哈工大装备设计大作业.pdf

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1、Harbin Institute of TechnologyHarbin Institute of Technology机械制造装备设计大作业机械制造装备设计大作业设计说明书设计说明书题目：卧式升降台铣床院系：班级：姓名：学号：指导教师：哈尔滨工业大学目录一、设计任务 21.1 机械制造装备设计大作业的目的 21.2 机械制造装备设计大作业的内容 21.3 设计任务书 2二、运动设计22.1 确定转速系列 22.2 绘制转速图 3三、动力设计83.1 传动轴直径初定 83.2 主轴轴颈直径的确定 93.3 齿轮模数的初步计算 9四、参考文献 111一、设计任务1.1 机械制造装备设计大作业的目

2、的机械制造装备设计大作业,是机械制造装备设计课程进行过程中的一个重要教学环节。其目的在于通过机床主传动系统设计，使学生进一步理解设计理论，得到设计构思、方案分析、零件计算、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，培养学生具有初步机械系统设计和计算能力。1.2 机械制造装备设计大作业的内容1、运动设计根据给定的机床用途、规格、极限速度、转速数列公比（或转速级数），分析比较拟定传动结构方案（包括结构式和结构网，转速图）和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转速与标准转速的相对误差。2、动力设计根据给定的电动机功率和传动件的计算转速，初步计算传动

3、轴直径、齿轮模数；确定皮带类型及根数、摩擦片式离合器的尺寸和摩擦片数及制动器尺寸、选择机床主轴结构尺寸。1.3 设计任务书设计题目：卧式升降台铣床主传动系统设计已知条件：工作台面积32012500mm最低转速n 30r/min，公比1.41，级数Z 12，切削功率P 4kw。铣床机床主参数工作台面积 32012500mm2卧式升降台铣床主传动系统设计公比 1.41最低转速 n30级数 Z12功率（kW）42二、运动设计2.1 确定转速系列已知设计参数为：电机额定功率P，铣床最低转速Nmin=30r/min，级额 4Kw数Z 12，公比=1.41。由铣床的最低转速Nmin=30、公比=1.41、

4、级数Z 12，可知转速调整范围11RnZ11.41 44，主轴的极限转速Nmax RnNmin1320r/min，查文献1表3-6可知主轴实际最大转速Nmax1320r/min，且主轴的转速数列为30r/min，42.5r/min，60r/min，85r/min，118r/min，170r/min，2236r/min，335r/min，475r/min，670r/min，950r/min，1320r/min。因两轴间变速组的传动副数多采用2 或 3，在设计简单变速系统时，变速级数应选择z=3m2n的形式，m、n均为正整数，即选用三联齿轮和两联齿轮进行变速。由参考文献1，主变速传动系设计的一般原

5、则是：传动副前多后少原则，传动顺序与扩大顺序相一致原则和变速组降速前慢后快原则，确定变速结构式如下：12 312326，其最末扩大组的调速范围R26(21)1.416 7.868，满足要求。设计机床主变速传动系时，为避免从动齿轮尺寸过大而增加箱体的径向尺寸，一般限制降速最小传动比u主min1；为避免扩大传动误差，减少振动噪声，一般限制直齿4圆柱齿轮的最大升速比u主max 2，由于铣床箱体尺寸较大，可选择最后扩大组的最小降速比u主min1，最大升速比u主max1。42.2 绘制转速图1、选定电动机根据机床主轴最大转速，由参考文献2表15.1，选用Y系列封闭自扇冷式鼠笼式三相异步电动机，电机型号Y

6、112M 4，其级数P 4，同步转速1500r/min，满载转速为1440r/min。2、分配总降速传动比总降速传动比为unnmin30又电动机转速为1440r/min，0.0227，nd1320不在所要求标准转速数列当中，因而需增加一定比传动副。3、确定传动轴的轴数传动轴数=变速组数+定比传动副数+1=3+1+1=5。4、齿轮齿数确定由传动结构式可知，变速组a有3个传动副，其传动比分别是Ua1、Ua2、Ua3。传动比小于1时取其倒数，由参考文献1表3-9可得到以下数据：Ua101SZ60,62,64,66,68,70,72,74Ua211.41SZ6 0,6 3,6 5,6 7,6 8,7

7、0,7Ua32 2SZ60,63,66,69,72,75,783取SZ 72同理，在变速组 b 中，可以得到：Ub101SZUb23 2.82SZ取SZ84在变速组 c 中，可以得到：74,76,78,80,82,84,8687 2,7 3,7 6,7 7,8 0,8 1,Uc11/21/2SZ78,81,84,87,89,90Uc24 3.98SZ85,89,90,94,95取SZ90一般变速组内所有齿轮的模数相同，并是标准齿轮，因而三对传动副的齿数和SZ是相同的。由此可以确定各传动之间的齿数，如下所示：基本组SZ 72Z136Z236Z330Z442Z524Z648第一扩大组SZ84Z74

8、2Z842Z922Z1062第二扩大组SZ90Z1160Z1230Z1318Z14725、核算主轴转速误差齿轮齿数确定后，株洲的各级实际转速即确定，实际传动比所造成的主轴转速误差，应满足：n实n标n标10(1)%4.1%4所得结果如下表（表1）所示：标号n实1340957.1670475.5339.6237.7167.5119.683.859.442.529.7n标1320950670475335236170118856042.530误差结论1234567891011121.5%0.7%0%0.1%1.4%0.7%1.5%1.4%1.4%1%0%1%合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格

9、合格表 1 主轴转速误差56、绘制转速图如下图（图 1）所示：67、绘制传动系统图由参考文献1，根据各级变速组传动比，可绘制出一种合理的传动系统图，如下图（图 2）所示。7三、动力设计3.1 传动轴直径初定由参考文献1，按扭转刚度估算轴的直径d 914Pinj式中d传动轴直径（mm）Pi该轴传递的功率（KW）nj该轴的计算转矩（r/min）该轴每米长度允许扭转角（deg/m），取 0.6/m由图 1 可知各轴的计算转速为：nj1 670r/min，nj2 335r/min，nj3118r/min，nj485r/min经过查阅资料，一般情况下，滚动轴承的效率1 0.98，齿轮副的效率2 0.95

10、。主轴所需功率P 4kw，往前依次求出：III 轴：PIIIP12PIII4 4.30kw0.980.95II 轴：PII12PII4.3 4.61kw0.980.95I 轴：PI124.61 4.96kw0.980.95所以，各传动轴的直径为：I 轴：dI 914PI4.96 914 30.33mm，取dI32mmnj16700.6PII4.61 914 35.41mm，取dII 36mmnj23350.6PIII4.30 914 45.18mm取dIII 46mmnj31180.6II 轴：dII 914III 轴：dIII 91483.2 主轴轴颈直径的确定没有特殊要求的时候，主轴材料优

11、先选用价格低廉的优质结构钢，如45 号钢，调质到 220250HB，在端部锥孔，定心轴颈或定心锥面等部位，采用高频淬火至5055HRC。由参考文献 3表 5.7，功率为4KW的卧式升降台铣床选用前轴颈直径D1 60 95mm，取D180mm。后轴颈为前轴颈的70%85%，即为42 80.75mm。为了选用轴承的方便，由参考文献2轴承型号，选择后轴颈直径D2 65mm。3.3 齿轮模数的初步计算只需计算变速组内最小的也是强度最弱的齿轮即可。a 变速组内的最小齿轮齿数是z=24，只有一个转速 670r/min，取为计算转速。b 变速组内的最小齿轮齿数是z=22，使 III 轴获得 236、170、

12、118r/min 三个转速，118r/min 是 III 轴的计算转速，所以该齿轮的计算转速为335r/min。c 变速组内的最小齿轮数是z=18，使主轴获得 30、42.5、60、85、118、170r/min，85r/min 是主轴的计算转速，所以该齿轮的计算转速为335r/min。一般同一变速组中的齿轮取同一模数，选择各组负荷最重的小齿轮，由参考文献2，其计算得到的齿轮模数为：mj163383式中：(i1)NdmZi2ij2njmj按接触疲劳强度计算的齿轮模数(mm)；Nd驱动电机的功率(kW)；nj计算尺轮的计算转速(r/min)；i大齿轮齿数与小齿轮齿数之比，i 1，外啮合取“”号，

13、内啮合取“”号；Zi小齿轮的齿数；齿宽系数，mmB（B为齿宽，m为模数），m一般为610，此处均选用m8；j许用接触应力(MPa)，取j 450MPa。9基本组：(481)4(i1)Nd241633831.65mm3m116338222248mZ1ij nj1824 1370 67024按标准模数表取m 2mm；第一扩大组：(621)4(i1)Nd22m216338163383 2.13mm3222262mZ2ij nj2822 1370 33522按标准模数表取m 2.5mm；第二扩大组：(721)4(i1)Nd18m31633816338 2.37mm33222272mZ3ij nj3818 1370 33518按标准模数表取m 2.5mm。由于取齿轮厚度系数m8，则由公式B mm可得各齿轮厚度。四、参考文献101机械制造装备设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社2王连明，宋宝玉.机械设计课程设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2010.13陈易新.金属切削机床课程设计指导书.机械工业出版社，19874吴宗泽，卢颂峰，冼键生.简明机械零件设计手册.北京：中国电力出版社，2010.11