(新)机械装备设计大作业

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

目录

一、运动设计 (4)

1 确定极限转速 (4)

2 确定公比 (4)

3 求出主轴转速级数 (4)

4 确定结构式 (4)

5 绘制转速图 (4)

6 绘制传动系统图 (6)

7 确定变速组齿轮传动副的齿数 (7)

8 校核主轴转速误差 (8)

二、动力设计 (9)

1 传动轴的直径确定 (9)

2 齿轮模数的初步计算 (10)

参考文献 (12)

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

max min 1060

4026.5

n n R n =

==。 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)2 1.26 6.358R ⨯-==≤,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min 26.5

0.0251060

d n u n ∏=

==，又电动机转速min /960r n d = 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）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1611

4c u ϕ

=

=，22 1.58c u ϕ==。 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4

1

min ≥

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 =≤φu 。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

0530960

u =

。

根据以上计算，绘制转速图如下：

图1 转速图138332⨯⨯

6、 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，传动比分别是22

1

11.59u ϕ=

=

，3111.26

u ϕ==，14=u 由参考文献【1】表3-9查得：

符合条件52,54,70Z S =的可取70Z S =，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55

1

13.18u ϕ=

=

，6211

1.59

u ϕ==，7 1.26u =。

查表得：

可取88Z S =，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76

1

1

4

u ϕ==

，28 1.59u ϕ==。 查表得：

可取103Z S =，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%ϕ±-=±⨯-=±。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

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

]

[91ϕj n P

d = 式中 d ——传动轴直径 P ——该轴传递的功率 j n ——该轴的计算转矩

][ϕ——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