车床的主传动系统设计

郑州科技学院1机械制造装备设计课程设计说明书设计题目:车床的主传动系统设计院系：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化专业班级：12级机制十五班学号：201233460姓名：霍道义指导老师：刘军日期：2015年12月18日郑州科技学院2车床的主传动系统设计任务书姓名霍道义学号201233460专业机制本班级15班最大加工直径为250mm的普通车床的主轴箱部件设计原始数据：主要技术参数题目主电动机功率P/kw4最大转速2500最小转速112公比1.41工件材料：钢铁材料。刀具材料：硬质合金。设计内容：1）运动设计：根据给定的转速范围及公比确定变速级数，绘制结构网、转速图、传动系统图，计算齿轮齿数。2）动力计算：选择电动机型号及转速，确定各传动件的计算转速，对主要零件（如带、齿轮、主轴、传动轴、轴承等）进行计算（初算和验算）。3）绘制下列图纸：①机床主传动系统图（画在说明书上）。②主轴箱部件展开图及主要剖面图。③主轴零件图。4）编写设计说明书1份。郑州科技学院3目录1绪论...............................................42普通车床主动传动系统参数的拟定.....................52.1电动机的选择...................................52.2确定转速级数...................................53传动设计...........................................63.1拟定传动方案...................................63.2确定结构式....................................63.3设计结构网.....................................73.4绘制转速图.....................................93.5各传动组传动副齿轮齿数........................103.6绘制传动系统图................................134.传动零件设计.......................................134.1V带传动设计..................................134.2齿轮传动设计..................................164.3轴的设计计算..................................194.4轴承的选用....................................234.5键的选用.....................................244.6圆盘摩擦离合器的选择和计算...................244.7轴承端盖设计..................................255动力计算..........................................265.1齿轮的强度校核................................265.2各传动轴轴承的校核............................285.3主轴的校核....................................295.4键的校核......................................316箱体的结构设计....................................326.1箱体材料......................................326.2箱体结构......................................327润滑设计及润滑油选择..............................337.1润滑设计......................................337.2润滑油的选择..................................358总结..............................................369参考文献..........................................37郑州科技学院41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》、《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。郑州科技学院5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4KW，选取电动机的超载系数K=1.1，，选择电动机的型号为Y112M-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Y112M-441440r/min4级1500r/min2.2确定转速级数已知条件:主轴，电动机P=4KW，最大加工直径250mm，公比由公式，则转速范围综上可知Z=10，故机床主轴为10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112，再每跳过5个数取一个转速，即可得到公比为1.41的等比数列:112r/min、160r/min、224r/min、315r/min、450r/min、630r/min、900r/min、1250r/min、1800r/min、2500r/min。郑州科技学院63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10级，为了实现10级，本次设计中，我按12级的主轴箱来计算，让其中两组数据一样，最终达到10级。﹙1﹚10=3×2×2-2﹙2﹚10=2×2×3-2﹙3﹚10=2×3×2-2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，因此确定传动方案为：10=3×2×2-2。根据前密后疏原则确定结构式为。郑州科技学院73.3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，设计设计结构网如下所示郑州科技学院8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。郑州科技学院93.4绘制转速图1.选择Y112M-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=1440r/min不符合转速数列标准，因而增加一定比变速副。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+0+1=4。3.确定各级转速由前面计算已知：2500，1800，1250，900，630，450，315，224，160，112r/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，结合结构式，Ⅲ轴的转速只有一种可能：224，315，450，630，900，1250r/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，可取郑州科技学院10，，轴Ⅱ的转速确定为：450，630，900r/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：900r/min。由此也可确定加在电动机与主轴之间的定变速比i=1440/900=1.6。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郑州科技学院11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：……57、60、63、66、69、72、75、78……时：……58、60、63、65、67、68、70、72、73、77……时：郑州科技学院12