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毕业设计（论文）题目：车床主传动及进给传动设计学院：专业班级：机械工程及自动化指导教师：职称：学生姓名：学号：内容摘要：本文主要介绍了普通车床主传动及进给传动设计，随着工业的发展，现有车床的性能已经不能够完全满足企业的实际生产需要，为了提高车床的加工精度和扩大变速范围因此，采用扩大变速范围和提高转速的方法对现有的车床进行改造，要扩大变速范围和提高转速，就要对车床的主传动与进给传动系统进行重新设计。关键词：主传动进给传动转速图的拟定第一章概述我国是世界上机床产量最多的国家，但在国际市场竞争中仍处于较低水平；即使国内市场也面临着严峻的形势，一方面国内市场对各类机床产品特别是数控机床有大量的需求，而另一方面却有不少国产机床滞销积压，国外机床产品充斥市场。90年国外数控机床在我国市场的占有率仅达15%左右，而95年已达77%。严重影响我国数控机床自主发展的势头。这种现象的出现，除了有经营上、产品制造质量上和促销手段等原因外，一个主要的原因是我国生产的机床品种、性能和结构不够先进，新产品(包括基型、变型和专用机床)的开发周期长，从而不能及时针对用户的需求提供满意的产品。具体地说，这个问题反映在下列五个方面：我国机床厂目前开发基型产品的周期约为15～18个月，其中设计时间约为5～8个月，占总周期的40%左右。而国外一些先进机床厂同类基型产品的开发周期为6～9个月，其中设计约1.5～2个月，只占25％。因此无论是产品开发的总周期还是设计所占的时间比例均与国外先进水平有很大的差距。我国工厂由于缺乏设计的科学分析工具(如分析和评价软件、整机结构有限元分析方法以及机床性能测试装置等)，自行开发的新产品大多基于直观经验和类比设计，使设计一次成功的把握性降低，往往需要反复试制才能定型，从而可能错过新产品推向市场的良机。用户根据使用需要，在订货时往往提出一些特殊要求，甚至在产品即将投产时有的用户临时提出一些要求，这就需要迅速变型设计和修改相应的图纸及技术文件。在国外，这项修改工作在计算机的辅助下一般仅需数天至一周，而在我国机床厂用手工操作就至少需1～2个月，且由于这些图纸和文件涉及多个部门，常会出现漏改和失误的现象，影响了产品的质量和交货期。现在我国工厂设计和工艺人员中青年占多数，他们的专业知识和实际经验不足，又担负着开发的重任。由于长期以来形成的设计、工艺和制造部门分立，缺乏有效的协同开发的模式，不能从制订方案开始就融入各方面的正确意见，容易造成产品的反复修改，延长了开发的周期。为解决这些问题，必须对产品开发的整个过程综合应用计算机技术，发展优化和仿真技术，提高产品结构性能，并建立起基于并行工程的使设计、工艺和制造人员协同工作和知识共享的产品虚拟开发环境，使用相应的产品虚拟开发软件，这样才能有效地解决产品开发的落后局面，使企业取得良好的经济效益。第二章车床的总体设计2.1车床设计的步骤2.1.1调查研究学习有关机床设计的方针，政策，收集国内外同类机床的技术文献和图纸资料。到使用单位调查，了解所设计的机床要承担的生产任务和加工工艺，了解使用单位对新机床的要求。2.1.2拟定总体方案在前人设计的基础上对机床进行重新设计，使之满足不同用户的需要，通常在调查和科学实验的基础上，拟定几个方案进行分析和比较。每个方案所包括的内容有：工艺分析、主要技术参数、总布局、传动系统、液压系统、电气系统、主要部件的结构草图、试验结果及技术经济效果分析。2.1.3零件图设计与编写技术文件绘制全部专用件的工作图和通用件的补充加工图，并进行必要的计算。装配图和零件图应经过工艺审查，有时还必须再按已设计完的零件重新绘制部件装配图和机床外观图，最后编写技术文件。2.1.4样机试制和鉴定工作图设计和完成后，应进行样机试制和鉴定，合格后再进行小批试制以考验工艺，在试制、实验和鉴定的过程中，根据暴露出来的问题，对图纸进行修改，直到产品达到使用要求为止。2.2机床的总体布局机床总体布局是指确定机床的组成部件，以及各个部件和操纵、控制机构在整台机床的位置。合理的机床布局的基本要求是：1）保证工艺方法所需要的工件和刀具的相对位置和相对运动。2）保证机床具有与所要求的加工精度相适应的刚度和抗震性。3）使用方便，具体的说，便于操作和调整；便于输送、装卸工件、排除切屑。4）经济效果好，如节省材料，减小机床占地面积。5）造型美观[2]。第三章运动参数的设计3.1主运动参数对于主运动是回转运动的机床，它的主运动参数是主轴参数，它与切削速度的关系是：n=1000v/πd（3-1）式中n—转速v—切削速度（m/min）d—工件（或刀具）直径（mm）对于主运动是直线的机床，如插床或牛头刨创，它的主运动参数是插刀或刨刀的每分种双行程数（次/分）。对于不用的机床，主运动参数有不同的要求。专用机床和组合机床是为了某一特定的工序设计制造的，通用机床是为适应多种零件加工而设计制造的，主轴需要进行变速。因此需要确定它的变速范围，最低转速与最高转速。如果需要采用分机变速，则还应确定转速分级数。3.1.1最低和最高转速的确定。确定nmin和nmax的方法，主要是经过实际调查和比较同类型机床，考虑技术发展情况，再经分析研究加以确定。根据式（1-1）可知：nmin＝1000vmin/πdmax（3-2）nmax＝1000vmax/πdmin（3-3）nmin和nmax的比值叫做变速范围，用Rn表示：Rn＝nmax/nmin（3-4）第四章车床主传动设计在机床的总体设计方案和主要参数确定后，就要根据机床的运动进行传动系统的设计。因此，在拟定传动系统之前，首先分析机床的运动。我所做的课题是“400mm普通车床主传动及进给传动设计”，400mm车床传动设计包括成形运动和辅助运动[2]。辅助运动包括各种1）空行程运动2）分度运动，3）送，夹料运动4）控制运动4.1外联传动链的设计原则4.1.1外联传动链的功用与组成外联传动链用来联系动源和机床的执行器官，它的功能是：1)把一定的功能从动源传递给执行器官。2)保证执行器官一定的转速和一定的调速范围。3)能够方便的进行运动的启动，停止，换向和制动。4.1.2外联传动链的设计原则我所做的课题是“400mm普通车床主传动及进给传动设计”，400mm车床传动设计包括成形运动和辅助运动，辅助运动包括各种空行程运动，分度运动，送，夹料运动，在机床运动中包括各种传动机构，如皮带传动，定比齿轮副，齿轮齿条，丝杠螺母，螺杆涡沦，滑移齿轮变速机构，离合器变速机构，以及各种电的液压的机械的无级变速机构等。在考虑传动路线时，把上述各种机构分为两大类，固定传动比传动机构简称定比机构，变换传动比的传动机构简称换置器官。外联传动链用来联系动源和机床的执行器官，它的功能是：1)把一定的功能从动源传递给执行器官。2)保证执行器官一定的转速和一定的调速范围。3)能够方便的进行运动的分配。在设计外联传动链规律和各传动副的传动比。转速图不仅可以用来对现有机床的传动链进行分析和比较，也可以用于拟定新机床的传动链。转速图有助于各种方案比较，并为进一步确定传动系统图提供方便。机床变速箱用于使主运动的执行件变速，起动，停止和改变运动的方向等。进给箱是传动链中的变速机构，就是把从运动源传来的运动经过变速以后传给进给传动的执行器官。进给箱中除变速和它的操纵机构等以外，有时还有快速传动机构，用于使执行器官的空程速度加快以减少辅助时间。4.2转速图的拟定4.2.1转速图拟定的一般原则拟定转速图是设计传动系统的重要内容。它对整个机床设计质量，如结构的简繁、尺寸的大小、效率的高低、使用和维护方便性等都有较大的影响。因此，必须根据机床性能要求和经济合理的原则，在各种可能实现的方案中，选择比较合理的方案。拟定转速图的一般原则是：变速组的传动副数目一般是2或3,即尽量选择两联或三联滑移齿轮作为变速组。因四联滑移齿轮轴向尺寸较大,故变速组中一般不采用;降速传动时,最小传动比要大于或等于1/4,升速传动时直齿轮的传动比最大值不要超过2;变速组的最大变速范围不要超过8。由于400mm车床转速级数为24级，为了扩大变速范围，降低空载功率损失，缩短高速传动链，提高传动效率，减小噪音，因此采用分支传动的传动系统。分支传动是由若干变速组串联，再增加并联分支的传动形式，本机床传动系统采用低速分支和高速分支传动。在III轴之前的传动是二者之间的共用部分，由III轴开始，低速分支的传动路线为III—IV—V—VI（主轴），使主轴得到18级转速。高速分支传动是由III轴通过一定的定必齿轮传动，直接传动给主轴，使主轴得到6级高转速。时，需要用到转速图，在转速图上我们可以看到各轴转速的变化第五章传动件设计5.1轴计算转速的确定在前面第3章中分析机床的功率特征和扭矩特性时知道，主轴从最高转速nmax到计算转速nj之间，为恒功率传动，各级转速都应能传动电动机的全部功率，扭矩则随转速的降低而加大。从nj以下直到最低转速nmin之间，为扭矩传动。扭矩不再随转速的降低而加大，而是保持nj时的扭矩不变。各级转速所能传递的功率，则随转速的降低而降低。主轴计算转速的确定：从下表4-1中可以查得nj＝nminφ24/3-1＝31.5×1.267(5-1)=160r/min其它传动件计算转速的确定如前所述主轴从计算转速起至最高转速间的所有转速都传递全部功率。当主轴的计算转速确定以后就可以从主传动系统的转速图上得出传动系统中各中间传动件如轴，齿轮的计算转速，确定的顺序为先后再前。V轴计算转速的确定V轴的转速应该从160r/min按26/58找上去，应该是355r/min,此时V轴只有在355～3550r/min的那11级转速时才能传递全部功率，因此355r/min应该作为V轴的计算转速。IV轴计算转速的确定IV轴的计算转速由n=355r/min沿20/80这一传动副找上去。在IV轴上对应的转速为1400r/min,从n=1400r/min到n=3550r/min共6级转速间所有转速都能传递全部功率。若经齿轮副50/50，则轴IV上的转速355～3550r/min共计11级转速能够传递全部功率，故IV轴上的计算转速为n=355r/min。III轴计算转速的确定由轴上的计算转速n=355r/min沿20/80找上去得到n=1400r/min～n=3550r/min共5级转速能够传递全部功率，若按经齿轮副40/40传动给IV轴则有1120～3550r/min共6级转速能够传递全部功率。故n=1120r/min即为III轴的计算转速。同理。轴II的计算转速为2800r/min。同理。轴I的计算转速为2500r/min。因此，各轴的计算转速如表5-1所示。表5-1轴的计算转速轴序号IIIIIIIVVVI计算转速（r/min）2500280011203553551605.2齿轮计算转速的确定1）齿轮Z58的计算转速为齿轮Z58安装在轴VI上，有160～1600r/min共11级转速能够传递全部功率，最低转速160r/min即为齿轮的计算转速。2）齿轮Z26的计算转速为主轴转速160r/min经过齿轮副26/58得到V轴上355～3550r/min共计11级转速能够传递全部功率，故最低转速355r/min即为齿轮Z26的计算转速。3）齿轮Z63的计算转速为III轴经过传动副Z63/Z50传递给轴VI上的6级转速都能够传递全部功率，故Z63的计算转速为1120r/min，Z50的计算转速为1400r/min。4）IV轴上的齿轮Z20的计算转速为经过Z20传动副中有1400～3550r/min共5级传动副能够传递全部功率，故齿轮Z20的计算转速为1400r/min。V轴上的齿轮Z80的计算转速为355r/min。同理：IV和V轴上的齿轮Z50的计算转速均为355r/min。III轴上的齿轮Z20的计算转速为1400r/min。IV轴上的齿轮Z80的计算转速为355r/min。III轴上的齿轮Z50的计算转速为1120r/min。II轴上的齿轮Z44的计算转速为2800r/min。III轴上的齿轮Z44的