机械制造装备设计课程设计(18级)

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,设计一台一般车床的主传动系统，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标准的能力。,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），拟定适宜的结构式（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,）,机械制造装备设计课程设计,-,机床主传动系统设计,四、课程设计的步骤和本卷须知,1,、准备工作,2,、运动设计,传动方案设计（集中传动或别离式传动）；,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：,本卷须知：,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%,，由此选用适宜的花键）；,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,1,2,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。,本卷须知,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，防止漏油现象发生；,本卷须知：,a,、注意滑移齿轮是否有足够的移动位置，是否会发生干预；,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；主要轴线到主要外表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：,R,n,：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,型一般车床,采用别离式传动，变速箱和主轴箱别离。,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,型一般车床转速图,1,:,2,电机轴,180,45,63,90,125,250,355,500,710,1000,1400,2000,1440,1,:,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.,齿轮齿数确实定,1,:,1,.,25,1,.,25,:,1,1,.,78,:,1,电机轴,1440,1,:,1,.,35,1,:,2,.,82,三对传动副，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。,假设需键连接，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。,D,2,D,1,机床,D,1,KW,车床,1,.,5,2.,5,6080,钻床,铣床,2.63.6,3.75.5,5.67.3,7.411,7090,70105,95130,110145,5080,5090,6090,6095,75100,90105,5085,6090,7095,75100,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,计算转速确实定,（,1,）等比传动，中型通用机床（,C6132,、,C6140,）,（,2,）等比传动，大型通用机床,总级数,机床类,中型,9,大型,12,16,18,20,n,4,n,3,n,4,n,5,n,6,n,7,n,8,n,7,n,6,n,5,（,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,型一般车床转速图,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前方可确定，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,1,2,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,z,1,、,z,2,，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，用一展开图和假设干截面图表示。,主轴箱、变速箱展开图如下图。,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预现象,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。,如何定位？,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