机械制造装备课程设计-普通钻床主轴箱主传动系统设计

1、宁XX大学课程设计(论文) 钻床主轴箱所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日5全套图纸加153893706摘 要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中三联滑移齿轮传动特点的分析与研究，绘制零件工作图与主轴箱展开图及剖视图。关键词 分级变速；传动系统设计,传动副，结构网，结构式，齿轮模数，传动比目 录摘 要2目 录3第1章 绪论41.1 课程设计的目的41.2课程设计的内容41.2.1 理论分析与设计计算41.2.2 图样技术设计41.2.3编制技术文件41.3 课程设计题目、主要技术参数和技术要求41.3.1课程设计题目和主要技术参数41.3.2技术要求5第2章 运动设计62.1主电机的选定62.2转速图的拟定62.3齿轮的确定102.4齿轮的布置13第3章 传动件的估算与验算143.1传动轴的估算和验算143.2齿轮模数的估算和计算173.3轴承

2、选择19第4章 校核214.1 轴的校核214.2 轴承寿命校核23第5章 结构设计及说明245.1 结构设计的内容、技术要求和方案245.2 展开图及其布置24结 论26参考文献27致 谢284第1章 绪论1.1 课程设计的目的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。1.2课程设计的内容课程设计内容由理论分析与设计计算、图样技术设计和技术文件编制三部分组成。1.2.1 理论分析与设计计算（1）机械系统的方案设计。设计方案的分析，最佳功能原理方案的确定。（2）

3、根据总体设计参数，进行传动系统运动设计和计算。（3）根据设计方案和零部件选择情况，进行有关动力计算和校核。1.2.2 图样技术设计（1）选择系统中的主要机件。（2）工程技术图样的设计与绘制。1.2.3编制技术文件（1）对于课程设计内容进行自我经济技术评价。（2）编制设计计算说明书。1.3 课程设计题目、主要技术参数和技术要求1.3.1课程设计题目和主要技术参数技术参数：1.3.2技术要求（1）利用电动机完成换向和制动。（2）各滑移齿轮块采用单独操纵机构。（3）进给传动系统采用单独电动机驱动。第2章 运动设计2.1主电机的选定由总体设计方案可知：Z5140钻床的总功率为4kW,转速为1440 r/min，根据机械设计手选取电机为Y112M-4.2.2转速图的拟定拟定立式钻床的主传动系统的转速图，由总体设计方按可知：主轴的转速范围为31.51400 r/min，异步电动机的转速为1440 r/min。1 选定公比中型通用机床，常用的公比为1.26或1.41，考虑到适当减小本钻床的相对速度损失，选定=1.41。 ,取Z=12 按标准转速数列为：31，45，63，90，125，180，1250

4、，355，500，710，1000，1450r/min。2 选择结构式1）确定变速组的数目和各变速组中传动副的数目 大多数的机床广泛应用滑移齿轮的变速方式，为了满足结构设计和操纵方便的要求，通常采用双联或三联滑移齿轮。该机床的变速范围较大，必须经过较长的传动链减速才能把电动机的转速降到主轴所需的转速，故主轴转速为12级的变速系统需要2个或3个变速组，即Z=12=43，或Z=12=422-4,或Z=12=322。为了结构紧凑和主轴箱不过分的大，故选取Z=12=422-4.2）确定不同传动副数的各变速组的排列次序按着传动顺序，各变速组排列方案有： 12=422-4 12=224-4 12=242-4 因本钻床在结构上有特殊要求，根据设计要点，应遵守“前多后少”的原则，选择12=422-4的方案。3）确定变速组的扩大顺序根据“前密后疏”的原则，选择12=的结构式。4）验算变速组的变速范围最后扩大组的变速范围,在允许的变速范围之内。3 确定是否需要增加降速的定比传动副该铣床的主传动系统的总降速比为30/1450=1/48，三个变速组的最小降速比都为1/4，则总降速比为1/64，这样是无需增加降

5、速的定比传动副，为使中间的二个变速组降速缓慢，有利于变型机床的设计，改变降速齿轮副的传动比，就可以将主轴12级转速一起提高或降低。4 分配各变速组的最小传动比，拟定转速图钻床的电机和输入轴之间齿轮传动， 运动由电机经弹性联轴节和一对齿轮传动轴I，再由传动变速机构中的传动齿轮传至轴IV，使主轴获得12级转速。画出转速图的格线如图所示。 在轴I上标出12级转速：301500r/min,在第轴上用A点代表电动机转速；最低转速用E点标出，因此A、E两点连线相距约17格，即代表总的降速传动比。 决定III轴和轴之间的最小降速传动比：为了提高主轴运转的平稳性，主轴上齿轮应大一些，能起到飞轮的作用，所以最后一个变速组的降速传动比取1/3。按公比=1.41，查表可知，即从E点向上数3.5格（3lg），在III轴上找出D点，DE传动线表示-轴间变速组（第二扩大组）的降速传动比。 决定其余变速组的最小传动比：根据降速前慢后快的原则，-轴间变速组（第一扩速前慢后快的原则，II-轴间变速组（第一扩大组），取u=,即从D点向上数四格（3lg）,在II轴上找出C点，用CD传动线表示；同理，I-轴见取u=，用BC传

6、动线表示；0-轴间取u=,用AB线表示。画出各变速组其他传动线（图五），-I轴间有一对齿轮传动，转速图上为一条AB传动线。I-轴间为基本组，有四对齿轮传动，级比指数，故四条传动线在转速图上各相距一格，从C点向上每隔一格取、点，连结、B和B得基本组四条传动线，它们的传动比分别为、，。II-轴间为第一扩大组也有二对齿轮传动，级比指数=2，二条传动线转速图上各相距一格，即和CD,它们的传比分别为，。III-轴间为第二扩大组，有三对齿轮传动，级比指数，两条传动线在转速图上应相距4格，即D,DE,它们的传动比分别为和。 画出全部传动线，即钻床的主传动转速图。如前所述，转速图两轴之间的平行线代表同一对齿轮传动，所以画II-轴间的传动线时，应从、两点分别画CD、C、的平行线，使III轴得到8种转速。由于特殊理由，画III-轴间的传动线时，应画4条与DE平行的线，8条与D平行的线，使主轴得到12种转速。2.3齿轮的确定 1齿轮齿数的确定应注意以下问题：1）.不产生根切。一般要求20。2）.保证强度和防止热处理变形过大，齿轮齿根圆到键槽的厚度，一般取，则。3）.同一传动组的各对齿轮副的中心距应当相等。若

7、模数相等时，则齿数和亦应当相等。但由于传动比的要求，尤其是在传动中使用了公用齿轮后，常常满足不了上述要求。机床上可用修正齿轮，在一定范围内调整中心距使其相等。但修正量不能太大，一般齿数差不能超过34个齿。4）.防止各种碰撞和干涉。5）.应保证最小齿轮装到轴上或套筒上具有足够的强度。6）.保证主轴的转速误差在规定范围之内。2齿数的计算1）.同一变速组内模数相同的齿数的确定为了便于设计和制造，主传动系统中所采用的齿轮模数的种类尽可能少一些。在同一个变速组内一般都采用相同的模数，这是因为各齿轮副的速度变化不一样，受力情况差别不大。当各对齿轮模数相同，且不采用变位齿轮时，则各对齿轮的齿数和也必须相等，其间的关系是： （3-1）式中 主动齿轮的齿数 被动齿轮的齿数 一对齿轮的传动比 一对齿轮的齿数和 为了保证不产生根切，必须先找出具有最少齿数的传动副（一般出现在最高升速或最低降速的传动副上），确定最小齿数，然后确定最合适的齿数和，再根据传动比确定其它齿轮的齿数。由上面两个公式得： （3-2） 一般=1730,初选=18,参考有关资料选取m为标准模数m=3。 由a=()和选取的=1.41，查表2-

8、1金属切削机床，得=76故=-=76-18=58所以=(18+58)=114=0.31=0.31=31.50.31=101.6r/minIII轴的最高转速 =101.61.41=1125.r/minU=14001125.7=1.24Z=S=42Z=S-Z=76-42=343齿轮参数的确定分度圆直径 d=mZ=342=126mm d=mZ=334=102mm齿顶高 h=m=3mm齿根高 h=1.25m全齿高 h= h+ h顶隙 C= h- h=0.25m=0.75mm齿顶圆直径 d= d+2 h=126+23=132mm d= d+2 h=108mm齿根圆直径d= d-2 h=118.5mm d= d-2 h=94.5mm齿宽 B=13mm B=18mm2.4齿轮的布置为了使变速箱结构紧凑，必须合理布置齿轮。因为他直接影响到变速箱的尺寸，变速操纵的方便性和结构实现的可能性等问题。在考虑主轴适当的支承距和散热条件下，一般应尽可能减少变速箱尺寸，但是变速箱的轴向尺寸和径向尺寸经常不可能同时缩小。为了防止一对齿轮尚未完全脱开，另一对齿轮就开始进入啮合状态，如图七所示。尺寸L应比2B大24mm,其中B为齿宽，这是设计是排列齿轮首先要注意的问题。第3章 传动件的估算与验算传动方案确定之后，要进行方案的机构化，确定各零件的实际尺寸和有关布置。为此，常对传动件的尺寸先进行估算，如传动轴的轴径等。在这些尺寸的基础上，画出草图，得到初步结构化的有关

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