机械制造装配课程设计.docx
《机械制造装配课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械制造装配课程设计.docx（69页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
机械制造装配课程设计
郑州科技学院
机械制造装备课程设计
题目最大加工直径为250mm的
普通车床的主轴箱部件设计
姓名陈阳辉
专业机械设计制造及其自动化
学号201233339
指导教师孔玉强
郑州科技学院机械工程学院
二零一六年一月八日
2016年1月8日
1绪论
机械制造装备课程设计是在学习完《机械设计》、《机械制造技术基础》、《机械工程材料》、《简明材料力学》、《机械原理》、《机械制图》、《互换性与测量技术》、《AutoCAD》、《计算机基础与应用》等大学大部分课程后进行的实践性教学环节，是对我们大学几年所学知识的一次深入地综合性地考核，也是一次理论联系实际的训练。
其目的在于通过机床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过程中，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，培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。
机床主传动系统因机床的类型、性能、规格和尺寸等因素的不同，应满足的要求也不一样。
设计机床主传动系统时最基本的原则就是以最经济、合理的方式满足既定的要求。
在设计时应结合具体机床进行具体分析，一般应满足的基本要求有：
满足机床使用性能要求。
首先应满足机床的运动特性，如机床主轴应有足够的转速范围和转速级数；满足机床传递动力的要求。
本次课程设计的为普通车床的传动系统，根据不同的加工条件,对传动系统的要求也不尽相同，依据某些典型工艺和加工对象，兼顾其他的可能工艺加工的要求，拟定机床技术参数，拟定参数时要考虑机床发展趋势，和同国内外同类机床的对比，从而获得最优的参数，使机床主传动系统的设计最为合理。
毫无疑问，这次课程设计在我们大学生活中占有重要地位。
就我个人而言，希望通过这次课程设计，可以对未来将要从事的工作有很大的帮助，加强与他人沟通、与他人的合作能力，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为将来的工作发展打下一个良好的基础。
2普通车床主动传动系统参数的拟定
2.1电动机的选择
根据任务书提供的条件电动机的主功率为3KW，选取电动机的超载系数K=1.1（对间断工作的机床，K=1.1-1.25，间断时间长，取较大值。
），
，选择电动机的型号为Y100L2-4,电动机具体参数如下表所示：
表2-1电动机参数表
电动机型号
额定功率
满载转速
级数
同步转速
Y100L2-4
3
1420r/min
4级
1500r/min
2.2确定转速级数
已知条件:
主轴
，
电动机P=3KW，最大加工直径250mm，公比
由公式
，
则转速范围
综上可知Z=8，故机床主轴为8级变速。
因为
根据《机械制造装备设计》查表2-4标准公比和表2-5标准数列,首先找到最小极限转速400，再每跳过3个数取一个转速，即可得到公比为1.26的等比数列:
400r/min、500r/min、630r/min、800r/min、1000r/min、
1250r/min、1600r/min、2000r/min、。
3传动设计
3.1拟定传动方案
拟定传动方案，包括传动型式的选择以及开停、换向、制动、操纵等整个传动系统的确定。
传动型式则指传动和变速的元件、机构以及其组成、安排不同特点的传动型式、变速类型。
传动方案和型式与结构的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。
因此，确定传动方案和型式，要从结构、工艺、性能及经济性等多方面统一考虑。
3.2确定结构式
因为我的级数是8级,固可以选择一种常用的。
﹙1﹚8=2×2×2
（2）8
2
4﹙1﹚8=4×2
主变速传动系从电动机到主轴，通常为降速传动，接近电动机的传动转速较高，传动的转矩较小，尺寸小一些，反之，靠近主轴的传动件转速较低，传递的转矩较大，尺寸就较大。
因此在拟定主变速传动系时，应尽可能将传动副较多的变速组安排在前面，传动副数少的变速组放在后面，使主变速传动系中更多的传动件在高速范围内工作，尺寸小一些，以节省变速箱的造价，减小变速箱的外形尺寸；也就是满足传动副前多后少的原则，方案
（2）和（3）可以减少一根轴但有一个传动组有四个传动副增加了传动轴的轴向长度因此确定传动方案为：
8=2×2×2。
根据前密后疏原则确定结构式为
。
3.3设计结构网
传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围：
在降速传动时，为防止被动齿轮的直径过大而使进径向尺寸过大，常限制最小传动比
，升速传动时，为防止产生过大的振动和噪音，常限制最大传动比
，斜齿轮比较平稳，可取
，故变速组最大的变速范围为
。
检查变速组的变速范围是否超过极限值时，只需检查最后一个扩大组。
因为其他变速组的变速范围都比最后扩大组的小，只要最后扩大组的变速范围不超过极限值，其他变速组就不会超过极限值。
依据中间轴变速范围小的原则，设计结构网如下所示
图3-1系统结构网
主轴的变速范围应等于变速传动系中各个变速组变速范围的乘积，即：
检查变速组的变速范围是否超过极限值时，只需检查最后一个扩大组。
因为其他变速组的变速范围都比最后扩大组的小，只要最后扩大组的变速范围不超过极限值，其他变速组就不会超过极限值。
最后扩大组的变速范围是
符合要求。
3.4绘制转速图
1.选择Y112l2-4型Y系列笼式三相异步电动机
分配总降速变速比：
总降速变速比
。
又电动机转速
=1420r/min不符合转速数列标准，因而要增加一定比变速副。
2.确定变速轴轴数
变速轴轴数=变速组数+定比变速副数+1=3+1+1=5。
3.确定各级转速
由前面计算已知：
400，500，630，800，1000，1250，1600，2000r/min。
4.绘制转速图
在五根轴中，除去电动机轴，其余四轴按变速顺序依次设为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（主轴）。
Ⅰ与Ⅱ、Ⅱ与Ⅲ、Ⅲ与Ⅳ轴之间的变速组分别设为a、b、c。
现由Ⅳ（主轴）开始，确定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴的转速：
（1）先来确定Ⅲ轴的转速
变速组c的变速范围为
，取最小值传动比为1/
结合结构式，
Ⅲ轴的转速取：
630，800，1000,1250r/min。
（2）确定轴Ⅱ的转速
变速组b的级比指数为2，希望中间轴转速较小，因而为了避免升速，又不致变速比太小，可取
，
，
轴Ⅱ的转速确定为：
800，1000r/min。
（3）确定轴Ⅰ的转速
对于轴Ⅰ，其级比指数为1,可取
，
确定轴Ⅰ转速为：
1000r/min。
由此也可确定加在电动机与主轴之间的定变速比i=1420/1000=1.42。
下面画出转速图。
图3-2转速图
3.5各传动组传动副齿轮齿数
1.确定齿轮齿数的原则和要求
（1）齿轮的齿数和
不应过大；齿轮的齿数和
过大会加大两轴之间的中心距，使机床结构庞大，一般推荐
。
（2）最小齿轮的齿数要尽可能少；但同时要考虑：
最小齿轮不产生根切，机床变速箱中标准直圆柱齿轮，一般最小齿数
；
（3）受结构限制的最小齿轮最小齿数应大于18～20；
（4）齿轮齿数应符合转速图上传动比的要求：
实际传动比（齿数之比）与理论传动比（转速图上要求的传动比）之间有误差，但不能过大，确定齿轮数所造成的转速误差，一般不应超过%
2.齿轮齿数的确定
当各变速组的传动比确定以后，可确定齿轮齿数。
对于定比传动的齿轮齿数可依据《机械设计手册》推荐的方法确定。
对于变速组内齿轮的齿数，如传动比是标准公比的整数次方时，变速组内每对齿轮的齿数和
及小齿轮的齿数可以从《机械制造装备设计》表2-8中选取。
一般在主传动中，最小齿数应大于18～20。
采用三联滑移齿轮时，应检查滑移齿轮之间的齿数关系：
三联滑移齿轮的最大齿轮之间的齿数差应大于或等于4，以保证滑移时齿轮外圆不相碰。
根据《机械制造装备设计课程设计指导书》附录Ⅰ查得
传动组a:
由∵
，
；
时：
……、60、62、64、66、68、70、72……
时：
……59、61、63、65、65、68、70、72、74、……
取
于是可得轴Ⅰ齿轮齿数分别为：
35、39。
于是
，
；齿轮数据如下表所示：
表3-1各变速组齿轮齿数
齿轮
I轴齿数
35
39
70
Ⅱ轴齿数
35
31
传动组b：
由
，
时：
……、59、61、63、65、68、70……
时：
……、59、61、63、65、68、70……
取
，于是可得轴Ⅱ上双联齿轮的齿数分别为：
39、31。
于是
，；齿轮数据如下表所示：
表3-2各变速组齿轮齿数
齿轮
Ⅱ轴齿数
31
39
70
Ⅲ轴齿数
39
31
传动组c:
由
，
时：
……67、68、70、73、82、83、86、120……
时：
……67、68、70、73、82、83、86、120……
取
，于是可得轴Ⅲ上的齿数分别为：
32、50。
于是
、
；齿轮数据如下表所示：
表3-3各变速组齿轮齿数
齿轮
Ⅲ轴齿数
32
50
82
Ⅳ轴齿数
50
32
3.6绘制传动统图
根据前边计算数据绘制传动系统图：
图3-3变速传动系统图
4传动件设计
4.1带传动设计
V带传动中，轴间距A可以加大。
由于是摩擦传递，带与轮槽间会有打滑，宜可缓和冲击及隔离振动，使传动平稳。
带轮结构简单，但尺寸大，机床中常用作电机输出轴的定比传动。
电动机转速n=1420r/min，传递功率P=3KW,i
。
（1）确定计算功率：
由《机械设计》表8-7工作情况系数
查得
。
由《机械设计》公式（8-21）得
（2）选取V带型
根据
、
由《机械设计》图8-11普通V带轮选型图选用A型。
（3）确定带轮的基准直径
带轮的直径越小，带的弯曲应力就越大。
为提高带的寿命，小带轮的直径
不宜过小，即
（查《机械设计》表8-6取最小基准直径为75mm）。
查《机械设计》表8-8、图8-11选取主动小带轮基准直径
。
由《机械设计》公式（8-14）、（8-15a）得式：
式中：
-带的滑动系数，一般取0.02；
-小带轮转速，1420r/min；
-大带轮转速，1000r/min；
-小带轮直径，125mm；
-大带轮直径，mm。
故
（4）验算带速度V，
按《机械设计》式（8-13）验算带的速度
，故带速合适。
（5）初定中心距
带轮的中心距，通常根据机床的总体布局初步选定，一般可在下列范围内选
取：
根据《机械设计》经验公式（8-20）
即：
；取
。
（6）V带的计算基准长度
由《机械设计》公式（8-22）计算带轮的基准长度：
代入数据：
由《机械设计》表8-2，圆整到标准的基准长度
，取整为
。
（7）确定实际中心距
按《机械设计》公式（8-23）计算实际中心距
。
（8）验算小带轮包角
升级会员 