Φ200毫米軸承環(huán)車床的設計【多刀半自動車床主傳動系統(tǒng)優(yōu)秀課程畢業(yè)設計含8張CAD圖紙】-jxsj76

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Φ200毫米軸承環(huán)車床的設計【多刀半自動車床主傳動系統(tǒng)】

摘  要

本設計從下達任務起，經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查和查閱文獻資料入手，歷經(jīng)三個月的時間完成。在設計中，首先根據(jù)課題所要求的技術參數(shù)確定機床設計中所需要的參數(shù)，即原動機的功率、機床主軸箱的轉(zhuǎn)速數(shù)列公比；然后確定機床主軸箱的主傳動系統(tǒng)結構，擬訂機床的結構網(wǎng)和轉(zhuǎn)速圖；查資料，根據(jù)轉(zhuǎn)速圖確定機床內(nèi)的各個主要零件的計算轉(zhuǎn)速，根據(jù)計算轉(zhuǎn)速確定各級傳動的傳動比，根據(jù)傳動比來確定各級傳動的齒輪配合的齒輪齒數(shù)。根據(jù)機床主軸箱的傳動鏈來計算各級轉(zhuǎn)速的實際值與理論值之間的誤差。在設計中主要是要計算主軸箱里各個零件的選用是否滿足要求以及原動機與主軸箱間的動力傳遞裝置的計算。主軸箱的計算包括摩擦離合器的校核、齒輪的校核、軸的校核、軸承的校核、鍵的校核、主軸的校核計算等。原動機與主軸箱的動力傳遞采用的是帶傳動裝置。最后根據(jù)資料和參考同類機床來設計計算機床的電氣和液壓系統(tǒng)，并繪制其原理圖。

關鍵詞：轉(zhuǎn)速數(shù)列； 公比； 結構網(wǎng)； 轉(zhuǎn)速圖； 計算轉(zhuǎn)速； 轉(zhuǎn)速數(shù)列公比。

ABSTRACT

This design from descend to reach mission to rise, investigate and check cultural heritage data to commence through the spot, experience successively time to complete for three month. In the design, first according to the technique parameter requested by topic assurance the tool machine design in the parameter needed, namely the power, tool machine principal axis box of prime mover turn soon few rows Mr. a ratio; Then make sure a tool machine principal axis the lord of the box to spread to move system structure, draw up the structure net of tool machine and turn soon diagram; Check data, turn soon according to the calculation of each main spare parts turned soon diagram an assurance inside tool machine, turn soon certain all levels and spread and spread and move a ratio dynamically according to the calculation, according to spread and move ratio and spread number of teeth that the dynamic wheel gear matches with a number to the certain all levels. According to tool machine principal axis box the error margin of which spread to move a chain to compute all levels to turn soon actual value and theories value. At mainly need to compute a principal axis box to choose to use in each spare parts in the design whether satisfy to request and prime mover and principal axis box of the motive deliver the calculation of device. The calculation of principal axis box includes the school of the school pit, principal axis of the school pit, key of the school pit, bearings of the school pit, stalk of school pit, wheel gear of rubbing the clutch to calculate calculate etc.The motive of the prime mover and principal axis box's delivering taking to spread to move device is adoptive. Finally according to data and make reference to the same kind tool machine to design electricity and liquid of computing the tool machine to press system, and draw its principle diagram.     

Keywords: Turn soon few rows; Mr. Ratio; Structure net; tachogram; the calculation turns soon; Turning soon few words Mr. a ratio.    

目    錄

1前言（概述部分）    ……………………………………………1

1.1軸承環(huán)卡盤多刀車床的用途    ……………………………1

1.2機床的總體布局    …………………………………………1

1.3機床的主要技術參數(shù)    ……………………………………1

2國內(nèi)外卡盤多刀車床分析比較    ………………………………2

2.1 國內(nèi)外同類機床結構的分析比較    ………………………2

2.2 國內(nèi)外同類機床結構和精度的分析比較    ………………3

2.2.1 結構特點    ……………………………………………3

2.2.2 精度比較      …………………………………………4

3機床的運動設計    ………………………………………………4

3.1主軸極限轉(zhuǎn)速的確定    ……………………………………4

3.2轉(zhuǎn)速數(shù)列公比φ的確定     ………………………………5

3.3主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)的確定  ………………………………………6

3.4主電機功率的確定  …………………………………………6

3.5主傳動系統(tǒng)的擬定  …………………………………………7

3.6主軸箱的結構設計  …………………………………………8

3.7確定各軸的計算轉(zhuǎn)速  ………………………………………9

3.8確定各級傳動的傳動比  ……………………………………9

3.9查表確定各配對齒輪齒數(shù)  …………………………………10

3.10三角膠帶帶輪直徑計算   …………………………………10

3.11各級轉(zhuǎn)速的實際值   ………………………………………12

3.12轉(zhuǎn)速誤差   …………………………………………………13

4主要零件的設計計算    …………………………………………14

4.1三角膠帶的傳動設計計算    ………………………………14

4.2傳動裝置的運動、動力參數(shù)的計算    ……………………16

4.3摩擦片離合器的計算    ……………………………………17

4.4齒輪的計算      ……………………………………………18

4.4.1齒輪模數(shù)的估算      …………………………………18

4.4.2齒輪模數(shù)的驗算    ……………………………………19

4.5齒輪傳動的校核計算    ……………………………………25

4.6傳動軸的計算    ……………………………………………33

4.6.1傳動軸的直徑估算    …………………………………33

4.6.2傳動軸的校核計算    …………………………………34

4.7主軸的計算       …………………………………………44

4.7.1主軸軸頸及合理跨距       …………………………44

4.7.2主軸彎曲剛度驗算         …………………………44

5主軸箱的結構設計       ………………………………………50

6液壓系統(tǒng)的計算       …………………………………………51

7電氣系統(tǒng)的設計       …………………………………………52

參考文獻       ……………………………………………………55

致謝       …………………………………………………………56

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Φ200毫米軸承環(huán)車床設計.doc

Φ200毫米軸承環(huán)車床設計【專題】多刀半自動車床主傳動系統(tǒng)的設計任務書.doc

主軸A3.dwg

卸荷帶輪A2.dwg

套杯A2.dwg

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液壓原理圖A1.dwg

電氣原理圖A0.dwg

花鍵軸A3.dwg

裝配圖A0.dwg

齒輪A3.dwg

第 頁 1 摘 要 本設計從下達任務起，經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查和查閱文獻資料入手，歷經(jīng)三個月的時間完成。在設計中，首先根據(jù)課題所要求的技術參數(shù)確定機床設計中所需要的參數(shù)，即原動機的功率、機床主軸箱的轉(zhuǎn)速數(shù)列公比；然后確定機床主軸箱的主傳動系統(tǒng)結構，擬訂機床的結構網(wǎng)和轉(zhuǎn)速圖；查資料，根據(jù)轉(zhuǎn)速圖確定機床內(nèi)的各個主要零件的計算轉(zhuǎn)速，根據(jù)計算轉(zhuǎn)速確定各級傳動的傳動比，根據(jù)傳動比來確定各級傳動的齒輪配合的齒輪齒數(shù)。根據(jù)機床主軸箱的傳動鏈來計算各級轉(zhuǎn)速的實際值與理論值之間的誤差。在設計中主要是要計算主軸箱里各個零件的選用是否滿足要求以及 原動機與主軸箱間的動力傳遞裝置的計算。主軸箱的計算包括摩擦離合器的校核、齒輪的校核、軸的校核、軸承的校核、鍵的校核、主軸的校核計算等。原動機與主軸箱的動力傳遞采用的是帶傳動裝置。最后根據(jù)資料和參考同類機床來設計計算機床的電氣和液壓系統(tǒng)，并繪制其原理圖。 關鍵詞 ：轉(zhuǎn)速數(shù)列； 公比； 結構網(wǎng)； 轉(zhuǎn)速圖； 計算轉(zhuǎn)速； 轉(zhuǎn)速數(shù)列公比。 第 頁 2 to to to to In to by in of r. a a of to to up of to of an a to to of a to to of to a to to At to a to to in in to of of of of of of of of of to of s to to is to to to of to r. a 第 頁 3 目 錄 1 前言（概述部分） ??????????????? ?? 1 承環(huán)卡盤多刀車床的用途 ?????????? ? 1 床的總體布局 ?? ????????????? ? 1 床的主要技術參數(shù) ????????????? ? 1 2 國內(nèi)外卡盤多刀車床分析比較 ?????????? ?? 2 內(nèi)外同類機床結構的分析比較 ???????? ? 2 內(nèi)外同類機床結構和精度的分析比較 ????? ? 3 構特點 ????????????????? 3 度比較 ???????????????? 4 3 機床的運動設計 ???????????????? ?? 4 軸極限轉(zhuǎn)速的確 定 ????????????? ? 4 速數(shù)列公比 φ 的確定 ??????????? ? 5 軸轉(zhuǎn)速級數(shù)的確定 ?????????????? ? 6 電機功率的確定 ??????????????? ? 6 傳動系統(tǒng)的擬定 ??????????????? ? 7 軸箱的結構設計 ??????????????? ? 8 定各軸的計算轉(zhuǎn)速 ?????????????? ? 9 定各級傳動的傳動比 ????????????? ? 9 表確定各配對齒輪齒數(shù) ? ??????????? ? 10 角膠帶帶輪直徑計算 ???????????? ? 10 級轉(zhuǎn)速的實際值 ?????????????? ? 12 速誤差 ?????????????????? ? 13 4 主要零件的設計計算 ?????????????? ?? 14 角膠帶的傳動設計計算 ??????????? ? 14 動裝置的運動、動力參數(shù)的計算 ??????? ? 16 擦片離合器的計算 ????????????? ? 17 輪的計算 ?????????????? ??? 18 輪模數(shù)的估算 ??????????? ?? 18 輪模數(shù)的驗算 ???????????? ?? 19 輪傳動的校核計算 ????????????? ? 25 動軸的計算 ???????????????? ? 33 動軸的直徑估算 ??????????? ?? 33 動軸的校核計算 ??????????? ?? 34 第 頁 4 軸的計算 ????????????? ??? 44 軸軸頸及合理跨距 ????? ????? 44 軸彎曲剛度驗算 ????? ????? 44 5 主軸箱的結構設計 ???????????? ??? 50 6 液壓系統(tǒng)的計算 ????????????? ??? 51 7 電氣系統(tǒng)的設計 ????????????? ??? 52 參考文獻 ???????????????????? 55 致謝 ?????????????????????? 56 第 頁 5 1 前言 承環(huán)卡盤多刀 車床的用途 軸承環(huán)卡盤多刀半自動車床是適合大批量生產(chǎn)的大功率、高效率的半自 動車床。它主要用于軸承環(huán)的車削加工，也可用于加工盤類、短軸類、套類等零件。在該機床上可以采用多把刀具同時加工零件，也可采用仿形刀架加工各種成形表面。該機床由電器、液壓聯(lián)合控制，可實現(xiàn)自動工作循環(huán)。因此，可較容易地聯(lián)入自動線中。 床的總體布局 機床為臥式布局，共有兩個刀架，前刀架水平布置，上刀架垂直布置。這樣布置刀架裝卸工件方便，便于排屑和觀察加工過程，便于更換刀具等。液壓系統(tǒng)結構簡單，調(diào)整維修方便，可靠性高。前、上刀架均可搬 轉(zhuǎn)一定角度以便車削錐度。刀架的行程長度由死擋鐵控制，定位精度高。刀架的前進、停止、返回動作均由行程開關控制。夾緊油缸裝在主軸尾部，夾緊力在主軸上封閉而不作用在主軸軸承上。 機床采用液壓離合器的液壓制動器。 床的主要技術參數(shù) 刀架上最大的加工直徑（前、上刀架）： 200身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑： 400架最大行程長度： 前刀架縱向： 260刀架橫向： 100架垂直于主軸中心線的回轉(zhuǎn)角度： 前刀架： 順時針 30° ，逆時針 45° 上刀架： 順時針 45° ，逆時針 30° 刀架快速行程速度： 架最小進給速度： 10mm/軸的轉(zhuǎn)速范圍： 106~530r/軸轉(zhuǎn)速級數(shù)： 8 級 主軸孔孔徑： 50軸前端錐孔： 莫氏 6 主電機： 功率 13 轉(zhuǎn)速 1460r/壓電機： 功率 轉(zhuǎn)速 940r/聯(lián)葉片泵： 流量 25/25 L/ 壓力 63 第 頁 6 液壓系統(tǒng)的工作壓力： 20~30緊油缸工作壓力： 10~20壓系統(tǒng)用油： 20 號機械油 油箱容積： 150L ２ 國內(nèi)外卡盤多刀車床分析比較 內(nèi)外同類機床結構的分析比較（見表 2 表 2 . 52 . 22 . 22 . 211107 . 5171 2 ~ 1 41 2 ~ 1 41 2 ~ 2 51 5 ~ 2 01 5 ~ 2 02 0 ~ 3 032324 0 可 調(diào)103 . 5334 . 5縱 向 3 5 0橫 向 1 5 0701 0 022221 . 2 51 . 4 11 . 5 81 . 31021 . 2 612648121 0 6 ~ 1 2 0 09 0 ~ 5 0 01 8 0 ~ 7 1 08 0 ~ 5 0 08 0 ~ 1 0 0 02 8 03 2 02 0 02 0 02 0 0S T M - 2 . 3日本管鐵工所( S U G A )C A 7 6 2 0 - 1沈陽液壓機床廠C A 7 6 2 0沈陽液壓機床廠C 7 6 3 2大連機床廠C E 7 6 2 0廣州機床廠2 . 27 . 5 / 1 05 ~ 2 01 5 ~ 2 56 / 2 5104 . 5前 后 刀 刀 架 架 縱 橫 向 向 2 6 0 1 0 021 . 4 189 0 ~ 1 0 0C 7 6 2 0大連機床廠2 0 0油泵電機功率K K m i 最 小進 給量m m / m i 快 進速 度m m / m i 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) m i 頁 7 內(nèi)外同類機床結構和精度的分析比較 構特點 ○1 結構特點： 床身為箱形整體式，剛度高，排屑口寬 敞。床身導軌為鑲鋼結構，淬火 后磨削，具有良好的耐磨性。 主電機雙速電機，可在自動工作循環(huán)中由插銷板預選高低兩檔速度。 主軸前端裝有精密的雙列滾柱軸承，精度穩(wěn)定。 刀架滑體為耐磨鑄鐵，并采用矩形導軌?？v、橫、進、退均由死擋鐵限位，定位精度高。 借助插銷板可使機床的動作按預選的程序進行。 刀架、卡盤動作均由液壓控制。操縱板為組合式，操縱、維修方便。油箱與機床分開擺放，避免了油溫對加工精度的影響。 液壓夾盤，松、夾工作方便可靠。 ○2 結構特點 床身為后立柱形成立式布局 ，排屑方便，剛度高。 主運動由液壓離合器剎車，動作靈敏可靠。 主軸通過一對交換齒輪和一對滑移齒輪變速，變速機構簡單，速度范圍較寬。 主軸前端裝有兩排圓錐滾子軸承，剛度高，精度穩(wěn)定。 上、下刀架均采用矩形導軌、縱橫向進退均由死擋鐵限位，定位精度高。 借助插銷板，可使機床動作按預選程序進行。下刀架縱向具有兩種工進速度。 液壓系統(tǒng)采用單獨的油箱，變量葉片泵和組合控制板。 ③ 日本管鐵工所生產(chǎn)的單能機結構特點 機床由組合部件系統(tǒng)構成。 床身、刀架均由特殊鑄鐵制造，刀架滑動表面均經(jīng)淬火和磨削，精度高，且耐磨性好。 主 軸為三點支承，用了兩個圓錐滾子軸承和一個圓柱滾子軸承，精度高， 承載能力大。 由插銷板預選刀架動作。 各方向滑板可在終點停留，易于保證加工精度和光潔度。 不易出現(xiàn)故障，主要控制元件是插件式，易于維修檢查。 切削走刀量可由切削走刀控制閥無級調(diào)節(jié)。 機床可加機械手，變成全自動型。 第 頁 8 度比較 ① 精度 刀架運動終點定位死擋鐵中心線與驅(qū)動油缸中心線重合，導軌為矩形，縱向為鑲鋼淬火導軌，故精度及精度保持性都較好。定位精度為 濟加工精度為 ② 精度 主軸及刀架 系統(tǒng)剛度高，但布局不甚合理，主軸受熱變形后，直接影響被加工工件的直徑尺寸。工作過程中，精度不夠穩(wěn)定。 ③ 日本管鐵工所單能機的精度 其重復加工精度為 刀架剛度較差，且主電機功率小，適于加工余量小的情況。 刀架導軌淬火處理，自動潤滑，保護較好，故精度保持性好。 3 機床的運動設計 該機床主要是針對軸承環(huán)車削加工而設計的。 軸承環(huán)材料： 刀具材料： 最大車削直徑： 200 軸承環(huán)加工生產(chǎn)類型：成批生產(chǎn)。 軸極限轉(zhuǎn)速的確定 調(diào)查和分析所設計的機床上可能進行的加工 工序，從其工序中選擇要求 最高、最低轉(zhuǎn)速的典型工序， 按公式（ 3 m a xm a xm vn d?? m a d?? 計算 式中： 小的合理切削速度 ? ?/ 小的計算直徑（經(jīng)濟加工直徑） ? ? 及考 慮到刀具材料的發(fā)展，切削速度的提高，確定切削速度范圍 為： 0? ?/ 30? ?/ 第 頁 9 對于通用機床，一般?。?D??m in m a x dd d R?（ 3 式中： D —— 可能加工的最大直徑 ? ? K —— 系數(shù)，根據(jù)對現(xiàn)場有同類型機床使用情況調(diào)查得知：多刀半自動車床的系數(shù) K= 計算直徑范圍：多刀半自動車床. 35。 則： m a x . 0 . 9 2 0 0 1 8 0d K D? ? ? ?? ? 取180? ? 180=63? ? 取0? ? m a xm a xm i vn d?? =1000 0?? =517? ?/ 取 530? ?/ m i nm i nm a d?? = 1000 80?? =106? ?/ 取 106? ?/ 速 數(shù)列公比φ的確定 主軸最高、最低轉(zhuǎn)速確定后，還需要確定中間轉(zhuǎn)速。為了獲得合理的切 削用量，最好能在最高和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)提供任何轉(zhuǎn)速。目前，對于回轉(zhuǎn)運動，在通用機床中應用最廣泛的是有級變速。即假設某機床的主軸箱工有 等比級數(shù)列排，分別為1 2 3, , , ... Zn n n n，公比21/?。機床的轉(zhuǎn)速數(shù)列采用等比數(shù)列有幾點優(yōu)點： ① 使轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)速相對損失均勻。對某一公比 ? ，任意兩個相鄰轉(zhuǎn)速之間的最大相對速度損失而轉(zhuǎn)速分布的疏密程度比較均勻合理； ② 使變速傳動系統(tǒng)簡化。這種轉(zhuǎn)速數(shù)列可以由幾個變速組的不同傳動比搭配相乘而得，能用較少的齒輪實現(xiàn)較多級的轉(zhuǎn)速，一般借助于串聯(lián)若干滑移齒輪組來實現(xiàn)，使機床的結構簡單，傳動系統(tǒng)設計方便。 公比的選用，從使用性能考慮，選取公比 ? 最好要小一些，以便減少相對速度損失，但公比 ? 小一些，級數(shù) Z 增多，會使機床的結構復雜化。用于大批量生產(chǎn)的自動化和半自動化機床，因為要求較高的生產(chǎn)率，相對轉(zhuǎn)速損失要小，因此公比 ? 要選小一些，一般選用 合實際情況，考慮到本次設計中的機床為大批大量生產(chǎn)用的通用機床，應使機床的轉(zhuǎn)速損失盡量小，以提高生產(chǎn)率。所以 φ值應選小些。根據(jù)機床的使用性能和結構要 第 頁 10 求，通過上述同類機床參數(shù)比較并參照資料確定標準轉(zhuǎn)速數(shù)列公比： φ= 軸轉(zhuǎn)速級數(shù)的確定 m a xm i . 71061 1 1 1 8l g l g l g 1 . 2 6 0 . 1? ? ? ? ? ? ? ? ?（級） （ 3 查資料得主軸各級轉(zhuǎn)速： ? ?/ 表 3 106 132 170 212 265 335 425 530 電機功率的確定： 以 最大切削速度 130 / m 加工外圓時： 切削速度： 1 3 0 / m ； 切削深度： 走刀量： 0 /f m m r? ； 工件材料： 火 刀具材料： 前 角： 00 10? ??； 主偏角： 075； 刃傾角： 05s???； 刀尖圓弧半徑： ?； 后刀面磨損量： ； 查系數(shù)： 表 4-5 表 4 表 4-7 表 4-8 表 41 表 41 表 4 表 4位切削力： P = 2109 N / 2 表 4切削力： 3 第 頁 11 =2109? 1? 1? 1? 4314 N 切削功率： mP= ? 310? （ 3 = 34 3 1 4 1 3 0 1 060???=W 考慮到切削時機床的總效率 ? =主 電機的功率主P： 主P≥?≈ 12 （ 3 根據(jù)計算和現(xiàn)場調(diào)查取：主P=13 三相異步電動機： 型號： 261率： 13定轉(zhuǎn)速： 1460r/傳動 系統(tǒng)的擬定： 由于該機床用于大批大量生產(chǎn)，在加工過程中，機床不經(jīng)常變速，故采 用交換齒輪變速。這樣可使主軸箱的結構簡單，不需要操縱機構。軸向尺寸小，變速箱結構尺寸小，齒輪數(shù)量少，傳動鏈短，傳動精度較高。 電機轉(zhuǎn)速一般與主軸的最高轉(zhuǎn)速接近為好。在不使大帶輪過大的情況 下，應盡量選用較高的轉(zhuǎn)速，這樣可使電機體積小，重量輕，價格便宜。故額定轉(zhuǎn)速選 1460r/ 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)為 8級的變速系統(tǒng)需要 2個變速組，即： 8=4? 2 其結構式為： 8=1442?8=2142?8=1224?8=4124?考慮到交換齒輪應盡量放在前邊，以減小扭矩，改善工作條件，減小結 構尺寸，故選： 8=1442?8=2142?為減小結構尺寸 ，傳動線應為“前密后疏”，故選： 8=1442?最后，驗算最后擴大組的變速范圍： ? ? ? ? 2411 0 ??? ?? ﹤ 8,滿 足要求。 結構網(wǎng)如圖 示： 第 頁 12 圖 3 . 1 結構 軸箱的結構設計： 主 軸的原動機為電動機，經(jīng)帶傳動將原動力傳遞給Ⅰ軸，Ⅰ軸與Ⅱ軸之間用摩擦離合器連接，摩擦離合器實現(xiàn)主軸的正轉(zhuǎn)和制動的動作；Ⅰ軸通過離合器的作用將動力傳給Ⅱ軸上的兩對交換齒輪；Ⅱ軸通過交換齒輪的作用將不同的動力傳遞給Ⅲ軸；Ⅲ軸上裝有兩個齒輪，通過與 Ⅳ軸上的一對滑移齒輪的相嚙合，將動力傳遞給Ⅳ軸；軸通過一對固定的降速斜齒輪將動力傳遞給主軸。 擬定轉(zhuǎn)速圖：考慮降速要“前慢后快”以減小結構尺寸，傳動軸的轉(zhuǎn)速不能過高，以減小噪聲和空載功率損失，轉(zhuǎn)速圖如圖 示： 轉(zhuǎn)速圖由“三線一點”組成：傳動軸格線、轉(zhuǎn)速格線、傳動線和轉(zhuǎn)速點。距離相等的豎直線表示各傳動軸；距離相等的橫直線表示各轉(zhuǎn)速的對數(shù)坐標，橫線的間距相等，等于一個 ，通常習慣在轉(zhuǎn)速圖上直接寫出轉(zhuǎn)速值；傳動軸格線上的圓點表示該軸所具有的轉(zhuǎn)速；傳動軸格線 間的轉(zhuǎn)速點連線表示相應傳動副的傳動比。 在轉(zhuǎn)速圖上可以清楚地表示傳動軸的數(shù)目，主軸及各傳動軸的轉(zhuǎn)速級數(shù)，轉(zhuǎn)速值及其傳動路線，變速組數(shù)目及傳動順序，各變速組的傳動副數(shù)目及其傳動比數(shù)值等。 第 頁 13 2 8 : 5 62 8 : 7 14 7 : 3 76 1 : 5 46 7 : 4 8Ⅴ ( 主 軸 )ⅣⅢⅠ ( Ⅱ )電動機軸7 5 01 0 61 3 21 7 02 1 22 6 53 3 54 2 55 3 06 7 08 5 01 0 6 01 3 2 01 7 0 01 4 6 0圖 3 . 2 轉(zhuǎn) 速 定各軸的計算轉(zhuǎn)速： 傳動機床上的許多零件，特別是傳動件，在設計時應該核算其強度。決定零件強度的條件之一是該零件所受的載荷。載荷取決于零件傳遞的功率和轉(zhuǎn)速。機床變速傳動鏈內(nèi)的零件，有的轉(zhuǎn)速是恒定的，有的轉(zhuǎn)速是變化的。機床在實際使用中，某些工序主傳動在低速 范圍加工時，不需要使用機床的全部功率，如果設計機床電機功率按最低轉(zhuǎn)速選取，勢必造成各傳動件較粗大，造成過大的強度儲備，這是不經(jīng)濟和不必要的。因此，通用機床主傳動系統(tǒng)只是從某一轉(zhuǎn)速開始才有可能使用電動機的全部功率。傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速稱為該傳動件的計算轉(zhuǎn)速。 資料顯示，主軸的計算轉(zhuǎn)速為各級轉(zhuǎn)速的前三分之一轉(zhuǎn)速里最高的轉(zhuǎn)速，故根據(jù)本設計的主軸的轉(zhuǎn)速可確定主軸的計算轉(zhuǎn)速為 170r/據(jù)轉(zhuǎn)速圖上的傳動路徑可得 Ⅳ軸的計算轉(zhuǎn)速為 425r/時根據(jù)轉(zhuǎn)速圖上的傳動路徑得Ⅲ軸的計算轉(zhuǎn)速似為 850r/是Ⅲ軸的最小轉(zhuǎn)速530r/兩對傳動副可得主軸的最大轉(zhuǎn)速為 265r/時就需要傳遞全部功率，故Ⅲ軸的計算轉(zhuǎn)速為 530r/（Ⅱ）軸的轉(zhuǎn)速是定值，可根據(jù)帶傳動計算得知。 定各級傳動的傳動比： （根據(jù)計算轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速圖來確定） 根據(jù)轉(zhuǎn)速圖可知，從主軸Ⅴ的計算轉(zhuǎn)速 170r/Ⅳ軸的 425r/速圖上升了四格，故其傳動比為 : ??i ；Ⅳ軸到Ⅲ軸經(jīng)過了兩 第 頁 14 對傳動副，故其傳動比有兩個，由轉(zhuǎn)速圖可知： 1 ??i；i ；Ⅲ軸與Ⅰ（Ⅱ）軸之間經(jīng)過交換齒輪，且要求實現(xiàn)四種變速，故其傳動比有四個，而此級變速為基本組，級比指數(shù)為 1，根據(jù)轉(zhuǎn)速圖可知在基本組里的四個轉(zhuǎn)速中，最高轉(zhuǎn)速的傳動比為： ?i，其后傳動比依次為： ?i， ? ?i， ? ?i。 根據(jù)計算轉(zhuǎn)速來確定帶傳動的傳動比 01 460 ???總，則總帶 1 . 9 22 . 5 2 2 0 . 8 9??? 。 表確定各配對齒輪齒數(shù)： 與Ⅲ軸之間的交換齒輪的選擇 在該基本組傳動中的傳動比有： 查資料得齒數(shù)和相同的有： 106、 107、 108、 109、 110、 111、 113、 114、 115 106、 108、 109、 110、 111、 112、 113、 114、 115 106、 108、 109、 110、 111、 112、 113、 114、 115 106、 107、 108、 109、 110、 111、 113、 114、 115 由于Ⅱ軸與Ⅲ軸之間要安裝離合器，根據(jù)離合器的結構尺寸，所以Ⅱ軸與Ⅲ軸之間的中心距要求要大些，故選齒數(shù)和15，故選用的配對齒輪為：48/67， 54/61， 61/54， 67/48。 軸與Ⅳ軸之間的齒輪選擇 在該變速組中的傳動比有： 2。 查資料得齒數(shù)和相同的有： 84、 86、 88、 90、 91、 92、 93、 95、 97、 99 84、 86、 87、 89、 90、 92、 93、 95、 96、 98 取齒數(shù)和4，故選用的配對齒輪為： 37/47， 28/56 軸與主軸之間的齒輪選擇 Ⅳ軸與主軸之間有一對降速齒輪副，其傳動比 i =使齒輪的齒數(shù)和00～ 120(常選用在 100 以內(nèi) )。查資料取齒數(shù)和9，故 選用的配對齒輪為： 28/71 角膠帶帶輪直徑計算： P? =13= （ 3 膠帶型號： 第 頁 15 小帶輪直徑： 1D=132帶輪直徑： ? ?1212. . 1?? （ 3 = ? ?1460 1 3 2 1 0 . 0 2750 ? ? ?=251.8 ：2D=250 表 3 的 計 算 轉(zhuǎn) 速 ? ?/軸號 Ⅰ（Ⅱ） Ⅲ Ⅳ Ⅴ 計算轉(zhuǎn)速 750 530 425 170 表 3 輪 的 計 算 轉(zhuǎn) 速 ? ?/齒數(shù) 67 48 61 54 47 37 28 56 28 71 計算轉(zhuǎn)速 530 750 670 750 530 670 850 425 425 170 第 頁 16 圖 軸 箱 傳 動 系 統(tǒng) 圖 級轉(zhuǎn)速的實際值： 11 3 2 4 8 2 8 2 81 4 6 0 0 . 9 8 1 0 6 . 7 / m i 0 6 7 5 6 7 1? ? ? ? ? ? ? 21 3 2 5 4 2 8 2 81 4 6 0 0 . 9 8 1 3 1 . 9 / m i 0 6 1 5 6 7 1??? ? ? ? ? ? ? 31 3 2 6 1 2 8 2 81 4 6 0 0 . 9 8 1 6 8 . 3 / m i 0 5 4 5 6 7 1? ? ? ? ? ? ? 第 頁 17 41 3 2 6 7 2 8 2 81 4 6 0 0 . 9 8 2 0 7 . 9 / m i 0 4 8 5 6 7 1? ? ? ? ? ? ? 51 3 2 4 8 4 7 2 81 4 6 0 0 . 9 8 2 7 1 . 1 / m i 0 6 7 3 7 7 1??? ? ? ? ? ? ? 61 3 2 5 4 4 7 2 81 4 6 0 0 . 9 8 3 3 5 . 1 / m i 0 6 1 3 7 7 1? ? ? ? ? ? ? 71 3 2 6 1 4 7 2 81 4 6 0 0 . 9 8 4 2 7 . 5 / m i 0 5 4 3 7 7 1??? ? ? ? ? ? ? 81 3 2 6 7 4 7 2 81 4 6 0 0 . 9 8 5 2 8 . 3 / m i 0 4 8 3 7 7 1? ? ? ? ? ? ? 速誤差： 1 1 0 6 . 7 1 0 6 1 0 0 % 0 . 6 6 %106n ?? ? ? ?2 1 3 1 . 9 1 3 2 1 0 0 % 0 . 0 7 %132n ?? ? ? ? ?3 1 6 8 . 3 1 7 0 1 0 0 % 1 %170n ?? ? ? ? ?4 2 0 7 . 9 2 1 2 1 0 0 % 1 . 9 %212n ?? ? ? ? ?5 2 7 1 . 1 2 6 5 1 0 0 % 2 . 3 %265n ?? ? ? ?6 3 3 5 . 1 3 3 5 1 0 0 % 0 . 0 2 %335n ?? ? ? ?7 4 2 7 . 5 4 2 5 1 0 0 % 0 . 5 %425n ?? ? ? ?8 5 2 8 . 3 5 3 0 1 0 0 % 0 . 3 %530n ?? ? ? ? ?許用轉(zhuǎn)速誤差范圍 ： ? ? ? ? ? ?1 0 1 % 1 0 1 . 2 6 1 % 2 . 6 %n ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 上述轉(zhuǎn)速誤差都在 范圍內(nèi)，即可用 。 第 頁 18 4 主 要零件的設計計算 角膠帶的傳動設計計算： （ 注：計算中涉及到的圖、表和公式均從《機械設計工程學Ⅱ》 中查找 ） ⑴確定計算功率： 根據(jù)工作情況，由（機械設計工程學Ⅱ）書中的表 3工況系數(shù) 設計計算功率為：13= （ 4 ⑵選擇帶型： 根據(jù)W 和1n=1460r/圖 3選取普通 V 帶型號： ⑶確定帶輪直徑： 小帶輪最小基準直徑查表 3：25輪的直徑越小，帶的彎曲應力越大，會加劇帶的疲勞損壞，縮短帶的壽命。因此，小帶輪直徑1結構允許的情況下，應該選取較大的帶輪直徑，這樣在傳遞功率一定時，可以增大帶速，減小帶的有效拉力和帶的根數(shù)。在本設計中，根據(jù)情況取132 大帶輪直徑： ? ?21. . 1i d ???（ 4 式中： 傳動比 i =面已經(jīng)計算過） ? 為彈性滑動系數(shù)，通常取 ? =： 2132? （ =照表 3標準值：250驗算帶速： ? ?11 1 3 2 1 4 6 0 1 0 . 1 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s? ? ??? ? ??? （ 4 帶速在 5～ 25 m/s 范圍內(nèi)，帶速符合要求，膠帶經(jīng)濟耐用。 ⑸初定中心距： 中心距過大，膠帶易引起振動，傳動能力下降。 中心距過小，膠帶撓曲次數(shù)增加，降低了膠帶的壽命。 一般應根據(jù)結構尺寸要求來確定中心距，若沒有給定中心距，可按式： 0a≤ 2（1定中心距0a（ 4 0a≥ =（ 132+250） =? 第 頁 19 0a≤ 2（1=2? （ 132+250） =764? ?初定中心距0a=700? ?⑹膠帶的計算長度： 00a+2?（1+02124)( （ 4 =2? 700+2?（ 132+250） + 2(250 132)4 700??=2005? ?從表 3選取相近的基準長度000? ?膠帶的計算長度 L=2033? ?⑺膠帶的撓曲次數(shù)： ? ? ? ?111 0 0 0 1 0 0 0 2 1 0 . 1 1 0 4 02033s ???? ? ? ?（ 4 ⑻實際中心距： A≈0a+ ? ?142 200520337002 0 ?????（ 4 安裝時所需要的最小中心距： ? =2033=? （ 4 張緊或補償所需要的最大中心距： m a x 0 . 0 2 7 1 4 0 . 0 2 2 0 3 3 7 5 4 . 7 ( )A A L m m? ? ? ? ? ?（ 4 ⑼小帶輪包角： 00211 1 8 0 5 7?? ? ?（ 4 0 0 02 5 0 1 3 21 8 0 5 7 1 7 0 . 6714?? ? ? ?> 0120 ⑽確定 單根 表 3：0P= 彎曲影響系數(shù)表 3：310? ； 傳動比系數(shù)表 3： 額定功率增量???????? ??? 110（ 4 =310? ? 1460? ?????? ? 1 =W； 第 頁 20 包角系數(shù)?K，查表 3K= 長度系數(shù)表 3K= V 帶根數(shù)： ? ?00 K K?? ?? （ 4 ? ?1 5 . 6 62 . 2 0 0 . 4 2 6 0 . 9 8 0 . 9 8??? ? ?? ?根⑾確定單根 q ，查表 3： q =m 20 c ????????? ???（ 4 = ? ?21 5 . 6 2 . 55 0 0 1 0 . 1 7 1 0 . 1 2 1 76 1 0 . 1 0 . 9 8 N??? ? ? ???? ??⑿確定壓軸力 02 s F ??（ 4 ? ?01 7 0 . 62 6 2 1 7 s i n 2 5 9 52 N? ? ? ? ?動裝置的運動、動力參數(shù)的計算： 資料確定各類傳動、軸承的概略值如下： ① V 帶傳動： ? = ②深溝球軸承： ? = ③圓錐滾子軸承： ? = ④圓柱齒輪傳動： ? = ⑤斜齒輪傳動： ? = ⑥離合器、操縱機構傳動： ? = 傳動軸功率的計算： 2主 1 3 0 . 9 6 0 . 9 9 1 2 . 2 3P P k w???? ? ? ? ?； 3主 1 3 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 8 1 1 . 8 7P P k w???? ? ? ? ? ?； 1 1 . 8 7 0 . 9 9 0 . 9 8 1 1 . 5 1I I I I I k w??? ? ? ? ?； 第 頁 21 1 1 . 5 1 0 . 9 8 0 . 9 8 1 1 . 0 5I V I I I I k w?? ? ? ? ?。 傳動軸的轉(zhuǎn)速計算： 由于在機床設計中，傳動軸上 不止一種轉(zhuǎn)速。因此我們將用軸的計算轉(zhuǎn)速來作為軸的轉(zhuǎn)速，既而對各軸進行校核。各傳動軸的轉(zhuǎn)速為： 7 5 0 / m i r????；（前面已經(jīng)計算過） 5 3 0 / m （前面已經(jīng)計算過） 4 2 5 / m （前面已經(jīng)計算過） 傳動軸輸入轉(zhuǎn)矩的計算： 1 2 . 2 39 5 5 0 9 5 5 0 1 5 5 . 7 3 ? ?? ? ?1 1 . 8 79 5 5 0 9 5 5 0 1 5 1 . 1 4 ? ?? ? ?1 1 . 5 19 5 5 0 9 5 5 0 2 0 7 . 4 0 ? ?1 1 . 0 59 5 5 0 9 5 5 0 2 4 8 . 3 ? ?擦片離合器的計算： ⑴、摩擦片離合器的外徑和內(nèi)徑根據(jù)結構要求定： 接觸部分外徑： D=123觸部分內(nèi)徑： d=73、摩擦片平均直徑0b： 0D= ? ?1 2 3 7 3 9822Dd ??（ 4 ? ?1 2 3 7 3 2522m m??? ? ?（ 4 ⑶、摩擦片離合器傳遞的扭矩： 69 . 5 5 1 0（ 4 ? ?3651 3 0 . 9 6 0 . 9 99 . 5 5 1 0 1 . 5 4 1 0 m m??? ? ? ? ?⑷、許用壓強： 第 頁 22 ? ?0 1.1 ； ； ? ? ? ?0. . .v m K K P?（ 4 ? ?0 . 9 0 0 . 7 5 0 . 7 6 1 . 1 0 . 5 6? ? ? ?查系數(shù)? ?0.. 7 5 0 9 8 3 . 8 5 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s? ???????查系數(shù)件 加工時間為 16 秒。 ⑸、安全系數(shù)： K=、摩擦系數(shù)： f=、摩擦面對數(shù)：? ?fD b P??（ 4 ? ?522 1 . 5 4 1 0 1 . 3 120 . 0 8 9 8 2 5 0 . 5 6? ? ? ???? ? ? ? 對 ⑻、確定內(nèi)外片數(shù)： 正轉(zhuǎn)： 內(nèi)片 7片，外片 6 片 制動： 內(nèi)片 6片，外片 5 片 輪的計算： （注： 計算中涉及的公式、圖、表均從《機床設計指導書》中查 閱 ） 輪模數(shù)的估算： 通常同一傳動 組中齒輪取同一模數(shù)，并且選同模數(shù)齒輪中承受載荷最大的、齒數(shù)最少的齒輪進行初步的估算： ? ?3m 4 式中： P — 齒輪傳遞的額定功率 ? ? ； 電動機功率 ? ? ? — 從電動機到所計算齒輪的傳動效率（包括計算齒輪傳動效率）； Z — 所計算齒輪的齒數(shù)； 所計算齒輪的計算轉(zhuǎn)速。 ⑴ 、 基本組齒輪模數(shù)的估算： ? ?3基 1 3 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 8 0 . 9 8 1 1 . 6 3P k w? ? ? ? ? ?； 48Z? （取傳動組中負荷最大、齒數(shù)最少的齒輪）； 7 5 0 / m （ 所取齒輪的計算轉(zhuǎn)速）； 第 頁 23 ? ?3 1 1 . 6 33 2 2 . 24 8 7 5 0m m m??? 按照標準系列取 : ⑵ 、 第二變速組齒輪模數(shù)的估算： ? ?基擴 0 . 9 9 0 . 9 8 1 1 . 6 3 0 . 9 9 0 . 9 8 1 1 . 2 8P P k w? ? ? ? ? ? ?； 28Z? （取傳動組中負荷最大、齒數(shù)最少的齒輪）； ? ?8 5 0 / m （所取齒輪的計算轉(zhuǎn)速）； ? ?擴 33 1 1 . 2 83 2 3 2 2 . 62 8 8 5 0m ? ??按照標準系列?。?? ?3m ⑶ 、 斜齒輪傳動模數(shù)的估算： ? ?斜 擴 0 . 9 9 0 . 9 8 1 1 . 2 8 0 . 9 9 0 . 9 8 1 1P P k w? ? ? ? ? ? ?； 28Z? ； ? ?4 2 5 / m ； ? ?斜 33 113 2 3 2 3 . 12 8 4 2 5m ? ??按照標準系列?。?? ?4m 輪模數(shù)的驗算： 一般按接觸和彎曲疲勞強度驗算，對于高速傳動齒輪主要驗算接觸疲勞強度，對于低速傳動齒輪主要驗算彎曲疲勞強度，對硬齒面軟齒芯 的滲碳淬火齒輪，一定要驗算彎曲疲勞強度。 按接觸疲勞強度計算模數(shù)： ? ? ? ?3 221 . . . . . .c d b i j K K K Pm m mZ i n????????（ 4 按彎曲疲勞強度計算模數(shù)： ? ? ? ?3 . . . . . .c d b sw m i w K K Pm m n???（ 4 式中：計算齒輪的齒數(shù)，一般取傳動組中最小齒輪為計算轉(zhuǎn)速； i — 大齒輪與小齒輪的傳動比，211??，“ +”號用于外嚙合， 第 頁 24 “ -”號用于內(nèi)嚙合； m?— 齒數(shù)系數(shù)， 6 1 0m ??， m 為模數(shù) ? ? P — 計算齒輪傳動的功率 ? ? 計算齒輪的計算轉(zhuǎn)速 ? ?/ 壽命系數(shù)， . . n N K K K?； （ 4 工作期限系數(shù)， 1060 （ 4 T — 齒輪在機床工作期限（的總工作小時 ??h ； 1n— 計算齒輪的最低轉(zhuǎn)速 ? ?/ 0C— 基準循環(huán)次數(shù)；查表 3 m — 疲勞曲線指數(shù)；查表 3 功率利用系數(shù)；查表 3 轉(zhuǎn)速變化系數(shù)；查表 3 材料強化系數(shù)；查表 3 工作狀況系數(shù)。主要考慮載荷沖擊的影響：主運動（