机械制造装备专业课程设计完整版.docx
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机械制造装备专业课程设计完整版
机械制造装配课程设计
加工装备课程设计阐明书
设计题目:
普通车床传动系统设计
学院、系:
安徽农业大学工学院
专业:
08机制(5)班
学号:
08124024
学生姓名:
胡陈林
指引教师姓名:
杨义
最后评估成绩:
附图1:
卧式车床主轴箱断面图
附图2:
卧式车床主轴箱部件展开图
附图3:
主轴零件图
一、概述…………………………………………………………4
二、参数拟定…………………………………………………5
三、传动设计……………………………………………………5
四、传动件估算…………………………………………………7
五、动力设计……………………………………………………15
六、构造设计及阐明……………………………………………19
七、参照文献……………………………………………………21
八、心得体会……………………………………………………22
九、《机械制造装备设计》课程设计任务书……………………23
一、概述
1.1机床课程设计目
课程设计是在学生学完相应课程及先行课程之后进行实习性教学环节,是大学生必修环节,其目在于通过机床运动机械变速传动系统构造设计,使学生在拟定传动和变速构造构造方案过程中,得到设计构思,方案分析,构造工艺性,机械制图,零件计算,编写技术文献和查阅技术资料等方面综合训练,树立对的设计思想,掌握基本设计办法,并培养学生具备初步构造分析,构造设计和计算能力。
1.2车床规格系列和用处
普通机床规格和类型有系列型谱作为设计时应当遵循基本。
因而,对这些基本知识和资料作些简要简介。
本次设计是普通型车床主轴变速箱。
重要用于加工回转体。
工件最大回转直径
D
(mm)
正转最高转速
Nmax
()
电机功率
N(kw)
公比
转速级数Z
400
2500
4
1.41
12
表1车床主参数(规格尺寸)和基本参数
1.3操作性能规定
(1)具备皮带轮卸荷装置
(2)手动操作纵双向摩擦片离合器实现主轴正反转及停止运动规定
(3)主轴变速由变速手柄完毕
二、参数拟定
2.1拟定转速范畴
查金属切削机床表得:
56r/min,80r/min,112r/min,160r/min,224r/min,315r/min,450r/min,630r/min,900r/min,1250r/min,1800r/min,2500r/min。
2.2主电机选取
合理拟定电机功率,使机床既能充分发挥其使用性能,满足生产需要,又不致使电机经常轻载而减少功率因素。
已知电动机功率是4KW,依照《车床设计手册》附录表2选Y132S-4,额定功率5.5KW,满载转速1440r/min,最大额定转矩2.3N/m。
三、传动设计
3.1主传动方案拟定
拟定传动方案,涉及传动形式选取以及开停、换向、制动、操作等整个传动系统拟定。
传动形式指传动和变速元件、机构以及构成、安排不同特点传动形式、变速类型。
传动方案和形式与构造复杂限度密切有关,和工作性能也关于系。
因而,拟定传动方案和形式,要从构造、工艺、性能及经济等方面统一考虑。
传动方案有各种,传动形式更是众多,例如:
传动形式上有集中传动、分离传动;扩大变速范畴可用增长传动组数,也可用背轮构造、分支传动等形式;变速箱上既可用多速电机,也可用互换齿轮、滑移齿轮、公用齿轮等。
显然,也许方案有诸多,优化方案也因条件而异。
本次设计中,咱们采用集中传动形式主轴变速箱。
3.2传动构造式、构造网选取
构造式、构造网对于分析和选取简朴串联式传动不失为有用办法,但对于分析复杂传动并想由此导出实际方案,就并非十分有效。
3.2.1拟定传动组及各传动组中传动副数目
级数为Z传动系统由若干个顺序传动组构成,各传动组分别有、、……个传动副。
传动副中由于构造限制以2或3为适当,即变速级数Z应为2和3因子:
有如下三种方案:
12=3×2×2.
3.2.2传动式拟定
12级转速传动系统传动组,选取传动组安排方式时,考虑到机床主轴变速箱详细构造、装置和性能。
主轴对加工精度、表面粗糙度影响很大,因而主轴上齿轮少些为好。
最后一种传动组传动副常选用2。
综上所述,传动式为12=3×22。
3.2.3构造式拟定
传动副应前多后少原则,故12=322传动式,有6种构造式和相应构造网。
又由于传动顺序应前密后疏,变速组降速要前慢后快,因此构造式为:
12=322
3.3转速图拟定
电动机IIIIIIIV
正转转速图
四、传动件估算
4.1三角带传动计算
三角带传动中,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。
带轮构造简朴,但尺寸大,机床中惯用作电机输出轴定比传动。
(1)选取三角带型号
依照公式:
式中P---电动机额定功率,--工作状况系数
查《机械设计》图8-8因而选取A型带,尺寸参数为B=80mm,=11mm,h=10,。
(2)拟定带轮计算直径,
带轮直径越小带弯曲应力就越大。
为提高带寿命,小带轮直径不适当过小,即。
查《机械设计》表8-3,8-7取积极轮基准直径=100m
由公式
式中:
-小带轮转速,-大带轮转速,-带滑动系数,普通取0.02。
因此,由《机械设计A》表8-7取园整为224mm。
(3)拟定三角带速度
按公式
(4)初定中心距
带轮中心距,普通依照机床总体布局初步选定,普通可在下列范畴内选用:
依照经验公式取,取=600mm.
(5)三角带计算基准长度
由《机械设计》表8-2,圆整到原则计算长度
(6)验算三角带挠曲次数
,符合规定。
(7)拟定实际中心距
(8)验算小带轮包角
,积极轮上包角适当。
(9)拟定三角带根数
依照《机械设计》式8-22得
传动比
查表8-5c,8-5d得=0.15KW,=1.32KW
查表8-8,=0.98;查表8-2,=0.96
因此取根
(10)计算预紧力
查《机械设计》表8-4,q=0.1kg/m
4.2传动轴估算
传动轴除应满足强度规定外,还应满足刚度规定,强度规定保证轴在重复载荷和扭载荷作用下不发生疲劳破坏。
机床主传动系统精度规定较高,不容许有较大变形。
因而疲劳强度普通不失是重要矛盾,除了载荷很大状况外,可以不必验算轴强度。
刚度规定保证轴在载荷下不至发生过大变形。
因而,必要保证传动轴有足够刚度。
4.2.1传动轴直径估算
其中:
P-电动机额定功率K-键槽系数A-系数
-从电机到该传动轴之间传动件传动效率乘积;
-该传动轴计算转速。
计算转速是传动件能传递所有功率最低转速。
各传动件计算转速可以从转速图上,按主轴计算转速和相应传动关系拟定。
查《机械制造装备设计》表3-8取I,IV轴K=1.05,A=100;II,III轴是花键轴,取K=1.06,A=2.0。
因此,取30mm
,取35mm
,取40mm
此轴径为平均轴径,设计时可相应调节。
4.3齿轮齿数拟定和模数计算
4.3.1齿轮齿数拟定
当各变速组传动比拟定后来,可拟定齿轮齿数。
对于定比传动齿轮齿数可根据机械设计手册推荐办法拟定。
对于变速组内齿轮齿数,如传动比是原则公比整多次方时,变速组内每对齿轮齿数和及小齿轮齿数可以从表3-6(机械制造装备设计)中选用。
普通在主传动中,最小齿数应不不大于18~20。
采用三联滑移齿轮时,应检查滑移齿轮之间齿数关系:
三联滑移齿轮最大齿轮之间齿数差应不不大于或等于4,以保证滑移是齿轮外圆不相碰。
第一组齿轮:
传动比:
,u2=1/1.26,u3=1/1.58
查《机械制造装备设计》表3-6,齿数和取72
=36,=42,=32,Z4=36,Z5=32,Z6=42;
第二组齿轮:
传动比:
u2=1/2,
齿数和取72:
Z7=36,Z8=24,Z9=36,Z10=48;
第三组齿轮:
传动比:
u1=1.58,u2=1/2.52
齿数和取72:
Z11=43,Z12=20,Z13=27,Z14=50;
4.3.2齿轮模数计算
(1)普通同一变速组中齿轮取同一模数,选取负荷最重小齿轮按简化接触疲劳强度公式计算
式中:
——按疲劳接触强度计算齿轮模数
——驱动电机功率——计算齿轮计算转速
——大齿轮齿数和小齿轮齿数之比——小齿轮齿数
——齿宽系数,(B为齿宽,m为模数),
——许用接触应力
传动组a模数:
传动组b模数:
传动组c模数:
故选用原则模数。
(4)原则齿轮:
从机械原理表10-2查得如下公式
齿顶圆齿根圆
分度圆齿顶高
齿根高
齿轮详细值见表
齿轮尺寸表
齿轮
齿数
z
模数
m
分度圆
d
齿顶圆
齿根圆
齿顶高
齿根高
1
36
2.5
90
95
83.75
2.5
3.125
2
40
2.5
100
105
93.75
2.5
3.125
3
32
2.5
80
85
73.75
2.5
3.125
4
36
2.5
90
95
83.75
2.5
3.125
5
32
2.5
80
85
73.75
2.5
3.125
6
40
2.5
100
105
93.75
2.5
3.125
7
36
2.5
90
95
83.75
2.5
3.125
8
24
2.5
60
65
53.75
2.5
3.125
9
36
2.5
90
95
83.75
2.5
3.125
10
48
2.5
120
125
113.75
2.5
3.125
11
43
3
129
132
125.25
3
3.75
12
20
3
60
63
56.25
3
3.75
13
27
3
81
84
87.25
3
3.75
14
50
3
150
153
146.25
3
3.75
4.3.4齿宽拟定
由公式得:
第一套啮合齿轮
第二套啮合齿轮
第三套啮合齿轮
一对啮合齿轮,为了防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合齿宽减小而增大轮齿载荷,设计上,应积极轮比小齿轮齿宽敞
因此,,,,
4.4带轮构造设计
查《机械设计》P156页,当。
D是轴承外径,查《机械零件手册》拟定选用深沟球轴承6211,d=55mm,D=100mm。
带轮内孔尺寸是轴承外径尺寸100mm。
齿《机械设计》表8-10拟定参数得:
带轮宽度:
分度圆直径:
,
,
五、动力设计
5.1主轴刚度验算
5.1.1选定前端悬伸量C
参照《机械装备设计》P121,依照主轴端部构造,前支承轴承配备和密封装置型式和尺寸,这里选定C=120mm.
5.1.2主轴支承跨距L拟定
普通最佳跨距,考虑到构造以及支承刚度因磨损会不断减少,应取跨距L比最佳支承跨距大某些,再考虑到构造需要,这里取L=600mm。
5.1.3计算C点挠度
1)周向切削力计算
其中,
故,故。
1)驱动力Q计算
参照《车床主轴箱指引书》,
其中
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