车床主传动系统设计
目录
目录................................................................................... I 1，项目背景分析 (1)
2，研究计划要点与执行情况 (1)
3，项目关键技术 (1)
4，具体研究内容与技术实现 (2)
4.1 机床的规格及用途 (2)
4.2 运动设计 (2)
4.2.1 确定极限转速 (2)
4.2.2 确定公比 (2)
4.2.3 主轴转速级数 (2)
4.2.4 确定结构式 (2)
4.2.5 绘制转速图 (3)
4.2.6 绘制传动系统图 (3)
4.3 传动零件的初步计算 (5)
4.3.1 传动轴直径初定 (5)
4.3.2 主轴轴径直径的确定 (6)
4.3.3 齿轮模数的初步计算 (6)
4.3.4 限制级讨论 (7)
4.4 关键零部件校核 (8)
4.4.1 主轴静刚度验算 (8)
4.4.2 传动轴Ⅱ的弯曲刚度验算 (13)
4.4.3 直齿圆柱齿轮的应力计算 (16)
5，技术指标分析 (19)
5.1 传动系统图的设计 (19)
5.2 齿轮齿数、模数的选择 (19)
5.3 轴径、孔径的选择 (20)
5.4 其他零部件、细节 (20)
6，存在的问题与建议 (20)
参考文献 (20)
1，项目背景分析
本项目旨在设计一款无丝杠车床。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，以圆柱体为主。
在机械制造及其自动化专业的整体教学计划中，综合课程设计II是一个及其重要的实践教学环节，目的是为了锻炼学生机械结构的设计能力，这是机械类学生最重要的设计能力；同时，机床位制造工业“母机”结构典型，适合作为作为课程设计内容。
2，研究计划要点与执行情况
机械制造及其自动化专业的综合课程设计2，是以车床主传动系统为设计内容，完成展开图和截面图各一张及相关计算，并撰写报告。
设计内容要求
图纸工作量：画两张图
展开图（A0）：轴系展开图。其中摩擦离合器、制动和润滑不要求画，但要求掌握，操纵机构只画一个变速手柄。
截面图（A1）：画剖面轴系布置示意图（包括截面外形及尺寸，车床标中心）。
标注：中心距、配合尺寸、定位尺寸、中心高（车床）、外形尺寸。
标题栏和明细栏
主轴端部结构按标准画
编写课程设计报告。
3，项目关键技术
减速箱内各级减速比分配、转速图的选取，传动系统齿轮的分布。齿轮模数齿数齿宽的选取为本次设计应首要解决的内容，解决以上问题可以使机床主轴箱大体分布得到解决。主轴箱内传动件的空间布置是极其重要的问题，变速箱内各传动轴的空间布置首先要
满足机床总体布局对变速箱的形状和尺寸的限制，还要考虑各轴受力情况，装配调整和操纵维修的方便。其中齿轮的布置与排列是否合理将直接影响主轴箱的尺寸大小、结构实现的可能性，以及变速操纵的方便性。主轴传动中的合理布置也很重要。合理布置传动件在主轴上的轴向位置，可以改善主轴的受力情况，减小主轴变形，提高主轴的抗振性。
4，具体研究内容与技术实现
4.1 机床的规格及用途
本设计机床为卧式机床，其级数Z=11，最小转数n min=26.5r/min，转速公比φ=1.41，驱动电动机功率P=4Kw。主要用于加工钢以及铸铁有色金属，采用高速钢、硬质合金、陶瓷材料做成的刀具。
4.2 运动设计
4.2.1确定极限转速
根据设计参数，主轴最低转速为26.5r/min，级数为11，且公比φ=1.41于是可以得到主轴的转速分别为：26.5，37.5，53，75，106，150，212，300，425，600，850r/min，则转速的调整范围
（4-1）4.2.2确定公比
根据设计数据，公比φ=1.41。
4.2.3 主轴转速级数
根据设计数据，转速级数Z=11。
4.2.4 确定结构式
按照主变速传动系设计的一般原则，选用结构式
11=31×23×25 （4-2）
其最后扩大组的变速范围
（4-3）
符合要求。初定其最大传动比u max=1.41；最小传动比u min=1/4，在要求范围内。
4.2.5 绘制转速图
（1）选定电动机
根据设计要求，机床功率为4KW，最高转速为1000r/min，可以选用Y132M2-8，其同步转速为1000r/min，满载转速为960r/min，额定功率5.5KW。
（2）确定传动轴轴数
传动轴数=变速组数+定必传动副数+1=3+1+1=5
（3）绘制转速图
选取传动组c的两个传动比分别为U c1=1/4，U c2=1.41；传动组b级比指数为3，为了避免升速，又不使传动比太小，取U b1=2.82，U b2=1；传动组a可取U a1=1/2，U a2=1/1.41，U a3=1。
转速图见图4-1。
4.2.6 绘制传动系统图
（1）确定变速组齿轮传动副的齿数
变速组a有三个传动副，其传动比分别为U a1=1/2，U a2=1/1.41，U a3=1，取其倒数，分别按U=1，1.41，2查常用传动比适用齿数表，取S z=72，则主动轮齿数分别为36，30，24，则三个传动副齿轮齿数为36:36，30:42，24:48。
同理，变速组b，S z=80，齿数40:40，21:59；变速组c，S z=94，齿数55:39，19:75。
图4-1 转速图详细DWG图纸请加：三二③1爸爸五四0
六
（2）核算主轴转速误差
实际传动比所造成的主轴转速误差，一般不超过±10（φ-1）%，即4.1%。带传动的传动比为125/200=0.625。
对于第一级转速n1=26.5r/min，其实际转速
（4-4）转速误差为
（4-5）在标准范围内，依次计算各级转速误差，结果如表4-1。
标准转速r/min 实际转速
r/min
主轴转速
误差
是否在标准
值范围之内
26.5 27.05 2.08% √
37.5 38.25 1.88% √
53 54.28 0.42% √
75 79.17 1.00% √
106 107.44 1.36% √150 151.5 1.00% √212 212.88 0.42% √300 300 0% √425 425.76 0.18% √600 600 0% √850 849.52 0.056% √（2）核算主轴转速误差
实际传动比所造成的主轴转速误差，一般不超过±10（φ-1）%，即4.1%。带传动的传动比为125/200=0.625。
对于第一级转速n1=26.5r/min，其实际转速
转速误差为
在标准范围内，依次计算各级转速误差，结果如表4-1。
（3）传动系统图（图4-2）
图4-2传动系统图
4.3 传动零件的初步计算
4.3.1 传动轴直径初定
由参考文献[2]，传动轴直径按扭转刚度进行计算
（4-6）其中d——传动轴直径
N——该轴传递的功率
n j——该轴的计算转速
由转速图可知，各轴的计算转速：
初算各轴轴径
4.3.2 主轴轴径直径的确定
主轴尺寸参数多由结构上的需要而定，由参考文献[3]，功率为4KW的卧式车床选用前轴径为70~105mm，选定为100mm，后轴径D2=（0.7~0.85）D1，取80mm。
4.3.3 齿轮模数的初步计算
同一变速组中的齿轮取同一模数，选择负荷量最重的小齿轮，按减缓的接触疲劳强度公式进行计算
（4-7）式中m j——按接触疲劳强度计算的齿轮模数（mm）；
N d——驱动电动机的功功率（Kw）；
φm——齿宽系数，φm=B/m（B为齿宽，m为模数），φm=6~10；
μ——大齿轮齿数与小齿轮齿数之比，μ≥1，外啮合取“+”，内啮合取“-”；
n j——齿轮的计算转速，见表4-2；
[σj]——许用接触应力（MPa），齿轮材料为调质45钢表面淬火，许用接触应力[σj]=1370MPa。
表4-2齿轮计算转速
齿轮Z36 Z24Z48Z42Z30Z40
计算转速600 600 300 425 425 300
齿轮Z21Z59Z55Z19Z39Z75
计算转速300 106 106 78 106 75
初算各传动组齿轮模数
；取m=2.5mm；
；取m=3mm；
；取m=4.5mm；
4.3.4 限制级讨论
对于第二扩大组，主轴轴径较大，前轴径为100mm，后轴径为80mm。故安装齿轮处轴外径约为90mm。由参考文献[3]，轴上的小齿轮还要考虑到齿根和到它的键槽深处的最小尺寸应大于基圆齿厚，以防止断裂，即其最小齿数应满足Z min≥1.03D/m+5.6。
对于主轴，选用单键槽，查得D=100.8mm，若m=4.5mm，Z min=28.7＜39，满足要求。考虑到花键滑动与定位较容易，除主轴和电动机轴外，其余轴均选用花键连接。第二扩大变速组在轴III 上最小齿轮齿数Z=19，选用花键6×46×50×8；将D=46mm代入，m=4.5mm，Z min=16.2＜19，满足要求。故第二扩大变速组的模数取m=4.5mm
对于第一扩大变速组，在轴II上的最小齿数Z=21，选用花键6×36×40×8，将D=36mm代入，m=3mm，Z min=19.33＜21，满足要求。第一扩大变速组在轴III上最小齿数Z=40，m=3mm，Z min=21.4＜40，满足要求。故第一扩大变速组的模数取m=3mm。
对于基本组，在轴II上的最小齿数Z=36，将D=36代入，m=3mm，Z min=18.0＜36，满足要求。轴I为单键槽，查得D=20mm，其最小齿数Z=24，则D min=13.9＜24，满足要求。故基本组模数取m=2.5mm。
（4-8）
机床主传动系统最小齿数Z min =19，符合17＜Z min ＜20，满足条件。
机床主传动系统最小极限传动比u min ≥1/4，最大传动比u max ≤2，中型机床最大齿数和S max =94，满足要求。
4.4 关键零部件校核
4.4.1 主轴静刚度验算
（1）主轴支撑跨距l 的确定
前端悬伸量C ：主轴前端的悬伸长度，即从主轴外侧前支撑中点（滚锥轴承及向心推力轴承则是接触角法线与轴线的交点处）到主轴前端的距离。这里选定C=108mm 。
一般最佳跨距，考虑到结构以及支承刚度会因磨损而不断降低，应取跨距l 比最佳支承跨距0l 大一些，一般是0l 的1.25~1.5倍，再综合考虑结构的需要，本设计取
。
（2）最大切削合力P 的确定
最大圆周切削力t P 须按主轴输出全功率和最大扭矩确定
4295510()d
t j j
N P N D n η∏???=
其中：
d N ——电动机额定功率(KW )，KW 5.5=d N ；
η∏——主传动系统的总效率，1
n
i i ηη∏==∏，i η为各传动副、轴
承的效率，取1η∏=；
j n ——主轴的计算转速(r /min)，由前文计算结果，主轴的计算转速为
；
（4-9）
j D ——计算直径
(mm)，对于卧式车床，j D 为溜板上最大加工直径，
，取
。
可以得到，
验算主轴组件刚度时，须求出作用在垂直于主轴轴线的平面内
的最大切削合力P 。对于卧式升降台铣床的铣削力，一般按端铣计算。
对于普通
车床
切削力合力
，总切削力
。则各切削分力比例关系大致为：
则
，
。
（3）切削力作用点的确定
设切削力P 的作用点到主轴前支撑的距离为s
(mm)s c w =+
其中：
c ——主轴前端的悬伸长度，
； w ——对于普通车床，
。
可以得到，
（4）齿轮驱动力Q 的确定
（4-11）
（4-10）
（4-12）
齿轮传动轴受输入扭矩的齿轮驱动力Q 的作用而产生弯曲变形，当齿轮为直齿圆柱齿轮时，其啮合角20α=?，齿面摩
擦角 5.72ρ=?时，其弯曲载荷
7
2.1210(N)N
Q mzn
=? 其中：
N ——齿轮传递的全功率(KW )，N=4KW ； ,m z ——该齿轮的模数(mm)、齿数；
n ——该传动轴的计算工况转速(r/min)。
可以得到，
（5）变形量允许值的确定
变形量允许值：对普通机床前端挠度的允许值0[]y ，目前广泛使用的经验数据
[]00.0002mm y l <()
其中：
l ——主轴两支撑间的距离，。
可以得到
（6）滚动轴承径向刚度计算
仅以滚动轴承的游隙为零时，承受径向载荷来计算轴承的径向
刚度，圆锥滚子轴承的径向刚度
0.90.90.80.1
1.903.01cos C i z l R α=
其中：
I ——滚动体列数； Z ——每列中滚动体数；
0l ——滚子有效长度(mm)；
R ——轴承的径向负荷(N)；
α——轴承的接触角(deg)。 可以得到，
（7）主轴组件前段挠度c y
1)计算切削力P 作用在S 点引起主轴前端c 点的挠度
csp
y
23223()()()63??-++=+++????csp
c B A sc c lsc l s l c sc y P mm EI EI C l C l (4-13)
式中
E ——抗拉弹性模量，钢的52.110=?E Mpa ；
c I ——为BC 段惯性转矩，对于主轴前端
44
44
663100(1(
))
(1)
100 4.141064
64
C d I N ππα??--=
=
=?；
I ——为AB 段惯性转矩，对于主轴前端
44
44
66080(1(
))
(1)
80 1.371064
64
d I N ππα??--=
=
=?；
双支撑主轴径向力计算简图:
图4-3 主轴负载简化模型 图4-4主轴组件的计算简图
，计算得
其余各参数定义与之前保持一致。代入计算，得：
()()232
2
23116116
22
3()()[
]636302306301503230150150630150230
2301504598.6[6 2.110 4.14103 2.110 1.37102066.7630366.366300.05784csp c B A sc c lsc l s l c sc
y P EI EI C l C l mm
-++=++++?+??-???=?+++??????????=其方向如图4-4所示，沿P 方向，
其余各参数代入，得
2）计算力偶矩M 作用在主轴前端C 产生的挠度ccm y
222()()63??+=+++????ccm
c B A c lc l c c y M mm EI EI C l C l
(4-14)
代入数据得详细DWG 图 纸 请 加：三 二 ③ 1爸 爸 五 四 0 六
3）计算驱动力Q 作用在两支承之间时，主轴前端c 点的挠度cmQ y
22(2)()()()()6??
---+-=+-????cmQ B A bc l b l b l c l b bc y Q mm EIl C l C l (4-15) 代入式（4-15），得
mm
4）主轴前端c 点的综合挠度c
y
水平坐标轴H 上的分量代数和为： 垂直坐标轴V 上的分量代数和为： 综合挠度为：
)
22=
+c cy cz y y y mm (4-16)
代入
由综合挠度，可见0[]c y y <，故主轴通过校核。
（4-17）
4.4.2 传动轴Ⅱ的弯曲刚度验算
（1）齿轮驱动力Q 的确定
齿轮传动轴同时受输入扭矩的齿轮驱动力a Q 和输出扭矩的齿轮驱动阻力b Q 的作用而产生弯曲变形，当齿轮为直齿圆柱齿轮，其啮合角20α=?，齿面摩擦角 5.72ρ=?时，其弯曲载荷
7
2.1210(N)N
mzn
Q ?= 其中：
N ——该齿轮传递的全功率(KW)，取；
,m z ——该齿轮的模数(mm)和齿数；
n ——该传动轴的计算工况转速(r/min)，（=≥aj bj n n n 或
=≤aj bj n n n ）；
aj n ——该轴输入扭矩的齿轮计算转速(r/min)； bj n ——该轴输出扭矩的齿轮计算转速(r/min)。
（2）变形量允许值的确定
齿轮传动轴的抗弯刚度验算，包括轴的最大挠度，滚动轴承处
及齿轮安装处的倾角验算。其值均应小于允许变形量0[]y 及[]θ。
允许变形量可由参考文献[3]表3.10-7查得：
，取
，
。
（3）传动轴Ⅱ的载荷分析
图4-5传动轴II 载荷分布
从齿轮实现变速的传动轴上，每个齿轮在轴上的工作位置不同，使轴产生的最大挠度点不同，为了计算上的简便，可以近似地以该轴的中点挠度代替最大挠度，其最大误差不超过3%。
（4-18）
（4-19）
两支承的齿轮传动轴，其中点挠度为
3234(0.75)
171.39(mm)-=l N x x y D mzn
其中：
l ——两支承间的跨距(mm)，
； D ——该轴的平均直径(mm)，
；
/i
x a
l =
i a
——齿轮i z 的工作位置至较近支撑点的距离(mm)；
a y ——输入扭矩的齿轮在轴的中点引起的挠度(mm)；
b y ——输出扭矩的齿轮在轴的中点引起的挠度(mm)；
其余各符号定义与前文一致。 可以得到，
可以得到
（4-20
）
（
4-21）
故、引起的中点挠度最大，在计算合成挠度时使用42=a a y y ，20=b b y y 进行计算。此时轴Ⅱ转速为。
由参考文献[2]，中点的合成挠度
其中：
h y ——被验算轴的中点合成挠度(mm)；
δ——在横截面上，被验算的轴与其前、后传动轴连心线的夹
角()?；
β——驱动力a Q 和阻力b Q 在横截面上，两向量合成时的夹角()?。
))2((βδαρ
-+?=
可以得到 可以得到
mm
（4-22）
（4-23）
（4-24） 由综合挠度，可见[] 由参考文献[2]，传动轴在支承点A 、B 处的倾角A θ、B θ 3(rad)h A B y l θθ=-= 可以得到， 可见[]θθ<，满足要求，故不用计算传动轴在齿轮处的倾角。综上，传动轴Ⅱ通过校核。 4.4.3 直齿圆柱齿轮的应力计算 在验算变速箱中的齿轮应力时，选相同模数中承受载荷最大的，齿数最小的齿轮进行接触应力和弯曲应力验算。一般对高速传动齿轮主要验算接触应力，对低速传动齿轮主要验算弯曲应力。此处验算选择19×4.5，75×4.5组齿轮。 由参考文献[2]式（9）和式（10），齿面接触应力 ()()3 123s 1208810Mpa []j j j K K K N Zm uBn u K σσ±?= ≤ 齿根弯曲应力 ()5123s 2 19110Mp []a w w j K K K N Zm BYn K σσ?=≤ 其中： m ——初算得到的齿轮模数(mm)，取 ； N ——传递的额定功率(KW)，N=4kW ； j n ——齿轮的计算转速(r/min)，小齿轮取，大 齿轮取 ； （4-25） （4-26） u ——大齿轮齿数与小齿轮齿数之比，1u ≥，外啮合取“＋”号， 内啮合取“－”号，此处； Z ——小齿轮的齿数, ； B ——齿宽(mm)， ； []j σ——许用接触应力(Mpa)，由参考文献[3]表3.4-41，齿轮 材料选用45钢，高频淬火，可得[]1370Mpa j σ=； []w σ——许用弯曲应力(Mpa)，由参考文献[3]表 3.4-41,[]354Mpa σ=w ； s K ——寿命系数； =s T N n q K K K K K T K ——工作期限系数； 10 60m T n T K C = T ——齿轮在机床工作期限s T 内的总工作时间(h)，对于中型机床的齿轮，15000~20000h s T =，取，同一变速组内 的齿轮总工作时间可近似地认为s T T p =，p 为该变速组的传动副 数，取p=2，则： 1n ——齿轮的最低转速(r/min)，小齿轮取 ，大 齿轮取， 0C ——基准循环次数，对于钢和铸铁件，接触载荷取7010C =， 弯曲载荷取60210C =?； m ——疲劳曲线指数，接触载荷取3m =，弯曲载荷对正火、调质及整体淬硬件取6m =，对表面淬硬（高频、渗碳、氮化等） 件取9m =； n K ——转速变化系数； N K ——功率利用系数， 79； q K ——材料强化系数， 75； Y ——齿形系数，z=19，Y=0.386； 1K ——齿向载荷分布系数，1 1.05K =； 2K ——动载荷系数，2 1.05K =； 3K ——工作状况系数，3 1.3K =。 可以得到: 寿命系数: 应力计算结果： 1. 开发XXX型号数控车床的目的和理由 国内数控车床经过十几年的发展，已形成较为完整的系列产品，但用户要求越来越高，对价格性能比更为看重，尤其对某些小型零件的加工，其所需负荷较小，调速范围不宽，加工工序少，效率高，但目前国内数控车床功能多，价格高，造成很大浪费，而我厂现有的数控车床，虽然在这方面做得较好，其加工范围的覆盖面也较宽，但针对上述零件加工的机床还是空白，对用户无法做到“量体裁衣”。随着市场经济的发展和产品升级换代，上述零件加工越来越多，市场对其具有较高效率，价格较低的排刀式数控车床的要求量越来越大，综上所述，为适应市场要求，扩大我厂数控车床在国内机床市场上的占有量，特进行N-089型数控车床的开发。 2 机床概况、用途和使用范围 2.1 概述： XXX型号是结合我厂数控机床和普通机床的生产经验，为满足高速、高效和高精度生产而设计成铸造底座、平床身、滚动导轨，可根据加工零件的要求自由排刀的全封闭式小规格数控车床。本机床采用SIEMENS 802S系统，主电机为YD132S-2/4双速电机。主传动采用富士FRN5.5G9S-4型变频器进行变频调速，进给采用德国SIEMENS公司生产的110BYG-550A 和110BYG-550B步进电机驱动的半闭环系统，两轴联动。 2.2 用途： XXX型号型数控车床可以完成直线、圆锥、锥面、螺纹及其它各种回转体曲面的车削加工，适合小轴类、小盘类零件的单件和批量生产，特别适合于工序少，调速范围窄，生产节拍快的小轴类零件的批量生产。 2.3 使用范围： 本机床是一种小规格，排刀式数控车床，广泛用于汽车、摩托车、纺织、仪器、仪表、航空航天、油泵油嘴等各种机械行业。 3 XXX型号型数控车床的主要技术参数： 3.1 切削区域： a. 拖板上最大回转直径75mm b. 最大切削长度180mm (此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 第一章概述 1.1机床主轴箱课程设计的目的 （1）通过机床主传动系统的机械变速机构设计，使学生树立正确的设计思想和掌握机床设计的基本方法； （2）巩固和加深所学理论知识，扩大知识面，并运用所学理论分析和解决设计工作中的具体问题； （2）通过机械制造装备课程设计，使学生在拟订机床主传动机构、机床的构造设计、各种方案的设计、零件的计算、编写技术文件和设计思想的表达等方面，得到综合性的基本训练； （3）熟悉有关标准、手册和参考资料的运用，以培养具有初步的结构分析和结构设计计算的能力。 1.2设计参数 普通车床传动系统设计的设计参数： （a）主轴转速级数Z=12； （b）主轴转速范围r/min； （c）公比φ=1.41； （d）电机功率为7.5KW； （e）电机转速为1440r/min。 第二章参数的拟定 2.1 确定极限转速 由 因为=1.41 ∴得=44.64 取=45 ∴ r/min 取标准转速1440r/min 2.2 主电机选择 已知异步电动机的转速有3000 、1500 、1000、750，已知是4KW，根据《车床设计手册》附录表2选Y132S-4，额定功率5.5，满载转速1440，。 第三章传动设计 3.1 主传动方案拟定 可能的方案有很多，优化的方案也因条件而异。此次设计中，我们采用集中传动型式的主轴变速箱。 3.2 传动结构式、结构网的选择 结构式、结构网对于分析和选择简单的串联式的传动不失为有用的方法，但对于分析复杂的传动并想由此导出实际的方案，就并非十分有效。 3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目 级数为Z的传动系统由若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有、、……个传动副。即 传动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：，可以有3种方案： 12=3×2×2；12=2×3×2；12=2×2×3 3.2.2 传动式的拟定 12级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。 主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，最后一个传动组的传动副常选用2。 综上所述，传动式为12=3×2×2。 3.2.3 结构式的拟定 对于12=2×3×2传动式，有6种结构式和对应的结构网。分别为： 根据主变速传动系统设计的一般原则 一、前言 1.设计目的 机床设计是学生在学完基础课，技术基础课及专业课的基础上，结合机床主传动部件（主轴变速箱）设计计算进行集合训练。 （1）.掌握机床主传动部件设计过程和方法，包括参数拟定，传动设计，零件计算，结构设计等，培养结构分析和设计的能力。 （2）.综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力。 （3）.训练和提高设计的基本技能。如计算，制图，应用设计资料，标准和规范，编写技术文件等。 2.完成的内容 机床设计是学生在学完基础课，技术基础课及有关专业课的基础上，结合机床传动部件（主轴变速箱）设计进行的综合训练 最大工件回转直径是 350 mm普通车床主轴变速箱设计 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) 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) 四、编写设计说明书(不少于20页) 五、答辩。 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 =200 m/min ，min V =5 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 max n = min max d V 1000?π 式中，查《机床设计指导 》有，min d 按经验公式（0.1-0.2）D 取0.125D=0.125?350=43.75mm ； 求得，主轴的最大极限转速max n =1455 m/min 。 2）主轴的最小极限转速 min n = max min d V 1000?π 式中，查《机床设计指导 》有，max 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；取max d =50mm ； 求得，主轴的最小转速min n =31.8 m/min 。 3）车床的变速范围R R= min max n n =45.7 4）确定公比?。 取机床的变速级数为Z=12级， 由公式R=1Z -?，得?=1.4155，取标准值?=1.41. 《卧式车床主主传动系统设计》课程设计说明书 学院、系：机械工程学院 专业：机械工程及自动化 学生姓名： 班级： 指导教师姓名：姚建明职称：副教授 最终评定成绩： 2015 年12月10日至2016 年01月09日 目录 1普通车床传动系统的设计参数2 参数的拟定 3传动设计 4传动件的估算 5动力的设计 6结构设计及说明 7参考文献 8总结 一、普通车床传动系统的设计参数 1.1普通车床传动系统设计的设计参数： （a ）主轴最低转速15主轴最高转速1500 （b ）公比φ=1.26； （c ）电机功率为7.5KW ； （d ）电机转速为1440r/min 。 二、参数的拟定 2.2 电机的选择 已知异步电动机的转速有3000 /min r 、1500/min r 、1000/min r 、750 /min r ，已知额P =7.5KW ，根据《车床设计手册》附录表2选Y132M-4，额定功率7.5kw ,满载转速为1440 min r ，87.0=η。 1min max -== z n N N R ? n Z n R 1-=? 1lg lg += ? n R Z z=11 为了方便计算取z==12 三、传动设计 3.1 主传动方案拟定 此次设计中，我们采用集中传动型式的主轴变速箱。 3.2 传动结构式、结构网的选择 ? 确定传动组及各传动组中传动副的数目 级数为Z 的传动系统由若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有1Z 、 2Z 、……个传动副。即 321Z Z Z Z = 传动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 3?2= ，可以有3种方案：12=3×2×2；12=2×3×2；12=2×2×3 ? 传动式的拟定 12级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。 主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，最后一个传动组的传动副常选用2。 综上所述，选传动式为12=3×2×2。 ? 结构式的拟定 对于12=3×2×2传动式，有6种结构式和对应的结构网。分别为： 12=32×21×26 12=31×23×26 12=34×22×21 12=34×21×22 12=31×26×23 12=32×26×21 根据主变速传动系统设计的一般原则传动顺序与扩大顺序相一致的原则 13612322=?? 机床主传动系统设计 多轴箱是组合机床的重要专用部件。它是根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递各主轴运动的动力部件。其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台，可完成钻扩铰镗孔等加工工序。 通用主轴箱采用标准主轴，借助导向套引导刀具来保证被加工孔的位置精度。 5.1大型主轴箱的组成 大型通用主轴箱由通用零件如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等 组成。有箱体、前盖、后盖、上盖、侧盖等为箱体类零件；主轴、传动 轴、手柄轴、传动齿轮、动力箱或电动机齿轮等为传动类零件；叶片泵、 分油器、注油标、排油塞、油盘和防油套等为润滑及防油元件。 5.2多轴箱通用零件 1．通用箱体类零件箱体材料为HT200，前、后、侧盖等材料为HT150。 多轴箱的标准厚度为180mm，前盖厚度为55mm，后盖厚度为90mm。 2．通用主轴 1)滚锥轴承主轴 2)滚针轴承主轴 3)滚珠轴承主轴：前支承为推力球轴承、后支承为向心球轴承或圆锥滚子 轴承。因推力球轴承设置在前端，能承受单方向的轴向力，适用于钻孔 主轴。 3．通用传动轴 通用传动轴一般用45＃钢，调质T235；滚针轴承传动轴用20Cr钢， 热处理S0.5～C59。 4．通用齿轮和套 多轴箱用通用齿轮有：传动齿轮、动力箱齿轮和电机齿轮。 5.3通用多轴箱设计 1．多轴箱设计原始依据图 1) 多轴箱设计原始依据图 图5－1.原始依据图 2) 主轴外伸及切削用量 表5－1.主轴参数表 3) 被加工零件：箱体类零件，材料及硬度，HT200，HB20～400 2． 主轴、齿轮的确定及动力的计算 1) 主轴型式和直径、齿轮模数的确定 主轴的型式和直径，主要取决于工艺方法、刀具主轴联结结构、刀具的进给抗力和切削转矩。钻孔采用滚珠轴承主轴。主轴直径按加工示意图所示主轴类型及外伸尺寸可初步确定。传动轴的直径也可参考主轴直径大小初步选定。 齿轮模数m （单位为mm ）按下列公式估算： (30~m ≥=≈1.9（《组合机床设计简明手册》p62） 数控机床主传动系统 第一节概述 1、对主传动系统的要求 (1)调速范围 :多用途、通用性大的机床要求主轴的调速范围大，低速大转矩功能，较高的速度，如车削加工中心。 (2)热变形: 电动机、主轴及传动件都是热源。低温升、小的热变形是对主传动系统要求的重要指标。 (3)主轴的旋转精度和运动精度: 主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、低速转动条件下测量主轴前端和距离前端300mm处的径向圆跳动和端面圆跳动值。主轴在工作速度旋转时测量上述的两项精度称为运动精度。数控机床要求有高的旋转精度和运动精度。 (4)主轴的静刚度和抗振性: 数控机床加工精度较高，主轴的转速又很高，因此对主轴的静刚度和抗振性要求较高。主轴的轴颈尺寸、轴承类型及配置方式，轴承预紧量大小，主轴组件的质量分布是否均匀及主轴组件的阻尼等对主轴组件的静刚度和抗振性都会产生影响。 (5)主轴组件的耐磨性: 主轴组件必须有足够的耐磨性，使之能够长期保持良好的精度。 2、主轴变速方式 (1).无级变速 (2)(分段无级变速 :1)带有变速齿轮的主传动2)通过带传动的主传动3)用两个电动机分别驱动主轴 (3)(液压拨叉变速机构在带有齿轮传动的主传动系统中，齿轮的换挡主要靠液压拨耳来完成 3、主轴部件 主轴部件是机床的一个关键部件，它包括主轴的支承、安装在主轴上的传动零件等。 机床的主轴部件满足的要求:主轴的回转精度、部件的结构刚度和抗振性、运转温度和热稳定性以及部件的耐磨性和精度保持能力等。 对于数控机床尤其是自动换刀数控机床，为了实现刀具在主轴上的自动装卸与夹持，还必须有刀具的自动夹紧装置、主轴准停装置和主轴孔的清理装置等结构。 (1)、主轴端部的结构形状 主轴端部用于安装刀具或夹持工件的夹具，在设计要求上，应能保证定位准确、安装可靠、联接牢固、装卸方便，并能传递足够的转矩 主轴为空心，前端有莫氏锥度孔，用以安装顶尖或心轴。 1)莫氏锥度是一个锥度的国际标准，用于静配合以精确定位。锥度很小，利用摩擦力可以传递一定的扭矩，方便拆卸。莫氏锥度又分为长锥和短锥,长锥多用于主动机床的主轴孔,短锥用于机床附件和机床连接孔, (2)主轴部件的支承 机床主轴带着刀具或夹具在支承中作回转运动，应能传递切削转矩承受切削抗力，并保证必要的旋转精度。机床主轴多采用滚动轴承作为支承，对于精度要求高的主轴则采用动压或静压滑动轴承作为支承。 (3)滚动轴承的精度 主轴部件所用滚动轴承的精度有高级E、精密级D、特精级C和超精级B。前支承的精度一般比后支承的精度高一级，也可以用相同的精度等级。普通精度的机床通常前支承取C、D级，后支承用D、E级。特高精度的机床前后支承均用B级精度液体静压轴承和动压轴承主要应用在主轴高转速、高回转精度的场合，对于要求更高转速的主轴，可以采用空气静压轴承，这种轴承达每分钟几万转的转速，有非常高的回转精度。 (4)(主轴滚动轴承的预紧 一、设计题目 设计一台普通橱窗的主传动系统，完成变速级数为12~8级。 二、设计目的 1、运用、巩固和扩大已学过的知识，特别是机床课程，提高理论联系实际的设计与计算能力。 2、初步掌握机床主传动系统的设计方法与步骤，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。 3、培养使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。 4、是毕业设计教学环节实施的技术准备。 三、设计内容与基本要求 （一）运动设计 1、传动方案设计 采用集中传动方案 2、转述调整范围R 选第一组参数进行计算与设计 1.1190 1000 min max === n n R n 3、公比 由已知条件知，该传动系统为单公比传动系统公比41.1=? 4、结构式采用 42130222238??=?==z （1）确定系数 018710=+-=+-= ' Z L R L x n n n ? （2）确定结构网和结构式 ①基本组传动副数一般取20=P ②基型传动系数的结构式为：4212228??= ③因为系数00=' x ，所以变形传动系统的结构式为：4 212228??= （3）验算原基本组的变速范围 841.112<=' =?r （4）验算最末变速组的变速范围 895.341.1)12(4)12(43<===-?-??r 故所选结构式符合要求。 5、绘制转速图 1212.1119010001 ≈= ?? ? ??=-u 结构网如下： 转速图： 6、三角带设计 由<<机械设计>>表11.5知2.1=A K （1）计算功率KW P K P A c 4.55.42.1=?==。 （2）型号 由kw P c 4.5=，min /14401r n =及表11.8知应选A 型带。 （3）带轮直径1D ，2D 选mm D 1001=，则mm D D 1501000 1500 12== （4）校核带速V s m n D V /23.56000 1000 10014.36000 1 1=??= = π s m V /5min ≥；s m V /25max ≤ 所以选的带型号符合要求。 （5）初定中心矩0A mm mm D D A 500~150))(2~6.0(210=+≈ 机械工程学院 课程设计说明书 专业机械设计制造及其自动化 班级 XXXXXXXXXXX 姓名 XXXXXXXX 学号 XXXXXXXXXXXX 课题普通车床主传动系统设计 指导教师 XXXXXXXXXX 年月日 普通车床主传动系统设计说明书 一、 设计题目：设计一台普通车床的主传动系统，设计参数： (选择第三组参数作为设计数据) 二、运动设计 （1）传动方案设计（选择集中传动方案） （2）转速调速围2000 max 44.4445 min n Rn n == = （3）根据《机械制造装备设计》78P 公式（3-2）因为已知 1 -=z n R ? ∴ Z=?lg lg n R +1 ∴?=)1(-Z n R =114.44=1.411 根据《机械制造装备设计》77P 表3-5 标准公比?。这里我们取标准公比系列 ?=1.41，因为?=1.41=1.066，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1.41的数列：45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400、 2000。 （4）结构式采用：13612322=?? 1）确定系数' 0x ' 0ln 1111210ln n R x Z ? = -+=-+= 2）确定结构网和结构式： 确定基本组传动副数，一般取 02 P =，在这里取 03 P = 3）基型传动系统的结构式应为：12612232=g g 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' x 而成，应为' 0x 为0，故不发生改变。 根据“前多后少”，“前密后疏”的原则，取13612322=?? 5）验算原基本组变形后的变速围 () 2213(21)32 1.41 1.41 2.88x P R ? -?-====< 6）验算最末变速的组变速围 () 3316(21)63 1.41 1.417.8588x P R ? -?-====< 根据中间变速轴变速围小的原则选择结构网。从而确定结构网如下： 传动系的结构网 制造装备 课程设计任务书 （2015~2016学年） 设计题目普通车床主传动系统的设计 学院名称电气工程与自动化学院机械工程系 专业（班级）机械设计制造及自动化 姓名（学号）Z41214054XX 起讫日期 指导教师 下发任务书日期 201X年 X月 X 日 安徽大学制造装备课程设计任务书 安徽大学 审阅 课程设计成绩评定 答辩 目录１、参数的拟定 ２、运动的设计 ３、传动件的估算和验算 ４、展开图的设计 ５、总结 一、参数拟定 １、确定公比φ 已知Ｚ＝8级（采用集中传动） n max =1250 n min=40 R n=φz-1 所以算得φ≈1.26 2、确定电机功率N 已知电机功率N=4.4kw 二、运动的设计 1、列出结构式 8=2[2] 3[] 2[4] 因为：在I轴上如果安置换向摩擦离合器时，为减小轴向尺寸，第一传动组的传动副数不能多，以2为宜。在机床设计中，因要求的R较大，最后扩大组应取2更为合适。由于I轴装有摩擦离合器，在结构上要求有一齿轮的齿根圆大于离合器的直径。 2、拟定转速图 1）主电机的选定 电动机功率N：4.4KW 电机转速n d: 因为n max =1250vr/min ，根据N=4.4KW ，由于要使电机转速n d 与主轴最高转速相近或相宜，以免采用过大的升速或过小的降速传动。所以初步定电机为：Y132m-4，电机转速1440r/min 。 2）定比传动 在变速传动系统中采用定比传动，主要考虑传动、结构和性能等方面要求，以及满足不同用户的使用要求。为使中间两个变速组做到降速缓慢，以利于减少变速箱的径向尺寸，故在Ⅰ-Ⅱ轴间增加一对降速传动齿轮。 3）分配降速比 8级降速为：250315400500 630 8001000 315 1250 （r/min ） 画出转速图 8=2[2]2[2]2[4] 电 ⅡⅢ Ⅳ Ⅰ250 315400500 630800100012501440r/min 结构大体示意图: 新疆工程学院机械工程系毕业设计（论文）任务书 学生姓名专业班级机电一体化09-11（1）班设计(论文)题目数控机床主传动系统及主轴设计 接受任务日期2012年2月29日完成任务日期2012年4月9日指导教师指导教师单位机械工程系 设 计(论文)内容目标 培养学生综合应用所学的基本理论，基础知识和基本技能进行科学研究能力的初步训练；培养和提高学生分析问题，解决问题能力。通过毕业设计，使学生对学过的基础理论和专业知识进行一次全面地系统地回顾和总结。通过对具体题目的分析和设计，使理论与实践结合，巩固和发展所学理论知识，掌握正确的思维方法和基本技能。 设计(论文)要求 1．论文格式要正确。 2．题目要求：设计题目尽可能选择与生产、实验室建设等任务相结合的实际题目，完成一个真实的小型课题或大课题中的一个完整的部分。 3．设计要求学生整个课题由学生独立完成。 4．学生在写论文期间至少要和指导老师见面5次以上并且和指导教师随时联系，以便掌握最新论文的书写情况。 论文指导记录 2012年3月1号早上9：30-12：00在教室和XX老师确定题目。2012年3月6日早上10：00-12:00在教室确定论文大纲与大纲审核。2012年3月13日早上10:00-12：00在教室确定论文格式。 2012年3月20日早上9：30-12:00在教室对论文一次修改。 2012年3月27日早上9：30-12:00在教室对论文二次修改。 2012年4月6日早上9：30-12：30在教室对论文三次修改。 2012年4月9日早上9:30-12：00在教室老师对论文进行总评。 参考资料[1]成大先.机械设计手册-轴承[M].化学工业出版社 2004.1 [2]濮良贵纪名刚.机械设计[M].高等教育出版社 2006.5 [3]李晓沛张琳娜赵凤霞. 简明公差标准应用手册[M].上海科学技术出版社 2005.5 [4]文怀兴夏田.数控机床设计实践指南[M].化学工业出版社 2008.1 [5][日]刚野修一(著). 杨晓辉白彦华(译) .机械公式应用手册[M].科学出版社 2004 普通车床的主动传动系统设计书 一、专用镗床I型的主轴箱部件设计 2. 工艺要求 1. 加工工件材料为铸铁，粗加工、可加工通孔、沉孔、倒角。 2.加工零件的孔径为Φ150，要求正反转。 3.设备装备型式：主轴箱安置在主柱上，可作上、下移动。 二、设计内容 1）运动设计：根据给定的转速确定主传动的结构网、转速图、传动系统图、计算齿轮齿数。 2）动力计算：选择电动机型号，对主要零件（如带、齿轮、主轴、传动轴、轴承等）进行计算（出算和验算）。 3）绘制下列图纸： ①机床主传动系统图（画在说明书上）。 ②操纵机构设计、主轴箱上、下移动机构设计（以原理图形式画在说明书上）。 ③主轴箱部件展开图及主要剖面图。 ④主轴零件图。 4)编写设计说明书一份。 一、概述 1.1机床课程设计的目的 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。 二、参数拟定 2.1确定转速范围 确定转速范围：主轴最小转速n nim （r/min ）=140r/min 、n max （r/min ）=1800r/min 查机械制造装备设计书表2-5得：140r/min ，180r/min ，224r/min ，280r/min ，355r/min ，450r/min ，560r/min ，710r/min ，900r/min ，1120r/min ，1400r/min ， 1800r/min 。 2.2 主电机的选择 合理的确定电机功率，使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。 已知电动机的功率是3KW ，根据《机械设计手册》第3版，选Y100L2-4，额定功率3KW ，满载转速1450r/min ，堵转转矩/额定转矩=2.2 最大转矩/额定转矩=2.3 镗床的主参数（规格尺寸）和基本参数表 三、传动设计 3.1 主传动方案拟定 拟定传动方案，包括传动形式的选择以及开停、换向、制动、操作等整个传动系统的确定。传动形式指传动和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的传动形式、变速类型。 传动方案和形式与结构的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。因此，确定传动方案和形式，要从结构、工艺、性能及经济等方面统一考虑。 传动方案有多种，传动形式更是众多，比如：传动形式上有集中传动、分离传动；扩大变速范围可用增加传动组数，也可用背轮结构、分支传动等形式；变 第一章 概述 1.1机床主轴箱课程设计的目的 （1）通过机床主传动系统的机械变速机构设计，使学生树立正确的设计思想和掌握机床设计的基本方法； （2）巩固和加深所学理论知识，扩大知识面，并运用所学理论分析和解决设计工作中的具体问题； （2）通过机械制造装备课程设计，使学生在拟订机床主传动机构、机床的构造设计、各种方案的设计、零件的计算、编写技术文件和设计思想的表达等方面，得到综合性的基本训练； （3）熟悉有关标准、手册和参考资料的运用，以培养具有初步的结构分析和结构设计计算的能力。 1.2设计参数 普通车床传动系统设计的设计参数： （a ）主轴转速级数Z=12； （b ）主轴转速范围min =31.5n r/min ； （c ）公比φ=1.41； （d ）电机功率为7.5KW ； （e ）电机转速为1440r/min 。 第二章 参数的拟定 2.1 确定极限转速 由 n R n n =min max 1-=z n R ? 因为?=1.41 ∴得n R =44.64 取n R =45 ∴ max min 1386n n n R ==r/min 取标准转速1440r/min 2.2 主电机选择 已知异步电动机的转速有3000 /min r 、1500/min r 、1000/min r 、750 /min r ，已知额P 是4KW ，根据《车床设计手册》附录表2选Y132S-4，额定功率5.5kw ，满载转速1440 min r ，87.0=η。 第三章 传动设计 3.1 主传动方案拟定 可能的方案有很多，优化的方案也因条件而异。此次设计中，我们采用集中传动型式的主轴变速箱。 3.2 传动结构式、结构网的选择 结构式、结构网对于分析和选择简单的串联式的传动不失为有用的方法，但对于分析复杂的传动并想由此导出实际的方案，就并非十分有效。 3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目 级数为Z 的传动系统由若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有1Z 、 2Z 、……个传动副。即ΛΛ321Z Z Z Z = 传动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 3?2= ，可以有3种方案： 12=3×2×2；12=2×3×2；12=2×2×3 3.2.2 传动式的拟定 12级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。 主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，最后一个传动组的传动副常选用2。 综上所述，传动式为12=3×2×2。 3.2.3 结构式的拟定 对于12=2×3×2传动式，有6种结构式和对应的结构网。分别为： 62123212??= 61323212??= 14223212??= 24123212??= 31623212??= 12623212??= 根据主变速传动系统设计的一般原则13612322=?? 安徽建筑大学毕业设计 (论文) 专业机械设计制造及自动化 班级 09 城建机械3班 姓名 学号 09290070312 课题普通车床主传动系统设计 指导教师 2013 年 6 月 10 日 摘要 主传动系统设计是机床设计中非常重要的组成部分，本次设计主要由机床的级数入手，于结构式、结构网拟定，再到齿轮和轴的设计，再选择各种主传动配合件，对轴和齿轮及配合件进行校核，将主传动方案“结构化”，设计主轴变速箱装配图及零件图，侧重进行传动轴组件、主轴组件、变速机构、箱体、润滑与密封、传动轴及滑移齿轮零件的设计，完成设计任务。 本次突出了结构设计的要求，在保证机床的基本要求下，根据机床设计的原则，拟定机构式和结构网，对机床的机构进行精简，力求降低生产成本；主轴和齿轮设计在满足强度需要的同时，材料的选择也是采用折中的原则，没有选择过高强度的材料从而造成浪费。 【关键词】车床、主传动系统、结构式、电动机。 Abstract Main drive system design is Very important part of the Machine Design, The design of the series to start primarily by machine, In the structure, the structure network developed, to the design of gears and shafts, Choose a variety of main drive with the pieces of the shaft and gear, and checked with the parts ，design and motive of completion sport spread the lord to move the project "the structure turn" , Design a principal axis to become soon a box assemble diagram and spare parts diagram and lay particular emphasis on to carry on spread to move stalk module, principal axis module and become soon organization, box a body, lubricate and seal completely, spread to move stalk and slippery move wheel gear spare parts of design to complete design tasks. This highlights the structural design requirements, under the basic requirements for ensuring the machine ,According to the principles of machine tool design, Development of institutional and structural net, Streamlining of the machine tool sector, Strive to reduce production costs, No choice of materials resulting in high strength waste. 【Keywords】lather, Main drive system, Structure , Electric motor. 目录 1.概述和机床参数确定 (1) 1.1机床运动参数的确定 (1) 1.2机床动力参数的确定 (1) 1.3机床布局 (1) 2.主传动系统运动设计 (2) 2.1确定变速组传动副数目 (2) 2.2确定变速组的扩大顺序 (2) 2.3绘制转速图 (3) 2.4确定齿轮齿数 (3) 2.5确定带轮直径 (3) 2.6验算主轴转速误差 (4) 2.7绘制传动系统图 (4) 3．估算传动件参数确定其结构尺寸 (5) 3.1确定传动转速 (5) 3.2确定主轴支承轴颈尺寸 (6) 3.3估算传动轴直径 (6) 3.4估算传动齿轮模数 (6) 3.5普通V带的选择和计算 (7) 4．结构设计 (8) 4.1带轮设计 (8) 4.2齿轮块设计 (8) 4.3轴承的选择 (9) 4.4主轴组件 (9) 4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计 (9) 4.6主轴箱体设计 (9) 4.7主轴换向与制动结构设计 (9) 5.传动件验算 (10) 5.1齿轮的验算 (10) 5.2传动轴的刚度验算 (12) 5.3花键键侧压溃应力验算 (16) 5.4滚动轴承的验算 (16) 5.5主轴组件验算 (17) 6. 主轴位置及传动示意图 (20) 7.归纳总结 (21) 8.参考文献 (22) 1.概述 1机床课程设计的目的 机床课程设计，是在金属切削机床课程之后进行的实践性教案环节。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技术方案过程中，得到设计构思，技术方案分析，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。轻型车床是根据机械加工业发展需要而设计的一种适应性强，工艺范围广，结构简单，制造成本低的万能型车床。它被广泛地应用在各种机械加工车间，维修车间。它能完成多种加工工序；车削内圆柱面，圆锥面，成形回转面，环形槽，端面及内外螺纹，它可以用来钻孔，扩孔，铰孔等加工。 1.1 机床运动参数的确定 （1）确定公比φ及Rn 已知最低转速n min =85r/min，最高转速n max =1600 r/min，变速级数Z=6，则公比： φ= （n max /n min ）1/（Z－1） =（1600 r/min/85r/min）1/（6－1）≈1.41转速调整范围： Rn=n max /n min =45 （2）求出转速系列 根据最低转速n min =47.5rpm，最高转速n max =2120rpm，公比φ=1.41，按《机床课程 设计指导书》（陈易新编）表5选出规范转速数列： 2120 1500 1060 750 530 375 265 190 132 95 67 47.5 1.2机床动力参数的确定 已知电动机功率为N=1.5kw，根据《金属切削机床课程设计指导书》（陈易新编） 目录 前言 0 1．设计任务和目的 (1) 2．运动设计 (1) 1）运动参数的确定 (1) 2）拟定结构式 (3) 3)确定是否需要增加降速的定比传动副 (4) 4)分配个变速组的最小传动比，拟定转速图 (4) 5）齿数的确定 (4) 6)选择最佳转速 (5) 7)皮带轮直径的确定 (5) 3．动力计算 (7) 1)计算各轴的功率和扭矩 (7) 2)确定个传动件的计算转速 (7) 3）主轴及各轴直径的估算 (8) 4）齿轮模数估算和几何尺寸计算 (8) 5)主轴及各传动组件的结构分析与选择 (9) 4.主轴组件的设计计算 (10) 5．参考资料…………………………………… 5．结束语…………………………………… 机床主传动系统设计 摘要：本课题为机床主传动系统的设计，经过全面的分析比较确定一种比较合理的方案使该系统能完成18级变速，基本满足通用型普通车床的加工要求和技术要求。本系统的设计过程中运用了分析比较，逆推等方法来完成了各种不同方案的优化选择，从而确定了一套比较合理的方案。 关键词：优化设计、逆推法、公比、基本组、扩大组 1.设计任务和目的： 该机床主传动系统可提供各种车削工作所需转速，使车床完成各种公制、英制、模数螺纹的车削任务。 主轴三支撑均采用滚动轴承；该系统具有刚性好、功率大、操作方便等特点。2.运动设计： 1）运动参数的确定： 已知：主轴的最高转速Nmax=1440rpm，最低转速：Nmin=30rpm，求主轴的转速级数Z及公比Ф。 a.公比Ф的确定： 依据资料要求，对于中型通用机床，万能性较大，因而要求转速级数Z要多一些，但结构又不能过于复杂。因此，公比Ф常推荐优先选择1.25或1.41。 b.转速级数Z的确定及分析比较： 由R n =N max ／N min =1400／30=46.667，Z=1+ L g R n ／L g Ф 当Ф=1.26时，经计算Z=1+L g 46.667／L g 1.26≈18级； 当Ф=1.41时，经计算Z=1+ L g 46.667／L g 1.41≈12级。 分析比较： 当Ф=1.26时，计算得Z=18级转速，级数较大，机床主传动系统结构较复杂，所需传动件相对较多，但适用范围更广，有利于机床主传动系统功能的充分发挥。在选择车削速度时，更有利于优化选择，与同类级数较少的机床相比较，更能发挥其性能。同时速度损失相对较小； 当Ф=1.41时，计算得Z=12级转速，级数较小，机床主传动系统结构相对简单，但通用性不强。 综上所述： 本系统选择Ф=1.26，Z=18级转速方案。 按标准转速数列为：30、37.5、47.5、60、75、95、118、150、190、235、300 、375、475、600、750、950、1180、1500（rpm）。 2）拟定结构式： a．确定变速组的数目和各变速组中的传动副的数目。 该主传动系统的变速范围较大，级数较多，需经过较长的传动链才能将其速度降到主轴的所需转速，通常采用P=2或3，18=33332，共需三个变速组。 b．确定不同传动副数的各变速组的排列次序： 目录 一、参数拟定 (2) 1.1 确定公比 (2) 1.2 确定主轴主要技术参数 (2) 二、运动的设计 (3) 2.1确定传动顺序及传动副数 (3) 2.2确定扩大顺序 (3) 2.3 画出结构网如图2-1 (3) 2.4拟定转速图如2-2 (3) 2.5计算各传动副的传动比 (4) 2.6 确定齿轮齿数 (4) 2.7 主轴转速检验 (5) 2.8 主传动系统图如图2-3 (6) 三、进给箱设计 (6) 3.1 增倍组齿数的确定 (6) 3.2 进给传动系统图 (9) 3.3、车螺纹传动路线表达式 (9) 3.4、验算螺纹螺距 (10) 四、溜板箱的设计 (10) 4.1 溜板箱齿轮齿数的确定 (10) 4.2 验算横向进给 (11) 4.3 验算纵向进给 (11) 4.4 溜板箱的传动系统图如图2-4 (11) 五、车床传动系统图如图2-5 (12) 六、总结 (13) 参考文献： (13) 一、参数拟定 1.1 确定公比 ? 已知CA6136机床的转速级数为Z=8,转速范围42-980 r/min max min 980/min,42/min n r n r == 由1Z R φ-=可以得到max min lg lg lg lg980lg 42 lg 1181 n n R Z Z ?--= == --- 参照标准公比，可算的公比 1.58φ= 1.2 确定主轴主要技术参数 表1 主要技术参数 二、运动的设计 2.1 确定传动顺序及传动副数 由级比规律和设计机床三项原则：传动副“前多后少”，传动比线“前密后疏”，降速“前慢后快”,可得CA6136的结构式为Z=8=421222??。 2.2 确定扩大顺序 （1）主电机的选定 电动机功率N ：4KW ；电机转速n d : 1440r/min （2）按照前小后大、前密后疏的原则 由max min 980/min,42/min n r n r ==,z=8,?=1.58可得到8级转速如下： 42,65,102,160,255,400,640,1010（r/min ） （3）计算误差范围： ()()%58.0%10158.1%101=?-=?-? %,8.506.3980980 1010'≤=-=-n n n %,8.5%0424242'≤=-=-n n n 转速980r/min 和42r/min 都在误差范围之内，可取。 2.3 画出结构网如图2-1 图2-1 结构网 2.4 拟定转速图如2-2 根据传动副→“前多后少”，传动比线→“前密后疏”，降速→“前慢后快”原则拟定转速图。 目录 摘要............................................................................................................ II ABSTRACT. ............................................................................................... III 第一章前言 .. (1) 1.1课题背景及目的 (1) 1.2国内外研究现状及发展趋势 (1) 1.2.1 数控系统的发展趋势 (1) 1.2.2 我国数控车床的研究现状及发展趋势 (2) 1.3课题研究内容及方法 (5) 1.3.1 课题研究内容 (5) 1.3.2 研究方法 (5) 1.4论文构成 (5) 第二章主传动系统的设计 (6) 2.1主传动系统的设计要求 (6) 2.2总体设计 (6) 2.2.1 拟定传动方案 (6) 2.2.2 选择电机 (7) 2.2.3 主运动调速范围的确定 (9) 2.2.4 转速图 (11) 第三章传动系统零部件设计 (12) 3.1传动皮带的设计和选定 (12) 3.1.1．V带传动设计 (12) 3.2轴系部件的结构设计 (14) 3.2.1 I轴结构设计 (14) 3.2.2 II轴结构设计 (17) 3.2.3电磁摩擦离合器的计算和选择 (21) 第四章主轴结构设计 (23) 4.1对主轴组件的性能要求 (23) 4.2轴承配置型式 (24) 4.3主要参数的确定 (24) 4.4主轴头的选用 (25) 4.5编码器的选择与安装 (25) 第五章结论 (27) 参考文献 (28) 致谢 (29) 题目：简式车床主传动系统设计 专业：机械设计制造及其自动 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 2017年6月30日 目录 设计目的 (3) 设计步骤 (4) 1.确定传动公比及其转速值 (4) 1.1确定传动公比 ................................................ 错误！未定义书签。 1.2选定主轴各级转速 (4) 2.选择主传动方案 (5) 2.1 变速方式 (5) 2.2开停、制动 (5) 3.拟定结构式、结构网、转速图 (5) 3.1拟定结构式 (5) 3.2画结构网 (6) 3.3拟定转速图 (7) 3.3.1确定定比传动 (8) 3.3.2确定各轴转速 (8) 3.3.3确定齿轮齿数 (9) 3.3.4校核主轴转速误差 (11) 4．确定各传动件计算转速 (12) 4.1各轴计算转速： (12) 4.2各个齿轮计算转速 (13) 5.传动系统图 (14) 结束语 (15) 参考文献 (17) 设计目的 通过设计实践，掌握机床主传动系统的设计方法。培养综合运用机械制图，金属切削技术，机械设计技术，及结构工艺相关知识，进行工程设计的能力。培养使用手册图册，有关资料及设计标准规范的能力，提高技术总结及编制技术文件的能力。巩固所学理论知识，为毕业设计积累经验，做准备。 设计步骤 根据设计题目给定的机床种类、规格、主轴极限转速（n min 、n max ）、转速级数Z ，确定其他有关运动参数，选定主轴各级转速值：通过分析比较，选择传动方案；拟定结构式和结构网，拟定转速图；确定齿数及带轮直径；绘制传动系统图 1.确定传动公比及其转速值 1.1确定传动公比 根据给定的主轴极限转速Rn=37.5～1700r/min 和转数级数Z=12，求得传动公比 33.455 .371700 min max == = n n Rn 1 -=Z Rn ?=1.41 1.2选定主轴各级转速 查参考文献【1】可知标准公比为1.06，1.12，1.26，1.41，1.58，1.72，2 因为=1.41=1.066 查参考文献【1】表7-1标注数列表 首先找到最小极限转速37.5r/min 再每跳过5个数取一个转数，即可得到公比为1.41的数列数控机床传动系统设计介绍
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