哈工大综合课程设计：卧式升降台铣床

——转速变化系数，此处取0.97/0.98；
按简化的接触疲劳强度公式进行计算：
式中 —按接触疲劳强度计算的齿轮模数（mm）；
——驱动电动机功率（ｋＷ）；
——计算齿轮的计算转速（ｒ／ｍｉｎ）
——大齿轮齿数与小齿轮齿数之比
——小齿轮齿数；
——齿宽系数， （Ｂ为齿宽，ｍ为模数），取 ＝8；
——许用接触应力（ＭＰａ），一般的机床寿命为6~10年， ，齿轮材料为调质45号钢表面淬火，查得许用接触应力 。
主轴转速误差与规定值之间的比较
标准转速r/min
实际转速计算式
实际转速r/min
转速误差%
在标准范围内
28
28.0
0
40
40.0
0
56
56.1
0.1
80
78.8
1.6
112
112.5
0.4
160
157.5
1.6
224
227.2
1.4
315
324.6
3.0
450
454.4
1.0
630
638.3
1.3
900
2)分配总降速传动比
最后扩大组的级比指数为6，同时升速和降速都不能超过极限范围，所以III轴的最低转速只能为112r/min，根据“前慢后快”的原则II轴的最低转速可以为224r/min或315r/min，选择较低转速虽然可以减小发热和噪声，但这两根轴上的齿轮副模数会略大，所以选择为315r/min。电机转速为1450r/min，II轴的转速定为630r/min,可选出电机传入齿轮传动比。
专业：机械设计制造及其自动化班号：学号：
任务起止日期：2014年11月24日至2014年12月12日
课程设计题目：工作台面积 卧式升降台铣床主传动系统设计
主要内容：
（1）运动设计：根据给定的设计要求，分析定传动方案和传动系统图，确定传动副的传动比及轮齿数，并计算主轴实际转速与标准转速的相对误差。
（2）动力设计：根据给定的电动机功率和传动件的计算转速，初算传动轴朱静、齿轮模数，确定皮带类型及根数等。完成装配草图，验算传动件的应力、变形等是否在允许范围内，验算主轴组件的静刚度。
机械制造装备课程设计项目总结报告
题目：工作台面积320×1250mm2卧式升降台铣床主传动系统设计
院（系）机电工程学院
专业机械设计制造及其自动化
学生
学号
班号
指导教师韩振宇
填报日期2014年12月10
哈尔滨工业大学机电工程学院制
2014年4月
哈尔滨工业大学机械制造装备课程设计任务书
姓名：院系：机电学院
3)确定传动轴的轴数
变速机构共需要5个轴。
绘制转速图如下：
4.
因为零件的参数尚未确定，先根据转速图，按传动副的传动比拟定一个主传动系统草图如下：
1）确定变速组齿轮传动副的齿数可用计算法或查表法选定齿轮的齿数
各个变速组双轴间的齿数和 的确定
式中： —同一变速组中的最小传动比，第一、二变速组 ，第三变速 ； —同一变速组中最小齿轮齿数， 。
式中 —传动轴直径（mm）；
—该轴传递的功率（kW）；
—该轴的计算转速（r/min）；
—该轴每米长度允许扭转角（deg/m），一般传动轴取 ＝0.5°～1°。
这里取0.8°。
则各个轴的初算直径为
I轴
取为 。
II轴
取为 。花键轴尺寸取 。
III轴
取为 。花键轴尺寸取 。
IV轴
取为 。花键轴尺寸取 。
3.
根据已知的公比、最小转速和级数计算最大转速和各级转速，查标准数列得到各级转速分别为：28、40、56、80、112、160、224、315、450、630、900和1250。
2.
根据传动副“前多后少”的原则，选择主轴转速结构式。根据级数要求，需要有一组重复的转速。故其转速结构式及级比指数为 ，符合要求。
则初步计算各个传动组的齿轮模数如下：
第一变速组的齿轮1
第二变速组的齿轮4
第三变速组的齿轮10
第四变速组的齿轮15
取第一、第二变速组的模数相等，便于减少设备成本，所以模数m1 m2为2.5mm。第三、第四变速组的齿轮模数m3、m4选择为3.0mm。
4.
见A0及A1图纸。
4.
1
选择第四传动组中的Z23和Z92进行接触应力和弯曲应力进行验算。
接触应力验算公式为
弯曲应力验算公式为
式中：N——传递的额定功率（kW）, ;
Nd——电动机的功率（kW）;
——从电动机到计算齿轮的传递效率；
——计算转速（r/min）；
——齿轮模数（mm）；
——齿宽（mm）；
Z——小齿轮齿数；
u——大齿轮齿数和小齿轮齿数之比；
——寿命系数：
——工作期限系数：
T——齿轮在机床工作期限 内的总工作时间（h），对于中型机床的齿轮取 。同一变速组内的齿轮总工作时间可近似地认为 ，p为该变速组的传动副数。此处取Ts=15000h，p=2，则T=7500h。
1.2.
机床作为加工的母机，总是要保证和提高加工质量和生产率，随着科技的不断进步，各种机床也相应地不断发展与更新，如性能参数的提高、功能的扩大、切削功率的加大，自动化程度的提高，机床动态性能的不断改善，加工精度的不断提高，基础元件的不断创新，控制系统的更新等等。
我国机床工业的发展趋势：根据机床工具工业局对振兴我国机床工业的设想，要在以后相当长时期内限制和压缩落后机床的生产，要化大力气发展高性能、高效率、高水平的适合国民经济需要的“高档”产品，改善机床品种的构成比。重点发展机、电、仪结合的产品。注意在冲压、电加工、激光、等离子加工中应用数控技术。
（1）设计内容要求
图纸工作量：画两张图。其中：
开展图（A0）：轴系展开图。其中摩擦离合器、制动和润滑不要求画，但要求掌握；操纵机构只画一个变速手柄。
截面图（A1）：画剖面轴系布置示意图（包括截面外型及尺寸、车床标中心高）。
（2）标注：中心距、配合尺寸、定位尺寸、中心高（车床）、外型尺寸。
（3）标题栏和明细栏
国外机床工业的发展，特别讲究机床的精度、效率，讲究机床制造工艺技术水平，试验分析与理论研究。从七十年代以来，国外已普遍推广使用数控机床。日本和美国已建成柔性自动化生产车间和柔性自动化工厂，整个机床制造的技术水平和自动检测控制技术已有大幅度提高。
2.
1.
2.
2.1.
机械制造及其自动化专业的“综合课程设计II”，是以车床和铣床主传动系统设计为内容，每个学生设计参数不同，完成展开图和截面图各一张及相关计算和文件和项目结题报告。
由参考文献[1]表3-13查得主轴前轴颈的直径 ，取为80mm。后轴颈的直径 。取为65mm。尽量使主轴截面变化要小，外径尺寸要缓减。铣床主轴内孔直径按铣床主轴端部尺寸标准选取。主轴材料选为45号钢，调质处理，在主轴端部、锥孔、定心轴颈和定心锥面处进行高频局部淬火。
4.
同一变速组中的齿轮取同一模数，选择负荷最重的小齿轮，第一变速组选择齿轮1计算，第二变速组选择齿轮6计算，第三变速组选择齿轮11计算。
完成相关技术文档，形成项目总结报告。
3.
减速箱内各级减速比分配、齿轮模数齿数齿宽的选取和机床功率的计算为本次设计的关键内容，解决以上问题可以完成机床基本功能的实现以及机床正常运行的保证。
同时主轴箱内传动件的空间布置是极其重要的问题之一，变速箱内各传动轴的空间布置首先要满足机床总体布局对变速箱的形状和尺寸的限制，还要考虑各轴受力情况，装配调整的操纵维修的方便。其中齿轮的布置与排列是否合理将直接影响主轴箱的尺寸大小、结构实现的可能性以及变速操纵的方便性。主轴传动件的合理布置也很重要。合理布置传动件在主轴上的轴向位置，可以改善主轴的受力情况，减小主轴变形，提高主轴的抗振性。
则系统的结构网如下图：
3.
1)选定电动机
铣床为一般金属切削机床的驱动，没有特殊性能要求，所以采用Y系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。Y系列电动机高效、节能、启动转矩大、噪声低、振动小、运行安全可靠。根据《机床使用设计手册》选择电动机的型号为Y112S-4，同步转速1500r/min，满载转速1440r/min，功率5.5kW。
（3）结构设计：进行主传动轴系、变速机构、主轴组件、箱体、操纵机构、润滑与密封等结构设计，回执装配图（包括展开图、剖视图）及零件工作图。
（4）撰写项目总结报告，包含详细的设计说明。
技术要求：
主轴转速级数 ，最低转速 ，公比 ，电动机功 。
进度安排：三周
（1）准备工作及初算2天；（2）展开草图4天；
（3）截面草图2天；（4）验算、加粗、标注4天；
轴序号
I
II
III
IV
V
计算转速r/min
1440
630
315
112
80
各齿轮计算转速表
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
计算转速r/min
1440
630
630
630
630
315
315
450
序号
9
10
11
12
13
14
15
16
计算转速r/min
315
315
315
112
224
112
315
80
2.
传动轴直径按扭转刚度用下式进行概算
4.2.运动设计
1.确定极限转速：
2.确定结构网或结构式：
3.绘制转速图：
4.绘制传动系统图
1）确定变速组齿轮传动副的齿数
核算主轴转速误差
4.3.动力设计
1.传动件的计算转速
2.传动轴直径初定