8級(jí)主軸箱設(shè)計(jì)（一臺(tái)普通車(chē)床的主傳動(dòng)系統(tǒng))【400mm，4kw,1500rmin】

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1普通車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一、 設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)一臺(tái)普通車(chē)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)，完成變速級(jí)數(shù)為 8-12級(jí)。二、 設(shè)計(jì)目的： 1：通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)踐，掌握機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。 2：培養(yǎng)綜合運(yùn)用機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、及結(jié)構(gòu)工藝等相關(guān)知識(shí)，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的能力。3：培養(yǎng)使用手冊(cè)、圖冊(cè)、有關(guān)資料及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的能力。4：提高技術(shù)總結(jié)及編制技術(shù)文件的能力。5：是畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)實(shí)施的技術(shù)準(zhǔn)備。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容與基本要求：設(shè)計(jì)內(nèi)容：（一）運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)（1）傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)（集中傳動(dòng)，分離式傳動(dòng)）（2）轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍 maxinR（3）公比：大公比，小公比和及混合公比（4）確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式：（1）傳動(dòng)副：前多后少，前密后疏， （2）超速級(jí)解決方案：a:增加變速組，b:采用分枝傳動(dòng)和背輪機(jī)構(gòu)（5）繪制轉(zhuǎn)速圖：（1）降速：前緩后急（2）升速：前急后緩（6）三角帶設(shè)計(jì):確定變速組齒輪齒數(shù)（7）繪出傳動(dòng)系統(tǒng)圖（二）動(dòng)力設(shè)計(jì)（1）傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速 ：各軸，各齒輪ni（2）傳動(dòng)軸軸徑（3）齒輪模數(shù)（4）主軸設(shè)計(jì)：軸徑（前徑，后徑） ，內(nèi)孔直徑，前端前伸量 a(粗選：100-120)，支撐形式，計(jì)算合理支撐跨距 L 2（三）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （四）校核一個(gè)齒輪（最小的） ，校核主軸（彎矩，扭矩）基本要求： 1：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)要求，合理的確定尺寸、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力等有關(guān)參數(shù)。2：正確利用結(jié)構(gòu)式、轉(zhuǎn)速圖等設(shè)計(jì)工具，認(rèn)真進(jìn)行方案分析。3：正確的運(yùn)用手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)圖樣必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。說(shuō) 明書(shū)力求用工程術(shù)語(yǔ)，文字通順簡(jiǎn)練，字跡工整。4：完成主傳動(dòng)系統(tǒng)圖 1張和機(jī)床正反轉(zhuǎn)控制電氣原理圖 1張。四、設(shè)計(jì)參數(shù)：序號(hào) 加工最大直徑 主軸轉(zhuǎn)速系列（r/min） 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率與同步轉(zhuǎn)速1 400mm 1000,710,500,355,250,180,125,904.5kw,1500r/min2 400mm 1000,500,355,250,180,125,90,454kw,1500r/min3 320mm 2000,1420,1000,710,500,360,250,180,125,90,63,424kw,1500r/min4 320mm 2000,1000,710,500,360,250,180,125,90,63,45,223kw,1500r/min5 320mm 2000,1260,1000,800,630,500400,320,250,200,160,1004kw,1500r/min6 320mm 2000,1250,800,630,500,400,320,250,200,160,100,633kw,1500r/min(選擇第二組參數(shù)作為設(shè)計(jì)數(shù)據(jù))五、運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)（1）傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)（選擇集中傳動(dòng)方案）（2）轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍 10max2.45inR（3）選用混合公比 . 3（4）確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式： 2348（5）繪制轉(zhuǎn)速圖： 如下圖所示（6）確定變速組齒輪齒數(shù)1先計(jì)算第一擴(kuò)大組的齒輪的齒數(shù)第一擴(kuò)大組的降速比分別為： ， 12u故齒數(shù)最小的齒輪在降速比為 之中，查表取 ， ，則1min2z6zs，則 ，14z231zzsu22基本組的降速比分別是： ，1.821u故齒數(shù)最小的齒輪在降速比為 之中，查表有 ， ，1min2z84zs則 ，16z24z3第二擴(kuò)大組的降速比分別是 ，14u2故齒數(shù)最少的齒輪在 之中，查表有 ， ， 則11min0z1zs250，180z25z（7）傳動(dòng)系統(tǒng)圖如下： 4六、動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)（1）傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： ，取主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)0.30.3maxini1454/minr速為 125r/min。各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速如下：軸序號(hào) 電 2 3 主計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）1440 1000 500 177 125最小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)如下：軸序號(hào)及最小齒輪齒數(shù) 1（22） 2(22) 3(20) 主(50)計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min） 1000 500 180 125(2)計(jì)算各傳動(dòng)軸的輸出功率 514.096.3.80()brpnkw額23875gr3.5.1()r k10937grpnw主(3)計(jì)算各傳動(dòng)軸的扭矩（n.mm）1950362jP1T（n.mm）275jn2（n.mm）395018jP3T（n.mm）2746jn主主 主七、軸徑設(shè)計(jì)及鍵的選取軸一： ， ，取 帶入公式：13.80pkw10/minjr0.9?！?】 有， ,圓整取49jPdn23.d24dm選花鍵： 60軸二： ， ，取 帶入公式：23.5pkw2/injr0.9?！?】 有， ,圓整取491jPdn7.3dm3dm選花鍵： 8326軸三： ， ，取 帶入公式：3.5pkw1/injr0.9?！?】 有， ,圓整取491jPdn34.7dm35dm選花鍵： 860主軸：選擇主軸前端直徑 ，后端直徑19D210.7.8DD:（ ）取 ，則平均直徑 。2D65m7.5 6對(duì)于普通車(chē)床，主軸內(nèi)孔直徑 ,故本例之中，主軸內(nèi)孔直徑取(0.56)dD為 45dm支承形式選擇兩支撐，初取懸伸量 ，支撐跨距 。9am520Lm選擇平鍵連接， 214,0bhlm八、帶輪設(shè)計(jì)（1）確定計(jì)算功率:,K為工作情況系數(shù)，可取工作 8小時(shí)，取 K=1.0 P=4kw1.04.jKkw（2）選擇三角帶的型號(hào):由 和 查表選擇 B型帶4.jkr/minn額（3）取 ，則125D112408Dm（4）核算膠帶速度 V19.4/60nvms（5）初定中心矩，圓整取 458mm。012.5180457.ADm（6）計(jì)算膠帶的長(zhǎng)度2210120 1805()1251396.44DLA取 0143m（7）核算膠帶的彎曲次數(shù)1111029.43.403vUsssL 7（8）計(jì)算實(shí)際中心距，圓整取 4760014396.55847.222LA（9）核算小帶輪的包角11 18058017320D （10）確定膠帶的根數(shù) Z，0.92p1.8c，取三根帶。0142.jZ（11）大帶輪結(jié)構(gòu)如下圖所示：九、計(jì)算齒輪模數(shù)45號(hào)鋼整體淬火， 10jMP按接觸疲勞計(jì)算齒輪模數(shù) m,查表計(jì)算可得 123.04,.,1.kk1-2軸 取 ， ， ， ，8m12Zijn8jp 8由公式 可得 ，m=2.5mm3123()160jj mjikpZn2.j2-3軸 取 ， ， ， ，m1.8i50jn3.65jp由公式 可得 ，m=2.5mm3231()60jj mjikpZn2.j3-主軸 取 ， ， ， ，84.0i5jn3.51jp由公式 可得 ，m=3.0mm3123()160jj mjikpZn2.6j十、各級(jí)轉(zhuǎn)速校核各級(jí)實(shí)際轉(zhuǎn)速r/min44 89 125 177 250 360 500 1000各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速r/min45 90 125 180 250 355 500 1000誤差 2.2% 1.1% 0% 1.7% 0% 1.4% 0% 0%以上各級(jí)的轉(zhuǎn)速誤差全部滿足 10()%(1.4).1%實(shí) 際 轉(zhuǎn) 速 標(biāo) 準(zhǔn) 轉(zhuǎn) 速標(biāo) 準(zhǔn) 轉(zhuǎn) 速十一、齒輪校核軸及齒數(shù)122133244233242222342362350320主軸50主軸80模數(shù)（mm）2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 3 3 3 3分度圓直徑(mm)55 82.5 110 82.5 105 55 105 155 150 60 150 240齒根圓直徑48.7576.25103.7576.2598.7548.7598.75148.75142.552.5142.5232.5 9(mm)齒頂圓直徑(mm)60 87.5 115 87.5 110 60 110 160 156 66 156 246（1） 一軸到二軸的小齒輪從上表可知為齒數(shù)為 22查設(shè)計(jì)手冊(cè)可得以下數(shù)據(jù)：1232,.5,82.0,1/min,.04,.,1.jZumBnrKK/10/9STP接觸應(yīng)力：31706093.81mTnKC，.8,.5,.64nNqK1.6STnNqK 為傳遞的額定功率（KW）123()201()sj juMPaZmBn3.8N將以上數(shù)據(jù)代入公式可得 0610()jpAS彎曲應(yīng)力： 160692.542mTnKC， ， .83,.7,0.nNqK 1.27STnNqK0.395Y5129()SwjMPaZmBY將以上數(shù)據(jù)代入公式可得 164320()wpaPAS（2）二軸到三軸的小齒輪從上表可知為齒數(shù)為 22查設(shè)計(jì)手冊(cè)可得以下數(shù)據(jù)： 123,2.8,.5,02.5,/min,.04,.,1.jZuBrKK/10/9STP接觸應(yīng)力：3170650931mTnKC 10，0.85,.,0.6nNqKK0.89STnNqK 為傳遞的額定功率（KW）123()21()sj juMPaZmBn3.65N將以上數(shù)據(jù)代入公式可得 94610()jpAS彎曲應(yīng)力： 160652.2mTnKC，.85,.7,0.nNqK 1.2STnNqK1239()SwjMPaZmB將以上數(shù)據(jù)代入公式可得 197320()wpaPAS（3）三軸到主軸的小齒輪從上表可知為齒數(shù)為 20查設(shè)計(jì)手冊(cè)可得以下數(shù)據(jù)： 12320,43,824,50/min,.04,.,1.jZumBrKK/1/90STP接觸應(yīng)力：3170650931mTnKC，.95,.8,.6nNqK0.9STnNqK 為傳遞的額定功率（KW）123()2081()sj juMPaZmBn3.5N將以上數(shù)據(jù)代入公式可得 8910()jpAS彎曲應(yīng)力：616052.2mTnKC，.95,.78,0.nNqK 1.26STnNqK 11512390()SwjKNMPaZmBn將以上數(shù)據(jù)代入公式可得 17320()wpaPAS十二、主軸校核（a） 主軸的前端部撓度 .5.1sy（b） 主軸在前軸承處的傾角 0rad容 許 值 軸 承（c） 在安裝齒輪處的傾角 .容 許 值 齒65170850236851095D1.07 879il mL 平 均 總E 取為 ，52.10MPa44 40875(1)(1)3690()66dI4349.9253.9282zpF Ndn主 計(jì)件 （ ），0.57()yzN0.17()xzFN由于小齒輪的傳動(dòng)力大，這里以小齒輪來(lái)進(jìn)行計(jì)算 442912953.852)QPFmzn主計(jì)主 主 （將其分解為垂直分力和水平分力由公式 ,tatanQynQzyF可得 2105(),647()zyFN801352)3ZMl Nm:件 (yy件176)2xxFd件主軸載荷圖如下所示： 12由上圖可知如下數(shù)據(jù)：a=364mm,b=161mm,l=525mm,c=87mm計(jì)算（在垂直平面）, ,1()6QZFabclyEI2()3ZFcylEI3(23)6zMcylEI1230.17sz， ，()QZabIl齒 (23)6ZlcI齒 2 (3)ZlcI齒 35.910齒 Z齒 1齒 2齒 3， ，()6QZFablEI軸 承 zFclEI軸 承 23ZMlI軸 承5.910軸 承 Z軸 承 1軸 承 2軸 承 3計(jì)算（在水平面）, ,1()6QyFabclEI2()yFclEI3()(23)6yxclEI 131230.17syy， ，()QFabEIl齒 1 (23)6yFlcEI齒 2()(3yxMlcEI齒 351.80齒 y齒 齒 2齒 3， ，()6QyablI軸 承 1 yclI軸 承 2()3yxlI軸 承53.810軸 承 y軸 承 軸 承 2軸 承合成： 20.1.5sszyy201齒 齒 齒 .3.軸 承 軸 承 Z軸 承 Y十三、軸承的選?。?） 帶輪：因于帶輪不承受軸向力，故選用深溝球軸承，型號(hào)：210。（2） 一軸：一軸的前后端與箱體外壁配合，配合處傳動(dòng)軸的軸徑是 25mm，同時(shí)一軸也不會(huì)承受軸向力故也選用深溝球軸承，型號(hào)：205。（3） 二軸：二軸與一軸相似，但是由于工作過(guò)程之中傳動(dòng)可能右誤差，二軸會(huì)承受軸向力，因此二軸與外壁配合處采用圓錐滾子軸承，型號(hào)：7206E。（4） 三軸：三軸與外壁配合處采用圓錐滾子軸承，型號(hào)：7207E。（5） 主軸：主軸是傳動(dòng)系統(tǒng)之中最為關(guān)鍵的部分，因此應(yīng)該合理的選擇軸承。從主軸末端到前端依次選擇軸承為圓錐滾子軸承，型號(hào)：7214E;推力球軸承，型號(hào)：38215；圓柱滾子軸承，型號(hào)：3182113，其示意圖如 14十四、電氣設(shè)計(jì)（1） FU1，F(xiàn)U2，F(xiàn)U3，F(xiàn)U4，F(xiàn)U5 為熔斷器，起短路保護(hù)。（2） FR為熱繼電器。起過(guò)載保護(hù)。（3） KM1，KM2 為主電機(jī) M的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的接觸器。（4） SB為停止開(kāi)關(guān)。（5） SB1為電機(jī)正轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)。（6） SB2為電機(jī)反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)。（7） HL1，HL2 分別為電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的指示燈。（8） EL為照明燈。 15參考書(shū)籍：【1】.金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社【2】.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo) 上海交通大學(xué)出版社【3】.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)（兩冊(cè)共四本） 機(jī)械工業(yè)出版社【4】.機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 【5】.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì) 上海科學(xué)技術(shù)出版社 【6】.機(jī)械課程設(shè)計(jì) 浙江大學(xué)出版社【7】.機(jī)械設(shè)計(jì)（第四版） 高等教育出版社【8】.機(jī)械制造裝備 中國(guó)鐵道出版社【9】.機(jī)械制圖 高等教育出版社【10】.機(jī)床電力拖動(dòng)與控制 西南交通大學(xué)出版社