机械装备课程设计说明书--普通车床的主轴箱部件设计.doc
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1、机械制造装备设计课程设计题 目 普通车床的主轴箱部件设计 姓 名 _陈小勇 专 业 机制本 学 号 201233467 指导教师 刘 军 车床的主传动系统设计任务书姓名:陈小勇学号:201233467专业:机械设计制造及其自动化 班级:12级机制本科15班12.最大加工直径为400mm的普通车床的主轴箱部件设计原始数据:主要技术参数题目主电动机功率P/kw4最大转速1600最小转速25公比1.41工件材料:钢铁材料。刀具材料:硬质合金。设计内容:1) 运动设计:根据给定的转速范围及公比确定变速级数,绘制结构网、转速图、传动系统图,计算齿轮齿数。1) 动力计算:选择电动机型号及转速,确定各传动件
2、的计算转速,对主要零件(如带、齿轮、主轴、传动轴、轴承等)进行计算(初算和验算)。2) 绘制下列图纸: 机床主传动系统图(画在说明书上)。 主轴箱部件展开图及主要剖面图。 主轴零件图。3) 编写设计说明书1份。 设计指导教师:刘军 2016年 1月 8 日 目录目录3第1章绪论6第2章车床参数的拟定72.1车床主参数和基本参数72.2车床的变速范围R和级数Z72.3确定级数主要其他参数72.3.1 拟定主轴的各级转速72.3.2 主电机功率动力参数的确定72.3.3确定结构式82.4 传动结构式的拟定82.4.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目82.4.2 传动式的拟定82.4.3 结构式
3、的拟定82.4.4确定结构网82.4.5绘制转速图和传动系统图92.5 确定各变速组此论传动副齿数10第3章传动件的计算143.1 带传动设计143.2选择带型153.3确定带轮的基准直径并验证带速153.4确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角163.5确定带的根数z173.6确定带轮的结构和尺寸173.7确定带的张紧装置173.8计算压轴力173.9 计算转速的计算193.10 齿轮模数计算及验算203.11 传动轴最小轴径的初定253.12 主轴合理跨距的计算25第4章摩擦离合器(多片式)的计算27第5章主要零部件的选择305.1电动机的选择305.2 轴承的选择305.3变速操纵机构
4、的选择305.4 轴的校核305.5 轴承寿命校核335.6 键的选用及校核:335.7轴承端盖设计34第6章箱体的结构设计36第7章润滑与密封38第8章主轴箱结构设计及说明398.1 结构设计的内容、技术要求和方案398.2 展开图及其布置39结束语41参考文献42摘要本设计着重研究机床主传动系统的设计步骤和设计方法,根据已确定的运动参数以变速箱展开图的总中心距最小为目标,拟定变速系统的变速方案,以获得最优方案以及较高的设计效率。在机床主传动系统中,为减少齿轮数目,简化结构,缩短轴向尺寸,用齿轮齿数的设计方法是试算,凑算法,计算麻烦且不易找出合理的设计方案。本文通过对主传动系统特点的分析与研
5、究,绘制零件工作图与主轴箱展开图及剖视图。关键词:传动系统设计,传动副,结构网,结构式40第1章绪论课程设计是在学完本课程后,进行一次学习设计的综合性练习。通过课程设计,使学生能够运用所学过的基础课、技术基础课和专业课的有关理论知识,及生产实习等实践技能,达到巩固、加深和拓展所学知识的目的。通过课程设计,分析比较机械系统中的某些典型机构,进行选择和改进;结合结构设计,进行设计计算并编写技术文件;完成系统主传动设计,达到学习设计步骤和方法的目的。通过设计,掌握查阅相关工程设计手册、设计标准和资料的方法,达到积累设计知识和设计技巧,提高学生设计能力的目的。通过设计,使学生获得机械系统基本设计技能的
6、训练,提高分析和解决工程技术问题的能力,并为进行机械系统设计创造一定的条件。第2章 车床参数的拟定2.1车床主参数和基本参数车床的主参数(规格尺寸)和基本参数如下:表2.1 车床主轴箱参数表工件最大回转直径D(mm)正转最高转速Nmax()正转最低转速nmin()电机功率N(kw)公比40016002541.412.2车床的变速范围R和级数Z由公式R=,其中=1.41,R=64,可以计算z=132.3确定级数主要其他参数2.3.1 拟定主轴的各级转速因为=1.41=1.06,根据【1】表3-6标准数列。首先找到最小极限转速50,再每跳过5个数(1.261.06)取一个转速,即可得到公比为1.4
7、1的数列: 25,35.5,50,71,100,140,200,280,400,560,800,1120,16002.3.2 主电机功率动力参数的确定合理地确定电机功率N,使机床既能充分发挥其性能,满足生产需要,又不致使电机经常轻载而降低功率因素。此车床根据任务书上提供的条件,电动机的功率为4KW,选择电动机的型号为Y112M-4,电动机具体数据如下表所示:表2.2 电动机参数表电动机信号额定功率满载转速级数同步转速Y112M-44KW1440r/min4级1500r/min2.3.3确定结构式2.4 传动结构式的拟定2.4.1 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
8、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4为合适,即变速级数Z应为2和4的因子:,可以有三种方案:,2.4.2 传动式的拟定Z=13按照Z=16级转速传动系统的传动组,选择传动组安排方式时,要考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。其中有3个级出现重复现象。主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大,因此主轴上齿轮少些为好。最后一个传动组的传动副常选用2。除此之外,虽然16=422、16=44两种方案的传动轴比较少,但是,这两种传动组内有四个变速传动副,增大了传动轴的轴向尺寸,这两种方案不宜采用。综上所述,传动式为。2.4.3 结构式的拟定对于传动式16=2222
9、,有24种结构式和对应的结构网。分别为:根据传动比指数分配“前疏后密”的原则应采用第一种方案。即:的方案。2.4.4确定结构网传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围:在降速传动时,为防止被动齿轮的直径过大而使进径向尺寸过大,常限制最小传动比,1/4,升速传动时,为防止产生过大的振动和噪音,常限制最大传动比,斜齿轮比较平稳,可取,故变速组的最大变速范围为/810。检查变速组的变速范围是否超过极限值时,只需检查最后一个扩大组。因为其他变速组的变速范围都比最后扩大组的小,只要最后扩大组的变速范围不超过极限值,其他变速组就不会超过极限值。检查传动组的变速范围时,只检查最后一个扩大组: 其中, ;最后
10、一个扩大组转速符合要求,则其他变速组的变速范围肯定也符合要求。2.4.5绘制转速图和传动系统图(1)选择电动机:采用Y112M-4电动机。(2)绘制转速图:图2.1 转速图(3)画主传动系统图。根据系统转速图及已知的技术参数,画主传动系统图如图2.2:1-2轴最小中心距:轴最小齿数和:图2.2主传动系统图2.5 确定各变速组此论传动副齿数确定齿轮齿数的原则和要求:齿轮的齿数和不应过大;齿轮的齿数和过大会加大两轴之间的中心距,使机床结构庞大,一般推荐100200.最小齿轮的齿数要尽可能少;但同时要考虑:最小齿轮不产生根切,机床变速箱中标准直圆柱齿轮,一般最小齿数18;受结构限制的最小齿轮最小齿数
11、应大于1820;齿轮齿数应符合转速图上传动比的要求:实际传动比(齿数之比)与理论传动比(转速图上要求的传动比)之间又误差,但不能过大,确定齿轮数所造成的转速误差,一般不应超过10%(-1)%,即:-要求的主轴转速;-齿轮传动实现的主轴转速;齿轮齿数的确定,当各变速组的传动比确定以后,可确定齿轮齿数。对于定比传动的齿轮齿数可依据机械设计手册推荐的方法确定。对于变速组内齿轮的齿数,如传动比是标准公比的整数次方时,变速组内每对齿轮的齿数和及小齿轮的齿数可以从机械制造装备设计表3-9中选取。一般在主传动中,最小齿数应大于1820。采用三联滑移齿轮时,应检查滑移齿轮之间的齿数关系:三联滑移齿轮的最大齿轮
12、之间的齿数差应大于或等于4,以保证滑移是齿轮外圆不相碰。根据表3-4(机械制造装备设计主编赵雪松、任小中、于华)查得传动组a:由,时:57、60、63、66、69、72、75、78时:63、65、67、68、70、72、73、77时:58、60、62、64、66、68、70、72、74、76可取94,于是可得轴齿轮齿数分别为:47、24。于是,;表2.3,轴间齿轮齿轮I轴齿数473994轴齿数4755传动组b:由,时:57、60、63、66、69、72、75、78时:63、65、67、68、70、72、73、77时:58、60、62、64、66、68、70、72、74、76可取 84,于是可得
13、轴上三联齿轮的齿数分别为:42、35、28。于是 ,得轴上两齿轮的齿数分别为:42、49、59。表2.4,轴间齿轮齿轮轴齿数422884轴齿数4256传动组c:查表8-1,时:84、85、89、90、94、95时: 72、75、78、81、84、87、89、90取 90.为降速传动,取轴齿轮齿数为30;为升速传动,于是得,;齿轮数据如下表所示:表2.5,IV轴间齿轮齿轮轴齿数603090齿轮IV轴齿数236790第3章 传动件的计算3.1 带传动设计输出功率P=4kW,转速n1=1440r/min,n2=800r/min3.1.1计算设计功率Pd表3.1 工作情况系数工作机原动机类类一天工作时
14、间/h10161016载荷平稳液体搅拌机;离心式水泵;通风机和鼓风机();离心式压缩机;轻型运输机1.01.11.21.11.21.3载荷变动小带式运输机(运送砂石、谷物),通风机();发电机;旋转式水泵;金属切削机床;剪床;压力机;印刷机;振动筛1.11.21.31.21.31.4载荷变动较大螺旋式运输机;斗式上料机;往复式水泵和压缩机;锻锤;磨粉机;锯木机和木工机械;纺织机械1.21.31.41.41.51.6载荷变动很大破碎机(旋转式、颚式等);球磨机;棒磨机;起重机;挖掘机;橡胶辊压机1.31.41.51.51.61.8根据V带的载荷平稳,两班工作制(16小时),查机械设计P296表4
15、, 取KA1.1。即。3.2选择带型普通V带的带型根据传动的设计功率Pd和小带轮的转速n1按机械设计P297图3.1选取。图3.1 V带轮计算功率表根据算出的Pd4.4kW及小带轮转速n11440r/min ,查图得:dd=80100可知应选取A型V带。3.3确定带轮的基准直径并验证带速由机械设计P298表137查得,小带轮基准直径为80100mm则取dd1=95mm ddmin.=75 mm(dd1根据P295表13-4查得)表3.2 V带带轮最小基准直径槽型YZABCDE205075125200355500由机械设计P295表13-4查“V带轮的基准直径”,得=160mm 误差验算传动比:
16、 (为弹性滑动率)误差 符合要求 带速 满足5m/sv300mm,所以宜选用E型轮辐式带轮。总之,小带轮选H型孔板式结构,大带轮选择E型轮辐式结构。带轮的材料:选用灰铸铁,HT200。3.7确定带的张紧装置 选用结构简单,调整方便的定期调整中心距的张紧装置。3.8计算压轴力由机械设计P303表1312查得,A型带的初拉力F0123.75N,上面已得到=171.2o,z=4,则对带轮的主要要求是质量小且分布均匀、工艺性好、与带接触的工作表面加工精度要高,以减少带的磨损。转速高时要进行动平衡,对于铸造和焊接带轮的内应力要小, 带轮由轮缘、腹板(轮辐)和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分称为轮缘,轮
17、缘是带轮的工作部分,用以安装传动带,制有梯形轮槽。由于普通V带两侧面间的夹角是40,为了适应V带在带轮上弯曲时截面变形而使楔角减小,故规定普通V带轮槽角为32、34、36、38(按带的型号及带轮直径确定),轮槽尺寸见表7-3。装在轴上的筒形部分称为轮毂,是带轮与轴的联接部分。中间部分称为轮幅(腹板),用来联接轮缘与轮毂成一整体。表3.5 普通V带轮的轮槽尺寸(摘自GB/T13575.1-92)项目 符号 槽型 Y Z A B C D E 基准宽度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基准线上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.
18、1 9.6 基准线下槽深 h fmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4 槽间距 e 8 0.3 12 0.3 15 0.3 19 0.4 25.5 0.5 37 0.6 44.5 0.7 第一槽对称面至端面的距离 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小轮缘厚 5 5.5 6 7.5 10 12 15 带轮宽 B B =( z -1) e + 2 f z 轮槽数 外径 d a 轮 槽 角 32 对应的基准直径 d d 60 - - - - - - 34 - 80 118 190 315 - - 36 60 - - - - 475 600 38 -
19、 80 118 190 315 475 600 极限偏差 1 0.5 V带轮按腹板(轮辐)结构的不同分为以下几种型式:(1)实心带轮:用于尺寸较小的带轮(dd(2.53)d时),如图3.2a。(2)腹板带轮:用于中小尺寸的带轮(dd 300mm 时),如图3.2b。(3)孔板带轮:用于尺寸较大的带轮(ddd) 100 mm 时),如图3.2c 。(4)椭圆轮辐带轮:用于尺寸大的带轮(dd 500mm 时),如图3.2d。(a) (b) (c) (d)图3.2 带轮结构类型根据设计结果,可以得出结论:小带轮选择实心带轮,如图(a),大带轮选择腹板带轮如图(b)3.9 计算转速的计算(1).主轴的
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