机械系统课程设计-机床主传动系统主轴设计说明书.doc-资料库

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机械 09-6 班指导教师: 内容提要一、课程设计的目的《机械系统设计》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结构，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；完成系统主转动设计，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。全套 CAD 图纸，加 153893706 二、主要技术参数及基本要求 1、设计内容: 完成机床主传动系统主轴变速箱设计，包括车削左右螺纹的换向机构及与进给联系的输出轴。 2、主要技术参数：技术参数：Nmin=63r/min；Nmax=355r/min；Z=4 级；公比为 1.78；电动机功率 P=3KW；电机转速 n=1430r/min。 3、基本要求: 第 1页共 25页

机械 09-6 班指导教师: (1)、每人必须完成展开图、零件图、截面图图样设计各一张，能够较清楚地表达各轴和传动件的空间位置及有关结构。 (2)、根据设计任务书要求，合理的确定尺寸、运动及动力等有关参数。 (3)、正确利用结构式、转速图等设计工具，认真进行方案分析。 (4)、正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。说明书力求用工程术语，文字通顺简练，字迹工整。 (5)、完成典型零件工作图图样设计(展开图，横剖图，零件图各 1 张)。三、设计步骤（一）运动设计（1）传动方案设计（集中传动，分离式传动）（2）转速调速范围 Rn  n max n min （3）公比：大公比，小公比和及混合公比（4）确定结构网和结构式：1)、传动副：前多后少，前密后疏;2)、超速级解决方案：a:增加变速组，b:采用分枝传动和背轮机构（5）绘制转速图：1）、降速：前缓后急 2）、升速：前急后缓（6）三角带设计:确定变速组齿轮齿数（7）绘出传动系统图（二）动力设计（1）传动件的计算转速 ni ：各轴，各齿轮（2）传动轴轴径（3）齿轮模数（4）主轴设计：轴径（前径，后径），内孔直径，前端前伸量 a(粗选：100-120)，支撑形式，计算合理支撑跨距 L （三）结构设计（1）校核一个齿轮（最小的），校核主轴（弯矩，扭矩）第 2页共 25页

机械 09-6 班四、设计参数指导教师:  min 63 N r P 电机功率 min; / 3  Z KW  ; 电机转速 ;4  公比级 n  ;78.1  1430 / r min 设计内容第 3页共 25页

机械 09-6 班指导教师: 一、运动设计（一）、绘制转速图 u II  总降速传动比 n min n d ）由提供的参数得公比 2  : 2 1 转速图的绘制如下确定结构式 4:  )1( 2( )3( )4(  044.0  63 1430 78.1   2 电机 I II III IV 1430 （r/min） 1:1 1:1 2000 1120 630 355 200 112 c 63 （r/min） a b 转速图 )6( 电动机选用 4M112Y －（二）、确定各变速组齿轮齿数 1、齿数计算第 4页共 25页

机械 09-6 班指导教师: )1( 基本组齿轮齿数的计算 i a 2  Z Z a ' a 2 2  ;1 , i 最小齿轮的齿数应该在中 1 a Z 1 a  ;25 1 a  ;45 S az  ;70 由此可得 : Z a 2 验算 : Z min  Z 1 a 24  ;20~18 S az  70  100 ~  i 2 a 1 i  ;120 Z 2 a ' 1 a  ;35 Z ' a 2  70  35  35  Z ' a 2  10  ,4 满足要求 i 1 a   Z ;1 1 a ' Z  1 a 1.4]1[ 由文献得表 Z i ' 1 a Z  1 a  )2( : 第一扩大组齿轮齿数 i 1 b  Z Z 1 b ' 1 b  ;1 2  i b 2  Z Z b ' b 2 2  ;;1 , i 最小齿轮的齿数应该在中由文献 1 b 1.4]1[ 得表 Z i 1 b 1 b   ;61 S bz  ;80 : 由此可得 Z b 2 19  ;20~18 S bz  80  100 ~  i 2 b 1 i  ;120 Z 2 b ' 1 b  ;40 Z ' b 2  80  40  40  Z ' b 2  21  ,4 满足要求 Z 1 b  ;19 Z ' 1 b  验算 )3( :  min Z Z 1 b 定比传动组 ;1 2  Z Z  c ' c  i c Z 取  ;19 Z ' c c  61 60.4 193.8 108.7 2、校核各级转速的转速误差各级实际转速 r/min 各级标准转速 r/min 误差 200 112 63 4.1% 2.9% 3.1% 1.7% 348.9 355 | 实际转速  标准转速标准转速 |  3、传动系统图如下: (10%100    )1  %8.7 合格第 5页共 25页

机械 09-6 班指导教师: 1430r/min 二、传动件的计算与设计（一）、传动轴和主轴直径设计 )1( 传动件的计算转速 Z 3  112 4 3 1  X 78.1  /3.76 r min 1  r / 63  min n 主轴的计算转速 n  n 取主轴的计算转速 j 各轴的计算转速如下 min  : 电动机(0) 序 I 轴 1120 1430 轴号计算转速 r/min 最小齿轮的计算转速如下: 齿轮序号 I(25) 计算转速 1120r/min 由转速得,选用齿轮精度为 8 级精度 II 轴 630 III 轴 355 IV 轴 112 III(19) 355r/min IV(61) 112r/min II(19) 1120r/min 第 6页共 25页

机械 09-6 班指导教师: KW KW KW )2( P I P II P III P IV )3( T I T II T III T IV 电 r r g b n  n  g n  g n  P n  nP  I r n P  II r P n  III : 计算各传动轴的输出功率如下 85.2 99.0 96.03 KW     97.0 99.0 74.2 85.2      74.2 97.0 99.0 63.2      63.2 97.0 53.2 99.0      : 计算各轴的扭矩 85.2 1120 74.2  1120 63.2  355 53.2 112 215727 70750 ( 23363 ( 24301 ( mm ) mm ) mm ) mm )  10  10  10 955 955  10 4  955  955 N  N  N  ( N  4  4        4 第 7页共 25页

机械 09-6 班指导教师: )4( 轴径的计算以及键的选择由公式 d  91  4 P ][  j n ( 注 : P  该轴的传递功率 ; n j  该轴的计算转速  1~5.0][    : .1 PI 轴 I  d I  91  4 .2 轴 PII II : d II  91  4  ; KW 85.2 85.2 1120 1  74.2 KW  74.2 630  63.2 355 63.2   n  1120 r / min; 取 1][    j 代入公式得 00.21 ; mm 圆整取 d I  25 mm ; n j  630 r / min; 取 1][    代入公式得 0.24 ; mm 圆整取 d II  25 mm .3 轴 III : P III KW ; n j  355 r / min; 取 1][    代入公式得 d III  91  4 5.27 ; mm 圆整取 d III  30 mm ,2.3]1[ 得表 2 : 轴 IV .4 :a D 对于普通机床由文献  )85.0~7.0( , , 选用两端支撑 :b 理想跨距计算 : 1 取 D 1 ; mm 选取主轴前轴径 5065 )6.0~55.0( .mm90 ; mmD D 2 d 主轴内孔径 a 初取悬伸量    , 60 mm  D  则平均直径 30 d  后端直径 55 mm . mm 故取 D , 215727  2396 N 90  主轴轴和尾架各承受一 2678 N T IV  215727 N  ; mm 切削力 F  c P ;    F c 2 F c 5.0 FN 1198 2 F F  P , 的工件上此力作用于顶力作用于 F 设 ; mm 2/  / al 1339 ;5 l  lF  2 ]1[ 由文献 100 K N   l 公式 03. R   A B 前后支撑得支反力 R A 和 R B 分别如下 : 450 a  ; 1606 R B  aF 2 l   239 N 7.3 得前后轴承的刚度为 / mN  : K A  470 12. mN  / , 半故主轴主轴端受第 8页共 25页

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