CA6140普通车床传动系统课程设计说明书

机床课程设计说明书1一、设计题目：设计一台加工直径最大范围是320mm的普通车床的主传动系统。主要参数：1、转速范围:N=40-1800(r/min)2、转速级数:Z=123、电机功率：P=4KW被加工零件的材料：钢、铸铁刀具材料：高速钢、硬质合金二、设计目的：1、培养综合运用和巩固扩大已学过的知识，以提高理论联系实际的设计与计算能力。2、培养收集、阅读、分析和运用资料的能力，以提高能够独立工作的综合素质能力。3、使初步掌握机床设计的步骤与方法，以提高结构设计和编制技术文件的能力。4、使熟练掌握计算机辅助设计、主轴组件优化设计和主轴刚度的校核计算等，以提高运用现代设计方法的能力。5、此设计过程是毕业设计教学环节实施的技术准备。三、设计内容与基本要求：（一）设计内容：机床课程设计说明书2Ⅰ.运动设计（1）传动方案设计（集中传动，分离式传动），（2）转速调速范围maxminnRnn；（3）公比：大公比，小公比以及混合公比；（4）确定结构网和结构式：①传动副：前多后少，前密后疏。②超速级解决方案：a.增加变速组，b.采用分枝传动和背轮机构；（5）绘制转速图：①降速：前缓后急。②升速：前急后缓；（6）三角带设计:确定变速组齿轮齿数；（7）绘出传动系统图；Ⅱ.动力设计（1）传动件的计算转速ni：各轴，各齿轮（2）传动轴轴径（3）齿轮模数（4）主轴设计：轴径（前径，后径），内孔直径，前端前伸量a(粗选：100-120)，支撑形式，计算合理支撑跨距LⅢ.结构设计Ⅳ.校核一个齿轮（最小的），校核主轴（弯矩，扭矩）（二）基本要求：1、根据设计任务书要求，合理的确定尺寸、运动及动力等有关参数。2、正确利用结构式、转速图等设计工具，认真进行方案分析。3、正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。说明书力求用工程术语，文字通顺简练，字迹工整。机床课程设计说明书34、绘制图纸，主轴箱展开图1张。四、设计参数：序号加工最大直径主轴转速系列（r/min）驱动电动机功率与同步转速1320mm1800,1250,900,630,450,315，224,160,112,80,56,404kw,1440r/min五、运动参数设计（1）传动方案设计（选择集中传动方案）（2）转速调速范围1800max4540minnRnn（3）选用混合公比1.41（4）确定结构网和结构式：12322（5）确定变速组齿轮齿数1．先计算第一扩大组的齿轮的齿数第一扩大组的降速比分别为：11u，211.41u30.5u故齿数最小的齿轮在降速比为112u之中，查表取1min24zz，72zs，则'148z，则222301zuzsu，'242z333361zuzsu，336z2．基本组的降速比分别是：10.5u，21.43u故齿数最小的齿轮在降速比为10.5u之中，计算有128z，84zs，机床课程设计说明书4则'156z，222491zuzsu，'235z3．第二扩大组的降速比分别是10.25u，22u故齿数最少的齿轮在10.25u之中，查表有121z，105zs，'184z，270z则'235z.（6）传动系统图如下：（7）绘制转速图：如下图所示机床课程设计说明书5六、动力参数设计(1)传动件的计算转速①.主轴的计算转速：是低速第一个三分之一变速范围的最高一级转速，即nj=80r/min。②.各轴的计算转速如下：轴序号电IⅡⅢⅣ计算转速（r/min）144064032016080机床课程设计说明书6③.最小齿轮的计算转速如下：轴序号及最小齿轮齿数Ⅰ（24）Ⅱ(28)Ⅲ(21)Ⅳ(35)计算转速（r/min）64032016080(2)计算各传动轴的输出功率14.00.960.993.80()brppnnkw额213.800.970.993.65()grppnnkw323.650.970.993.51()grppnnkw33.510.970.993.37()grppnnkw主(3)计算各传动轴的扭矩11955056703()jPNmn1T229550108930()jPNmn2T339550209503()jPNmn3T9550402294()jPNmn主主主T七、轴径设计及键的选取①.轴Ⅰ：13.80pkw，1640/minjnr，取。【】＝1带入公式：41.0592[]jPdn有，26.8dmm,轴加大以保证轴的稳定。圆整取35dmm机床课程设计说明书7选平键：108②.轴Ⅱ：23.65pkw，2320/minjnr，取。【】＝2带入公式：41.0577[]jPdn有，22.2dmm,轴加大以保证轴的稳定。圆整取30dmm选平键：108③.轴Ⅲ：33.51pkw，3160/minjnr，取。【】＝1带入公式：41.0592[]jPdn有，37.2dmm,轴加大以保证轴的稳定。圆整取40dmm选平键：108④.轴Ⅳ：选择主轴前端直径172Dmm，后端直径210.750.85DD（）取2D55mm，则平均直径55Dmm。对于普通车床，主轴内孔直径(0.550.6)dD,考虑为增强主轴的弯矩适当缩小内孔径故本例之中，主轴内孔直径取为15dmm支承形式选择两支撑，初取悬伸量80amm，支撑跨距348Lmm。选择平键连接，2214,75bhlmm。主轴(Ⅳ轴)图：八、带轮设计（1）确定计算功率:机床课程设计说明书8P=4kw,K为工作情况系数，可取工作8小时，取K=1.01.04.04.0jPKPkw（2）选择三角带的型号:由4.0jPkw和1440r/minn额查表选择B型带（3）取1100Dmm，则121121440225640nDDDmmn（4）核算胶带速度V117.54/60000Dnvms（5）初定中心矩1201200.7()2()227.5650DDADDmmAmm得，圆整取500mm。（6）计算胶带的长度221001202()2250024225100100225151824500DDLADDAmm取1550Lmm（7）计算实际中心距001550151850051622LLAAmm，圆整取520mm.（8）核算小带轮的包角211180225100180180120180166120520DDA.（9）确定胶带的根数Z01.92p，10.98c0142.121.920.980.99jpZpc，取三根带。机床课程设计说明书9带轮图：九、计算齿轮模数(1)模数的确定：a.传动组：计算最小齿轮分度圆直径32(1)76.57[]dKTd其中:-公比；=4；dN-电动机功率；dN=4KW；m-齿宽系数；][-齿轮传动许允应力;jn-计算齿轮计算转速。机床课程设计说明书10lim[]NzS，取lim=6052/Nmm,安全系数S=1。由应力循环次数选取1.2K3(41)1.25670346.750.94605605mm分度圆直径d76.57所以模数m=d/z=46.75/21=2.3,取m=3。十、各级转速校核各级实际转速(r/min)78.9157.9315.9631.6各级标准转速(r/min)80160320640误差1.4％1.3％1.3％1.3％以上各级的转速误差全部满足10(1)%10(1.411)%4.1%实际转速标准转速标准转速十一、齿轮校核轴号IIIIIIIV齿数3024364248364928355670213584模数3分度圆直径90721081261441081478410516821063105252齿顶圆直径96781141321501141539011117421669111258机床课程设计说明书11齿根圆直径82.564.5100.5118.5136.5100.5139.576.597.5160.5202.555.597.5244.5齿根高3.75齿顶高3齿高6.75中心距108126157.5齿宽2424242020242424202024302034（1）从上表可知Ⅰ轴到Ⅱ轴的最小齿轮齿数为24查设计手册可得以下数据：12324,2,3,8324,640/min,1.04,1.3,1.3jZumBnrKKK/18000/29000STTP①.接触应力：3170606064090003.2610mTnTKC0.83,0.58,0.64nNqKKK，1.00STnNqKKKKK123(1)20881000()sjjuKKKKNMPaZmuBn[N为传递的额定功率（KW）]3.8N将以上数据代入公式可得740.61100jMpaMpa②.弯曲应力：6160606064090002.36210mTnTKC机床课程设计说明书120.83,0.78,0.77nNqKKK，1.18STnNqKKKKK，0.395Y5123219110()SwjKKKKNMPaZmBYn将以上数据代入公式可得114.9320wMpaMpa（2）从上表可知Ⅱ轴到Ⅲ轴的最小齿轮齿数为28查设计手册可得以下数据：12328,2,3,10330,320/min,1.04,1.3,1.3jZumBnrKKK/18000/29000STTP①.接触应力：3170606032090002.610mTnTKC0.85,0.58,0.60nNqKKK，0.77STnNqKKKKK123(1)20881000()sjjuKKKKNMPaZmuBn[N为传递的额定功率（KW）]3.65N将以上数据代入公式可得690.61100jMpaMpa②.弯曲应力：6160606032090002.1210mTnTKC0.85,0.78,0.75nNqKKK，1.04STnNqKKKKK5123219110()SwjKKKKNMPaZmBn将以上数据代入公式可得52.7320wMpaMpa（3）从上表可知Ⅲ轴到Ⅳ轴（主轴）的最小齿轮齿数为21查设计手册可得以下数据：12321,4,3,10330,160/min,1.04,1.3,1.3jZumBnrKKK机床课程设计说明书13/18000/29000STTP①.接触应力：3170606016090002.110mTnTKC0.85,0.58,0.60nNqKKK，0.62STnNqKKKKK123(1)20881000()sjjuKKKKNMPaZmuBn[N为传递的额定功率（KW）]3.51N将以上数据代入公式可得10461100jMpaMpa②.弯曲应力：6160606016090001.87210mTnTKC0.95,0.78,0.75nNqKKK，1.04STnNqKKKKK5123219110()SwjKKKKNMPaZmBn将以上数据代入公式可得135.1320wMpaMpa十二、主轴校核（a）主轴的前端部挠度[]0.00025250.105syy（b）主轴在前轴承处的倾角[]0.001rad容许值轴承（c）在安装齿轮处的倾角[]0.001rad容许值齿651670787550802368516090150D1.0787690DilimmL平均总E取为52.110EMPa，44408745(1)(1)1356904()646487ddImm