机械装备设计大作业

-1-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运动和动力设计设计要求：序号机床主参数公比φ最低转速级数Z功率（kW）10最大加工直径φ400mm无丝杠车床1.4126.5125.5-2-目录一、运动设计………………………………………………………………………41确定极限转速………………………………………………………………42确定公比……………………………………………………………………43求出主轴转速级数…………………………………………………………44确定结构式…………………………………………………………………45绘制转速图…………………………………………………………………46绘制传动系统图……………………………………………………………67确定变速组齿轮传动副的齿数……………………………………………78校核主轴转速误差…………………………………………………………8二、动力设计………………………………………………………………………91传动轴的直径确定…………………………………………………………92齿轮模数的初步计算………………………………………………………10参考文献……………………………………………………………………………12-3-一、运动设计1、确定极限转速根据设计参数，主轴最低转速为26.5r/min，级数为17，且公比φ=1.26。于是可以得到主轴的转速分别为：26.5,33.5,42.5,53,67,85,106,132,170,212,265,335,425,530,670,850,1060r/min，则转速的调整范围maxmin10604026.5nnRn。2、确定公比φ根据设计数据，公比φ=1.26。3、求出主轴转速级数Z根据设计数据，转速级数Z=17。4、确定结构式按照主变速传动系设计的一般原则，选用结构式为13818332的传动方案。其最后扩大组的变速范围8(21)21.266.358R,符合要求，其它变速组的变速范围也一定符合要求。5、绘制转速图（1）选定电动机根据设计要求，机床功率为4KW，可以选用Y132M1-6，其同步转速为1000r/min，满载转速为960r/min，额定功率4KW。（2）分配总降速传动比总降速传动比为min26.50.0251060dnun，又电动机转速min/960rnd不在所要求标准转速数列当中，因而需要用带轮传动。（3）确定传动轴的轴数轴数=变速组数+定比传动副数=3+1=4。-4-（4）绘制转速图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。①确定III轴的转速由于第二扩大组的变速范围为8，选取故这两对传动副的最小和最大传动比必然是16114cu，221.58cu。于是可以确定III轴的六级转速只能是：106,132，170,212，265，335,425,530，670r/min，可见III轴的最低转速为106r/min。②确定II轴转速第一扩大组的级比指数31X。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41minu，又为避免扩大传动误差，减少振动噪声，限制最大升速比22maxu。于是，II轴的最低转速是335/min，三级转速分别为530,425,300r/min。③确定I轴转速I轴级比指数为10X，由升2降4原则，则确定I轴的转速为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，传动比为0530960u。根据以上计算，绘制转速图如下：-5-图1转速图1383326、绘制传动系统图图2传动系统图-6-7、确定变速组齿轮传动副的齿数①变速组a：变速组a有三个传动副，传动比分别是22111.59u，3111.26u，14u由参考文献【1】表3-9查得：符合条件52,54,70ZS的可取70ZS，查表可得轴I主动齿轮齿数分别为：35、31、27。根据相应的传动比，可得轴II上的三联齿轮齿数分别为：35、39、43。②变速组b：变速组b有两个传动副，传动比分别是55113.18u，62111.59u，71.26u。查表得：可取88ZS，于是可得轴II上主动齿轮齿数分别是：49,34,21。于是根据相应传动比，得轴III上三齿轮的齿数分别是：49,54,67。③变速组c：变速组c有两个传动副，传动比分别是76114u，281.59u。查表得：可取103ZS，于是可得轴III上主动齿轮齿数分别是：63,21。于是根据相应传动比，得轴Ⅳ上两齿轮的齿数分别是：40,82。8、校核主轴转速误差实际传动比所造成的主轴转速误差，要求不超过10(1)%10(1.261)%2.6%。下表为主轴转速误差与规定值之间的比较：表1主轴转速误差与规定值之间的比较标准转速r/min实际转速r/min主轴转速误差在标准值范围之内26.526.70.42%√33.533.80.89%√42.542.50.00%√-7-5353.71.32%√6767.91.34%√8585.40.47%√106107.081.01%√132135.562.60%√170170.530.31%√212208.001.88%√265261.641.27%√335330.021.46%√425417.781.69%√530525.590.83%√670658.541.71%√850833.651.92%√10601048.781.05%√二、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：4][91jnPd式中d——传动轴直径P——该轴传递的功率jn——该轴的计算转矩][——该轴每米长度允许扭转角，取值为m/6.0（1）主轴的计算转速-8-由参考文献【1】表3-10中所述，13min85/minZnnr。（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530,335,106r/min。（3）各传动轴直径I轴：444919130.47[]5300.6IIIPdmmmmn取Id=35mmII轴：444919134.17[]3350.6IIIIIIPdmmmmn取IId=40mmIII轴：444919145.57[]1060.6IIIIIIIIIPdmmmmn取IIId=50mm（4）主轴轴颈尺寸的确定根据参考文献【1】中表3-13，主轴前轴轴颈范围为70105mm,取170Dmm，后轴颈直径21(0.75~0.85)49~59.5DDmm，取255Dmm。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=27，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，使III轴获得530,425,335r/min三个转速，106r/min是III轴的计算转速，所以该齿轮的计算转速为335r/min。c变速组内的最小齿轮齿数是z=21，使主轴获得9级转速，85r/min是主轴的计算转速，所以该齿轮的计算转速为530r/min。（2）模数的计算要求每个变速组的模数相同。根据：-9-其中：jm——按接触疲劳强度计算的齿轮模数u——大小齿轮的齿数比dN——电动机功率kW，4dNKWm——齿宽系数，取8m1z——小齿轮齿数][j——齿轮传动许用接触应力，取[]1370jMPajn——计算齿轮计算转速（r/min）变速组a：3322221(1)(1.591)416338163381.69[]8271.591370530damjjuNmmmmmzun，取2ammm变速组b：3322221(1)(3.191)416338163382.17[]8213.191370335dbmjjuNmmmmmzun，取2.5bmmm变速组c：3322221(1)(3.91)416338163382.14[]8213.91370335dcmjjuNmmmmmzun，取3cmmm3221(1)16338[]djmjjuNmzun-10-参考文献[1]张庆春等.机械制造装备设计.哈尔滨工业大学机电工程学院，2011