1、目录绪论 .11.主轴极限转速的确定 .12.主动参数的拟定 .22.1 确定传动公比 .22.2 主电动机的选择 .33.普通车床的规格 .44.变速结构的设计 .44.1 确定变速组及各变速组中变速副的数目 .44.2 结构式的拟定 .54.3 各变速组的变速范围及极限传动比 .64.4 确定各轴的转速 .64.5 绘制转速图 .74.6 确定各变速组变速副齿数 .84.7 绘制变速系统图 .105.传动件的设计 .105.1 带轮的设计 .105.2 传动轴的直径估算 .145.3 确定各轴转速 .145.4 传动轴直径的估算：确定各轴最小直径 .155.5 键的选择、传动轴、键的校核
2、.166.各变速组齿轮模数的确定和校核 .176.1 齿轮模数的确定： .176.2 齿轮的设计 .217.齿轮校验 .237.1 齿轮强度校核 .237.1.1 校核 a 组齿轮 .247.1.2 校核 b 组齿轮 .257.1.3 校核 c 组齿轮 .268.主轴组件设计 .288.1 主轴的基本尺寸确定 .288.1.1 外径尺寸 D.288.1.2 主轴孔径 d.288.1.3 主轴悬伸量 a.298.1.4 支撑跨距 L .298.1.5 主轴最佳跨距 的确定 .3008.2 主轴刚度验算 .318.3 主轴刚度验算 .328.4 各轴轴承的选用的型号 .34谢辞 .35小结 .35
3、参考文献 .36普通车床的主动传动系统设计（安徽工程大学）1绪论机床主传动系统因机床的类型、性能、规格和尺寸等因素的不同，应满足的要求也不一样。设计机床主 传动系时最基本的原则就是以最经济、合理的方式满足既定的要求。在设计时应结 合具体机床进行具体分析，一般应满足的基本要求有：满足机床使用性能要求。首先应满足机床的运动特性，如机床主轴油足够的转速范围和转速级数；满足机床传递动力的要求。本文设计的为普通车床的传动系统，根据不同的加工条件，对传动系统的要求也不尽相同，依据某些典型工艺和加工对象，兼 顾 其他的可能工艺加工的要求，拟定机床技术参数，拟定参数 时，要考 虑机床发展趋势 和同国内外同类机
4、床的对比，从而获得最优的参数，使机床设计的最为合理。1.主轴极限转速的确定确定主轴的最高转速和最低转速，应该在分析所设计机床几种典型加工方式的切削用量和参考现有同类型机床的技术性能的基础上，并按照“ 技术上先进，经济上合理” 的原则进行。由于通用性机床加工对象很广，不同工序所采用的切削用量相差悬殊，而且加工零件的尺寸变换也很大，所以要合理地确定其极限转速是一个复杂的任务，必须对有关加工工序和切削用量进行分析，在分析切削用量的过程中，应特别注意下列几点：1.考虑先进加工方法，但所选的切削用量不应该是个别记录，而应该具有普遍性。2.应考虑刀具材料的发展趋势。例如普通车到在大多数情况下已经采用硬质合
5、金，目前陶瓷刀具也已开始应用等情况。3.最高和最低转速不能仅用计算方法来确定。还应该和先进的同类机床比较，因为过大的转速范围不仅不能充分发挥其性能，而且还可能使结构无法实现。在传动系统拟定好以后，验算各主要传动件的最大圆周速度应不超过允许值。主轴最高和最低转速可按下列计算：= (rpm)maxninax10dv普通车床的主动传动系统设计（安徽工程大学）2= (rpm)minaxin10dv其中：、 主轴最高、最低 转速（m/min ）；axin、 典型工序的最大、最小切削速度（ m/min）；mvi、 最大、最小计算直径。axd普通车床采用最大速度 的典型工序一般 为用硬质合金车刀精车或半ma
6、xv精车钢质轴类工件的外圆，取 =225r/min。采用最小速度 的典型工序又以下几种情况：in1.在低速光车，要求获得粗糙度小于 R3.2m；2.精铰孔3.加工各种螺纹及多头螺纹；4.用高速钢车刀，对铸铁材料的盘类工件进行粗车端面工作，取=25r/min。minv一般取计算直径： =0.5Dmaxd=(0.20.25) inmaxd式中 D 为最大工件回转直径，即主参数 (mm)。当典型工序为铰孔或加工螺纹时，应按在车床上常用最大铰孔直径或经常加工的最大螺纹直径作为最大计算直径 ，根据调研可推荐： 0.2 ,(max maxd1D为刀架上最大工件回转直径）1故 = = =1800 r/min
7、，取 =1800 r/min；maxninax10dv3250axn= = =40 r/min， 取 =40 r/min；inaxi0min与本次设计给定的参数相差不大，取计算值。2.主动参数的拟定2.1 确定传动公比 根据机械制造装备设计 公式（2-2）因为已知 83PznR普通车床的主动传动系统设计（安徽工程大学）3 Z= +1 lgnR = = =1.41)1(Zn）（ 1245根据机械制造装备设计 表 2-4 标准公比 。这里我们取标准公比系列83p=1.41.因为 =1.41=1.06 ，根据机械制造装备设计 表 2-5 标准数列。首先找到最6 83P小极限转速 40，再每跳过 5
8、个数（1.261.06 ）取一个转速，即可得到公比为61.41 的数列：40、56、80、 112、160、224、315、450、630、900、1250、1800。2.2 主电动机的选择 合理的确定电机功率 P，使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。现在以常见的中碳钢为工件材料，取 45 号钢，正火处理， 车削外圆，表面粗糙度 =3.2mm。采用车刀具，可转位外圆车刀，刀杆尺寸：16mm 25mm。刀具aR 几何参数： =15 ， =6 ， =75 ， =15 ， =0 ， =-0o0ororoo0110 ，b =0.3mm，r =1mm。o1re
9、现以确定粗车是的切削用量为设计： 确定背吃刀量 和进给量 f，根据切削加工简明实用手册 表 8-50， pa 4Ppa取 4mm，f 取 1 。rm 确定切削速度，参切削加工简明实用手册 表 8-57，取 V =2 。48Pcsm机床功率的计算，主切削力的计算 根据 切削加工简明实用手册 - 表 8-59 和表 8-60，4950主切削力的计算公式及有关参数：F =9.81 ZFcn60CFcZaFcfcZvFK=9.81 270 4 0.92 0.9515.75.01.2=4495.4（N）切削功率的计算 = =4495.42 =9kw；cPFcv310310取机床的效率为 0.85，普通车
10、床的主动传动系统设计（安徽工程大学）4)(57.108.9kwpPzZ根据机械设计课程设计手册 表 12-1 Y 系列（IP44）电动机的技术167P数据,Y 系列（IP44）电动机为一般用途全封闭自扇冷式笼型异步电动机，具有防尘埃、铁屑或其他杂物侵入电动机内部的特点， B 级绝缘，工 业环境温度不超过+40 ，相对湿度不超 过 95%，海拔高度不超 过 1000m，额定电压 380V，频率 50Hz。适用于无特殊要求的机械上，如机床，泵，风机，搅拌机，运输机，农业机械等。根据以上要求，选取 Y160M-4 型三相异步电动机，额定功率 11kW,满载转速 1460 ，质量 123kg。minr
11、3.普通车床的规格根据以上的计算和设计任务书可得到本次设计车床的基本参数：车床的主参数（规格尺寸）和基本参数表工件最大回转直径(mm)maxD最高转速( )maxnir最低转速( )minr电机功率P（kW）公比 转速级数 Z400 1800 40 11 1.41 124.变速结构的设计拟定变速方案，包括变速型式的选择以及开停、 换向、制动、操纵等整个变速系统的确定。变速型式则 指变速和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的变速型式、变速类型。变速方案和型式与结构的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。因此，确定变速方案和型式，要从 结构、工 艺、性能及 经济 等多方面统一考虑。变速方案有多
12、种，变速型式更是众多，比如：变速型式上有集中变速，分离 变普通车床的主动传动系统设计（安徽工程大学）5速；扩大变速范围可用增加变速组数，也可采用背轮结构、分支变速等型式；变速箱上既可用多速电机，也可用交换齿轮、滑移 齿轮、公用齿轮等。显然，可能的方案有很多，优化的方案也因条件而异。4.1 确定变速组及各变速组中变速副的数目级数为 Z 的变速系统由若干个顺序的变速组组成，各变速组分别有 、Z个变 速副。即 321Z变速副中由于结构的限制以 2 或 3 为合适，即变速级数 Z 应为 2 和 3 的因子： ，可以有三种方案： ba3214.2 结构式的拟定对于 12=322 传动 式，有 6 种结构
13、式和对应的结构网。分别为：6312312612461243根据主变速系统设计的一般原则： 传动副前多后少的原则；主变速传动系从电动机到主轴，通常为降速传动，接近电动机的传动转速较高， 传动的转矩较小，尺寸小一些，反之，靠近主轴的传动件转速较低，传递的转矩较大，尺寸就较大。因此在拟定主变速传动系时， 应尽可能将传动副较多的变速组安排在前面，传动副数少的变速组放在后面，使主变速传动系中更多的传动件在高速范围内工作，尺寸小一些，以节省变速箱的造价，减小变速箱的外形尺寸； 传动顺序与扩大顺序相一致的原则；比较两组变速方案 6312和普通车床的主动传动系统设计（安徽工程大学）66123通过两种方案的比较
14、，后一种方案因第一扩大组在最前面，轴的转速范围比前种方案大，如两种方案轴的最高转速一样，后一种方案轴的最低转速较低，在传递相等功率的情况下，受的转矩较大，传动 件的尺寸也就比前种方案大。 变速组的降速要前慢后快，中间轴的速度不易超过电动机的转速；根据以上的原则我们最终确定的传动方案是： 63124.3 各变速组的变速范围及极限传动比传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围：在降速传动时，为防止被动齿轮的直径过大而使进径向尺寸过大，常限制最小传动比， 1/4，升速 传动min时，为防止产生过大的振动和噪音，常限制最大 传动比 ，斜齿轮比较平稳，2ax可取 ，故变速组 的最大变速范围为 / 810
15、。5.2maxi maxRiin主轴的变速范围应等于住变速传动系中各个变速组变速范围的乘积，即： inR210检查变速组的变速范围是否超过极限值时，只需检查最后一个扩大组。因为其他变速组的变速范围都比最后扩大组的小，只要最后扩大组的变速范围不超过极限值，其他变速组就不会超过极限值。122PXR其中， ， 4.62 ，符合要求)08(61.24.4 确定各轴的转速分配总 降速变速比总降速变速比 03.146/mind又电动机转速 不符合转速数列标准，因而增加一定比变速副。ir确定变 速轴轴数变速轴轴数 = 变速组数 + 定比变速副数 + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。普通车床的主动传动系统
16、设计（安徽工程大学）7在五根 轴中，除去电动机轴，其余四 轴按变速顺序依次设为、 （主轴）。与、与、与轴之间的变速组分别设为a、b、c。现由（主轴）开始，确定、 轴的转速。先来确定轴的转速变速组 c 的变 速范围为 ，故两个 传动副的传10,841.max66R动比必然是两个极限值： 、 结合结构式，4CI2CI轴的转速只有一种可能：160、224、 315、450、630、900确定轴的转速变速组 b 的级比指数为 3，希望中间轴转速较小，因而为了避免升速，又不致变速比太小，可取8.2131bi2bi轴的转速确定为：450、630、 900。定轴的转速对于轴，其级比指数为 1,可取：= =
17、= = =1ai22ai14.3ai1确定轴转速为 900，电动机于轴的定变传动比为 1460/900=1.62普通车床的主动传动系统设计（安徽工程大学）84.5 绘制转速图 6312转速图4.6 确定各变速组变速副齿数确定齿轮齿数的原则和要求：齿轮的 齿数和 不 应过大；齿轮的齿数和 过大会加大两轴之间的中心zszs距，使机床结构庞大，一般推荐 100200.z最小齿轮 的齿数要尽可能少；但同 时要考虑 ：最小齿轮不产生根切，机床变速箱中标准直圆柱齿轮，一般最小齿数 18；minz受结构限制的最小齿轮最小齿数应大于 1820；齿轮齿数应符合转速图上传动比的要求：实际传动比（齿数之比）与理论传
18、动比（转速图上要求的传动比）之间又误差，但不能过大，确定齿轮数所造成的转速误差，一般不应超过 10%（ -1）%，即 %）（理 实理 10n普通车床的主动传动系统设计（安徽工程大学）9-要求的主轴转速；理n-齿轮传动实现的主轴转速；实齿轮齿数的确定，当各变速组的传动比确定以后，可确定齿轮齿数。 对于定比传动的齿轮齿数可依据机械设计手册推荐的方法确定。对于变速组内齿轮的齿数，如 传动比是标准公比的整数次方时， 变速组内每 对齿轮的齿数和 及小齿zS轮的齿数可以从机械制造装备设计表 3-9 中选取。一般在主传动中，最小齿数应大于 1820。采用三联 滑移齿轮时， 应检查滑移 齿轮之间的齿数关系：三
19、联滑移齿轮的最大齿轮之间的齿数差应大于或等于 4，以保证滑移是齿轮外圆不相碰。根据机械制造装备设计 ,查表 3-9 各种常用变速比的使用齿数。94P变速组 a:=1 =1/ =1/1.41 =1/21ia2i3ia确定最小齿轮的齿数 及最小齿数和minzminzs该变速组内的最小齿轮必在 i=1/2 的齿轮副中，根据结构条件，假设最小齿数为 =22 时，查表得到 =66。minzinzs找出可能采用的齿数和诸数值=1 =60、621auzs=1.41 =60、632=2 =60、633azs在具体结构允许下，选用较小的 为宜，现确定 =72，zs确定各齿数副的齿数i=2，找出 =24， = - =72-24=48；1zz1i=1.41，找出 =30， = - =42；2s2i=1 ，找出 =36， =36；3z变速组 b 的齿数确定：=1 =1/ =1/2.821i2ib3
