机器结构课程设计18级变速机床传动系统设计

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1、成绩 东南大学成贤学院课 程 设 计 报 告题 目 5.5KW18级铣床变速箱设计 课 程 名 称 机器结构课程设计 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 学 生 姓 名 学 号 设 计 地 点 东南大学成贤学院 指 导 教 师 设计起止时间： 2013年12月30日 至 2014年1月17日 - 0 -目 录摘 要:1Abstract:21 设计要求32 设计目的33 设计步骤33.1 运动设计33.1.1 已知条件33.1.2 结构分析式33.1.3 绘制转速图43.1.4 绘制传动系统图73.2 动力设计83.3 带传动设计83.4 齿轮传动设计113.4.1 齿轮齿数113.4.2

2、主轴校核123.5 轴承端盖的设计144 箱体的结构设计164.1 箱体材料164.2 箱体结构175 润滑与密封185.1 润滑设计185.2 润滑油的选择186 总 结197 参 考 文 献20 东南大学成贤学院课程大学g d设计18级变速机床传动系统设计摘 要: 传动系统是指将动力机的运动和动力传递给执行机构或执行末端件的中间装置。组成传动联系的一系列传动件称为传动链，所有传动链及它们之间的相互联系组成传动系统。而机床传动系统的现状及发展趋势由整体机床表现出来，我国现今企业机械加工机床大多数还是以普通车床为主，但数控机床占有率逐年上升，且在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中

3、也使用。但除少量机床以FMS 模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。而世界上许多国家机床的发展正向着：高速、精密、复合、智能和绿色是数控机床技术发展的总趋势。本课题是以车床传动系统为研究目标，从其主传动系统结构入手，对其系统结构设计、结构组成分析、分级变速分析、传动件的计算分析的几个方面进行研究。为优化传动系统结构和改善传动系统的精度及稳定特性提供必要的理论依据通过本课题的研究，使机床结构更加紧凑，性能更加优越，生产加工更加精密。关键词: 传动链；传动系统；数控机床；FMS。 Design of variable speed drive mac

4、hine 18Abstract: Transmission refers to the movement of the power machine and power passed to the implementing agencies or the implementation of the end of the intermediate device. Up the drive links a series of drive known as the drive chain of transmission chains and their inter-linkages between t

5、he transmission systems. Situation and development trend of the machine drive system overall machine performance, our present most of the enterprise machining machine tool or an ordinary lathe-based, but the CNC machine tools market share increased year by year, and more use in large and medium ente

6、rprises, is also used in small and medium enterprises and even individual companies. Apart from a small amount of machine tools to integrated use of the FMS mode, mostly in the stand-alone operation status, and a considerable part in the inefficient use of backward, management status. The developmen

7、t of many countries, machine tools in the world! High-speed, precision, complex, intelligent and green is the general trend of the CNC machine tool technology development. This topic is a variable speed lathe drive system for the study objectives, starting from the structure of the main transmission

8、 system, system architecture design, structure, grading, several aspects of the calculation of the transmission study. In order to optimize the transmission system and to improve the accuracy and stability characteristics of the transmission system to provide the necessary theoretical basis for the

9、research of this subject, to make the machine more compact, more superior, more sophisticated production and processingKeywords: transmission chain; transmission;CNC; FMS.1 设计要求(1) 要求级数Z=18，最高转速1440r/min,最低转速30r/min. (2) 用途车床适用于加工各种轴类、套筒类、轮盘类零件上的回转表面。可车削端面、车削外圆柱面、车削内外圆锥面、钻中心孔、钻孔、镗孔、铰孔、车削各种螺纹、切槽和切断、车

10、削特型面、滚花和盘绕弹簧等。加工范围广、结构复杂、自动化程度不高，所以一般用于单件、小批生产。2 设计目的通过机床主运动变速传动系统的结构设计，及拟定传动和变速的方案过程中得到设计构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。3 设计步骤3.1 运动设计3.1.1 已知条件1 转速范围：主轴最小转速，最高转速2 转速级数： 3 确定公比：3.1.2 结构分析式(1) (3)从电动机到主轴主要为降速传动，若使传动副较多的传动组放在较接近电动机处可使小尺寸零件多些，大尺寸

11、零件少些，节省材料，也就是满足传动副“前多后少”的原则，及在降速传动中，防止齿轮直径过大而使径向尺寸常限制最小传动比 ；在升速时为防止产生过大的噪音和震动常限制最大转速比。故（3）方案最为合适。在主传动链任一传动组的最大变速范围的原则。在设计时必须保证中间传动轴的变速范围最小，检查方案（3）传动组的变速范围时，只检查最后一个扩大组： 其中， 值，符合要求，其他变速组的变速范围肯定也符合要求。因此取方案。 根据中间传动轴变速范围小的原则选择结构网。从而确定结构网如下 图3-1 结构网3.1.3 绘制转速图1) 选择电动机类型根据已知工作条件和要求，选择一般用途的Y系列电动机，卧式封闭结构。 2)

12、 机械传动效率式中分别为传动装置中每一件传动副（齿轮、涡轮、带或者链传动等）每对轴承和每个齿轮的效率根据以上公式可得传动副效率的概略值可按表2-3选取（参考机械设计基础课程指导主编林远艳、下面简称文献11）（齿轮8级精度）于是 3) 电动机所需的输出功率为： 其中：所以 4) 确定电动机的型号根据已知条件选择最低转速30r/min，最高转速1440r/min,功率5.5kW，所以选择Y132S-4的Y系列电动机5)由 确定各级转速：30、37.5、47.5、60、75、95、118、150、190、236、300、375、475、600、750、950、1180、1500r/min。在五根轴中

13、，除去电动机轴，其余四轴按传动顺序依次设为、。与、与、与轴之间的传动组分别设为a、b、c。在降速传动中，防止齿轮直径过大而使径向尺寸常限制最小传动比 ，现取最后的变速组的最小降速传动比为1/4；查表，可得。根据降速前慢后快的原则，决定其余变速组的最小降速传动比，变速组c的最小传动比=；变速组b的最小传动比=；变速组a的最小传动比=.下面画出转速图（电动机转速与主轴最高转速相近）图3-2 转速图 确定各变速组传动副齿数根据参考文献7表2-8查得齿数（Z） 22-33，19-36，16-39，39-26，28-37，18-47，82-38，24-963.1.4 绘制传动系统图根据轴数，齿轮副，电动

14、机等已知条件可有如下系统图（图3-3）：图3-3 传动系统简图3.2 动力设计1确定主轴计算转速 由转速图可知：主轴的计算转速是低速第一个三分之一变速范围的最高以转速，即2各传动轴的计算转速： 轴可从主轴95r/min按96/24的传动副找上去，轴的计算转速为375r/min；轴的计算转速为475r/min；轴的计算转速为600r/min。3各齿轮的计算转速传动组c中，24/96只需计算z = 24 的齿轮，计算转速为75r/min；82/38只需计算z = 38的齿轮，计算转速为300/min；传动组b计算z = 26的齿轮，计算转速为375r/min；传动组a应计算z = 22的齿轮，计算

15、转速为700r/min。4各轴的功率 3.3 带传动设计电动机转速n=1440r/min,传递功率P=5.5kW1确定计算功率 取1.4，则2选取V带型 根据小带轮的转速和计算功率, n=1450r/min，选A型带i=2 3确定带轮直径和验算带速 查表小带轮基准直径 所以有大带轮直径查A型V带轮的基准直径系列表应选大带轮的直径为250mm（传动比误差在允许范围内） 验算带速成 其中： -小带轮转速，r/min； -小带轮直径，mm； ，合适。4确定带传动的中心距和带的基准长度 设中心距为,则055（）2（） 于是242880,初取中心距为。 带长: =1596.56mm查表取相近的基准长度，

16、。 带传动实际中心距a=505.6mm5验算小带轮的包角： 一般小带轮的包角不应小于。=165.84120 合适。6确定带的根数其中： -时传递功率的增量； -按小轮包角，查得的包角系数； -长度系数； 为避免V型带工作时各根带受力严重不均匀，限制根数不大于10。查表，查,7计算带的张紧力其中： -带的传动功率,KW； v-带速,m/s； q-每米带的质量，kg/m；取q=0.17kg/m 8计算作用在轴上的压轴力9V带轮的结构设计V带轮的结构如下图所示 图3-4 V带轮结构图3.4 齿轮传动设计，I轴：，取35。 ，取4。II轴：，取40。 ，取4。III轴：，取40。 ，取4。3.4.1

17、齿轮齿数3.4.2 主轴校核轴上受力分析取=0.7(单向转动） =0（实心轴）安全3.5 轴承端盖的设计1) 轴前端盖结构图结构图如下图3-5所示，密封槽尺寸按毛毡的标准尺寸图3-5 轴前端盖2) 轴、轴的端盖结构图下图3-6所示由于轴、轴作用相同，所以结构也相同 图3-6 轴前端盖3) 主轴的轴承端盖如下图 图3-7 主轴前端盖 4 箱体的结构设计4.1 箱体材料箱体多采用铸造方法获得，也有用钢板焊接而成。铸造箱体常用材料为HT150,强度要求较高的箱体用HT200，只有热变形要求小的情况下才采用合金铸铁，采用HT200。与床身做成一体的箱体材料应根据床身或导轨的要求而定。箱体要进行时效处理

18、。4.2 箱体结构1) 箱体结构设计要点根据齿轮传动的中心距、齿顶圆直径、齿宽 等几何尺寸，确定减速器的箱体的内部大小。由中心距确定箱体的长度，由齿顶圆直径确定箱体的高度。由齿宽来确定箱体的宽度。依据铸造（或焊接）箱体的结构尺寸、工艺要求，确定箱体的结构尺寸，绘制箱体。如箱盖，箱座及螺栓的尺寸。根据齿轮的转速确定轴承润滑的方法与装置，选择轴承端盖的类型。附件设计与选择。同时，可以进行轴系的结构设计，选择轴承和联轴器。、2) 铸造工艺性要求为了便于铸造以及防止铸件冷却时产生缩孔或裂纹，箱体的结构应有良好的铸造工艺性。3) 加工工艺性对结构的要求由于生产批量和加工方法不同，对零件结构有不同要求，因

19、此设计时要充分注意加工工艺对结构的要求。4) 装配工艺对结构的要求为了更快更省力地装配机器，必须充分注意装配工艺的要求，下图为主轴箱展开图 图4-1 主轴箱展开图5 润滑与密封5.1 润滑设计普通机床主轴变速箱多用润滑油，其中半精加工、精加工和没有油式摩擦离合器的机床，采用油泵进行强制的箱内循环或箱外循环润滑效果好。粗加工机床多采用结构简单的飞溅润滑点。1) 飞溅润滑要求贱油件的圆周速度为0.68米/秒，贱油件浸油深为1020毫米（不大于23倍轮齿高）。速度过低或浸油深度过浅，都达不到润滑目的，速度过高或浸油深度过深，搅油功率损失过大产生热变形大，且油液容易气化，影响机床的正常工作。油的深度要

20、足够，以免油池底部杂质被搅上来。2) 进油量的大小和方向回油要保证畅通，进油方向要注意角接触轴承的泵油效应，即油必须从小端进大端出。箱体上的回油孔的直径应尽可能的大些，一般应大于进油孔的直径。箱体上放置油标，一边及时检查润滑系统工作情况。3) 放油孔应在箱体适当位置上设置放油孔，放油孔应低于油池底面，以便放净油，为了便于接油最好在放油孔处接长管。4) 防止或减少机床漏油 箱体上外漏的最低位置的孔应高出油面。 轴与法兰盖的间隙要适当，通常直径方向间隙11.5毫米。 主轴上常采用环形槽和间隙密封，效果要好，槽形的方向不能搞错。 箱盖处防漏油沟应设计成沟边向箱体油沟内侧偏一定距离，大约为35毫米。5

21、.2 润滑油的选择润滑油的选择与轴承的类型、尺寸、运转条件有关，速度高选粘度低的，反之选粘度高的。润滑油粘度通常根据主轴前颈和主轴最高转速选。6 总 结 经过二十天的努力,我终于将机械设计课程设计做完了，这次我们的课题是十八级变速箱。在这次作业过程中,我遇到了许多困难,一遍又一遍的计算,一次又一次的设计方案修改这都暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。通过查漏补缺，广泛地查阅了大量的参考资料，才使自己慢慢地了解掌握了该机床系统的设计过程。通过反复的论证，总结，才最终确定了本次设计的最终方案。但是由于时间紧迫，任务相对较重，本次设计存在着不足之处，以后的生活学习的过程中还要努力力求精益求精

22、。尽管这次作业的过程是曲折的,但我的收获还是很大的，在老师的指导下，在同组同学的帮助下终于完成了此次课程设计。本次设计是对我大学知识能力的整体考察、同时也是对一些知识的温故。通过此次设计的锻炼，我初步懂得了用已经掌握的知识解决实际问题的能力。这种锻炼是多方面的，有发现主要问题的并解决它的能力，有实际动手的能力，查阅搜集资料的能力，这为我即将踏上工作岗位作一次实战演练。可是由于本人能力有限，并且缺乏大型设计经验，因此在设计过程中难免存在错误与不足之处。希望李老师提出宝贵的意见，我一定多多自省，争取在今后的工作中做得更好。总之，在同学们的帮助及自己努力，再加上老师的悉心指导下，我终于顺利地完成了这次课程设计任务。本次设计巩固和深化了课堂理论教学的内容，锻炼和培养了我综合运用所学过的知识和理论的能力，是我独立分析、解决问题的能力得到了强化。7 参 考 文 献1机械设计主编：吴克坚，于晓红，钱瑞明 高等教育出版社;2机械制造工艺主编：叶文华，陈蔚芳，马万太 哈尔滨工业大学出版社;3机械制造装备设计主编：关慧贞，冯辛安 机械工业出版社; 4机械制造装备设计主编：黄玉美 高等教育出版社; 5机械设计综合课程设计主编：王之栋，王大康 机械工业出版社;6机械制造准备设计主编：马宏伟 电子工业出版社;- 19 -