铣床主传动系统设计说明书(精品)

第一章 运动设计1.1技术要求最低转速n min =30 rpm ； 级数Z =11； 公比ϕ=1.41； 功率P =5 .5KW ；工件材料：钢、铸铁和有色金属 刀具材料：高速钢、硬质合金、陶瓷1.2 确定公比和转速序列公比ϕ=1.41=1.066，最低转速n min =30 rpm ，根据标准转速序列可得11级转速为：30、42.5、60、85、118、170、236、335、475、670、950。

1.3 确定结构网或结构式级数为Z 的变速系统由若干个顺序的变速组组成，各变速组分别有21Z Z 、……个变速副。

即 321Z Z Z Z =变速副中由于结构的限制以2或3为合适，即变速级数Z 应为2和3的因子b a Z 32⨯=。

因此确定结构式为：122311531-⨯⨯=。

1.4 绘制转速图1.4.1 选定电动机根据技术要求，选择Y132M2-6型三相异步电动机，同步转速1000rpm ,额定功率5.5KW ,满载转速d n =960rpm1.4.2 确定传动轴轴数传动轴数 = 变速组数 + 定比变速副数 + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。

1.4.3 分配总降速传动比总降速变速比03.0960/30/min ===d n n i 。

又电动机转速min /960r n d =不符合转速数列标准，因而增加一定比变速副。

在五根轴中，除去电动机轴，其余四轴按变速顺序依次设为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（主轴）。

Ⅰ与Ⅱ、Ⅱ与Ⅲ、Ⅲ与Ⅳ轴之间的变速组分别设为a 、b 、c 。

现由Ⅳ（主轴）开始，确定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴的转速。

⑴确定Ⅲ轴的转速：变速组c 的变速范围为86.541.155<==ϕ，故两个传动副的传动比有两种方案：311ϕ=C I 、122ϕ=C I 或411ϕ=C I 、12ϕ=C I 。

选取第一种方案311ϕ=C I 、122ϕ=C I 结合结构式，Ⅲ轴的转速：85、118、170、236、335、475。

⑵确定轴Ⅱ的转速:变速组b 的级比指数为3，希望中间轴转速较小，因而为了避免升速，又不致变速比太小，可取8.21131==ϕb i 112=b i 轴Ⅱ的转速确定为：236、335、475。

⑶确定轴Ⅰ的转速：对于轴Ⅰ，其级比指数为1,可取：1a i =21ϕ=21 2a i =ϕ1=41.11 3a i =11 确定轴Ⅰ转速为475，电动机与轴Ⅰ的定传动比为475/960=0.495 1.4.4 绘制转速图图1-1 转速图1.5确定变速组齿轮传动副齿数确定齿轮齿数的原则和要求：①齿轮的齿数和z s 不应过大；齿轮的齿数和z s 过大会加大两轴之间的中心距，使机床结构庞大，一般推荐z s ≤100～200. ②最小齿轮的齿数要尽可能少；但同时要考虑：※最小齿轮不产生根切，机床变速箱中标准直圆柱齿轮，一般最小齿数min z ≥18； ※受结构限制的最小齿轮最小齿数应大于18～20；※齿轮齿数应符合转速图上传动比的要求：实际传动比（齿数之比）与理论传动比（转速图上要求的传动比）之间又误差，但不能过大，确定齿轮数所造成的转速误差，一般不应超过±10%（ϕ-1）%，即）（理实理110-±<-ϕn n n %其中：理n ————理论上的主轴转速；实n ————实际传动实现的主轴转速；齿轮齿数的确定，当各变速组的传动比确定以后，可确定齿轮齿数。

对于定比传动的齿轮齿数可依据机械设计手册推荐的方法确定。

对于变速组内齿轮的齿数，如传动比是标准公比的整数次方时，变速组内每对齿轮的齿数和z S 及小齿轮的齿数可以从《机械制造装备设计》表3-9中选取。

一般在主传动中，最小齿数应大于18～20。

采用三联滑移齿轮时，应检查滑移齿轮之间的齿数关系：三联滑移齿轮的最大齿轮之间的齿数差应大于或等于4，以保证滑移是齿轮外圆不相碰。

根据《机械制造装备设计》94P ,查表3-9各种常用变速比的使用齿数。

⑴变速组a:1i a =1 2i a =1/ϕ=1/1.41 3i a =1/2该变速组内的最小齿轮必在i =1/2的齿轮副中，根据结构条件，假设最小齿数为min z =22时，查表得到min z s =66。

※找出可能采用的齿数和诸数值1a u =1 z s =……60、62、64、66、68、70、72、74…… 2a u =1.41 z s =……60、63、65、67、68、70、72、73、75……3a u =2 z s =……60、63、66、69、72、75……在具体结构允许下，选用较小的 z s 为宜，现确定z s =72， 确定各齿数副的齿数：i=2，找出1z =24，'1z =z s -1z =72-24=48；i=1.41，找出2z =30，'2z =z s -2z =42； i=1 ，找出3z =36，'3z =36； ⑵变速组b 的齿数确定：1i b =1 2i b =1/3ϕ=1/2.82故变速组中最小齿轮必在1/3ϕ的齿轮副中，假设最小齿数为min z =22，min z s =84，查得1z =22，2z =42；'1z =62，'2z =42。

⑶变速组c 齿数确定:z s =102,同上可得1z =27，2z =68，'1z =75，'2z =34。

1.6 绘制传动系统图图1-2 传动系统图中心距mm a mm a mm a 153,126,90321===1.7 核算主轴转速误差齿轮齿数确定后，主轴的各级实际转速即确定，它与主轴的标准转速总会产生一定得误差，应满足：%1.4)%1(10=-Φ∙≤-标标实n n n结果见下表：第二章 动力设计2.1计算转速确定由铣床主轴计算转速公式13zmin n n -=ϕj ，先计算主轴计算转速，而后根据转速图，各传动轴计算转速如下表：各变速组内一般只计算组内最小齿轮，也是最薄弱的齿轮，故也只需确定最小齿轮的计算转速，如下表：表2-2 齿轮计算转速2.2 初算传动件尺寸 2.2.1 传动轴直径初定计算各轴的传递功率总η∙=N N i ，其中总η由电机到该传动件个传动副的效率相乘，由机床设计手册可以查出皮带η，轮η，轴承η，)(23.599.096.05.5 I kw p p =⨯⨯=⨯⨯=轴承皮带额ηη )(02.599.097.023.5 I II kw p p =⨯⨯=⨯⨯=轴承轮ηη )(82.499.097.002.5 II III kw p p =⨯⨯=⨯⨯=轴承轮ηη )(63.499.097.082.4 III kw p p =⨯⨯=⨯⨯=轴承轮主ηη按扭转刚度估算轴的直径4][91jin N d φ≥ 其中：i N ————该轴的传递功率j n ————该轴的计算转速][φ-传动轴允许的扭转角，取10/75.0][-=m φ（查表得），将传动轴设计为花键轴的形式，表示为N ×d ×D ×B Ⅰ轴 mm d 68.3175.047523.5914=⨯≥取mm d 321=，花键轴尺寸取8×32×36×6Ⅱ轴 mm d 34.3775.023602.5914=⨯≥取mm d 362=，花键轴尺寸取8×36×40×7Ⅲ轴 mm d 72.4775.08582.4914=⨯≥取mm d 463=,花键轴尺寸取8×46×50×92.2.2 主轴轴颈直径确定KW 5.5=额P ，取主轴前轴颈直径mm D 801=，主轴后轴颈直径mm D D 560.85)~(0.712==2.2.3 齿轮模数初算32][)1(16338jj i m d j n u Z N u m σΦ+=其中：j m ————按接触疲劳强度计算的齿轮模数d N ————驱动电机的功率j n ————计算尺轮的计算转速u ————大齿轮齿数与小齿轮齿数之比 i Z ————小齿轮的齿数m φ————齿宽系数，一般为6-10，取m φ=8齿轮材料采用45钢高频淬火，则2/1370][mm N j =σ 所以: 基本组a)(06.2475137024/482485.5)124/48(16338322mm m j =⨯⨯⨯⨯⨯+= 第一扩大组b)(67.2236137022/622285.5)122/62(16338322mm m j =⨯⨯⨯⨯⨯+= 第二扩大组c)(67.2236137027/752285.5)127/75(16338322mm m j =⨯⨯⨯⨯⨯+=按标准模数表,取3,3,5.2c b a ===m m m ,有公式：n m m b φ=其中：b ————相啮合齿轮工作（接触）齿宽 n m ————相啮合齿轮模数因此，mm b b b b b b 20654321======, mm b b b b 2410987====，mm b b b b 2414131211====。

第三章 零件的验算3.1 带传动的计算与选定 3.1.1 确定设计功率设计功率表达式为：d A P K P =由已知条件可得，名义功率 5.5P kw =，由文献[3]表5.7查得，工况系数 1.2A K =。

则名义功率1.2 5.5 6.6d A P K P ==⨯=kw3.1.2 选择带的型号由文献[3]图5.17查得，选取带的型号为B 型带。

3.1.3 确定带轮的基准直径1d d 和2d d按照一般带轮的选取要求，取1d d 大于等于许用的最小带轮直径min d d 。

由文献[3]表5.8查得，选取小带轮直径1d d =125mm ；由所需传动比计算可得大带轮直径2d d =250mm 。

3.1.4 验算带速带速公式为：0160d n d v π=由所选电机可得，电机转速0n =960r/min 。

则带速为：30196012510 6.286060d m s n d v ππ-⨯⨯⨯=== 由于B 型带最大转速max 25m s v =可知，带速满足要求。

3.1.5 确定中心距a 和V 带基准长度d L初步计算中心距0a 为：120120.7()2()d d d d d d a d d +≤≤+ 经计算可得0241.5690mm a mm ≤≤，取0a =300mm 。

则初算带的基准长度'd L 为：2'1212()2()24d d dd d d d L a d d a π-=+++ =2(125220)2300(125220)24300π-⨯+⨯++⨯=1149.17mm由文献[3]表5.2查得，取基准直径d L =1250mm 。