机械制造装备大作业.docx

1、机械制造装备大作业HarbinInstituteofTechnology机械制造装备设计大作业题 目：无丝杠车床主传动系统设计学 院： 机电工程学院班 级：姓 名：学 号：机床主参数公比最低转速级数Z功率（kW）最大加工直径320mm无丝杠车床1.4133.5114设计要求：哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学机械制造装备设计大作业题目： 无丝杠车床主传动系统设计一、运动设计31 确定极限转速32 确定公比33 求出主轴转速级数34 确定结构式35 绘制转速图46 绘制传动系统图57 确定变速组齿轮传动副的齿数68 校核主轴转速误差62、动力设计71 传动轴的直径确定72 齿轮模数的初步计算7参考文献

2、9设计任务设计题目：无丝杠车床主传动系统设计已知条件：最大加工直径320mm，最低转速33.5r/min，公比=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33.5r/min，公比=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：33.5 42.5 67 95 132 190 265 375 530

3、750 1060r/min，则转速的调整范围Rn=nmaxnmin106033.52.确定公比根据设计数据，公比=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=43 12=34 12=322 12=232 12=223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=322（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=312326减掉一组转速为：12=312325对于该结构式中的第二扩大组x2=5、p2=2，而因此r2=5(2-1)

4、=1.415=5.578。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。确定III轴的转速由于第二扩大组的变速范围为5 =1.415=5.57，选取故这两对传动副的最小和最大传动比uc1=13，uc2=2。于是可以确定I

5、II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。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umin14，又为避免扩大传动误差，减少振动噪声，限制最大升速比umax2=2。可取ub1=13，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。确定I轴转速同理，轴I可取ua1=12，ua2=1，ua3=1。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

6、为u0=5301440。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33.533.91.19%47.548.41.89%6767.81.19%9595.20.21%132136.03.03%190190.50.26%265269.51.70%375377.30.61%530530.00.00%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变速组a：变速组a有三个传动副，传动比分别是取ua1=1 1，ua3=1。 1.411122，由参考文献1表5-1查得：符合条件SZ=60,72的可取SZ=72

7、，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。变速组b：变速组b有两个传动副，传动比分别是可取ub1=1132.82，ub2=1。查表得：可取SZ=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。变速组c：变速组c有两个传动副，传动比分别是u7=113，u8=2=2。查表得：可取SZ=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

8、较：实际传动比所造成的主轴转速误差，要求不超过10(-1)%=10(1.41-1)%=4.1%。750757.10.95%10601060.00.00%2、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：d=914Pnj式中d传动轴直径P该轴传递的功率nj该轴的计算转速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Z由参考文献1表5-2中所述，n=nmin3 =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=914PnI=91445300.6mm=30

9、.47mm取dI=35mmII轴：dII=914PIInII=91442650.6mm=36.24mm取dII=40mmIII轴：dIII=914PIIInIII=9144950.6mm=46.84mm取dIII=50mm（4）主轴轴颈尺寸的确定主轴前轴轴颈范围为70 105mm,取D1=80mm，后轴颈直径D2=(0.750.85)D1=6068mm，取D2=65mm。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

10、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：mj=163383(u+1)Ndmz1uj2nj其中：mj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，Nd=4KWm齿宽系数，取m=8z1小齿轮齿数j齿轮传动许用接触应力，取j=1370MPanj计算齿轮计算转速（r/min）变速组a：ma=163383(u+1)Nd22=1633832(2+1)4mm=1.79mm，取ma=2mm变速组b：mb=163383(u+1)Nd22=1633832(2.82+1)4mm=2.34mm，取mb=2.5mm变速组c：mc=163383(u+1)Nd22=1633832(2.82+1)4mm=2.24mm，取mc=2.5mm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