哈工大机械制造装备大作业无丝杠车床

Harbin Institute of Technology

课程大作业说明书

课程名称：机械制造装备设计

设计题目：无丝杠车床主传动系统设计

院系：

班级：

设计者：

学号：

指导教师：

设计时间：

哈尔滨工业大学

目录

一、设计要求 (1)

二、运动设计 (1)

1、确定极限转速 (1)

2、确定公比 (1)

3、求出主轴转速级数Z (1)

4、确定结构式 (1)

5、绘制转速图 (1)

6、绘制传动系统图 (3)

7、确定变速组齿轮传动副的齿数 (3)

8、校核主轴转速误差 (5)

三、动力设计 (6)

1、传动轴的直径的确定 (6)

2、齿轮模数的初步计算 (7)

参考文献 (8)

一、设计要求

二、运动设计

1、确定极限转速

根据设计参数，主轴最低转速为25r/min，级数为12，且公比。于是可以得到主轴的转速分别为：25, 35.5, 50, 71, 100, 140, 200, 280, 400, 560, 800, 1120(r/min)，则转速的调整范围:

2、确定公比

根据设计数据，公比。

3、求出主轴转速级数Z

根据设计数据，转速级数。

4、确定结构式

按照主变速传动系设计的一般原则，选用结构式为的传动方案。其最后扩大组的变速范围,符合要求，则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1120r/min，可以选用Y系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机Y132S-4，其同步转速为1500r/min，满载转速为1440r/min，额定功率5.5kW。

（2）分配总降速传动比U

总降速传动比为，又因为电动机转速

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=5。

（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，所以首先定轴的转速。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

，又为避免扩大传动误差，减少振动噪声，限制最大升速比。

①定轴的转速

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，。于是可以确定轴的六级转速只能是：100,140,200,280,400,560 r/min，可见轴的最低转速为100r/min。

②定轴转速

第一扩大组的级比指数。于是，轴的最低转速可能是140，200，280，400r/min，为使轴转速不至于过低，造成轴的转矩较大，又避免了升速，取

，，这样，轴的最低转速为280r/min，三级转速分别为560,400,280r/min。

③定轴转速

轴级比指数为，由升2降4原则，则轴的转速可以是280，400，560，800，1120r/min，轴可取,，，于是确定轴的转速为560r/min。最后可以确定电动机轴与轴之间的传动比，采用带传动，传动比为

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

因为零件的参数尚未确定，所以根据转速图，先按传动副的传动比拟定一个主传动系统草图。按传动顺序画出由电动机经各传动轴至主轴的传动系统。

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：

变速组有三个传动副，传动比分别是,

，

由参考文献[1]表3-9查得：

，，，，，，，，

，，，，，，，，

，，，，，，，

如果变速组内所有齿轮模数相同，并且是标准齿轮，则三对传动副齿数和相同，符合上述条件的有可取或，取，查表可得轴主动齿轮齿数分别为：36、30和24。

根据相应的传动比，可算出三个传动副齿轮齿数为,

，。

②变速组：

变速组有两个传动副，传动比分别是，。

查表得：

，，，，，，，，

，，，，，，，

同理可取，于是可得轴上两联主动齿轮的齿数分别是：22、42。

根据相应传动比，可算出两个传动副齿轮齿数为，。

③变速组：

变速组有两个传动副，传动比分别是，。

查表得：

，，，，，

，，，，，，

同理可取，于是可得轴上两联主动齿轮的齿数分别是：18（降速传动）、60（升速传动）。

④带传动：

带传动的传动比为，取主动带轮直径,则从动带轮的直径。

将所计算的各传动副齿轮齿数更新至传动系统图与转速图：

图3 更新后的转速图

图4 更新后的传动系统图

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，即

下表为主轴转速误差与规定值之间的比较：

三、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：

式中,d 为传动轴直径(mm)；P 为该轴传递的功率(kW)， 为传动轴的计算转速(r/min)， 为传动轴的每米长允许扭转角，一般传动轴 ，选取 。

（1）主轴的计算转速

由参考文献[1]表3-10中所述，

。

（2）各个传动轴的计算转速

由转速图可以得到 、 、 轴的计算转速分别为560,280,100r/min 。

（3）各轴功率的确定

经过查阅资料，知一般情况下，滚动轴承的效率 ，齿轮副的效率 。

由主轴所需的功率P=4kW ，往前依次求出： 轴：

轴：

轴：

（4）各传动轴直径

轴：

，取

轴：

，取 轴：

，取

（5）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mm D 901 ，