机械制造装备大作业Word文件下载.docx
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最低转速
级数Z
功率（kW）
最大加工直径ф320mm无丝杠车床
1.41
33.5
11
4
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及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33.5r/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：
33.542.567951321902653755307501060r/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4KW，4极电机，参照相关手册选择Y112M-4型电机。
Y112M-4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，
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
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，，
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）及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：
可取
，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，
，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及规定值之间的比较：
实际传动比所造成的主轴转速误差，要求不超过
表1主轴转速误差及规定值之间的比较
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
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
530.0
0.00%
750
757.1
0.95%
1060
1060.0
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530,265,95r/min。
（3）各传动轴直径
I轴：
取
=35mm
II轴：
=40mm
III轴：
=50mm
（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：
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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