8級主軸箱設計（一臺普通車床的主傳動系統(tǒng))【400mm，4kw,1500rmin】

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1普通車床主傳動系統(tǒng)設計說明書一、 設計題目：設計一臺普通車床的主傳動系統(tǒng)，完成變速級數(shù)為 8-12級。二、 設計目的： 1：通過設計實踐，掌握機床主傳動系統(tǒng)的設計方法。 2：培養(yǎng)綜合運用機械制圖、機械設計基礎、及結構工藝等相關知識，進行工程設計的能力。3：培養(yǎng)使用手冊、圖冊、有關資料及設計標準規(guī)范的能力。4：提高技術總結及編制技術文件的能力。5：是畢業(yè)設計教學環(huán)節(jié)實施的技術準備。三、設計內(nèi)容與基本要求：設計內(nèi)容：（一）運動設計（1）傳動方案設計（集中傳動，分離式傳動）（2）轉速調速范圍 maxinR?（3）公比：大公比，小公比和及混合公比（4）確定結構網(wǎng)和結構式：（1）傳動副：前多后少，前密后疏， （2）超速級解決方案：a:增加變速組，b:采用分枝傳動和背輪機構（5）繪制轉速圖：（1）降速：前緩后急（2）升速：前急后緩（6）三角帶設計:確定變速組齒輪齒數(shù)（7）繪出傳動系統(tǒng)圖（二）動力設計（1）傳動件的計算轉速 ：各軸，各齒輪ni（2）傳動軸軸徑（3）齒輪模數(shù)（4）主軸設計：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，計算合理支撐跨距 L 2（三）結構設計 （四）校核一個齒輪（最小的） ，校核主軸（彎矩，扭矩）基本要求： 1：根據(jù)設計任務書要求，合理的確定尺寸、運動及動力等有關參數(shù)。2：正確利用結構式、轉速圖等設計工具，認真進行方案分析。3：正確的運用手冊、標準，設計圖樣必須符合國家標準規(guī)定。說 明書力求用工程術語，文字通順簡練，字跡工整。4：完成主傳動系統(tǒng)圖 1張和機床正反轉控制電氣原理圖 1張。四、設計參數(shù)：序號 加工最大直徑 主軸轉速系列（r/min） 驅動電動機功率與同步轉速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)作為設計數(shù)據(jù))五、運動參數(shù)設計（1）傳動方案設計（選擇集中傳動方案）（2）轉速調速范圍 10max2.45inR??（3）選用混合公比 .? 3（4）確定結構網(wǎng)和結構式： 2348??（5）繪制轉速圖： 如下圖所示（6）確定變速組齒輪齒數(shù)1．先計算第一擴大組的齒輪的齒數(shù)第一擴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1min2z?6zs?，則 ，'14z?231zzsu?'22．基本組的降速比分別是： ，1.8?21u故齒數(shù)最小的齒輪在降速比為 之中，查表有 ， ，1min2z?84zs?則 ，'16z?'24z3．第二擴大組的降速比分別是 ，14u?2故齒數(shù)最少的齒輪在 之中，查表有 ， ， 則11min0z?1zs250?，'180z?'25z（7）傳動系統(tǒng)圖如下： 4六、動力參數(shù)設計（1）傳動件的計算轉速主軸的計算轉速： ，取主軸的計算轉0.30.3maxini1454/minr???????????????速為 125r/min。各軸的計算轉速如下：軸序號 電 １ 2 3 主計算轉速（r/min）1440 1000 500 177 125最小齒輪的計算轉如下：軸序號及最小齒輪齒數(shù) 1（22） 2(22) 3(20) 主(50)計算轉速（r/min） 1000 500 180 125(2)計算各傳動軸的輸出功率 514.096.3.80()brpnkw????額23875gr3.5..1()r k10937grpnw????主(3)計算各傳動軸的扭矩（n.mm）1950362jP1T（n.mm）275jn?2（n.mm）395018jP3T（n.mm）2746jn?主主 主七、軸徑設計及鍵的選取軸一： ， ，取 帶入公式：13.80pkw?10/minjr?0.9??！?】 ＝有， ,圓整取49[]jPdn??23.d24dm?選花鍵： 60軸二： ， ，取 帶入公式：23.5pkw?2/injr?0.9??！?】 ＝有， ,圓整取491[]jPdn??7.3dm3dm?選花鍵： 8326軸三： ， ，取 帶入公式：3.5pkw?1/injr?0.9?。【 】 ＝有， ,圓整取491[]jPdn??34.7dm35dm?選花鍵： 860主軸：選擇主軸前端直徑 ，后端直徑19D?210.7.8DD:（ ）取 ，則平均直徑 。2D65m?7.5 6對于普通車床，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、帶輪設計（1）確定計算功率:,K為工作情況系數(shù)，可取工作 8小時，取 K=1.0 P=4kw1.04.jKkw???（2）選擇三角帶的型號:由 和 查表選擇 B型帶4.jkr/minn額（3）取 ，則125D?112408Dm??（4）核算膠帶速度 V19.4/60nvms?（5）初定中心矩，圓整取 458mm。????012..5180457.ADm?????（6）計算膠帶的長度????2210120 1805()1251396.44DLA?????????取 0143m?（7）核算膠帶的彎曲次數(shù)1111029.4[][]3.[]40[]3vUsssL???????? 7（8）計算實際中心距，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，0.92p?1.8c，取三根帶。0142..jZ??（11）大帶輪結構如下圖所示：九、計算齒輪模數(shù)45號鋼整體淬火， []10jMP??按接觸疲勞計算齒輪模數(shù) m,查表計算可得 123.04,.,1.kk??1-2軸 取 ， ， ， ，8m?12Zijn8jp 8由公式 可得 ，m=2.5mm3123()160[]jj mjikpZn????2.j?2-3軸 取 ， ， ， ，m1.8i50jn3.65jp由公式 可得 ，m=2.5mm3231()60[]jj mjikpZn????2.j?3-主軸 取 ， ， ， ，84.0i5jn3.51jp由公式 可得 ，m=3.0mm3123()160[]jj mjikpZn????2.6j?十、各級轉速校核各級實際轉速r/min44 89 125 177 250 360 500 1000各級標準轉速r/min45 90 125 180 250 355 500 1000誤差 2.2% 1.1% 0% 1.7% 0% 1.4% 0% 0%以上各級的轉速誤差全部滿足 10()%(1.4).1%???????實 際 轉 速 標 準 轉 速標 準 轉 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查設計手冊可得以下數(shù)據(jù)：1232,.5,82.0,1/min,.04,.,1.jZumBnrKK??????/10/9STP接觸應力：31706093.81mTnKC???，.8,.5,.64nNqK1.6STnNqK?[ 為傳遞的額定功率（KW）]123()201()sj juMPaZmBn????3.8N將以上數(shù)據(jù)代入公式可得 0610()jpAS???彎曲應力： 160692.542mTnKC??， ， .83,.7,0.nNqK? 1.27STnNqK0.395Y?5129()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查設計手冊可得以下數(shù)據(jù)： 123,2.8,.5,02.5,/min,.04,.,1.jZuBrKK????/10/9STP?接觸應力：3170650931mTnKC? 10，0.85,.,0.6nNqKK??0.89STnNqK?[ 為傳遞的額定功率（KW）]123()21()sj juMPaZmBn???3.65N?將以上數(shù)據(jù)代入公式可得 94610()jpAS???彎曲應力： 160652.2mTnKC??，.85,.7,0.nNqK? 1.2STnNqK?1239()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查設計手冊可得以下數(shù)據(jù)： 12320,43,824,50/min,.04,.,1.jZumBrKK?????/1/90STP接觸應力：3170650931mTnKC???，.95,.8,.6nNqK0.9STnNqK?[ 為傳遞的額定功率（KW）]123()2081()sj juMPaZmBn????3.5N將以上數(shù)據(jù)代入公式可得 8910()jpAS???彎曲應力：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 ，52.10MPa?44 40875(1)(1)3690()66dI???????4349.9253.9282zpF Ndn???主 計件 （ ），0.57()yzN0.17()xzFN?由于小齒輪的傳動力大，這里以小齒輪來進行計算 442912953.852)QPFmzn????主計主 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計算（在垂直平面）, ,1()6QZFabclyEI???2()3ZFcylEI??3(23)6zMcylEI??1230.17sz， ，()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計算（在水平面）, ,1()6QyFabclEI??2()yFclEI??3()(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： 20.1.5sszyy?201????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：210。（2） 一軸：一軸的前后端與箱體外壁配合，配合處傳動軸的軸徑是 25mm，同時一軸也不會承受軸向力故也選用深溝球軸承，型號：205。（3） 二軸：二軸與一軸相似，但是由于工作過程之中傳動可能右誤差，二軸會承受軸向力，因此二軸與外壁配合處采用圓錐滾子軸承，型號：7206E。（4） 三軸：三軸與外壁配合處采用圓錐滾子軸承，型號：7207E。（5） 主軸：主軸是傳動系統(tǒng)之中最為關鍵的部分，因此應該合理的選擇軸承。從主軸末端到前端依次選擇軸承為圓錐滾子軸承，型號：7214E;推力球軸承，型號：38215；圓柱滾子軸承，型號：3182113，其示意圖如 14十四、電氣設計（1） FU1，F(xiàn)U2，F(xiàn)U3，F(xiàn)U4，F(xiàn)U5 為熔斷器，起短路保護。（2） FR為熱繼電器。起過載保護。（3） KM1，KM2 為主電機 M的正轉和反轉的接觸器。（4） SB為停止開關。（5） SB1為電機正轉開關。（6） SB2為電機反轉開關。（7） HL1，HL2 分別為電機正轉和反轉的指示燈。（8） EL為照明燈。 15參考書籍：【1】.金屬切削機床課程設計指導書 哈爾濱工業(yè)大學出版社【2】.金屬切削機床設計指導 上海交通大學出版社【3】.機床設計手冊（兩冊共四本） 機械工業(yè)出版社【4】.機床設計圖冊 上海科學技術出版社 【5】.金屬切削機床設計 上?？茖W技術出版社 【6】.機械課程設計 浙江大學出版社【7】.機械設計（第四版） 高等教育出版社【8】.機械制造裝備 中國鐵道出版社【9】.機械制圖 高等教育出版社【10】.機床電力拖動與控制 西南交通大學出版社