
极电机，参照相关手册选择
Y112M-4
型电机。
型电机主参数如下：
额定功率
4KW；
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
uc1
1
ϕ
，
uc2
=
2
。
于是可以确定III轴的六级转速只能是：
95,132，190,265，375，530r/min，可见III轴的最低转速为95r/min。
②确定II轴转速
第一扩大组的级比指数
X1
3
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
umin
≥
，又为避免扩大传动误差，减少振动
噪声，限制最大升速比
umax
≤
φ
可取
ub1
ub2
1
于是，II轴的
最低转速是265/min，三级转速分别为530,375,265r/min。
③确定I轴转速
同理，轴I可取
ua1
ua2
ϕ
ua3
于是就确定了轴I的转速
为530r/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
u0
530
1440
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
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
33.9
1.19%
√
47.5
48.4
1.89%
67
67.8
95
95.2
0.21%
132
136.0
3.03%
190
190.5
0.26%
265
269.5
1.70%
375
377.3
0.61%
530.0
0.00%
表1
主轴转速误差与规定值之间的比较
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
11
ϕ1.41
，
由参考文献[1]表5-1查得：
符合条件
SZ
60,
72
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
2.82
查表得：
80
，于是可得轴II上主动齿轮齿数分别是：
21,40。
于是根
据相应传动比，得轴III上三齿轮的齿数分别是：
59,40。
③变速组c：
变速组c有两个传动副，传动比分别是
u7
u8
87
，于是可得轴III上主动齿轮齿数分别是：
23,58。
于是根据相应传
动比，得轴Ⅳ上两齿轮的齿数分别是：
64,29。
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
±
10（ϕ
-1）%
10
⨯
（1.41-1）%
4.1%
750
757.1
0.95%
1060.0
2、动力设计
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：
d
914
P
n
j[ϕ
]
式中
——传动轴直径
P
——该轴传递的功率
j
——该轴的计算转速
[ϕ
]
——该轴每米长度允许扭转角，取值为
0.6︒
/
m
（1）主轴的计算转速
由参考文献[1]表5-2中所述，
nminϕ
3=
95r
min
（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530,
265,95r/min。
（3）各传动轴直径
I轴：
dI
nI
[φ
91⨯
530
0.6
mm
30.47mm
取
=35mm
II轴：
dII
PII
nII
265⨯
36.24mm
=40mm
III轴：
dIII
PIII
nIII
95⨯
46.84mm
=50mm
（4）主轴轴颈尺寸的确定
主轴前轴轴颈范围为70105mm,取
D1
80mm
，后轴颈直径
D2
（0.75
~
0.85）D1
60
68mm
，取
65mm
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530r/min，取为计算转速
b变速组内最小齿轮齿数是z=21，95r/min是III轴的计算转速，所以该齿轮
的计算转速为265r/min。
c变速组内的最小齿轮齿数是z=23，使主轴获得6级转速，95r/min是主轴的
计算转速，所以该齿轮的计算转速为265r/min。
（2）模数的计算
要求每个变速组的模数相同。
根据：
m
163383
（u
+1）Nd
ϕm
z1
u[σ
]2
j
其中：
——按接触疲劳强度计算的齿轮模数
u
——大小齿轮的齿数比
Nd
——电动机功率kW，
4KW
φm
——齿宽系数，取φm
8
——小齿轮齿数
[σ
——齿轮传动许用接触应力，取[σ
1370MPa
——计算齿轮计算转速（r/min）
变速组
a：
ma
16338⨯
（2
+1）
1.79mm
2mm
b：
mb
（2.82
2.34mm
2.5mm
c：
mc
2.24mm
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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