《机械制造装备设计》课程设计

广西科技大学（筹）《机械制造装备设计》课程设计任务书设计题目：C61 60型普通车床主运动传动系统设计专业：机械工程及自动化班级：学号：姓名：指导教师：教研室主任：广西科技大学机械工程学院2013年1月16日目录一、设计任务书 (2)二、运动设计 (3)1．确定各运动参数 (3)2．确定结构式 (4)3．绘制转速图 (5)4．确定齿轮齿数 (6)5. 带传动的设计 (8)6. 计算转速 (9)7.验算主轴的转速误差 (10)8．绘制传动系统图 (11)三、动力设计 (11)1.确定主电动机功率 (11)2.确定各齿轮的模数 (12)3.确定各轴的直径 (17)四、结构设计 (18)1.设计主轴组件 (18)2.主轴组件的验算 (19)五、总结 (20)六、参考资料 (20)一、设计任务书1、设计目的：课程设计是在学生学完相应课程及先行课程之后进行的实习性教学环节，是大学生的必修环节，其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计，使学生在拟定传动和变速的结构的结构方案过程中，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，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。

2、设计内容：（一）、运动设计1．确定各运动参数2．确定结构式3．绘制转速图4．确定齿轮齿数5．绘制传动系统图（转速图与传动系统图绘在同一张图纸上）（二）、动力设计1．确定主电动机功率2．确定各轴的直径3．确定各齿轮的模数（三）、结构设计1.设计主轴组件2.主轴组件的验算3.绘制主轴组件装配图（1号图纸）二、运动设计1.确定各运动参数（1）确定极限切削速度max V 和min V 。

根据典型的和可能的工艺选取极限切削速度要求考虑：工序种类、工艺要求、取max V =225 m/min ，min V =4 m/min 。

（2）确定主轴的转速、公比及变速范围。

1）主轴的最大极限转速m axn =minmaxdV 1000⨯π式中，查《机床设计指导》有，min d 按经验公式可取（0.1-0.2）D ：m axn =()minmaxd2.0-1.0V1000⨯π m axn ==⨯⨯⨯60014.312.02251000995r/min2）主轴的最小极限转速min n =maxmind V 1000⨯π式中，查《机床设计指导 》有，m ax d 考虑车螺纹和铰孔时，其加工最大直径应根据实际加工情况选取0.1D 和50mm 左右；min n =6000.13.1441000⨯⨯⨯=21.2r/min3）车床的变速范围R R=min max n n =3.462.21995= 4）确定公比ϕ。

考虑到设计的结构复杂程度要适中，故采用常规的扩大传动，并选级数Z=12.今以ϕ=1.26和1.41代入1-Z R ϕ=式，的R=12.7和43.8，因此取ϕ=1.41更为合适。

5）主轴的各级转速各级转速可直接从《机床主轴变速箱设计指导》的标准转速列表中查出，标准数列表给出了以ϕ=1.06的从1-10000的数值，因为ϕ=1.41=606.1，从表中找到m ax n =1000r/min ，就可以每隔5个数值取出一个数，从而得出：1000r/min 、710 r/min 、500 r/min 、355 r/min 、250 r/min 、180r/min 、125 r/min 、90 r/min 、63 r/min 、45 r/min 、31.5 r/min 、22.4 r/min 共12级转速。

2. 确定结构式（1）确定传动顺序1）此次设计的c6160车床为12级，故有以下几种传动方案：[]43121⨯= []34122⨯= []223123⨯⨯= []232124⨯⨯= []322125⨯⨯= 2）对方案进行比较第[]1、第[]2种有四联滑移齿轮，如果采用四联滑移齿轮的话，话大大增大了主轴箱的轴向尺寸，故不采用第[]1、第[]2种方案；对于其余3种方案，严格遵循了“前多后少”的设计原则，把尽可能多的传动副置于前面，让尽可能多传动副处于较高速的状态，这样就可以尽量减轻它们的受力情况，从而可以减小其尺寸，从而减少整体尺寸； 在本次设计中，选择第[]423212⨯⨯= 方案进行计算。

（2）确定扩大顺序根据级比指数的前密后疏的关系，选取63122312⨯⨯= 这种方案。

（3）此次设计的车床的结构式为63122312⨯⨯=。

（4）绘制结构图13 32 623. 确定转速图（1）电动机转速的确定根据本设计车床的12级转速，m ax n =1000r/min ；要使电动机的转速与主轴的最高转速相近，以避免过大的升速或降速；根据电动机的转速标准，取电动机的额定转速m n =960 r/min ； （2）确定I 轴的转速在本设计车床中，取I 轴的转速I n =500 r/min ；（3）分配传动比1）分配降速比时，应注意传动比的取值范围：齿轮传动副中最大传动比max u ≤2， 最小传动比min u 41≥ 传动比过大 ，引起振动和噪音，传动比过小，使动齿轮与传动齿轮的直径相差太大，将导致结构庞大。

I 轴的500 r/min 转速传到主轴的22.4 r/min ，相差9格，相当于级比指数为9；总共有3个变速组；9÷3=3；由“前缓后急”原则分配三格给中间变速组，分配两格给第一变速组，分配四格给第三变速组；然后，对于其他传动线，结合结构图可相应得出；4）综上所述，得出各传动线的传动比：传动组传动比电机—I I—II I—I I I I—VIi =i92.11=a1i1:1=a2i10071=a3i1:2=1bi1:1=b2i9:25=c1i1:4=c2i2:14.确定齿轮齿数（1）确定齿轮齿数应该注意以下几类：1）齿轮的齿数和应过大，以免加大中心距使机床结构庞大一般推荐齿轮数和SZ为60～100；2）不产生根切最小齿轮≥minZ18～20；3）保证强度和防止热处理变形过大齿轮齿根园到键槽的壁厚≥δ2mm一般取≥δ5mm 则mTZ25.6min+≥；4）三联滑移齿轮的相领两轮的齿数差应大于4；避免齿轮右左移动时齿轮右相碰，能顺利通过。

（2）在一个变速组中，主动齿轮的齿数用j Z 表示，从动齿轮的齿数用j Z ‘表示，j Z +j Z ‘=zj S ，则传动比j i 为 j i =jjZ Z ‘=jj b a式中，j j b a 、为互质数，设 oj j j S b a =+ ojzj jj S S a Z = ojzj jj S S b Z =‘由于j Z 是整数，zj S 必定能被oj S 所整除；如果各传动副的的齿数和皆为z S ，则zS 能被o1S 、o2S 、o3S所整除，换言之，z S 是o1S 、o2S 、o3S 的公倍数。

所以确定齿轮的齿数时，应在允许的误差范围内，确定合理的j j b a 、，进而求得o1S 、o2S 、o3S ，并尽量使o1S 、o2S 、o3S 的最小公倍数为最小，最小公倍数用o S 表示，则z S 必定为o S 的整数倍。

设z S =k o S ，k 为整数系数。

然后根据最小传动比或最大传动比中的小齿轮确定k 值，确定各齿轮的齿数。

（3）第一变速组已知11i a1=、7510071i a2≈=、=a3i 21，则有 两对齿轮的齿数和分别为a1S =2、a2S =12、a3S =3；最小公倍数a S =12；则齿数和为z S =12k 。

最小齿数发生在a3i 中，则5k 17k 4k 1231Z a3≥≥=⨯=，；取k=6，得z S =72，第一对齿轮的齿数36Z a1=、36Z a1'=，第二对齿轮的齿数30S 125Z z a2=⨯=、42Z a2'=，第三对齿轮的齿数24Z a3=、48Z a3'=。

（4）第二变速组已知11i b1=、259i b2=，则有二对齿轮的齿数和分别为b1S =2、b2S =34；最小公倍数b S =34；则齿数和为z S =34k 。

最小齿数发生在b2i 中，则2k 17k 9k 34349Z b2≥≥=⨯=，；取k=2，得z S =68，第一对齿轮的齿数34Z b1=、34Z b1'=，第二对齿轮的齿数18Z b2=、50Z b2'=。

（5）第三变速组已知41i c1=、12i c2=，则有两对齿轮的齿数和分别为c1S =5、c2S =3；最小公倍数c S =15；则齿数和为z S =15k 。

最小齿数发生在c1i 中，则6k 17k 3k 1551Z c1≥≥=⨯=，；取k=6，得z S =90，第一对齿轮的齿数18Z c1=、72Z c1'=，第二对齿轮的齿数60Z c2=、30Z c2'=。

5.带传动的设计已知：电机额定功率kw 5.5P m =，额定转速r/m 960n m =，I 轴的转速r/m in 500n =I ，两班制工作。

（1）确定计算功率ca P 公式 m A ca P K P =查《机械设计》教程表5-6，得A K =1.2，则m A ca P K P ==6.6kw ； （2）选择V 带带型查《机械设计》教程图5-8，选取B 型 （3）选择小带轮的基准直径1D根据V 带的带型，参考《机械设计》教程表5-2确定小带轮的基准直径1D =140mm ；（4）确定大带轮的基准直径2D公式 ）（ε-=1D i d 102 0i —电机到I 轴的传动比； 1d —小带轮的基准直径；ε—根据《机械设计》教程，取0.02；计算结果为）（ε-=1D i D 102=248mm ；查《机械设计》教程表5-4，取2D =265mm 。

（5）验算带速VV 带的速度V=100060n D 11⨯π=7.03m/s ；由此得25m/s V 5≤≤；验算合格； （6）初定中心距0A =()m m 8102651402=+⨯（7）确定三角带的计算长度0L 及内周长N L()()mmA 4D -D D D 2A 2L 02122100+++=π得出0L =2260.67 查《机床主轴变速箱设计指导》的L=2273mmN L =L-Y=2240mm（8）验算三角带的挠曲次数u u=L v m 1000⨯⨯ 式中m---带轮的个数带入数据的u=12.37≤40 次/s （9）确定实际中心距Amm L L 5.8165.68102A A 00=+=-+=（10）验算小带轮包角1α 由公式AD -D 3.57180121⨯︒-︒=α计算出︒︒=1201711 α；验算合格。

（11）确定三角带带的根数Z 公式22.3C N P Z 10ca=⨯=式中0N 和1C 查查《机床主轴变速箱设计指导》可得，ca P 为计算功率。