51机械制造装备课程设计

沈阳理工大学课程设计专用纸No1沈阳理工大学１绪论.........................................................................................................................12主传动的运动设计......................................................................................................22.1转速图的拟定...................................................................................................22.2齿轮齿数的确定...............................................................................................42.3绘制传动系统图...............................................................................................52.4主轴及各传动轴计算转速的确定....................................................................62.5估算各传动轴轴径............................................................................................62.6齿轮模数的估算...............................................................................................83皮带轮的设计...........................................................................................................103.1设计计算.........................................................................................................114.核算主轴转速误差....................................................................................................135.机床零件的验算........................................................................................................145.1传动轴的验算.................................................................................................145.2齿轮的验算...................................................................................................176.结束语........................................................................................................................20参考书目.......................................................................................................................21沈阳理工大学课程设计专用纸No1沈阳理工大学１绪论金属切削机床是用刀具或磨具对金属工件进行切削加工的机器。在一般机械制造工厂中，机床约占机器设备总台数的50—70%，它所担负的工作量约占总劳动量的一半。现代化工业生产主要表现在生产总量的提高与先进的技术指标两方面，而这些则取决于机械制造工业提供的装备的技术水平、机床工业是及其制造业的重要部门，担负着为农业、工业、科学技术和国防等现代化提供技术装备的任务，在整个国民经济中占有重要地位。一个国家机床工业的技术水平。机床的拥有量和现代化程度是这个国家工业生产能力核技术水平的重要标志之一。我国机床工业从无到有，从小到大，从修配到制造，从纺织到自行设计，从沿海到内地，从通用机床到专用机床，从单机到配套，不断发展壮大。目前，我国的机床工业体系已经基本形成，并设计和制造了一些具有先进水平的机床，逐步掌握了精密、高效、简短、重型等机床品种。许多工厂已试制和生产了数控车床、数控铣床、数控镗床以及加工中心。机关技术、静压技术、数显装置、电子计算机等也成功地用到机床上。虽然我国的机床工业取得了巨大的成就，但还不能满足国防建设和工业告诉发展的需要，特别是在质量和品种方面，在重型机床和高效机床方面，在基本理论和试验研究方面，与世界先进水平相比还存在一定的差距。沈阳理工大学课程设计专用纸No2沈阳理工大学2主传动的运动设计2.1转速图的拟定分析和设计主传动系统须应用一种特殊线图，称为转速图。转速图能够清楚的表达出：传动轴的数目，主轴及各传动轴的转速级数、转速值及其传动路线，变速组的个数、传动顺序及扩大顺序，各变速组的传动副数及其传动比数值，变速规律等。首先根据最高转速和最低转速确定变速范围nR，选择合适的公比f后再确定转速级数z，绘制转速图：已知机床的转速范围在15r/min~5069r/min，电动机的最高转速为4700r/min，额定转速为1500r/min，电动机的额定功率P=15kW，确定主轴箱结构．（1）确定主轴的变速范围nR455.306113371minmaxnnnR（2）确定主轴的计算转速jnmin278.61455.306113.03.0minrRnnnj由于数控机床主轴的变速范围大，计算转速应比计算值高些，所以取计算转速nj=min62r。（3）确定主轴的恒功率变速范围nNR371.54623371maxjnNnnR（4）确定电动机所能够提供的恒功率变速范围dNR133.3150047000maxdddNnnR由于RnNRdN，电动机直接驱动主轴不能满足恒功率变速要求，因此需要串联一沈阳理工大学课程设计专用纸No3沈阳理工大学个无级变速箱，以满足主轴的恒功率调速范围。变速箱恒功率调速范围：354.17dNnNfNRRR（5）确定转速级数Z令133.3dNfR，则499.31133.3lg354.17lg1lglgffNfRZ对于数控车床，为了加工端面时满足恒线速度切削的要求，应使转速有一些重复，故取4fZ。回求589.21fZfNfR（6）验算变速组的变速范围是否超过极限值：8703.6589.22)1(111PXR满足要求(7)拟定转速图和功率特性图如图2.1所示图2.1转速图和主轴功率特性图沈阳理工大学课程设计专用纸No4沈阳理工大学在设计主传动系统结构时，需要全面考虑，特别要注意结构尺寸和传动性能的影响，以便拟定出更加完善合理的转速图方案。2.2齿轮齿数的确定⑴确定齿轮齿数应注意的问题：①齿轮的齿数和不应过大，以免加大两轴之间的中心距，使机床的机构庞大；同时，增加齿数和，还会提高齿轮的线速度而加大噪音。一般推荐齿数和100~120zS。②齿轮的齿数和不应过小，应考虑：a.最小齿轮不产生根切现象，对于标准直齿圆柱齿轮，一般取最小齿数min18~20Z。b.受结构限制的各齿轮（尤其是最小齿轮），应能可靠地装到轴上或进行套装；齿轮的齿槽到孔壁或键槽的厚度2am(m为模数），以保证有足够的强度，避免出现变形或断裂现象。c.两轴间最小中心距应取得适宜。若齿数和太小，则中心距过小，将导致两轴上的轴承及其他结构之间的距离过近或相碰。③确定齿轮齿数时，应符合转速图上传动比的要求。实际传动比（齿轮齿数之比）与理论传动比（转速图上给定的传动比）之间允许有误差，但不应过大。由于确定齿轮齿数所造成的主轴转速相对误差，一般于不允许超过10(1)%f。即10(1)%fnnn。式中n——主轴的实际转速；n——主轴的标准转速；f——公比。⑵确定齿轮齿数（变速组内齿轮模数相同时齿轮齿数的定）：确定齿轮齿数时，首先必须确定出各变速组内齿轮副的模数，以便根据结构尺寸判断其最小齿轮齿数或齿数和是否适宜。在同一变速组内的齿轮可取相同的模数，也可取不同的模数。根据转速图确定的传动比可初步确定各轴的齿轮如下：沈阳理工大学课程设计专用纸No5沈阳理工大学（1）Ⅰ轴与Ⅱ轴的中间齿轮的齿数取411minZZ709.0'/111ZZu根据上式求得581z且1209911zz，所以满足要求。（2）Ⅱ轴与Ⅲ轴之间齿轮的齿数取342minZZ474.0'/222ZZu根据上式求得712Zz且12010522zz，所以满足要求。（3）Ⅲ轴与Ⅳ轴之间齿轮的齿数取3minZZ25314.0'/333ZZu根据上式求得'3Z80且12010533zz，所以满足要求。（4）Ⅳ轴与Ⅴ轴之间齿轮的齿数取444minZZ667.0'/444ZZu根据式求得4Z66且12011044zz，所以满足要求。73.1'/555ZZu110''4455ZZZZ联立上面两式求得：695Z,41'5Z。2.3绘制传动系统图根据上述求出的齿轮齿数绘制传动系统图如下：沈阳理工大学课程设计专用纸No6沈阳理工大学2.4主轴及各传动轴计算转速的确定(1)主轴计算转速的确定：根据转速图得中型车床主轴的计算转速min62rnv。(2)各轴的计算转速的确定主轴计算转速确定后，就可以从转速图上得出各传动轴的计算转速，对于上述转速图可得各传动轴的计算转速如下：Ⅰ轴的计算转速：min8771rnⅡ轴的计算转速：min6222rnⅢ轴的计算转速：min2953rnⅣ轴的计算转速：min934rn2.5估算各传动轴轴径根据传动轴传动的功率大小，用扭转刚度公式进行初步的计算。4jnPKAd式中d——受扭部分的最小直径（mm），计算值应圆整为标准直径系列；K——键槽系数，按表选取；沈阳理工大学课程设计专用纸No7沈阳理工大学A——根据许用扭转角确定的系数，按表2.1选取；d——传动轴受扭部分的直径（mm）；P——电动机额定功率（kW）；η——从电动机到所计算的轴的机械效率，见表2jn——被估算的传动轴的计算转速（minr）。表2.1估算轴径时A和K值[]m0.250.511.52A130110928377K无键单键双键花键轴内径11.04~1.051.07~1.10.93表2.2各传动机械效率的概略值类别传动件平均机械效率齿轮传动直齿圆柱齿轮，磨齿0.99带传动V带0.96滚动轴承滚子轴承0.99由于各传动轴属于一般传动轴，所以取[]m1，所对应的92A，电动机的额定功率kWP15。（1）Ⅰ轴轴径的估算由于Ⅰ轴为花键轴，所以取08.1K913.099.099.096.0441齿轴承带且min8771rnmmnPKAd12.35877913.0159208.144111圆整后取