三头钻床设计说明书.doc

1、201020111 学年第二学期机械设计课程设计设计计算说明书成 绩： 课程名称： 机械设计课程设计 学 分： 4.0 开课学院： 机械工程及自动化学院 任课教师： 毕树生 学 号： 38071117 姓 名： 张海波 专 业： 机械设计班 级： 390711 提交日期： 2012-6-8 目录一、 设计任务书 .- 1 -1、 设计题目 .- 1 -2、 设计背景 .- 1 -3、 设计参数 .- 1 -4、 设计任务 .- 1 -二、 机设装置总体方案设计 .- 1 -1、 传动方案的拟定 .- 1 -2、 电动机的选择 .- 1 -3、 分配传动比 .- 2 -4、 运动和动力参数计算

2、.- 3 -三、 主要零部件的设计计算 .- 4 -1、 锥齿轮设计 .- 4 -2、 斜齿圆柱齿轮设计 .- 7 -3、 轴的设计 .- 14 -4、 轴承的校核 .- 26 -5、 键的校核 .- 30 -四、 减速器箱体及附件的设计 .- 32 -1、 润滑和密封形式的选择，润滑油和润滑脂的选择 .- 32 -2、 箱体设计： .- 33 -3、 技术要求 .- 33 -五、 参考资料 .- 33 - 0 -一、 设计任务书1、设计题目简易专用半自动三轴钻床传动装置设计2、设计背景a、 题目简述：三个钻头以相同的切削速度作切削主运动，安装工件的工作台作进给运动。每个钻头的切削阻力矩为 T

3、，每个钻头轴向进给阻力为 F，被加工零件上三孔直径均为 D，每分钟加工两件。b、 使用状况：室内工作，生产批量为 5 台；动力源为三相交流电 380/220V，电机单向转动，载荷较平稳；使用期限为 10 年，大修周期为 3 年，双班制工作。c、 生产状况：专业机械厂制造，可加工 7、8 级精度齿轮、蜗轮。3、设计参数切削速度为 0.23m/s，孔径 D 为 6mm，总切削阻力矩 T 为 100N.m。4、设计任务a、 完成钻床总体传动方案的设计和论证，绘制总体设计原理方案图。b、 完成钻头主要传动装置的结构设计。c、 完成装配图 1 张（用 A0 或 A1 图纸） ，零件图 2 张（A3 图纸

4、） 。d、 编写设计说明书 1 份。二、 机设装置总体方案设计1、传动方案的拟定钻床的整个变速系数分为两部分，一部分是闭式的二级齿轮-蜗杆减速器，部分是由一对锥齿轮和一个三行星轮和一个结构的轮系构成的换向增速结构，用以最终向钻头提供动力。其结构简图如下：- 1 -凸 轮 减 速箱工 作 台联 轴器2、电动机的选择a、 选择电动机类型按工作条件和要求，选用 Y 系列全封闭自扇冷式笼型三相异步卧式电动机，电压 380V。b、 选择电动机容量由给定参数易得钻头所需功率 DTPw20各部分传动装置效率如下：V 带传动效率 ，96.1圆锥滚子轴承（一对）效率 9.02凸轮传动效率 8.03闭式油润滑 8

5、 级圆柱齿轮传动效率 7.4闭式油润滑 8 级圆锥齿轮传动效率 9605联轴器效率 9.06蜗轮蜗杆效率 72传动装置的总效率为 - 2 -832.096.09.097.616245 所需电机功率为 kWkDTPd 604.2783.061203 因载荷较平稳，电动机额定功率 略大于 即可。选电动机额定功率edPdkW，电机型号为 ，最大转速为 730r/min。30ed 8250MY3、分配传动比（1）下半部分a、 总传动比 365270wmni总b、 分配传动装置各级传动比取第一级 V 带传动的传动比 .，第二级 ，则减速器的ai4bi传动比 5.36减i其中减速器高速级的传动比 825.

6、1高i则低速级的传动比 。0低i（2 ）上半部分a、总传动比 17320wmni总b、分配传动装置各级传动比第一级 V 带传动比 i5.ai第二级 V 带传动比 ，锥齿轮传动比 ，行星轮传动比21b 67.0锥i5.0行i- 3 -4、凸轮轮廓设计（1）工作台不动，即预留工件装夹时间 t1=5s,等加速上升 t2=5s,匀速上升 t3=7.5s,等减速上升 t4=5s,等加速等减速下降 t5=7.5s.（2）选定匀速运动速度 v=3mm/s,则匀速运动距离 .m205.vt3s匀（3）上升阶段加速度 a1=a2=v/t=3/5=0.6mm/s2.（4）工作台最大行程 。tt .72/v/s43

7、2tmax（5）下降阶段加速度 a3=a4=2.67mm/s2,最大速度 smstv/50/1/3ax（6）选择凸轮基圆半径 ,滚子半径 。ro20r作图如下： 5、运动和动力参数计算凸轮轴： mNnPTrW6.1590i/2 8.31511- 4 -低速轴： mNTrnWP0.16i/25.3中间轴：NTrnP2.1i/40.73高速轴： mNTrnWP47.6i/3 3.921三、 传动件设计1、蜗轮蜗杆设计计算项目计算内容 计算结果选择传动精度等级，材料考虑传动功率不大，转速也不高，选用 ZA 型蜗杆传动，精度等级为 8 级，蜗杆用 45 号钢淬火，表面硬度4550HRC，蜗轮轮缘材料用

8、 ZCuSn10P1 砂模铸造。确定蜗杆，涡轮齿数传动比 12210,.4ziz0i参 考 表取涡轮转速为： nr/mi12,40z确定蜗轮许用接触应力蜗杆材料为锡青铜，则 , NVSHPZ由表 28.10 查得, 20/HPN 24.8/HPNm- 5 -VS 6L2hN2HPV0.1/,Z.9,N6nt6305.718-1.01.94.8N/mSSms初 估 滑 动 速 度 浸 油 润 滑 。 滑 动 速 度 影 响系 数 单 项 运 转 取 ， 蜗 轮 应 力 循 环 次 数由 图 查 得 ：接触强度设计 载荷系数2HP12KT)Z5(dm1.蜗轮转矩：由表 28.8，估取蜗杆传动效率

9、221 31 212310.75 ;950.75068.2d().68.34.m4.828.3md6405,q0Pi Nnm则由 于 凸 轮 传 动 的 效 率 不 稳 定 ， 故 轴 所 受 的 力有 可 能 会 大 于 计 算 值 ， 所 以 的 值 应 取 得大 一 些查 表 可 选 用传 动 基 本 尺 寸 ：21T1.650md主要几何尺寸计算 蜗轮分度圆直径： 2z2蜗杆导程角 1tan/q0.3蜗轮齿宽为22(5)0.38164bm取 12.5()5adm传 动 中 心 距 为 20dm1.32b4a5计算蜗轮的圆周速度和传动效率蜗轮圆周速度 ， 2vn/60.2/ss11/co

10、d/()co1.30/齿 面 相 对 滑 动 速 度由表 28-7 查出当量摩擦角 457V由式 28.520./1.67svms- 6 -1tantan1.30.7()(45)v由式 28.4 321搅油效率 滚动轴承效率 96.09.031237.67与估取值近似校核接触强度蜗轮转矩 21.189.520.9.54Ti NM由式 28.11 HPvAEHKdTZ21由表 28.12 可查弹性系数 5E由表 28.13 使用系数 1AK20./3/vms取动载荷系数 V.3载荷分布系数H2940.75151.0312.97/Nm H21.97/m合 格P轮齿弯曲强度校核 由式 28.13 F

11、PFS21VAFYmdK6T确定许用弯曲应力 NFP由表 28.10 查出 2/51由图 28.11 查出弯曲强度寿命系数 2NFPNY1.0,Y.053./m故确定涡轮的复合齿形系数 SaFSFP253./N- 7 -涡轮当量齿数 .423.1cos/40cs/Z32V涡轮无变位查图 27.20，27.21 得 320.468.12YFsSa导程角 9.10/的 系 数F2618.3.54.32.0650./Nm其 他 参 数 同 接 触 强 度 设 计 F28.60/Nm合 格 FPH蜗杆轴刚度验算 由式 28.14 P32r1t1yL48EIFy蜗杆所受圆周力 1t10T.248.d50N蜗杆所受径向力 2r1x068.3Ftantan261.d2蜗杆两支撑间距离 L 取 0.9d.08m蜗杆危险及面惯性矩 4454f1d(52.)I 1.0266许用最大变形 10.pydm1223155(48.6.)804.0y t1F48.r162.54I.0pym合 格1蜗杆传动热平衡计算由式 28.15 CtKA9(Pt21蜗杆传动效率 .67导热率取为 ）中 等 通 风 环 境)(/(152mW