设计一台加工直径最大范围是直径320的普通车床的主传动系统

设计题目：设计一台加工直径最大范围是直径320的普通车床的主传动系目录第一章课程设计任务 (1)第二章电机的选择及轴的传动比和变速转速图 (3)第三章带传动设计 (6)第四章齿轮传动设计 (9)第五章轴的设计 (13)第六章密封与润滑 (16)第七章课程设计小结 (17)第八章参考文献 (19)第一章课程设计任务设计题目：设计一台加工直径最大范围是φ320的普通车床的主传动系统。

主要技术参数：1、转速范围：N=40~2000。

2、转速级数：Z=12。

3、电动机功率：P=4KW。

4、确定公比：1.41被加工零件的材料：钢、铸铁。

刀具材料：高速钢、硬质合金。

设计要求:1、运动设计：确定公比，拟定转速图、绘制传动系统图、计算齿轮齿数。

2、动力设计：确定各传动件的计算转速、对主要零件进行计算（初算和验算）。

3、绘制图纸：主轴箱展开图1张（A1）。

4、编制设计说明书。

5、以上资料全部装入资料袋中。

机床设计的目的和要求:1、培养学生综合运用和巩固扩大已学过的知识，以提高理论联系实际的设计与计算能力。

2、培养学生收集、阅读、分析和运用资料的能力，以提高能够独立工作的综合素质能力。

3、使学生初步掌握机床设计的步骤与方法，以提高结构设计和编辑技术文件的能力。

4、使学生熟练掌握计算机辅助设计、主轴组件优化设计和主轴刚度的校核计算等，以提高运用现代设计方法的能力。

5、通过机床主运动机械变速传动系统得结构设计，在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。

第二章、电机的选择及轴的传动比和变速转速图2.1 电机的选择选定电动机型号为Y112M-4。

其主要性能：额定功率4KW ，满载转速1440r/min 。

2.2 确定各变速组传动副齿数 ①传动组a:2/1/121==ϕi a ，41.1/1/12==ϕi a ，1/13=i a2/1/121==ϕi a 时：=z S ……57、60、63、66、69、72、75、78……41.1/1/12==ϕi a 时：=z S ……58、60、63、65、67、68、70、72、73、77……1/13=i a 时：=z S ……58、60、62、64、66、68、70、72、74、76……可取=z S 72,于是可得轴Ⅰ齿轮齿数分别为：24、30、36。

于是48/241=a i ，42/302=a i ，36/363=a i可得轴Ⅱ上的三联齿轮齿数分别为：48、42、36。

②传动组b:8.2/1/131==ϕi b ，1/12=i b8.2/1/131==ϕi b 时：=z S ……69、72、73、76、77、80、81、84、87……1/12=i b 时：=z S ……70、72、74、76、78、80、82、84、86…… 可取 =z S 84，于是可得轴Ⅱ上两联齿轮的齿数分别为：22、42。

于是 62/221=i b ，42/422=i b ，得轴Ⅲ上两齿轮的齿数分别为：62、42。

③传动组c:4/11=i c ,22=c i4/11=i c 时：=z S ……84、85、89、90、94、95…… 22=c i 时： =z S ……72、75、78、81、84、87、89、90……可取 =z S 90.4/11=i c 为降速传动，取轴Ⅲ齿轮齿数为18；22=c i 为升速传动，取轴Ⅳ齿轮齿数为30。

于是得72/181=i c ,30/602=c i得轴Ⅲ两联动齿轮的齿数分别为18，60； 得轴Ⅳ两齿轮齿数分别为72，30。

2.3 绘制变速系统图2.4参考文献{4}表2-1取公比1.41因此转速可取40，56，80，112，160，224，315，450，630，900，1250，1800。

转速图：第三章、带轮的设计3.1 确定计算功率P和选择V带型号c(1) 确定计算功率Pc由参考文献[1]《机械设计基础》（以下简称文献[1]）的表达式5-9得K=1.2。

a由文献[1]中式（5-11）得P=a K P=1.2×3.84=4.61(KW)。

c(2) 选择V带型号由文献[1]的图5-10得：选用A型V带。

3.2 确定带轮基准直径并验算带速(1) 确定带轮的基准直径由文献[1]的图5-10得：推荐的小带轮的基准直径为80—100mm ，并按文献[1]中表5-7，考虑带轮直径大对带的工作寿命有利，取1d d =100，则 2d d =0i 1d d =2×100=200(mm)。

(2) 验算带速V=1601000d d nπ⨯⨯⨯=3.14×100×1440/(60×1000)=7.54(m/s)，在5~25 m/s 范围内，合适。

3.3 确定带长和中心距 (1) 初定中心距根据文献[1]中公式（5-14）得 0.7(1d d +2d d )≤0a ≤2(1d d +2d d )，0.7(100+200)≤0a ≤2(100+200)，得 210≤0a ≤600，取0a =500mm 。

(2) 确定V 带的基准长度由文献[1]中公式（5-15）得0d L =20a +2π(1d d +2d d )+014a (1d d +2d d )2=2×500+1.57×(100+200)+ (200-100)2/(4×500) =1476(mm)根据文献[1]的表5-6取d L =1400。

(3) 计算实际中心距根据文献[1]中公式（5-16）得a ≈0a +(d L -0d L )/2=500+(1400-1476)/2=462 (mm)，(4) 验算小带轮包角由文献[1]中式（5-17）得 α=180o-21d d d d a-×57.3o=180o-（200-100)/462×57.3o =167.6o >120o ，合适3.4 确定V 带的根数由文献[1]中表5-6查取1P =1.32KW,△1P =0.17KW ；从文献[1]中表5-7查取K α=0.96，表5-8查取l K =0.96；由文献[1]中式（5-12）得Z=cP /(1P +△1P )K αlK =4.61/((1.32+0.17)x0.96x0.96=3.36，由文献[1]中表5-2，取Z=4。

3.5 计算V 带的预拉力和轴向拉力(1) 由文献[1]表5-1查得q=0.1kg/m ，由式（5-18）得0F =500(2.5K α-1) c P ZV+qV 2=500×(2.5/0.96-1) × 4.61/(4×7.54)+0.1×7.542=128.71(N)。

(2) 计算V 带作用在轴上的压力Q F由文献[1]中式（5-19）得Q F =2Z 0F sin2=2×4×120.71sin(167.6o /2)=960.03(N)。

第四章、齿轮传动设计4.1 选择齿轮材料及精度等级(1) 根据文献[1]中表6-10，考虑到变速箱传递功率不大，所以采用软齿面。

小齿轮选用45号钢，调质处理，齿面硬度为229~286HBS ，取1HB =260HBS ；大齿轮选用45号钢，正火处理，齿面硬度169~217HBS ，取2HB =210HBS 。

(2) 根据文献[1]中表6-11及表6-12选取8级精度。

齿面粗糙度a R ≤1.6~3.2µm。

（3）小齿轮轴的功率P1=3.76KW 、转速n1=900r/min 4.2 按齿面接触疲劳强度计算设计由文献[1]中式（6-45）得 1D ≥76.57×参数选择说明如下： (1) 传动比 U=3a i =1 (2) 转矩1T 取1T =9550×103×1P /1n =9550×103×3.76/900=39897.8(N ·mm)(3) 载荷系数K 由文献[1]中P135取 K=1.5 (4) 由文献[1]中表6-10齿宽系数取 d ψ=0.8 (5) 许用接触应力 [H σ]=H σ/lim NHZ S① 由文献[1]中图6-33查得H σ1lim =650(N/mm 2)，H σ2lim =560(N/mm 2)。

② 计算应力循环次数N ，确定接触疲劳的寿命系数N Z1N =601n jLh=60×900×1×(16×300×8)=2.07×1010，2N =1N i=2.07×1010/2=1.04×1010。

由文献[1]中图6-34查得接触疲劳的寿命系数1N Z =1，2N Z =1.08。

③ 通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取取安全系数H S =1。

④ 许用接触应力[]1H σ=650×1/1=650(N/mm 2)，[]2H σ=560×1/1=560(N/mm 2)，取较小值。

⑤ 计算分度圆直径1D ≥76.57×。

4.3 模数mm=1d /1Z =59.8/24=2.49(mm)根据文献[1]中表6-1取m=2.5(mm)，则1d =m 1Z =2,5×24=60(mm)，2d =m 2Z =2.5×48=120(mm)， 3d =m 3Z =2.5×36=90(mm)，4d =m 4Z =2.5×36=90(mm)， 5d =m 5Z =2.5×30=75(mm)，6d =m 6Z =2.5×42=105(mm)， 7d =m 7Z =2.5×42=105(mm)，8d =m 8Z =2.5×42=105(mm)， 9d =m 9Z =2.5×22=55(mm)，10d =m 10Z =2.5×62=155(mm)， 11d =m 11Z =2.5×60=150(mm)，12d =m 12Z =2.5×30=75(mm)， 13d =m 13Z =2.5×18=45(mm)，14d =m 14Z =2.5×72=180(mm)。

4.4 计算齿轮传动的中心矩AA -ⅠⅡ=m(1Z +2Z )/2=2.5×(24+48)/2=90(mm)，A -ⅡⅢ=m (7Z +8Z )/2=2.5×(42+42)/2=105(mm)，A -ⅢⅣ=m(11Z +12Z )/2=2.5×(30+60)/2=112.5(mm)。