机床主传动系统(主轴变速箱)课设说明书

目录

一、题目要求 (3)

二、运动参数 (3)

三、主传动结构方案制定 (3)

四、传动结构式、结构网的选择 (3)

五、确定转速图 (4)

六、绘制主传动系统图 ............................................ 错误!未定义书签。

七、结构的选择、设计与确定 (7)

八、传动件的计算......................... 错误!未定义书签。

九、结构设计 (10)

十、传动件验算 (11)

十一、课程设计的体会 (13)

十二、参考文献 (12)

一、题目要求

设计内容：机床主传动系统（主轴变速箱）

加工材料：碳钢、铸铁

刀具材料：高速钢、硬质合金

题目：最大工件回转直径 D=400mm ，普通车床主轴变速箱设计，主轴的转速范围25～1120r/min，级数 Z=12，电机功率 N=5.5KW。

二、运动参数

根据题目要求，机床最高转速为n

max =1120 r/min，最低转速为n

min

=25 r/min，

转速级数Z=12，由此计算公比φ为1.41，查阅标准数列表，得各级标准转速为1120 r/min，800 r/min，560 r/min，400 r/min，280 r/min，200 r/min，140 r/min，100 r/min，71 r/min，50 r/min，35.5 r/min，25r/min。

三、主传动结构方案制定

（1）主轴传动系统采用三角型传动带、齿轮传动；

（2）传动形式采用集中式传动；

（3）主轴换向制动采用双向片式摩擦离合器和带式制动器；

（4）变速系统采用多联滑移齿轮变速。

四、传动结构式、结构网的选择

4.1确定传动组几个传动组中的传动副数目

传动组和传动副数可能的方案有：

12=4×3 12=3×4

12=3×2×2 12=2×3×2 12=2×2×3

在上列两行方案中，第一行方案有时可以省掉一根轴。缺点是有一个传动组内有四个传动副。如果用一个四联滑移齿轮，则会增加轴向尺寸；如果用两个双联滑移齿轮，则操纵机构必须互锁以防止两个滑移齿轮同时啮合。故不宜采用。

根据“前多后少”原则对第二行三个方案进行比较，12=3×2×2的方案是可取的，但是由于Ⅰ轴装有双向片式摩擦离合器，为减小轴向尺寸，第一传动组的传动副数不能多，以2为宜，故应选择方案12=2×3×2。

4.2传动系统扩大顺序的安排

12=2×3×2的传动副组合，其传动组的扩大顺序又可以有以下6种形式：

12=2

1×3

2

×2

6

12=2

1

×3

4

×2

2

12=2

3

×3

1

×2

6

12=2

6×3

1

×2

3

12=2

2

×3

4

×2

1

12=2

6

×3

2

×2

1

根据“前密后疏”的原则，方案12=2

1×3

2

×2

6

是可取的。方案12=2

1

×3

2

×2

6

的结构网如图1所示。

12=2

1×3

2

×2

6

图1 结构网

4.3验算传动组变速范围

第二扩大组的变速范围是R

2

=φ6=8，符合设计原则要求。

五、确定转速图

5.1电机类型

Y系列三相交流异步电动机，具有体积小、重量轻、振动小、噪音低、寿

命长、起动性能好等特点。前面已选择机床最高转速为n

max

=1120 r/min，题目要求电动机功率为5.5kW，故选用Y132M-4型电动机，其额定功率为5.5kW，满载转速为1440 r/min。

5.2变速箱轴Ⅰ转速

从传动件在高速运转下恒功率工作时所受扭矩最小来考虑轴Ⅰ转速不宜将电机转速下降得太低。但轴Ⅰ上装有双片摩擦离合器，考虑高速摩擦损耗、发热，轴Ⅰ转速也不宜太高。普通车床轴Ⅰ的转速取700～1000 r/min，综合考虑轴Ⅰ转速取为800 r/min。

5.3带型初选

电机到轴Ⅰ的带传动带的计算功率P

ca

=KAP，KA为工作情况系数，车床的起

动载荷轻，工作载荷稳定，二班制工作时，取KA=1.1，P =5.5kW，得P

ca

=6.05kW。

据此查GB/T13575.1-92，选择B型三角带。查《机械设计教程》中的表3-3a，选择对应小带轮基准直径为140mm。

取小带轮直径d

d1=140mm，计算大带轮直径。小带轮转速n

1

=1440 r/min，

大带轮转速n

2=800 r/min，大带轮直径d

d2

=n

1

/n

2

d

d1

（1-ε）=1440÷800×140×

（1-0.02）mm=246.96mm。故取大带轮直径为d

d2

=247mm。

5.4确定齿轮齿数

利用查表法求出各齿轮齿数如下表：

变速组传动组a 传动组b 传动组c 齿数和72 90 99

齿轮Z

1

Z

1

’Z

2

Z

2

’Z

3

Z

3

’Z

4

Z

4

’Z

5

Z

5

’Z

6

Z

6

’Z

7

Z

7

’齿数30 42 24 48 30 60 45 45 18 72 66 33 20 79

表1 各齿轮齿数

5.5主轴转速系列的验算

主轴各级实际转速值用下式计算：

n= n

电机

d

d1

/d

d2

（1-ε）i

a

i

b

i

c

式中i

a

、i

b

、i

c

分别为变速组a、b、c的齿轮传动比。ε取0.02。

转速误差用主轴实际转速与理论转速相对误差的绝对值表示：

表2 转速误差表

转速误差均小于4.1%，满足要求。

5.6绘制转速图

绘制的转速图如图2所示。

主轴转速n

1

n

2

n

3

n

4

n

5

n

6

理论转速25 35.5 50 71 100 140

实际转速24.99 35.7 49.99 71.4 99.9 142.8

转速误差% 0.04 0.56 0.02 0.56 0.1 2.0

主轴转速n

7

n

8

n

9

n

10

n

11

n

12

理论转速200 280 400 560 800 1120

实际转速204 285.67 399.9 571.3 799.87 1142.67

转速误差% 2.0 2.025 0.025 2.0 0.01625 2.02