哈工大机械制造装备设计大作业

Harbin Institute of Technology

机械制造装备设计

大作业

题目：无丝杠车床主传动系统设计学院：机电工程学院

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©哈尔滨工业大学

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设计

目录

一、运动设计 (3)

1 确定极限转速 (3)

2 确定公比 (3)

3 求出主轴转速级数 (3)

4 确定结构式 (3)

5 绘制转速图 (4)

6 绘制传动系统图 (5)

7 确定变速组齿轮传动副的齿数 (6)

8 校核主轴转速误差 (6)

二、动力设计 (7)

1 传动轴的直径确定 (7)

2 齿轮模数的初步计算 (7)

参考文献 (9)

设计任务

设计题目：无丝杠车床主传动系统设计

已知条件：最大加工直径ф400mm，最低转速40r/min，公比φ=1.41，级数Z=11，切削功率N=5.5KW。

设计任务：

1.运动设计：确定系统的转速系列；分析比较拟定传动结构方案；确定传动副的传动比和齿轮的齿数；画出传动系统图；计算主轴的实际转速与标准转速的相对误差。

2.动力设计：确定各传动件的计算转速；初定传动轴直径、齿轮模数；选择机床主轴结构尺寸。

一、运动设计

1. 确定极限转速

已知最低转速为40r/min，公比φ=1.41，参考文献[1]表4-2标准转速系列的本系统转速系列如下：40 57 80 113 160 226 320 453 640 905

1280 r/min，则转速的调整范围max

min 1280

32 40

n n

R

n

===。

2. 确定公比

根据设计数据，公比φ=1.41。

3. 求出主轴转速级数Z

根据设计数据，转速级数Z=11。

4.确定结构式

（1）确定传动组和传动副数

由于总级数为11，先按12设计再减掉一组。共有以下几种方案：

12=4×3 12=3×4 12=3×2×2 12=2×3×2 12=2×2×3 根据传动副前多后少原则，以减少传动副结构尺寸选择第三组方案，即： 12=3×2×2

（2）确定结构式

按前疏后密原则设计结构式中的级比指数，得到：

12=3

1×2

3

×2

6

减掉一组转速为：

12=31×23×25

对于该结构式中的第二扩大组x 2=5、p 2=2，而因此r 2=φ5×(2-1)

=1.415=5.57<8。

该方案符合升二降四原则。 5. 绘制转速图 （1）选定电动机

本题已经确定切削为5.5KW ，4极电机，参照相关手册选择Y132S-4型电机。Y132S-4型电机主参数如下： 额定功率 5.5KW ； 满载转速 1440r/min （2）确定传动轴的轴数

传动轴数=变速组数+定比传动副数+1=3+1=4。 （3）分配总降速传动比

按从主轴向电机分配传动比，并按照升二降四、先快后慢原则分配。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φ 5 =1.415=5.57，选取故这两对传动副的最小和最大传动比13

1

c u ϕ=

，22c u ϕ=。

于是可以确定III 轴的六级转速只能是：113，160，226，320，453，640r/min ，可见III 轴的最低转速为113r/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 。可取13

1

b u ϕ=

，21b u =。于是，II 轴的最低

转速是320/min ，三级转速分别为640,453,320r/min 。 ③确定I 轴转速 同理，轴I 可取12

1

a u ϕ=，21

a u ϕ

=

，31a u =。于是就确定了轴I 的转速

为640r/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

0640

1440

u =

。 根据以上计算，绘制转速图如下：

图1. 转速图6.绘制传动系统图

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，传动比分别是取12

1

12a u ϕ=

=

，211

1.41

a u ϕ==，31a u =。

由参考文献[1]表5-1查得：符合条件60,72Z S =的可取72Z S =，查表可得轴I 主动齿轮齿数分别为：24、30、36。根据相应的传动比，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，传动比分别是可取13

1

1

2.82

b u ϕ=

=

，21b u =。查表得：可取84Z S =，于是可得轴II 上主动齿轮齿数分别是：22,42。于是根据相应传动比，得轴III 上三齿轮的齿数分别是：62,42。 ③变速组c ：

变速组c 有两个传动副，传动比分别是73

1

1

2.82

u ϕ=

=

，282u ϕ==。查表得： 可取90Z S =，于是可得轴III 上主动齿轮齿数分别是：22,60。于是根据相应传动比，得轴Ⅳ上两齿轮的齿数分别是：62,30。

8. 校核主轴转速误差

下表为主轴转速误差与规定值之间的比较：实际传动比所造成的主轴转速误差，要求不超过10(1)%10(1.411)% 4.1%ϕ±-=±⨯-=±。

表1 主轴转速误差与规定值之间的比较