机械制造装备设计课程设计(18级)

机械制造装备设计课程设计--机床主传动系统设计
3、动力计算
① 传动件的计算转速（主轴、各传动轴、最小齿轮）； ② 传动轴直径的估算和选用（一般情况下，应利用轴的扭转强度计算的方 法来估算出轴的最小直径，求得d值应加以圆整。如果是花键轴，则花键的
内径可比计算的d值减小7%，由此选用合适的花键）；
③ 主轴的设计（前端、后端直径、内孔直径、支撑形式、悬伸量、支撑跨 距等）； ④ 齿轮模数的估计（一般同一变速组中的齿轮取同一模数，一个主轴变速 箱中的齿轮采用1～2种模数。主轴变速箱的齿轮模数常取为2.5、3、4mm)。
Ⅲ
Ⅱ Ⅰ
Ⅳ
Ⅵ
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电机轴 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 1: 1 1440 Ⅳ Ⅵ Ⅴ 2000
1:1.03
1:1
1400
1000 710 500 355 250 180 125 90 63 45
CM6132 型普通车床转速图
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5. 齿轮齿数的确定 三对传动副，传动比为：
零件在空间上是否相碰；
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④ 结构应有良好的润滑和密封性，避免漏油现象发生；
⑤ 注意事项：
a、注意滑移齿轮是否有足够的移动位置，是否会发生干涉； b、大齿轮外圆是否与其他轴或轴上的零件相碰； c、轴、轴承及轴上零件的固定和定位要可靠，受力后不应发生串动现象； d、机床应有良好的、可靠的润滑和密封装置； e、结构设计一方面要满足机床性能要求，另一方面要注意加工和装配工 艺性；
（1）结构网
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ Ⅳ
从Ⅰ轴到Ⅳ轴 可传递12种转速。 结构式： 12 3 2 2
反映传动链特性关系
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（2）结构式
由于结构上的限制，变速组中的传动副数目通常选用2或3为宜，即：
z 2 3
m
n
12=3×2×2， 12=2×3×2，
（ 1 ）主轴前端轴颈的直径 D1
D1 机床 车床 钻床 KW 1.5~2.5 60~80 50~80 50~90 2.6~3.6 70~90 50~85 60~90 3.7~5.5 70~105 60~90 60~95 5.6~7.3 95~130 70~95 75~100 7.4~11 110~145 75~100 90~105
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C6136 车床
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设计内容及步骤
一. 运动设计
1. 确定转速级数 已知： nman、nmin、
lg Rn 转速级数：z 1 lg
Rn ：变速范围
rpm 1.41 例：已知 n 45 ~ 2000
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2、动力计算 根据给定的电动机功率，计算主轴及传动轴尺寸、齿轮、
皮带的根数及型号，确定轴承等。验算主轴或某一根传动轴
的刚度和轴承的承载能力。 3、结构设计 进行传动轴组件、变速机构、主轴组件等的布置和结构 设计。绘制机床主轴主变速箱装配图（包括展开图和一主要 剖视图）和一主要零件图。
在草图完成后校核用。在画草图之前，先估算，再选用标准齿轮 模数。一般同一变速组中的齿轮取同一模数，一个主轴变速箱中 的齿轮采用1～2种模数。传动功率的齿轮模数一般取大于2mm。 在中型机床中，主轴变速箱中的齿轮模数常取：2.5、3、4。
1
P 3 按齿面点蚀估算的齿轮中心距： A 370 ( ) mm n1 j 式中，P：该齿轮传递的功率（KW）。
34 27 27 34
39 31 31 39
40 32 32 40
（1）根切 （2）结构
i3 :
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例如：传动轴的直径为35mm，齿轮模数为2.5，齿数20
37.5
分度圆：45
齿顶圆：50
齿根圆：37.5
38 如果选用 20
35
显然，齿轮的强度不够。
中型 大型
n3
n4
n7
n8
n7
z 1 4
（3）立式钻床、摇臂钻床
n j nmin
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电机轴 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
1:1
Ⅳ
Ⅵ
Ⅴ 2000 1400
1440
1:1.35
1000
710
1:2.82
500 355 250
1: 2. 5
180
125
1:3.55
90 63 45
f、严格遵守国家标准；
g、图纸符合国家机械制图标准。
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5、零件的验算 ① 在零件尺寸和位置确定后，才可以知道它们的受力状态，
力的大小，作用点和方向，才可以对零件（如齿轮、轴、键、
轴承等）进行较为精确的验算。 ② 如发现不合理或不正确时，应重新修改结构，重新计 算，以达要求。
机械制造装备设计
课程设计
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一、设计题目
设计一台普通车床的主传动系统，完成变速级数为18级。 带传动采用卸荷带轮；由摩擦离合器实现主轴换向。
二、设计目的
① 通过设计实践，掌握机床主传动系统的设计方法。 ② 培养综合运用机械制图、机械设计基础、机械制造装备 设计及结构工艺等相关知识，进行工程设计的能力。
12=2×2×3
遵循“前多后少”原则： 12=3×2×2
3. 传动顺序与扩大顺序
传动顺序： 12=3×2×2
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扩大顺序：
12 31 23 2 6
下标：同组的传动副间的级比。
12 31 23 2 6
12 31 26 23
国产机床动力参数参考表 机床 C6140 C6132
功率(KW)
机床 Z3040 Z3063
功率(KW)
3.0 5.5
机床 X62、63 X63W
功率(KW)
7.5 10.0
7.5 3.0
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2. 主轴的估算
在设计之初，由于确定的仅仅是一个设计方案，具体构造尚 未确定，因此，只能根据统计资料，初步确定出主轴的直径。
若需键连接，则会切穿齿根。
故，齿数和不能太小。
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二. 动力计算 1. 电机功率的估算 在主传动的结构方案未确定之前，可按下式进行估算：
N主 N切 η机
式中，
N 主：主传动电机功率 N 切：消耗的切削功率
η机：总传动链的机械效率 ，η机 η1 η2 一般：机 0.70 ~ 0.85
所以，在一个变速组， 变速范围：≤8
500 355 250 1:2.82
180
125 90
1:4
63
45
“前缓后急”原则：传动在前的传动组，其降速比小，而在后的
传动组，其降速比大
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（3）CM6132 型普通车床
Ⅴ
采用分离式传动，变 速箱和主轴箱分离。
采用了背轮机构， 解决传动比不能过大 的问题。
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4、编写设计计算说明书 主要包括：
1）运动设计和动力计算的计算过程和分析；
2）结构设计说明（包括主要结构的分析以及其他需要说明 或论证的问题）; 3）参考文献
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四、课程设计的步骤和注意事项
1、准备工作 2、运动设计 ① 传动方案设计（集中传动或分离式传动）； ② 结构式；
CM6132 型普通车床转速图
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机械制造装备设计课程设计--机床主传动系统设计 4. 齿轮模数的估算
按接触疲劳强度或弯曲强度计算齿轮模数比较复杂，而且有
些系统只有在齿轮各参数都已知道的情况后方可确定，所以，只
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⑤ 齿轮结构尺寸计算。 ⑥ 注意事项
估算时，应尽量选择同类型机床，采用类比法进行。
4、绘制部件装配草图 ① 选择轴承型式，大致布置轴、齿轮及轴承位置； ② 确定每根轴的固定方法、轴承的调节和定位、齿轮的 移动和固定方法等，并确定带轮的基本结构；
③ 剖面图和展开图必须同时交叉绘制，以便检查各机械
：允许扭转角。
●花键轴时，轴内径要比d 小7%。 ●空心轴时， d 4 d 24 d14
n Fra Baidu bibliotek ：计算转速。
d2：外径
d1：内径
机械制造装备设计课程设计--机床主传动系统设计 计算转速
变速系统中传动件应根据哪一个转速进行动力计算， 应了解机床的功率特性和扭矩特性。
计算转速：传递全功率的最低转速。
12 32 21 26
12 31 23 2 6 传动顺序与扩大顺序一致
4. 转速图
（1）转速 主轴的各级转速为 等比数列。
电机轴
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
2000 2:1 1400
1440 1:1 1:1.41
1:2 1:1
1000 710
（2）传动比 为了结构紧凑、减小振 动和噪声，通常限制： 1 imin ， imax 2 4
铣床
D2
D1
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(2)主轴后轴颈D2 (0.7 ~ 0.85) D1
3. 中间传动轴的估算
按扭转刚度计算：
式中， d：当量直径。
d 114
N n j φ
N ：该传动轴传递的额定功率。

N Nd
Nd：电机功率。
：电机到该轴传动件传动效率总值。
lg Rn lg(2000 45) z 1 1 10.98 1 11.98 12 lg lg1.41
nmax Rn nmin
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输入 Ⅰ
2. 确定结构式及结构网
Ⅱ
Ⅲ Ⅳ Ⅰ Ⅱ
输出
从Ⅰ轴到Ⅱ轴可传递3种转速：
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③ 培养使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。
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④ 提高技术总结及编制技术文件的能力。 ⑤ 是毕业设计教学环节实施的技术准备。
三、课程设计的内容
1、运动设计 根据给定的机床规格和极限转速（或转速），拟定合 适的结构式（或转速图等）和主传动系统图，确定齿轮齿 数和带轮直径等，并计算转速误差。
③ 绘制转速图；
④ 确定齿轮齿数； ⑤ 绘制传动系统图； ⑥ 带和带轮的设计计算；
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⑦ 主轴转速误差计算
验算转速误差，使主轴各级实际转速符合：
n实际 n理论 n理论 5%
⑧ 注意事项： a、分配传动比时，不宜采用过多的接近1/4的传动比，这样 会使结构庞大，或小齿轮齿数太小，结构上较难实现。 b、相邻传动组的齿数不应悬殊过大，以免大齿轮与相邻轴 碰撞。
电机轴 Ⅰ Ⅱ
i1 : 1.78:1 i2 : 1.25:1 i3 : 1:1.25
1440
1:1.35
1:2.82
在表中，可满足条件的齿数和有：
50、 56、 61、 70、 72 等。
i1 : i2 :
32 18 36 20 39 22 45 25 46 26
选择哪一组？
28 22
22 28
31 25 25 31
6、装配图上应标数据
① 齿轮齿数及模数、带轮直径、电动机功率和转速、轴编号 等，并均与转速图一致； ② 决定配合性质的配合尺寸；
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③ 决定这个部件对其他部件的相对位置的基准尺寸；决定部 件内基本零件的相对位置的基本尺寸；主要轴线到主要表面 间距离的内部尺寸及该部件的总体尺寸等。 ④ 整个部件的技术条件； ⑤ 图上所有零件应编号，相同零件应具有同一编号，并编 出零件明细表。 7、绘制零图件 绘制主轴箱装配图 绘制两张主要零件图 1张(A0) 1张(A3或A2)
N M
M
N
nmin
nj
nmax
n
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计算转速的确定 （1）等比传动，中型通用机床（C6132、C6140）
n j nmin
n j nmin
总级数 机床类
z 1 3
（2）等比传动，大型通用机床
z 3
9
12 n4
n5
16 n5 n6
18 n6
20
n1 j：大齿轮的计算转速（ r / min)
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由中心距 A 及齿数z1、z2，可求齿轮模数为：
2A mj （m m) z1 z2
也可由下式计算：
m3 ( 340000 4(i 1) NK1 K 2 K 3 ) [ j ] m z12i n1 j