哈工大-机械制造装备设计-大作业-铣床

HarbinInstituteofTechnology机械制造装备设计大作业设计题目：铣床主传动系统运动和动力设计院系：英才学院班级：姓名：学号：时间：2013.05.01哈尔滨工业大学一、题目参数：序号机床主参数公比φ最低转速级数Z功率（kw）37工作台面积320×12500mm2卧式升降台铣床主传动系统设计1.4131.5124二、运动设计1、确定极限转速由题目可知，主轴最低转速为31.5r/min，级数为12，且公比φ=1.41。于是可以得到主轴的转速分别为：31.5,45,63,90,125,180,250,355,500,710,1000,1400r/min，则转速的调整范围maxmin.nnRn140044315。2、确定公比φ根据设计数据，公比φ=1.413、求出主轴转速级数Z由题目可知，转速级数Z=124、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13612322的传动方案。其最后扩大组的变速范围().r621214188,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，最高转速为1400r/min，可以选用Y112M-4，其同步转速为dn=1500r/min，满载转速为1440r/min，额定功率4KW。2）分配总降速传动比总降速传动比为minΠ..dnun315002251400，电动机转速/minmnr1440不在所要求标准转速数列当中，因而需要增加一定比传动副。3）确定传动轴的轴数轴数=变速组数+定比传动副数+1=3+1+1=54）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，故这两对传动副的最小和最大传动比必然是cu14114φ，cu222φ。于是可以确定Ⅲ轴的六级转速只能是：125,180,250,355,500,710r/min，可见Ⅲ轴的最低转速为125r/min。②确定Ⅱ轴转速第一扩大组的级比指数X1=3。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minu14，又为避免扩大传动误差，减少振动噪声，限制最大升速比maxu22φ。于是，Ⅱ轴的最低转速是180r/min（maxmin,uu21φφ）、250r/min(maxmin,uu121=φφ)、355r/min(maxmin,uu31=1φ)、500r/min(maxmin,uu411=φφ)，为使II轴转速不至过低，造成II轴的转矩较大，又避免了升速，取maxmin,uu31=1φ，这样，Ⅱ轴的最低转速为355r/min，三级转速分别为710，500，355r/min。③确定Ⅰ轴转速I轴级比指数为X0=1，由升2降4原则，则Ⅰ轴的转速可以是355,500,710,1000,1400r/min,基于上面的理由，确定Ⅰ轴的转速为710r/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uφ027101114402。根据以上计算，绘制转速图如下。31.5456390125180250355500710100014001440r/min电动机主轴IIIIII主轴2000图1转速图31×23×266、绘制传动系统图图2传动系统图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，传动比分别为u22112φ，.u311141φ，u41，由参考文献[1]表5-1查得：u22112φ时：zS……63、66、69、72、75、78…….u311141φ时：zS……63、65、67、68、70、72、73、77……u41时：zS……62、64、66、68、70、72、74、76……可取zS72,查表可得轴Ⅰ主动齿轮齿数分别为：24、30、36。根据相应传动比，可得轴Ⅱ上的三联齿轮齿数分别为：48、42、36。②变速组b:变速组b有两个传动副，传动比分别是u531φ，u61。查表得：.u531128φ时：zS……73、76、77、80、81、84、87……u61时：zS……74、76、78、80、82、84、86……可取zS84，于是可得轴Ⅱ上两联齿轮的齿数分别为：22、42。于是根据相应传动比，得轴Ⅲ上两齿轮的齿数分别为：62、42。③变速组c:变速组c有两个传动副，传动比分别是u74114φ，u282φ。查表得：u714时：zS……85、89、90、94、95……u82时：zS……78、81、84、87、89、90……可取zS90。u714为降速传动，取轴Ⅲ齿轮齿数为18；u82为升速传动，取轴Ⅳ齿轮齿数为30。由对应传动比，得轴Ⅲ上两联动齿轮的齿数分别为18，60；轴Ⅳ两齿轮齿数分别为72，30。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（φ-1）%=±10（1.41-1）%=±4.1%。下表为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31.531.490.03%√4544.990.02%√6362.980.03%√9088.751.39%√125126.791.43%√180177.51.39%√250251.940.78%√355359.911.38%√500503.870.77%√7107100%√10001014.291.43%√140014201.43%√三、动力设计1、传动轴的直径的确定传动轴直径可以按照扭转刚度进行初步计算：jPdn491φ式中d－传动轴直径P－该轴传递的功率nj－该轴的计算转速[φ]－该轴每米长度允许扭转角，取值为0.6°/m1）主轴的计算转速由参考文献[1]表5-2中所述，min/minZnnrφ1390。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710，355，125r/min。3）各轴功率的确定经过查阅资料，一般情况下，滚动轴承的效率.η1098，齿轮副的效率.η2095。由主轴所需功率P=4KW,往前依次求出：III轴：...IIIPPKWηη124430098095II轴：....IIIIIPPKWηη1243461098095I轴：....IIIPPKWηη124614960980954）各传动轴直径Ⅰ轴：...IIIPdmmnφ444969191298971006，取Idmm30II轴：...IIIIIIPdmmnφ444619191349035506,取IIdmm35III轴：...IIIIIIIIIPdmmnφ444309191445312506，取IIIdmm455）主轴轴颈尺寸的确定根据参考文献[1]中图6-16，主轴前轴轴颈范围为67~89mm，取D1=80mm，后轴颈直径(.~.)~DDmm210750856068，取Dmm265。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变速组内的最小齿轮齿数是z=24，只有一个转速710r/min，取为计算转速。b变速组内的最小齿轮齿数是z=22，使III轴获得250、180、125r/min三个转速，125r/min是III轴的计算转速，所以该齿轮的计算转速为355r/min。c变速组内的最小齿轮齿数是z=18，使主轴获得6级转速31.5,45,63,90,125,180r/min，90r/min是主轴的计算转速，，所以该齿轮的计算转速为355r/min。2）模数的计算要求每个变速组的模数相同。根据：()[]djmjjuNmzμσn3221116338φ其中，jm-按接触疲劳强度计算的齿轮模数；u-大小齿轮齿数比；dN-电动机功率kw，dN=5KW；mφ-齿宽系数，取m8φ；z1-小齿轮齿数[]jσ-齿轮传动许用接触应力，取[]jσMPa450jn-计算齿轮计算转速（r/min）。变速组a：()().[]damjjuNmmmzμσnφ3322221121516338163383678242450710，取ammm4变速组b：()().[]dbmjjuNmmmzμσnφ6222332222622211151633816338473822450355，取bmmm5变速组c：()().[]dcmjjuNmmmzμσnφ7218332222721811151633816338527818450400，取cmmm6四、参考文献[1]机械制造装备设计讲义.哈尔滨工业大学[2]宋宝玉,王黎钦.机械设计.北京:高等教育出版社[3]宋宝玉.机械设计课程设计指导书.北京:高等教育出版社