机电一体化毕业论文设计模板1

基于单片机数字频率计物理与电子信息工程系电子信息工程2007级××××××××××××××××2011315二号黑体居中加粗三号黑体加粗×××**大学毕业论文CM6132车床主传动设计系别物理与电子信息工程系专业机电一体化年级学号学生姓名联系方式指导教师完成时间年月日CM6132车床主传动设计摘要本次课程设计任务是CM6132车床主传动设计。由于CM6132车床是精密，高精密加工车床，要求车床加工精度高，主轴运转可靠，并且受外界，振动，温度干扰要小，因此，本次设计是将车床的主轴箱传动和变速箱传动分开设计，以尽量减小变速箱，原电机振动源对主轴箱传动的影响。本次课程设计包括CM6132车床传动设计，动力计算，结构设计以及主轴校核等内容，其中还有A0大图纸的CM6132车床主传动的结构图、本次课程设计师毕业课程设计前一次对我们大学三年期间机械专业基础知识的考核和检验。它囊括了理论力学，材料力学，机械原理，机械设计，机械制造装备设计等许多机械学科的专业基础知识，因此称之为专业课程设计。它不仅仅是对我们专业知识掌握情况的考核和检验，也是一次对我们所学的知识去分析，去解决生产实践问题的运用。关键词：加工精度，CM6132，车床目录摘要....................................................................1一.传动设计.............................................................31.1确定转速极速.....................................................31.2确定结构式及结构网...............................................31.3绘制转速图.......................................................51.4齿轮齿数的估算...................................................71.5带轮直径的确定...................................................8二.动力计算.............................................................82.1电机功率的确定...................................................82.2主轴的估算.......................................................92.2.1主轴前端轴颈的直径D1.......................................92.2.2主轴后轴颈D2...............................................92.3中间传动轴的初算................................................102.3.1允许扭转角[Ф]的确定.......................................102.3.2计算转速Nj的确定..........................................102.3.3各轴传递功率的确定........................................112.4齿轮模数的估算..................................................112.5各轴直径及各齿轮齿数的确定......................................12三结构设计............................................................143.1齿轮的轴向布置..................................................143.2传动轴及其上传动元件的布置......................................153.2.1I轴的设计.................................................153.2.2II轴的设计..............................................153.2.3III轴的设计.............................................163.2.4IV轴的设计..............................................163.2.5V轴的设计...............................................173.2.6主轴的设计.................................................173.3主轴的强度校核..................................................183.3.1高6级传动时强度验算......................................193.3.2高6级传动时强度计算......................................20四.参考文献............................................................22一.传动设计本次设计在分析研究所掌握的资料的基础上，用计算法或类比法确定所设计主轴变速箱的极限转速公比，求出转速极速，选择电动机的转速和功率，拟定合适的结构式，结构网和转速图，然后拟定传动方案并绘制传动系统图，确定转速比和齿轮齿数及带轮直径等。1.1确定转速极速根据任务要求，Nmax=2000rpm，Nmin=45rpm，转速公比φ=1.41.则转速（变速）范围Rn：Rn=Nmax/Nmin=44.4（1）依据φ，Rn，可求得主轴转速级数Z:Z=lgRn/lgφ+1=11.98=12（2）1.2确定结构式及结构网由于结构上的限制，变速组中的传动副数目通常选用2或3为宜，故其结构式为：Z=2^（n）*3^（m）.对于12级传动，其结构式可为以下三种形式：12=3*2*2；12=2*3*2；12=2*2*3；在电动机功率一定的情况下，所需传递的转矩越小，传动件和传动轴的集合尺寸就越小。因此，从传动顺序来讲，尽量使前面的传动件多一些，即前多后少，原则。故本设计采用结构式为：12=3*2*2图1中，从轴I到轴II有三队齿轮分别啮合，可得到三种不同的传动速度；从轴II到轴III有两对齿轮分别啮合，可得到两种不同的传动速度，故从轴II到轴III可得到3*2=6种不同的传动速度；同理，轴III到轴IV有两对齿轮分别啮合，可得到两种不同的传动速度，故从轴I到轴IV共可得到3*2*2=12种不同的传动转速。图13*2*2传动方案在制定机床传动方案时，常将传动链特性的相关关系画成图，以供比较选择。该图即为结构网图。结构网只表示各传动副传动比的相关关系，而不表示数值，因而绘制成对称形式(图2)。由于主轴的转速应满足级比规律（从低到高间成等比数列，公比为φ），故结构网上相邻两横线间代表一个公比φ。为了使一根轴上变速范围不超过允许值，传动副输越多，级比指数应小一些。考虑到传动顺序中有前多后少原则，扩大顺序应采用前小后大的原则，即所谓的前密后疏原则。故本设计采用的结构式为：12=3（1）*2（3）*2（6）12:级数。3，2，2：按传动顺序的各传动组的传动副数。1，3，6：各传动组中级比间的空格数，也反映传动比及扩大顺序。该传动形式反映了传动顺序和扩大顺序，且表示传动方向和扩大顺序一致。图2为该传动的结构式。图212=3(1)*2(3)*2(6)结构网1.3绘制转速图绘制CM6132车床转速图前，有必要说明两点：（1）为了结构紧凑，减小振动和噪声，通常限制：（p26页）a：最小传动比Imin=1/4;b：最小传动比Imax=2(斜齿轮=2.5);所以，在一个变速组中，变速范围要小于等于8，对应本次设计，转速图中，一个轴上的传动副间最大不能相差6格。c：前缓后急原则；即传动在前的传动组，其降速比小，而在后的传动组，其降速比大。（2）CM6132车床转速图与它的主传动系统图密切相关。故在绘制它的转速图钱，先要确定其主传动系统图。图3CM6132普通车床主传动系统图如图3所示，CM6132型普通车床采用分离式传动，即变速箱和主轴箱分离。III，IV轴为皮带传动。在主轴箱的传动中采用了背轮机构（IV，V同轴线），解决了传动比不能过大（受极限传动比限制）的问题。CM6132型普通车床（12级转速，公比φ=1.41）采用了背轮机构后的转速图，如图4所示。图中轴号的顺序对应传动系统图图3.图4CM6132型普通车床转速图由于最高转速Nmax=2000rpm，且CM6132机床功率一般为3.0KW左右。为满足转速和功率要求，选择Y系列三相异步电动机型号为：Y100L2-4,其技术参数见下表.表1Y100L2-4型电动机技术数据1.4齿轮齿数的估算为了便于设计和制造，同一传动组内各齿轮的模数常取为相同。此时，各传动副的齿轮齿数和相同。显然，齿数和太小，则小齿轮的齿数少，将会发生根切，或造成其加工齿轮中心孔的尺寸不够（与传动轴直径有关），或造成加工键槽（传递运动需要）时切穿齿根；若齿数和太大，则齿轮结构尺寸大，造成主传动系统结构庞大。因此，应根据传动轴直径等适当选取。本次设计共包含I-II轴传动组，II-III轴传动组，IV-V传动组和V-VI(主轴)传动组四个齿轮副传动组。现根据各传动组内传动副的传动比草拟出多种齿数和，见下表2，至于具体每对传动副齿数和和各齿轮齿数的确定留待各轴直径估算确定后再确定。表2各种传动比齿轮齿数和及齿数1.5带轮直径的确定本次设计中，存在着电动机到I轴，III轴到VI的两组皮带轮传动，其传动比分别为1.43：1和1:1.一般机床上采用V带，根据电动机转速和功率即可确定带型号，传动带数2~5个最佳。根据带轮传递功率和转速，对于电动机到I轴选择A型带，I轴上带轮直径D2=180mm，电动机轴上带轮直径D1=176mm，采用5根带。III轴到IV轴选择A型带（A带直径小，承载能力强），III轴上带轮直径D3=140mm，IV轴上带轮直径D4=140mm，采用2根带。二.动力计算2.1电机功率的确定如前所述，对于国产CM6132普通车床，机床功率一般为3.0KW.选择Y100L2-4型号异步电动机。其额定功率为3KW.2.2主轴的估算在设计之初，由于确定的仅仅是一个方案，具体构造尚未确定，因此只能根据统计资料，初步确定主轴的直径。2.2.1主轴前端轴颈的直径D1表3各类机床主轴前端轴颈的直径D1图5机床主轴结构图如表3所示，本次设计，选择D1=80mm。2.2.2主轴后轴颈D2一般机床主轴后轴颈D2=（0.7~0.85）D1,取D2=60mm。需要说明的是，主轴的前后轴颈一般指主轴上与滚动轴承配合的那段轴颈，故D1,D2应为5的整数倍。2.3中间传动轴的初算根据生产经验，一般机床每根轴的当量直径d与其传递的功率P,计算转速Nj，以及允许的扭转角[Ф]有如下经验公式：d=11sqrt(sqrt(P/Nj[Ф]))（3）式中，P：该传动轴传递的额定功率，P=η*Pe，单位KW。η：电机到该轴传动件传动效率总值。d：当量直径，单位cm。Nj：计算转速，单位rpm。对于花键轴，轴内径一般要比d小7%。2.3.1允许扭转角[Ф]的确定一般，机床各轴的允许扭转角参考值见表4.表4机床各轴允许扭转角[Ф]本次设计，