銑床傳動系統(tǒng)課程設(shè)計

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1、 緒　論 2 第一節(jié) 機床設(shè)計的目的 2 第二節(jié) 機床課程設(shè)計的內(nèi)容 2 第一章 機床的總體設(shè)計 3 第一節(jié)設(shè)計機床應(yīng)滿足的基本要求 3 第二節(jié)機床的設(shè)計步驟 4 第三節(jié)主要技術(shù)參數(shù) 4 第二章 銑床主傳動系統(tǒng)設(shè)計 5 第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)概述 5 第二節(jié) 主運動系統(tǒng)的參數(shù) 6 第三章 傳動方案設(shè)計 11 第一節(jié) 機床傳動選擇 11 第二節(jié)變速形式的確定 12 第三節(jié)主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖的擬定 14 第四節(jié) 齒輪齒數(shù)的選擇 18 第五節(jié) 齒輪齒數(shù)驗算 21 第六節(jié)模數(shù)的選擇 23 第七節(jié) 齒輪強度的驗算 25 第四章 帶傳動設(shè)計 28 第五章

2、主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 30 第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 30 第二節(jié)齒輪的布置 30 第三節(jié) 計算轉(zhuǎn)速 31 第四節(jié) 傳動軸的設(shè)計 32 課程設(shè)計總結(jié) 36 致謝詞 36 參考文獻 37 緒　論 第一節(jié) 機床設(shè)計的目的 機床課程設(shè)計是在學(xué)完機床課以后，進行一次學(xué)習(xí)設(shè)計的綜合性練習(xí)。通過設(shè)計，運用所學(xué)過的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的理論知識，生產(chǎn)實習(xí)和實驗等實踐知識，達到鞏固、加深和擴大所學(xué)知識的目的。通過設(shè)計，分析比較機床主傳動中某些典型機構(gòu)，進行選擇和改進，學(xué)習(xí)構(gòu)造設(shè)計，進行設(shè)計計算和編寫技術(shù)文件。完成機床主傳動設(shè)計，達到學(xué)習(xí)設(shè)計步驟和方法的目的。通過機

3、床課程設(shè)計，獲得設(shè)計工作的基本技能的訓(xùn)練，提高分析和解決工程技術(shù)問題的能力。并為進行一般機械的設(shè)計創(chuàng)造一定的條件。 第二節(jié) 機床課程設(shè)計的內(nèi)容 1、 機床的總體設(shè)計 機床設(shè)計，是設(shè)計人員根據(jù)使用部門的要求和制造部門的可能，運用有關(guān)的科學(xué)技術(shù)知識，所進行的創(chuàng)造性勞動。 2、 運動設(shè)計 根據(jù)設(shè)計題目給定的機床用途、規(guī)格、主軸極限轉(zhuǎn)速，擬定轉(zhuǎn)速圖、傳動系統(tǒng)圖、計算帶輪直徑和齒輪齒數(shù)。 3、 動力設(shè)計 根據(jù)設(shè)計題目給定的機床類型、規(guī)格及工作條件，確定主電動機功率；確定主軸及各傳動件的計算轉(zhuǎn)速；初定傳動軸直徑、齒輪模數(shù)，確定傳動帶型號及帶根數(shù)。在結(jié)構(gòu)機構(gòu)設(shè)計之后，再對機床主要傳動

4、件、零件，進行應(yīng)力、變形和壽命的驗算，并修改結(jié)構(gòu)設(shè)計。 4、 結(jié)構(gòu)設(shè)計 完成運動設(shè)計和動力設(shè)計之后，還要將主傳動方案“結(jié)構(gòu)化”。要設(shè)計主軸變速箱裝配圖及零件工作圖，側(cè)重進行傳動軸組件、主軸組件、變速機構(gòu)、操縱機構(gòu)、潤滑與密封，以及主軸、傳動軸、滑移齒輪、操縱元件、箱體等零件的設(shè)計。 第一章 機床的總體設(shè)計 機床設(shè)計，是設(shè)計人員根據(jù)使用部門的要求和制造部門的可能，運用有關(guān)的科學(xué)技術(shù)知識，所進行的創(chuàng)造性勞動。 第一節(jié)設(shè)計機床應(yīng)滿足的基本要求 評價機床性能的優(yōu)劣，主要根據(jù)下述的技術(shù)-經(jīng)濟指標(biāo)來判斷的，這些指標(biāo)也就是設(shè)計機床的具體

5、要求。 一． 工藝可靠、可能性 機床的工藝可能性是指機床適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力，大致包括下列內(nèi)容：（1）在機床上可以完成的工序種類；（2）加工零件的類型、材料和尺寸范圍；（3）毛坯種類 二．加工精度和表面光潔度 機床的加工精度是指被加工零件在尺寸、形狀和相互位置等方面所能達到的準(zhǔn)確程度。 三．生產(chǎn)率 機床的生產(chǎn)率是指在單位時間內(nèi)機床所能加工的工件數(shù)量。 四．自動化程度 為了提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強度和更好的保證加工精度的穩(wěn)定性，機床應(yīng)盡量提高自動化程度。 五．結(jié)構(gòu)制造與維修 在滿足使用要求的前提下，機床的結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡量簡單，工藝性好，容易制造和裝配，維修方便等。 六

6、、操作安全方便和工作可靠性 機床應(yīng)操縱方便、省力、容易掌握和不易發(fā)生故障和操作錯誤。這樣不僅減少工人的疲勞，保證工人和機床的安全，還能提高機床的生產(chǎn)率。 七．效率、使用期限與成本 機床的效率就是有效功率對輸入功率之比。兩者的差值就是摩擦損失。 第二節(jié)機床的設(shè)計步驟 機床的設(shè)計工作大體可以分為四個步驟： 1. 調(diào)查研究 學(xué)習(xí)有關(guān)機床設(shè)計的方針、政策、明確設(shè)計要求：收集相關(guān)資料 2. 方案擬定 在調(diào)查研究和科學(xué)實驗的基礎(chǔ)上，通?？梢詳M定出幾個方案進行分析比較。每個方案所包括的內(nèi)容有：工藝分析、主要技術(shù)參數(shù)、總布局、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、主要部件的結(jié)構(gòu)草圖、實驗結(jié)果等。

7、3. 工作圖設(shè)計 首先，繪制機床總圖和各部件裝配圖；其次，繪制機床的全部零件圖；然后，整理機床有關(guān)部件與主要零件的設(shè)計計算書，編制各類零件明細表，編寫機床說明書等技術(shù)文件；最后，多有關(guān)圖紙進行工藝審查和標(biāo)準(zhǔn)化審查。 第三節(jié)主要技術(shù)參數(shù) 機床主要技術(shù)參數(shù)包括主參數(shù)和基本參數(shù)，基本參數(shù)又包括尺寸參數(shù)、運動參數(shù)、動力參數(shù)等。其主要參數(shù)又稱主要規(guī)格，表示機床的加工范圍，對于通用機床和專門化機床，我國統(tǒng)一規(guī)定主要參數(shù)內(nèi)容。 機床主要參數(shù)： 工作臺尺寸（長X寬）：…………………………………………　1250*400 毫米 工作臺最大行程： 縱向…………………………………………………………………

8、800毫米 橫向…………………………………………………………………300毫米 垂直…………………………………………………………………400毫米 主軸轉(zhuǎn)速范圍:（18級）31.5-1600轉(zhuǎn)/分 主軸孔徑 : …………………………………………………………………29毫米 主軸到工作臺面間距離：……………………………………………… 30-430毫米 主軸中心線到懸梁間距離…………………………………………………155毫米 床身垂直導(dǎo)軌到工作臺面中心距離………………………………… 215-515毫米 刀桿直徑：…………………………………………… （三種）22、27、32毫米 主電機：

9、 功率 ……………………………………………………………… 5.5千瓦 轉(zhuǎn)速 …………………………………………………………… 1450轉(zhuǎn)/分 第二章 銑床主傳動系統(tǒng)設(shè)計 第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)概述 一．主傳動的功用 機床主傳動是實現(xiàn)機床主運動的傳動，屬于外聯(lián)系傳動鏈，其功用是：①將一定的動力由動力源傳遞給執(zhí)行件（如主軸或工作臺）；②保證執(zhí)行件具有一定的轉(zhuǎn)速（或速度）和足夠的轉(zhuǎn)速范圍；③能夠?qū)崿F(xiàn)運動的開停、變速、換向和制動等。 二．主傳動的組成 主傳動一般由動力源（如電動機）、變速裝置及執(zhí)行件（如主軸、刀架、工作臺），以及開停、換向和制動機夠等組成部分。動力源給執(zhí)行件提供

10、動力，并使其得到一定的運動速度和方向；變速裝置傳遞動力以及變換運動速度；執(zhí)行件執(zhí)行機床所需的運動，完成旋轉(zhuǎn)或直線運動。開停機構(gòu)用來實現(xiàn)機床主軸的啟動和停止的裝置；換向機構(gòu)用來變換機床主軸旋轉(zhuǎn)方向的裝置；制動機構(gòu)用來控制機床主軸迅速停轉(zhuǎn)的裝置，以減少輔助時間。 三．主傳動系統(tǒng)的設(shè)計要求 1.具有適當(dāng)?shù)恼{(diào)速范圍 銑床為了保證加工時能選用合理的切削用量，充分發(fā)揮刀具的切削性能，從而獲得最高的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量，必須具有適當(dāng)?shù)恼{(diào)速范圍。 2.具有較高的精度和剛度，傳動平穩(wěn)，噪聲低 銑床加工精度與主傳動系統(tǒng)的剛度密切相關(guān)。為此，應(yīng)提高傳動件的制造精度與剛度，齒輪齒面進行

11、高頻感應(yīng)加熱淬火增加耐磨性； 3.良好的抗振性和熱穩(wěn)定性 銑機床上一般既要進行粗加工，又要進行精加工；加工時可能由于斷續(xù)切削、加工余量不均勻、運動部件不平衡以及切削過程中的自激振動等原因引起的沖擊力或交變力的干擾。因此在主傳動系統(tǒng)中各主要零部件不但要具有一定的 靜剛度，而且要求具有足夠的抑制各種干擾力引起振動的能力——抗振性。 機床在切削加工中主傳動系統(tǒng)的發(fā)熱使其中所有零部件產(chǎn)生熱變形，破壞了零部件之間的相對位置精度和運動精度造成的加工誤差，為此，要求主軸部件具有較高的熱穩(wěn)定性，通過保持合適的配合間隙，并進行循環(huán)潤滑保持熱平衡等措施來實現(xiàn)。 4.操縱要輕便靈活、迅速、安全可靠，并必須

12、便于調(diào)整和維修。 第二節(jié) 主運動系統(tǒng)的參數(shù) 機床主傳動系統(tǒng)的參數(shù)有動力參數(shù)和運動參數(shù)。動力參數(shù)是指主運動驅(qū)動電機的功率，運動參數(shù)是指主運動的變速范圍。 一．主傳動功率 　　 機床主傳動的功率可根據(jù)切削功率與主傳動傳動鏈的總效率η 由下式確定： 　　　　　　　　　　　　　　　 數(shù)控機床的加工范圍一般都比較大，切削功率可根據(jù)有代表性的加工情況，由其主切削抗力按下式確定： 式中 ——主切削力的切向

13、分力() —— 切削速度()； ——切削扭矩()； —— 主軸轉(zhuǎn)速()。 主傳動的總效率一般取，銑床的主傳動多用有級變速傳動來實現(xiàn)，傳動鏈較短，因此，效率可取適中，即η=0.75 。 二．運動參數(shù) 運動參數(shù)是指機床執(zhí)行件如主軸、工件安裝部件（工作臺、刀架）的運動速度。 1． 主軸轉(zhuǎn)速的確定 主運動為旋轉(zhuǎn)運動的機床，主軸轉(zhuǎn)速n 由切削速度v 和工件或刀具的直徑 d 來確定： n=（轉(zhuǎn)/分） 公式中： v選定的切削速度（米/分） d刀具直徑、或工體直徑

14、（毫米） 2． 主軸極限轉(zhuǎn)速： 公式中： 分別為主軸最高、最低轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） 分別為最高、最低切削轉(zhuǎn)速（米/分） 分別為最大、最小計算直徑（毫米） 應(yīng)當(dāng)指出，通用機床的 并不是機床上可能加工的最大和最小直徑，而是指常用的經(jīng)濟加工的最大和最小直徑。對于通用機床，一般?。? =k*D 公式中： D可能加工的最大直徑（毫米） K 系數(shù)、根據(jù)對現(xiàn)有同類型機床使用情況的調(diào)查確定。（普通車床k=0.5）

15、 計算直徑范圍（=0.20～0.25） 查表vmax=250、dmin=40;vmin=15、dmax=125 通過參考同類型機床的極限轉(zhuǎn)速最終確定： =2000 轉(zhuǎn)/分 用上述方法求得的主軸極限轉(zhuǎn)速有時由于典型工序選擇不當(dāng)或者原始數(shù)據(jù)有偏差，可能與實際需要相差較遠。因此還應(yīng)到生產(chǎn)現(xiàn)場調(diào)查研究探討合理的主軸轉(zhuǎn)速，也可以對用戶進行調(diào)查訪問，統(tǒng)計同類型的機床的主軸極限轉(zhuǎn)速，進行分析比較后加以確定。 所以此次設(shè)計的主軸轉(zhuǎn)速范圍為40～2000 轉(zhuǎn)/分 3． 主運動電動機功率的確定 電動機功率是計算機床零件和決定結(jié)構(gòu)尺寸的主要依據(jù)。電動機功率取得太大，則機床

16、零件、部件的尺寸也會隨之不必要的增大，不僅浪費材料，而且是電動機經(jīng)常處于低負荷情況下工作，功率因數(shù)太小，如果電動機功率取得太小，則機床的技術(shù)性能達不到設(shè)計要求，且電動機將經(jīng)常處于長負荷情況下工作，容易燒壞電機和電器元件方法。 機床電動機的功率通常用計算法、實測法或調(diào)查研究現(xiàn)有機床的方法，加以確認(rèn)。一般來說，現(xiàn)有的同類型的專用機床較少，調(diào)查研究的方法將受到限制，而通用機床的工序多變，計算和實測的條件也變化不定，因此調(diào)查研究現(xiàn)有機床的電動機功率有時則成為確定電動機功率的主要方法。 經(jīng)過查閱部分機床電動機功率，選用交流異步電動機5.5KW 1440 r/min 主傳動功率的確定： 動力

17、參數(shù)包括電動機的功率，液壓缸的牽動，液壓馬達的伺服電動機或異步電動機的額定轉(zhuǎn)矩等。個傳動的參數(shù)都是根據(jù)動力參數(shù)、設(shè)計計算的，如果動力參數(shù)過大，將使機床過于笨重，浪費材料和電力，如果定的太小，又將影響機床的性能，動參數(shù)可以通過調(diào)查、試驗和計算的方法進行確定。 機床主運動的功率分為：切削功率、空轉(zhuǎn)功率損失和復(fù)合機械摩擦損失三種。 進行切削加工時，要消耗切削功率，它與刀具材料和所先用的切削用量的大小有關(guān)，如果是專用機床，則工作條件比較固定也就是道具與工件的材料和切削用量的變化范圍較小，這時計算值也就較接近實際情況。若是普通機床，則道具與工件的材料和切削用量的變化都相當(dāng)大，通?？筛鶕?jù)機床檢驗時所要

18、求的重負荷切削條件確定。 機床主運動空載時要消耗電動機的部分功率，這部分被稱為空在功率損失，用表示，機床的空轉(zhuǎn)功率損失只隨主軸和其他各軸轉(zhuǎn)速度的變化而改變，引起空轉(zhuǎn)損失的主要因素是各傳動件在空轉(zhuǎn)時候的摩擦，由于加工和裝配誤差而加大的摩擦以及攪油，空氣阻力和其他載荷等中型傳動鏈的空轉(zhuǎn)功率損失可以用以下的試驗公式進行計算： =（3.5） 公式中：主運動鏈中除主軸外，所有傳動軸軸頸的平均直徑，如果主運動鏈的結(jié)構(gòu)尺寸尚未確定則初步可按電動機功率P選?。? 當(dāng) 1.5

19、： =40 mm 主軸前后軸頸的平均值（mm） 當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為時，傳動鏈內(nèi)除主軸處各傳動軸的轉(zhuǎn)速之和，如傳動鏈內(nèi)有不傳遞載荷但也隨之做空轉(zhuǎn)動的軸時，此軸的轉(zhuǎn)速也應(yīng)計入（r/min） 主軸轉(zhuǎn)速（r/min） 潤滑油粘度影響的修正系數(shù)，用N46號機械油時=1，用N32號機械油時=0.9；用M5號機械油時=0.75 系數(shù)，主軸用兩支承的滾動軸承或滑動軸承=0.85，三支承滾動軸承=10 機床在切削時齒輪、軸承等零件上的正壓力加大了，功率損耗加大了，比多出來的那部分功率損耗稱為附加機械摩擦損失功率，切削功率越大，這部分損失也越大。 綜上所述主電動機功率（KW）為： =++= 其中：

20、 公式中： 為主運動鏈中各傳動副的機械效率 O B ａ 主運動所消耗電動機各項功率之間關(guān)系圖 圖中表示主運動鏈在某一轉(zhuǎn)速下所消耗的各項功率之間的關(guān)系，當(dāng)開動機床尚未切削（=0）時就需要消耗部分功率（圖中）隨著的增加沿著 上升到A點，這時機床滿載=++=/ 公式中為主運動傳動鏈的總功率。 圖中連線與水平軸夾角為ａ的余切=ctgａ,當(dāng)從0上升到時，是沿著OAB折線上升的，因此，反對滿載時有效，當(dāng)<時，根據(jù)算出的電動機功率將小于實際值。 在主傳動鏈為確定之前可以根據(jù)和總效率來確定主傳動鏈的電動機功率=0.65～0.80，即ａ=57～51，機構(gòu)比較

21、簡單和主軸轉(zhuǎn)速較低時取值大，反之取值小。 =0.75 綜上所述=++==7.5kw 類別 傳動件 平均機械效率 齒輪傳動 直齒圓柱齒輪 磨齒 未磨齒 斜齒圓柱齒輪 錐齒輪 0.99 0.98 0.985 0.97 帶傳動 平膠帶 無壓緊輪 有壓緊輪 V帶 同步齒形帶 0.98 0.97 0.96 0.98 某國產(chǎn)機床的運動參數(shù)如下表： 機床類型 主軸轉(zhuǎn)速 公比 主電機功率(kw) 升降臺銑床 X6132 30_1500 1.26 7.5 第三章 傳動方案設(shè)計 第一節(jié) 機床傳動選擇 機床傳動系統(tǒng)中主要應(yīng)用帶傳

22、動、鏈傳動、漸開線圓柱齒輪傳動、圓錐齒輪傳動、渦輪蝸桿傳動、絲杠螺母傳動。 其中帶傳動的優(yōu)點是： （1）結(jié)構(gòu)簡單制造容易成本低，特別適用中心距較大的兩軸之間傳動 （2）膠帶有彈性可緩和沖擊和隔離振動傳動平穩(wěn)噪聲小適宜于高速傳動 （3）在過載時能打滑起過載保護作用 其缺點是： （1）因為有滑動速比不能固定不變，不能用于速比要求準(zhǔn)確的場合 （2）產(chǎn)生摩擦力所需的張緊力較大，所以對軸和軸承的壓力較大。 （3）它是以膠帶傳遞負荷的間接傳動要求有較大的中心距，空間位置不及齒輪傳動緊湊。 鏈傳動的優(yōu)點是 （1）傳動裝置的尺寸不大，但能傳遞的動力較大 （2）可實現(xiàn)較大的傳動比 （3）

23、它是一種無滑動的撓性傳動，平均傳動比不變 （4）不怕油可用在難以防護而不便使用帶傳動的地方 其主要缺點是 （1）瞬時傳動比波動，與齒輪傳動相比傳動部夠均勻。故一般不用于要求精確傳動的傳動鏈中。 （2）磨損后鏈條易拉長，出現(xiàn)松邊過大的現(xiàn)象，在無張緊裝置時，不宜于傳動方向常變的傳動中。 齒輪傳動在機床上用于傳遞扭矩和改變運動的速度與方向其優(yōu)點是： 能保證恒定的瞬時傳動速比傳遞運動準(zhǔn)確可靠，這對于齒輪和螺紋加工機床尤為重要。 兩軸間配以幾對齒數(shù)不同的齒輪時可改變從動軸的轉(zhuǎn)速也可以用交換齒輪變速。 傳遞功率較高，可達98%以上，使用壽命長。 傳遞效率和速度的范圍較寬。 結(jié)構(gòu)緊湊

24、，體積較小。 其缺點是高速時平穩(wěn)性較差噪聲較大對沖擊比較敏感，不宜用在中心距較大的傳動中，制造復(fù)雜成本較高。 機床中的錐齒輪主要用于傳遞相交軸的運動，有時也利用錐齒輪組成差動機構(gòu)，以進行同軸差動運動，而且錐齒輪的加工比較復(fù)雜。 綜合各類傳動的優(yōu)缺點選用圓柱直齒輪傳動作為主傳動的傳動形式。 第二節(jié)變速形式的確定 主軸計算轉(zhuǎn)速是主軸傳遞全部功率（此時電動機為滿載）時的最低轉(zhuǎn)速，小，此為恒功率工作范圍，從這一轉(zhuǎn)速起至主軸最高轉(zhuǎn)速都能傳遞全部功率，而扭矩則隨轉(zhuǎn)速的增加而減低于主軸計算轉(zhuǎn)速的各級轉(zhuǎn)速所能傳遞的扭矩與計算轉(zhuǎn)速下的扭矩相等，它是該機床的最大傳動扭矩，而功率則隨轉(zhuǎn)速的減小而減小此為恒

25、扭矩工作范圍。 N 通用機床主傳動功率和扭矩隨轉(zhuǎn)速變化情況圖 大多數(shù)普通機床采用分級變速進行轉(zhuǎn)速分級，此次也采用串聯(lián)分級變速箱的形式進行分級變速分級變速時的主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列。 如機床的分級變速機構(gòu)共有Z級，其中= = Z級轉(zhuǎn)速分別為 、、…….、….. 如果加工某一工件所需要的有利的切削速度為v ，則相應(yīng)的轉(zhuǎn)速為n，通常分級變速機構(gòu)不能恰好得到這個轉(zhuǎn)速，而是n處于某兩級轉(zhuǎn)速nj與nj+1之間

26、速損失率為 A= 最大的相對損失率是當(dāng)所需的轉(zhuǎn)速n趨近于nj+1時也就是 =1- 在其他條件（直徑、進給、切深）不變的情況下，轉(zhuǎn)速的損失就反應(yīng)了生產(chǎn)率的損失，對于普通機床如果認(rèn)為每個轉(zhuǎn)速的使用的機會相等那么應(yīng)使為一定值。 =1-=const或=const= 最大相對轉(zhuǎn)速損失率為：（）x100%= 一般希望≤50% 即1-≤50% 1<≤2 為了方便起見，規(guī)定了公比的標(biāo)準(zhǔn)值有1.06 1.12 1.26 1.41 1.58 2 當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)公比后轉(zhuǎn)速數(shù)列可以從表中直接查找。 從使用性能方面考慮公比&最好選得小一些，以便減少相對

27、轉(zhuǎn)速損失，但公比越小級數(shù)越多，將使機床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對于一般生產(chǎn)率要求較高的普通機床，減少相對轉(zhuǎn)速損失是主要的。所以公比取得較小，此次選用的公比為1.26 =40 =50 =63 =80 =100 =125 =160 =200 =250 =315 =400 =500 =630 =800 =1000 =1250 =1600 =2000 第三節(jié)主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖的擬定 擬定轉(zhuǎn)速圖是設(shè)計傳動系統(tǒng)的重要內(nèi)容，它對整個機床設(shè)計質(zhì)量，如結(jié)構(gòu)的繁簡，尺寸的大

28、小，效率的高低，使用與維修方便性等有較大影響，因此，必須全面慎重考慮。 （1）變速組及其傳動副數(shù)的確定 18級轉(zhuǎn)速有下列幾種可能實現(xiàn)方案： ⅰ.18=332 ⅱ.18=323 ⅲ. 18=233 電動機的轉(zhuǎn)速一般比主軸大部分的轉(zhuǎn)速要高，從電動機到主軸之間，總的勢是降速傳動，根據(jù)扭矩公式: kgm 當(dāng)傳遞功率為一定時，轉(zhuǎn)速n較高的周所傳遞的扭矩M較小，因此，在設(shè)計傳動系統(tǒng)的時候，應(yīng)使較多的傳動件在高轉(zhuǎn)速下進行工作，應(yīng)盡可能地使靠近電動機的變速組中的傳動副數(shù)多一些，而靠近主軸的變速組中傳動副數(shù)少一些，即前多后少原則，故： ∴ 即

29、選用18=332的方案 (2) 基本組和擴大組的確定 一般的情況下，各變速組的排列應(yīng)盡可能設(shè)計成基本組在前第一擴大組次之，…最后擴大組的順序。也就是說，各變速組的擴大順序應(yīng)盡可能與運動的傳遞順序相一致，，即要求： 因此，各變速組的變速范圍應(yīng)該逐漸增大，在轉(zhuǎn)速圖或結(jié)構(gòu)網(wǎng)中表現(xiàn)出前面變速組傳動比的連線分布較緊密，而后面變速組傳動比連線分布則較疏松，即所謂前緊后松的原則。如圖： （a） （b） （3）變速組中的極限傳動比及變速范圍 降速傳動應(yīng)避免被動齒輪尺寸過大而增加變速箱的徑向尺寸，一般限制降速傳動比的最小值；升速傳動比應(yīng)避

30、免擴大傳動誤差和減少震動，一般限制直齒輪升速傳動比的最大值；斜齒輪傳動比較穩(wěn)定，可取，所以： 主傳動各變速組的最大變速范圍為： 現(xiàn)以Z=18,=1.26進行驗算： (1) ，其最后擴大組的變速范圍： （符合） (2) ，其最后擴大組的變速范圍： （超出范圍） ∴選擇方案 (4) 合理分配傳動比的數(shù)值 1) 各傳動副的傳動比應(yīng)盡可能不超出極限傳動比和。 2) 各中間傳動軸應(yīng)有適當(dāng)?shù)母咿D(zhuǎn)速,且為使傳動軸特別是III~IV的傳動更平穩(wěn)。 … 即先慢后快原則。 3) 為了方便設(shè)計及使用，傳動比值最好取準(zhǔn)公比的整數(shù)冪次。 ∴選擇方案，其中第一變速組

31、為基本組，其級比指數(shù)X1=1 第二變速組為第一擴大組，其級比指數(shù)X2=3 第三變速組為第二擴大組，其級比指數(shù)X3=9 ∴最終確定的主傳動轉(zhuǎn)速圖如圖所示： 第四節(jié) 齒輪齒數(shù)的選擇 1.齒輪材料及精度等級的選擇 齒輪的齒面應(yīng)具有較高的抗磨性，抗點蝕，抗膠合及抗塑性變形能力，而且齒根則要求有較高的抗斷能力。因此，對齒輪的材料性能的基本要求為齒面要硬，韌。機床傳動系統(tǒng)中選用硬齒面齒輪，齒面硬度＞350HBW一般用鍛鋼經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)后切齒，精度等級為6級。 2.確定齒輪齒數(shù)時主義的問題 （1）齒輪的齒數(shù)和不應(yīng)過大，以免加大兩軸之間的中心距，使機床的結(jié)構(gòu)龐大，一般齒數(shù)和≦100～120.

32、 （2）齒數(shù)和雖盡可能要小，但應(yīng)考慮： ①最小齒輪不產(chǎn)生根切現(xiàn)象，機床變速箱中，對于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，一般取最小齒數(shù)≧18～20. ②受結(jié)構(gòu)限制的最小齒數(shù)的個齒輪，應(yīng)能可靠的避免出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，由此得： ≧6.5+2T/m 公式中：齒輪的最小齒數(shù) m齒輪的模數(shù) T鍵槽至齒輪軸線的高度 ③兩軸上最小中心距應(yīng)取得適當(dāng)，若齒數(shù)和太大，則中心距過小，將導(dǎo)致兩軸上軸承及其他結(jié)構(gòu)之間的距離過近或相碰。 另外，確定齒輪齒數(shù)時，應(yīng)符合轉(zhuǎn)速圖上傳動比的要求，分配齒數(shù)所造成的轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過10（-1）％ 3.齒輪齒數(shù)確定 在同一變速組內(nèi)，各對齒輪

33、的齒數(shù)之比，必須滿足轉(zhuǎn)速圖上已經(jīng)確定的傳動比，當(dāng)對齒輪的模數(shù)相同時，且不采用變位齒輪，則各對齒輪的齒數(shù)和也必然相等，則可列出： ① += ② 式中：，——— 分別為任一齒輪副的主動與被動力齒輪齒數(shù)。 ——————任一齒輪副的傳動比。 —————各齒輪副的齒數(shù)和。 由①，②得：

34、 ③ ⑴Ⅰ—Ⅱ軸 最小齒輪一定在最大降速比這對齒輪副中，根據(jù)經(jīng)驗公式，∴ 取. ∴ ∴ ∴ 同理： 傳動比為的齒輪副中： ∴ 傳動比為的齒輪副中： ⑶Ⅱ—Ⅲ軸 在Ⅳ—Ⅴ軸上兩對齒輪，其傳動比為： 最小齒輪在最大降速比這對齒輪副中 ∴取 ∴ 傳動比為的齒輪副中：

35、 第五節(jié) 齒輪齒數(shù)驗算 驗算：由于分配齒數(shù)所造成的轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過，即不應(yīng)超過 現(xiàn)對各齒輪進行驗算： I—II軸的校核： （a） ∴ 符合 （b） ∴ 符合 （c） ∴ 符合 II-III軸的校核： （a） ∴ 符合 （b） ∴ 符合 （c） ∴ 符合 Ⅲ—Ⅳ軸的校核： （a） ∴ 符合 （b） ∴ ∴ 符合要求。 第六節(jié)模數(shù)的選擇 初步計算齒輪模數(shù)時，按簡化的接觸疲勞強度公式進行。一般同

36、一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，選擇負荷最重的小齒輪進行計算。從等強度的觀點出發(fā)，可減小其它齒輪的寬度，使齒輪基本上處于在相近的接觸應(yīng)力或彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作。這樣一來，還可以縮短該傳動組的軸向尺寸。模數(shù)的估算公式如式(2.17) 　　　　 式中 mj——按接觸疲勞強度估算的齒輪模數(shù)（mm），應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值； P——電動機額定功率（kW）； 　　　 nj——被估算齒輪的計

37、算轉(zhuǎn)速（r/min）； 　　　 u——大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，u>1,外嚙合為“+”號，內(nèi)嚙合為“-”號； 　　　 Z——小齒輪齒數(shù)； 　　　 φm——齒寬系數(shù)， φm=B/m=6～10，B為齒寬，m為模數(shù)； 　　　 [σj]——許用接觸應(yīng)力（MPa）。查表2.3。 表２.３　許用接觸應(yīng)力[σj] 根據(jù)表2.3選擇45鋼（高頻感應(yīng)加熱淬火），其接觸應(yīng)力，取，由公式來確定各對齒輪的模數(shù)： （1）第一組齒輪組齒輪組： ；；； 取標(biāo)準(zhǔn)值 （2）第二組齒輪組： ； ；； 取標(biāo)準(zhǔn)值 （3） 第三組齒輪組： ；；； 取標(biāo)準(zhǔn)值

38、 作圖后模數(shù)太大，根據(jù)實際情況?。簃3=4 齒寬系數(shù) 齒寬 中心距㎜ ①軸Ⅲ與軸Ⅳ中心距㎜，㎜ ②軸Ⅱ與軸Ⅲ中心距㎜，㎜ ③軸Ⅰ與軸Ⅱ中心距㎜，㎜ 第七節(jié) 齒輪強度的驗算 驗算齒輪傳動的接觸疲勞強度。 根據(jù)齒輪傳動要求，齒輪選用45鋼，高頻感應(yīng)加熱淬火，齒面硬度52～57HRC ，小齒輪采用45鋼淬火和回火齒面硬度40～45HRC，。 查安全系數(shù)，取=1.2 吃面接觸強度驗算公式為： u——大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，u>1,外嚙合為“+”號，內(nèi)嚙合為“-”號； b——齒輪的齒寬 a——中心距 1　 軸Ⅲ和軸Ⅳ傳動時：

39、[]= []= ∵ [] [] ∴安全 ②軸Ⅱ與軸Ⅲ傳動時： ∵ [] [] ∴安全 ③軸Ⅰ與軸Ⅱ傳動時： ∵ [] [] ∴ 安全 同理軸Ⅱ與軸Ⅲ、軸Ⅰ與軸Ⅱ經(jīng)過驗算全部處于安全。 各齒輪參數(shù)如下： 齒輪 齒數(shù) 分度圓d=mz 齒頂高h*m 齒根高（h*+c*)m Z1 22 66 3 3.75 Z1/ 56 168 3 3.75 Z2 26 78 3 3.75 Z2/ 52 156 3 3.75 Z3 30 90 3 3.75 Z3/ 48 14

40、4 3 3.75 Z4 20 70 3.5 4.375 Z4/ 50 175 3.5 4.375 Z5 31 108.5 3.5 4.375 Z5/ 39 136.5 3.5 4.375 Z6 43 150.5 3.5 4.375 Z6/ 27 94.5 3.5 4.375 Z7 19 76 4 5 Z7/ 76 304 4 5 Z8 63 252 4 5 Z8/ 32 128 4 5 第四章 帶傳動設(shè)計 1.V帶型號的選擇 確定計算功率 （k為工作參數(shù)） 機床啟動

41、載荷輕，工作載荷穩(wěn)定，而銑床工作載荷有輕微波動， ∴ 根據(jù)計算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速查V帶選型圖得：該V帶型號為B型。 2.確定帶輪基準(zhǔn)直徑 小帶輪基準(zhǔn)直徑應(yīng)大于或等于該型號帶輪的最小基準(zhǔn)直徑以免帶的彎曲應(yīng)力過大導(dǎo)致其壽命降低。 ∴查表得：㎜ ㎜ 3.驗算帶速 一般V應(yīng)在7～25m/s范圍內(nèi)。 4.計算中心距和帶長 ∴ 取408 帶長: 根據(jù)初定查找相近基準(zhǔn)長度，取 傳動的實際中心距近似確定為： 4) 驗算小帶輪包角 5.對于V帶一般要求，至少應(yīng)使 6.確定V帶根數(shù)

42、 查表得： ∴ ∴ 取整 為了使每根V帶受力均勻，帶的根數(shù)大多通常 7.計算初拉力 查表得： ∴ 第五章 主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 第一節(jié) 主傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1.主傳動系統(tǒng)的布局 傳動系統(tǒng)的布局形式取決于機床的用途，類型和尺寸等因素，通常，傳動系統(tǒng)的全部

43、變速機構(gòu)和主軸組件裝在同一個箱體內(nèi)，傳動系統(tǒng)的主要變速機構(gòu)和主軸組件分別裝在變速箱和主軸箱兩個箱體內(nèi)，中間用皮帶輪，鏈條等方式傳動，這種布局形式的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)緊湊，便于實現(xiàn)集中操縱，也便于調(diào)整與維修，另外箱體數(shù)目少，便于加工和裝配，降低了制造成本，缺點是：傳動機構(gòu)運轉(zhuǎn)中的振動和發(fā)熱會直接影響主軸工作精度。 2.變速機構(gòu)的類型 大多數(shù)機床的主傳動系統(tǒng)都需要進行變速，變速方式可以是有級的，也可以是無級的，目前應(yīng)用較廣的還是有級變速機構(gòu)，常用的有級變速機構(gòu)有： （1）交換齒輪變速機構(gòu)：這種變速機構(gòu)造簡單，機構(gòu)緊湊，主要用于大批量身產(chǎn)中的自動或半自動機床，專用機床及組合機床等。 （2）滑移齒輪

44、變速機構(gòu)目前廣泛用于一般通用機床，其優(yōu)點是：變速范圍大，變速級數(shù)也較多，變速方便又節(jié)省時間；在較大的變速范圍內(nèi)可傳遞較大的功率和扭矩；不工作時，齒輪不嚙合，因而空載功率損失小等，其缺點：變速箱的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，不能再運轉(zhuǎn)中變速，為使滑移齒輪容易進入嚙合，多用直齒圓柱齒輪傳動，但傳動平穩(wěn)性不如斜齒輪。 第二節(jié)齒輪的布置 變速組中的滑移齒輪最好布置在主動軸上，因其轉(zhuǎn)速一般比被動軸的轉(zhuǎn)速高，因此，可使滑移齒輪的尺寸小，重量輕，操縱省力，但由于具體機構(gòu)要求，有時則須將滑移齒輪放在被動軸，為了變速操縱方便，還可以將兩個相鄰變速組的滑動齒輪放在同一根軸上。 在一個變速組內(nèi)，須注意當(dāng)一對齒輪完全脫開嚙合后

45、，另一對齒輪才能開始進入嚙合，為了變速就是說兩個固定齒輪的間距，應(yīng)大于滑移齒輪的寬度。 滑移齒輪軸向布置（X=1～4㎜） 雙聯(lián)滑移齒輪軸向排列 第三節(jié) 計算轉(zhuǎn)速 對于旋轉(zhuǎn)運動的傳動件，其額定扭矩公式： =974=974 公式中：傳動件的計算轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） N傳動件所傳遞的功率（千瓦） n從主電動機到該傳動件之間傳動效率 主軸的計算轉(zhuǎn)速： ==31.5*1.26=31.5*3.16=100 轉(zhuǎn)/分 傳動軸的計算轉(zhuǎn)速如下： 軸序號 電機 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 計算轉(zhuǎn)速 1450 800 315

46、 125 100 齒輪的計算轉(zhuǎn)速： 齒輪序號 計算轉(zhuǎn)速 1450 800 790 500 790 400 790 315 315 500 315 250 315 125 125 250 400 100 第四節(jié) 傳動軸的設(shè)計 1.根據(jù)傳動軸傳動的功率大小，用扭轉(zhuǎn)剛度公式進行初步的計算。 式中 d——受扭部分的最小直徑（mm），計算值應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑系列； K——鍵槽系數(shù)，按表選??；

47、 A——根據(jù)許用扭轉(zhuǎn)角確定的系數(shù)，按表2.1選??； d——傳動軸受扭部分的直徑（mm）； P——電動機額定功率 （kW）； η——從電動機到所計算的軸的機械效率,見表2.2 ——被估算的傳動軸的計算轉(zhuǎn)速（）。 表2.1 估算軸徑時A和K值 [] 0.25 0.5 1 1.5 2 A 130 110 92 83 77 K 無鍵 單鍵 雙鍵 花鍵 軸內(nèi)徑 1 1.04~1.05 1.07~1.1 0.93 表2.2各傳動機械效率的概略值 類別 傳動件 平均機械效率 齒輪傳動 直齒圓柱齒輪，

48、磨齒 0.99 帶傳動 V帶 0.96 滾動軸承 滾子軸承 0.99 由于各傳動軸屬于一般傳動軸，所以取[]，所對應(yīng)的，電動機的額定功率。 （1）Ⅰ軸軸徑的估算 由于Ⅰ軸上一花鍵，所以取 且 由于軸段上是有鍵槽的，應(yīng)把直徑增大3% ∴ ㎜ 查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》表6-1 圓整到標(biāo)準(zhǔn)直徑㎜ （2）Ⅱ軸軸徑的估算 由于Ⅱ軸上一平鍵，所以取 且 軸上單鍵直徑增大3% ∴㎜ ∴圓整到標(biāo)準(zhǔn)直徑為40㎜ （3）Ⅲ軸軸徑的估算 由于Ⅲ軸為花鍵軸，所以取 且 軸上單鍵直徑增大3% ㎜ ∴圓整到標(biāo)準(zhǔn)直徑為

49、45㎜ （4） Ⅳ軸軸徑的估算 查《金屬切削機床設(shè)計》表5-7 Ⅳ軸為主軸，其前軸徑的尺寸，根據(jù)電動機的額定功率，應(yīng)在75~110之間，取。則后軸徑為： 圓整后取 2.軸的空間布置 軸系布置的一般程序是先確定主軸在變速箱中的位置，再確定傳動主軸的軸以及主軸上的齒輪油嚙合關(guān)系的軸，第三步確定電動機軸的位置，最后確定其他各傳動軸的位置。 Ⅰ軸的位置 Ⅰ軸上往往裝有摩擦離合器等機構(gòu)，這些部件的位置安排應(yīng)便于裝卸。 摩擦離合器或摩擦式制動器需要考慮便于冷卻與潤滑，離主軸部件要遠一些，以減少由于摩擦發(fā)熱對主軸部件所引起的熱變形。 Ⅰ軸的軸端常裝有皮帶輪，而主軸尾端外伸，有可能裝有

50、自動卡盤的操作氣缸或油缸，布置軸Ⅰ的位置時，須保證兩者不會相碰，Ⅰ軸上帶輪外緣不能高出箱體，以免影響外觀。 中間軸的布置 主軸和Ⅰ軸位置即定中間各傳動軸位置，即可按傳動順序進行安排，應(yīng)考慮滿足以下要求： 裝有離合器的軸，要便于裝調(diào)，維修和潤滑。 裝有制動裝置的軸，要便于調(diào)裝，維修，該軸應(yīng)布置在靠近箱蓋或箱壁處，同時還應(yīng)考慮與起停裝置互鎖。 裝有潤滑油泵的軸，要有足夠的空間安裝油泵。 與相關(guān)部件有聯(lián)系的軸應(yīng)布置在主軸前下方靠近進給箱處。 課程設(shè)計總結(jié) 此次課程設(shè)計是我們即將面臨畢業(yè)的最后一次課設(shè)了。在畢業(yè)前期

51、，老師布置了個人的設(shè)計題目，我所做的是“機械制造裝備”課程設(shè)計，題目是“臥式銑床主傳動系統(tǒng)設(shè)計”。 在這個設(shè)計過程中，讓我從中學(xué)到不少的新知識，通過查閱資料，了解了很多關(guān)于銑床的理論以及最新技術(shù)，通過課程設(shè)計，對這五年來所學(xué)專業(yè)課進行溫習(xí)和鞏固。 做課程設(shè)計的時候，我主要從（1）總體設(shè)計（2）傳動方案設(shè)計（3）擬定傳動路線、選擇傳動機構(gòu)（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計等方面進行分析。計算主要技術(shù)參數(shù)、主運動電動機功率、變速形式確定、齒輪齒數(shù)的選擇以及帶傳動設(shè)計，充分利用所學(xué)知識，受益匪淺。 參考文獻 [1] 大連工學(xué)院 戴曙主編《金屬切削機床》.機械工業(yè)出版社. 1

52、981年 [2] 翁世修 編著《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》.上海交通大學(xué)出版社.1985年4月 [3] 濮良貴、紀(jì)務(wù)剛主編《機械設(shè)計》.高等教育出版社.1996年5月第六版 [4]《機床設(shè)計手冊》編寫組《機床設(shè)計手冊》1.通用標(biāo)準(zhǔn)資料（上冊）.機械工業(yè)出版社.1978年 [5]《機床設(shè)計手冊》編寫組《機床設(shè)計手冊》2.零件設(shè)計（上，下冊）. 機械工業(yè)出版社.1980年 [6] 上海紡織工學(xué)院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、天津大學(xué)主編《機床設(shè)計圖冊》.上海科學(xué)技術(shù)出版社.1979年6月 [7] 清華大學(xué)吳宗澤、北京科技大學(xué)羅圣國主編《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》.高等教育出版社.1992年5月第一版 - 37 -