机械制造装备设计课程设计(18级).ppt

机械制造装备设计,课 程 设 计,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,一、设计题目,设计一台普通车床的主传动系统，完成变速级数为18级。,二、设计目的, 通过设计实践，掌握机床主传动系统的设计方法。 培养综合运用机械制图、机械设计基础、机械制造装备设计及结构工艺等相关知识，进行工程设计的能力。 培养使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。,带传动采用卸荷带轮；由摩擦离合器实现主轴换向。,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,根据给定的机床规格和极限转速（或转速），拟定合适的结构式（或转速图等）和主传动系统图，确定齿轮齿数和带轮直径等，并计算转速误差。, 提高技术总结及编制技术文件的能力。 是毕业设计教学环节实施的技术准备。,三、课程设计的内容,1、运动设计,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,2、动力计算,根据给定的电动机功率，计算主轴及传动轴尺寸、齿轮、皮带的根数及型号，确定轴承等。验算主轴或某一根传动轴的刚度和轴承的承载能力。,3、结构设计,进行传动轴组件、变速机构、主轴组件等的布置和结构设计。绘制机床主轴主变速箱装配图（包括展开图和一主要剖视图）和一主要零件图。,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,4、编写设计计算说明书,主要包括： 1）运动设计和动力计算的计算过程和分析； 2）结构设计说明（包括主要结构的分析以及其他需要说明或论证的问题）; 3）参考文献,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,四、课程设计的步骤和注意事项,1、准备工作 2、运动设计, 传动方案设计（集中传动或分离式传动）； 结构式； 绘制转速图； 确定齿轮齿数； 绘制传动系统图； 带和带轮的设计计算；, 主轴转速误差计算,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,验算转速误差，使主轴各级实际转速符合：, 注意事项：,a、分配传动比时，不宜采用过多的接近1/4的传动比，这样会使结构庞大，或小齿轮齿数太小，结构上较难实现。 b、相邻传动组的齿数不应悬殊过大，以免大齿轮与相邻轴碰撞。,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,3、动力计算, 传动件的计算转速（主轴、各传动轴、最小齿轮）； 传动轴直径的估算和选用（一般情况下，应利用轴的扭转强度计算的方法来估算出轴的最小直径，求得d值应加以圆整。如果是花键轴，则花键的内径可比计算的d值减小7%，由此选用合适的花键）； 主轴的设计（前端、后端直径、内孔直径、支撑形式、悬伸量、支撑跨距等）； 齿轮模数的估计（一般同一变速组中的齿轮取同一模数，一个主轴变速箱中的齿轮采用12种模数。主轴变速箱的齿轮模数常取为2.5、3、4mm)。,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计, 齿轮结构尺寸计算。, 注意事项 估算时，应尽量选择同类型机床，采用类比法进行。,4、绘制部件装配草图, 选择轴承型式，大致布置轴、齿轮及轴承位置； 确定每根轴的固定方法、轴承的调节和定位、齿轮的移动和固定方法等，并确定带轮的基本结构； 剖面图和展开图必须同时交叉绘制，以便检查各机械零件在空间上是否相碰；,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计, 结构应有良好的润滑和密封性，避免漏油现象发生； 注意事项： a、注意滑移齿轮是否有足够的移动位置，是否会发生干涉； b、大齿轮外圆是否与其他轴或轴上的零件相碰； c、轴、轴承及轴上零件的固定和定位要可靠，受力后不应发生串动现象； d、机床应有良好的、可靠的润滑和密封装置； e、结构设计一方面要满足机床性能要求，另一方面要注意加工和装配工艺性； f、严格遵守国家标准； g、图纸符合国家机械制图标准。,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,5、零件的验算, 在零件尺寸和位置确定后，才可以知道它们的受力状态，力的大小，作用点和方向，才可以对零件（如齿轮、轴、键、轴承等）进行较为精确的验算。, 如发现不合理或不正确时，应重新修改结构，重新计算，以达要求。,6、装配图上应标数据, 齿轮齿数及模数、带轮直径、电动机功率和转速、轴编号等，并均与转速图一致； 决定配合性质的配合尺寸；,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计, 决定这个部件对其他部件的相对位置的基准尺寸；决定部件内基本零件的相对位置的基本尺寸；主要轴线到主要表面间距离的内部尺寸及该部件的总体尺寸等。 整个部件的技术条件； 图上所有零件应编号，相同零件应具有同一编号，并编出零件明细表。,7、绘制零图件,绘制主轴箱装配图 1张(A0) 绘制两张主要零件图 1张(A3或A2),C6136 车床,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,一. 运动设计,例：已知,1. 确定转速级数,已知：,转速级数：,Rn ：变速范围,设计内容及步骤,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,2. 确定结构式及结构网,从轴到轴可传递3种转速：,输入,输出,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,（1）结构网,从轴到轴可传递12种转速。,结构式：,反映传动链特性关系,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,12=322， 12=232， 12=223,（2）结构式,遵循“前多后少”原则： 12=322,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，即：,传动顺序： 12=322,3. 传动顺序与扩大顺序,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,扩大顺序：,下标：同组的传动副间的级比。,传动顺序与扩大顺序一致,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,1:4,1:1,1:1,1:2.82,1:2,1:1.41,2:1,45,63,90,125,180,250,355,500,710,1000,1400,2000,电机轴,4. 转速图,（1）转速,（2）传动比,主轴的各级转速为等比数列。,为了结构紧凑、减小振动和噪声，通常限制：,所以，在一个变速组，变速范围：8,“前缓后急”原则：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,1440,（3）CM6132 型普通车床,采用分离式传动，变速箱和主轴箱分离。,采用了背轮机构，解决传动比不能过大的问题。,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,CM6132 型普通车床转速图,1: 2,电机轴,1440,1:1.03,1:1,1:2.5,1:3.55,1:1,1: 1.41,1: 2,1.41: 1,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,5. 齿轮齿数的确定,三对传动副，传动比为：,1.78:1,1.25:1,1:1.25,在表中，可满足条件的齿数和有： 50、 56、 61、 70、 72 等。,选择哪一组？,（1）根切,（2）结构,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,例如：传动轴的直径为35mm，齿轮模数为2.5，齿数20,齿顶圆：50,分度圆：45,齿根圆：37.5,显然，齿轮的强度不够。 若需键连接，则会切穿齿根。 故，齿数和不能太小。,如果选用,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,二. 动力计算,1. 电机功率的估算,在主传动的结构方案未确定之前，可按下式进行估算：,式中，,C6140,机床,C6132,功率(KW),7.5,3.0,Z3040,机床,Z3063,功率(KW),3.0,5.5,X62、63,机床,X63W,功率(KW),7.5,10.0,国产机床动力参数参考表,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,2. 主轴的估算,在设计之初，由于确定的仅仅是一个设计方案，具体构造尚未确定，因此，只能根据统计资料，初步确定出主轴的直径。,D2,D1,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,3. 中间传动轴的估算,按扭转刚度计算：,式中，,N ：该传动轴传递的额定功率。,：电机到该轴传动件传动效率总值。,d：当量直径。,：计算转速。,：允许扭转角。,花键轴时，轴内径要比d 小7%。,空心轴时，,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,计算转速,变速系统中传动件应根据哪一个转速进行动力计算，应了解机床的功率特性和扭矩特性。,计算转速：传递全功率的最低转速。,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,计算转速的确定,（1）等比传动，中型通用机床（C6132、C6140）,（2）等比传动，大型通用机床,（3）立式钻床、摇臂钻床,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,CM6132 型普通车床转速图,1: 1.25,1.25:1,1.78:1,电机轴,45,63,90,125,180,250,355,500,710,1000,1400,2000,1440,1:1.35,1:2.82,1:1,1:2.5,1:3.55,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,4. 齿轮模数的估算,按接触疲劳强度或弯曲强度计算齿轮模数比较复杂，而且有些系统只有在齿轮各参数都已知道的情况后方可确定，所以，只在草图完成后校核用。在画草图之前，先估算，再选用标准齿轮模数。一般同一变速组中的齿轮取同一模数，一个主轴变速箱中的齿轮采用12种模数。传动功率的齿轮模数一般取大于2mm。在中型机床中，主轴变速箱中的齿轮模数常取：2.5、3、4。,按齿面点蚀估算的齿轮中心距：,式中，P：该齿轮传递的功率（KW）。,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,由中心距 A 及齿数z1、z2，可求齿轮模数为：,也可由下式计算：,机床设计手册（2）上 P265 表5,491,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,三. 结构设计,1设计内容,设计主轴箱、变速箱的结构包括传动件（传动轴、轴承、齿轮、带轮、离合器、制动器、卸荷装置等）、主轴组件、箱体及联结件的结构设计及布置，用一展开图和若干截面图表示。,主轴箱、变速箱展开图如图所示。,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,2结构设计中应注意的问题,（1）结构上是否产生碰撞和干涉现象, 是否同一变速组内有两对齿轮同时啮合；, 各运动件之间，运动件与不运动件之间是否留有足够的间隙。,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,（2）需要定位的所有零件或组件是否有轴向定位,（3）凡需要调整间隙的地方（轴承、离合器、制动器等）是否均设计了调整装置。,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,（4）制图要求,（5）说明书应按要求的格式参见学院网站的“毕业设计论文书写格式”。,a. 所有标准件需查表绘制。,b. 齿轮的画法应合理，且应标注齿数和模数。,c. 所有配合应合适标注。,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计,祝同学们： 度过充实而快乐的三周！,