普通车床的主传动系统设计说明书

普通车床主传动系统设计说明书

概述

机床课程设计在金属切削机床课程之后的实践性教学部分，其目的在于通过设计机床传动系统的结构设计，使学生在拟定传动和变速的结构方案过程中，训练设计构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术论文和查阅文献资料等方面综合能力。

一、设计题目

设计一台普通车床的主传动系统，设计参数如下表：

(本小组选择第五组参数作为设计数据)

二、运动设计

2.1传动方案设计

（1）集中传动方式

主传动系的全部传动和变速机构集中装在同一个主轴箱，称为集中传动方式。通用机床中多数机床的主变速传动系都采用这种方式。适用于普通精度的大中型机床。

特点是结构紧凑，便于实现集中操纵，安装调整方便。缺点是运转的传动件在运转过程中所产生的振动、热量，会使主轴产生变形，使主轴回转中心线偏离正确位置而直接影响加工精度。

（2）分离传动方式

主传动系中的大部分的传动和变速机构装在远离主轴的单独变速箱中，然后通过带传动将运动传到主轴箱的传动方式，称为分离传动方式。

特点是变速箱各传动件所产生的振动和热量不能直接传给或少传给主轴，从而减少主轴的振动和热变形，有利于提高机床的工作精度。运动由皮带经齿轮离合器直接传动，主轴传动链短，使主轴在高速运转时比较平稳，空载损失小；当主轴需作低速运转时，运动则由皮带轮经背轮机构的两对降速齿轮传动后，转速显著降低，达到扩大变速围的目的。

本课程设计的机床为普通精度的大中型机床，即采用集中传动方式。

2.2转速调整围

变速组中最大与最小传动比的比值，称为该变速组的变速围即：

2000max 20100

min n Rn n ===

2.3选用混合公比

根据《机械制造装备设计》78P 公式（3-2）因为已知1

Z n R ϕ

-=，推到公式如下：

lg

1lg n

R Z ϕ

=

+ (Z 1.31ϕ=== 根据《机械制造装备设计》77P 表3-5 标准公比ϕ。这里我们取标准公比系列 1.26ϕ=，因为41.26 1.06ϕ==，根据《机械制造装备设计》77P 表3-6标准数列。首先找到最小极限转速25，再每跳过5个数（1.26～1.066

）取一个转速，即可得到公比为1.26的数列：100、160、200、250、320、400、500、630、800、1000、1260、2000。 2.4结构式采用

主变速传动系从电动机到主轴，通常为降速传动，接近电动机的传动件转速较高，传递的扭矩较小，尺寸小一些；反之，靠近主轴的传动件转速较低，传递的扭矩较大，尺寸就较大。

在拟定主变速传动系时，应尽可能将传动副较多的变速组安排在前面，传动副数少的变速组放在后面，使主变速传动系中更多的传动件在高速围工作，尺寸小一些，以便节省变速箱的造价，减小变速箱的外形尺寸。按此原则，12＝3X2X2，12＝2X3X2，12＝2X2X3，这三种方式中方案一最好。 2.4.1确定系数0x

'0ln 1131212ln n

R x Z ϕ

=

-+=-+= 2.4.2确定结构网和结构式

确定基本组传动副数，一般取02P =。 2.4.3基型传动系统的结构式应为：12612232Z == 2.4.4变型传动系统的结构式

应在原结构式的基础上，将元基本组基比指数加上0x 而成，应为0x 为2，即：

122612232Z +==

传动系由a/b/c 三个传动组组成：a 传动组，传动副为2； b 传动组，传动副为3； c 传动组，传动副为2；下标表示各变速组的级比指数。

级比：主动轴上同一点，传往从动轴相邻两条传动线的比值，用j X 表示，其中j X ，称为级比指数，相当于相邻两传动线与从动轴交点之间相距的格数。

根据“前多后少”，“前密后疏”的原则，取

23612322Z ==

2.4.5验算原基本组变形后的变速围

()

2213(21)32 1.26 1.26 2.08x P R ϕ

-⨯-====<

2.4.6验算最末变速的组变速围

()

3316(21)63 1.26 1.26 4.08x P R ϕ

-⨯-====<

根据中间变速轴变速围小的原则选择结构网。从而确定传动系统结构网如下：

2.5绘制转速图 2.5.1分配总降速比

1

14501110014.515u -⎛⎫

==≈ ⎪

⎝⎭

若每一个变速组最小降速比取

14则三个变速组为164

，则需增加定比传动副，故选用三角带传动来降低速比可以满足要求。 2.5.2

变速轴轴数=变速组数+定比变速副数+1=3+1+1=5。 2.5.3绘制转速图

2.5.4绘制传动系统图

2.6带设计 2.6.1确定计算功率

1.0 4.0 4.0j P KP kw ==⨯=

K 为工作情况系数，可取工作8小时，取K=1.0 2.6.2型号选择

由 4.0j P kw =和1440r/min n =额查《机械设计》图11.15，选择B 型带。 2.6.3带轮直径确定

查表11.16选取1160D mm =，则

12121601440(1)

(11%)228.11000

n D D mm n ε⨯=-=-⨯=（取1%ε=） 取2230D =。 2.6.4核算胶带速度V

11

12.06/60000

D n v m s π=

=符合要求

2.6.5初定中心矩

根据《机械设计》189P 经验公式（11.20）

120120.55()2()

D D h A D D ++≤≤+

12(D D )(160230)19522m D mm

++=== 21(D D )(230160)3522mm

--∆===

012(0.6

2)(D D )234

780A mm

≈+=

取0700A mm =。 2.6.6计算胶带的长度

由《机械设计》182P 公式（11.2）计算带轮的基准长度

()

()2

2

100120

22014.42

4D D L A D D mm A π

-=+

++=

由图11.4，取标准长度2000d L mm =。

2.6.7核算胶带的弯曲次数

11

1110001000212.06[][]11.97[]40[]2014.4

mv U s s s s L ----⨯⨯=

==< 2.6.8计算实际中心距

692.84m L D a mm π-==

2.6.9核算小带轮的包角