臥式銑床主傳動設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、目錄摘 要31主要技術(shù)參數(shù)計(jì)算11.1機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)11.2變速箱總體結(jié)構(gòu)方案的擬定11.3計(jì)算出各級轉(zhuǎn)速11.4繪制轉(zhuǎn)速圖21.5主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速21.6齒輪齒數(shù)和的選定21.7傳動比計(jì)算31.8校核主軸轉(zhuǎn)速誤差42、主要零件的初算和計(jì)算62.1齒輪模數(shù)的計(jì)算62.1.1各個(gè)軸和齒輪的傳遞功率72.1.2初算齒輪模數(shù)72.2傳動軸直徑的初算82.3主軸軸頸的確定93、驗(yàn)算主要零件103.1齒輪模數(shù)驗(yàn)算103.1.1按接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算103.1.2.按彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算（防止齒根折斷）113.2傳動軸剛度驗(yàn)算（III軸）123.2.1計(jì)算軸的平均直徑畫出計(jì)算簡圖123.2.2計(jì)算該軸傳遞的扭矩T

2、n123.2.3求作用在裝齒輪處B的力123.2.4求作用在裝齒輪處C的力123.2.5計(jì)算裝齒輪處的撓度133.2.6計(jì)算裝軸承處的傾角143.3軸承壽命驗(yàn)算163.3.1額定壽命計(jì)算163.3.2軸承壽命的校核174 各零件的參數(shù)設(shè)定174.1中心距的確定174.2齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)174.3確定齒寬204.4 V帶設(shè)計(jì)204.4.1確定計(jì)算功率Pca204.4.2確定帶型214.4.3確定帶輪基準(zhǔn)直徑214.4.4確定窄V帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距214.4.5驗(yàn)算主動輪上的包角224.4.6計(jì)算窄V帶的根數(shù)Z224.4.7計(jì)算預(yù)緊力F0，確定帶的初拉力224.4.8計(jì)算作用在軸上的壓力Fp22

3、5、結(jié)語236、參考文獻(xiàn)24摘 要自從設(shè)計(jì)任務(wù)布置起，我們小組分工合作，首先查閱相關(guān)資料，咨詢老師，用時(shí)三周時(shí)間完成。在設(shè)計(jì)過程中，首先根據(jù)提供的參數(shù)，即電動機(jī)功率，轉(zhuǎn)速范圍，確定傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，通過資料，確定每個(gè)零件的計(jì)算轉(zhuǎn)速，再根據(jù)傳動比確定齒輪齒數(shù)，在設(shè)計(jì)中，主要是計(jì)算所設(shè)計(jì)的傳動系統(tǒng)的零件是否達(dá)到預(yù)定要求，是否能夠傳遞預(yù)定動力，主軸箱的計(jì)算包括摩擦離合器的校核、齒輪的校核、軸的校核、軸承的校核、鍵的校核、主軸的校核計(jì)算等，根據(jù)參考資料繪制裝配圖關(guān)鍵詞： 結(jié)構(gòu)網(wǎng)； 轉(zhuǎn)速圖； 計(jì)算轉(zhuǎn)速； 轉(zhuǎn)速數(shù)列公比。1主要技術(shù)參數(shù)計(jì)算1.1機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù) 電機(jī)額定功率P電=7.5kw，n電=1450

4、r/minnmin=40r/min nmax=2000r/min 18級轉(zhuǎn)速 公比=1.26 1.2變速箱總體結(jié)構(gòu)方案的擬定主軸在上面，電機(jī)在下面，采用展開式布局1.3計(jì)算出各級轉(zhuǎn)速由=1.26 Nmin=28r/min z=18 查表可知N1N18分別為40r/min 50r/min 63r/min 80r/min 100r/min 125r/min 160r/min 200r/min 250r/min 315r/min 400r/min 500r/min 630r/min 800r/min 1000r/min 1250r/min 1600r/min 2000r/min 1.4繪制轉(zhuǎn)速圖根據(jù)

5、傳動機(jī)構(gòu)的選擇原則，18級轉(zhuǎn)速的機(jī)構(gòu)式為：18=31*33*29 故轉(zhuǎn)速圖為：1.5主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速確定主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，各個(gè)傳動軸的轉(zhuǎn)速因?yàn)閆=18，Z/3=6 所以每6個(gè)一組 即 Nj=Nminz/3-1=127r/min NjI=1450r/min NjII=1428r/min NjIII=489r/min NjIV=396r/min NjV=127r/min 1.6齒輪齒數(shù)和的選定U=1428/1450=0.98 , 選S=72.5，S=72.5*0.655/1.655=32,S=29 Ua1=1.26 Sz=80,82,83,85,86,88,90,92,93,95,96,98,99,10

6、0. Ua2=1.58 Sz=81,84,86,87,89,90,92,93,95,97,98,. Ua3=2 Sz=87,88,91,92,94,95,98 選Sz=98 Ub1=1.60 Sz=90,91,93,95,96,98,99. Ub2=1.25 Sz=91,92,93,95,97,99. Ub3=2.53 Sz=91,92,94,95,98,99. 選Sz=99 Uc1=1.96 Sz=90.92.93.95.97.98.99. Uc2=4 Sz=90.91.94.95.96.99. 選Sz=95 因此， 基本組 Sz=98 Z1=38 Z2=33 Z3=29 Z4=60 Z5=

7、65 Z6=69 第一擴(kuò)大組 Sz=99 Z7=60 Z8=44 Z9=28 Z10=39 Z11=55 Z12=67 第二擴(kuò)大組 Sz=95 Z13=63 Z14=19 Z15=32 Z16=76 1.7傳動比計(jì)算 Ua1=0.7936 Ua2=0.6298 Ua3=0.397 Ub1=0.6298 Ub2=0.794 Ub3=0.397Uc1=1.5876 Uc2=0.1984 Ua1=1.26 Ua2=1.5876 Ua3=2 Ub1= 1.5876 Ub2=1.26 Ub3=2 Uc1=1.5876 Uc2=41.8校核主軸轉(zhuǎn)速誤差齒輪齒數(shù)確定后，主軸的各級實(shí)際轉(zhuǎn)速即確定，它與主軸的標(biāo)

8、準(zhǔn)轉(zhuǎn)速總會產(chǎn)生一定的誤差，應(yīng)滿足條件：（n實(shí)-n標(biāo)）/n標(biāo)10（-1）=2.6%結(jié)果見下表：標(biāo)號計(jì)算式n實(shí)n標(biāo)誤差允許值結(jié)論11450*(32/48)*(38/60)*(61/38)*(63/32)1401.37614000.0009762.60%合格21450*(32/48)*(33/65)*(61/38* (63/32)1123.46711200.0030952.60%合格31450*(32/48)*(28/70)*(61/38)*(63/32)901.0869000.001202.60%合格41450*(32/48)*(38/60)*(44/55)*(63/32)708.8257100.

9、00162.60%合格51450*(32/48)*(33/65)*(44/55)*(63/32)559.1155600.00152.60%合格61450*(32/48)*(28/70)*(44/55)*(63*32)449.054500.00212.60%合格71450*(32/48)*(38/60)*(28/71)*(63*32)354.793550.000592.60%合格81450*(32/48)*(33/65)*(28/71)*(63/32)277.962800.00732.60%合格91450*(32/48)*(28/70)*(28/71)*(63/32)222.952240.004

10、92.60%合格101450*(32/48)*(38/60)*(61/38)*(19/76)180.251800.001382.60%合格111450*(32/48)*(33/65)*(61/38)*(19/76)138.801400.00862.60%合格121450*(32/48)*(28/70)*(61/38)*(19/76)110.3941120.01432.60%合格131450*(32/48)*(38/60)*(44/55)(19/76)909002.60%合格141450*(32/48)*(33/65)*(44/55)*(19/76)70.653710.00482.60%合格15

11、1450*(32/48)*(28/70)*(44/55)*(19/76)565602.60%合格161450*(32/48)*(38/60)*(28/71)*(19/76)43.830450.0262.60%合格171450*(32/48)*(33/65)*(28/71)*(19/76)34.5635.50.02652.60%合格181450*(32/48)*(28/70)*(28/71)*(19/76)26.97280.03672.60%合格結(jié)構(gòu)圖如上2、主要零件的初算和計(jì)算2.1齒輪模數(shù)的計(jì)算 確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速，再根據(jù)主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速圖上查出各傳動軸和各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速.2.1.1各個(gè)軸

12、和齒輪的傳遞功率 Pi=P*總總由電機(jī)到該傳動件各個(gè)傳動副的效率相乘，但是不乘入該軸承的效率，計(jì)算各軸的傳遞功率（查表得皮帶=0.95輪=0.96）PI=P*皮帶=7.5*0.95=7.125kwPII=PI*輪2=7.125*0.96²=6.556kwPIII=PII*輪2=6.556*0.96²=6.051kwPIV=PIII*輪2= 6.051*0.96²=5.557kwPV=PIV*輪2=5.557*0.96²=5.139kw2.1.2初算齒輪模數(shù)mj= (mm)mj按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù)i大齒輪和小齒輪的齒輪比，i1 Nd驅(qū)動電機(jī)功率（k

13、w）齒寬系數(shù)，一般為610 取=8Z1小齒輪齒數(shù)許用接觸應(yīng)力nj計(jì)算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，r/min查表可知，=1370pa(整體淬火) 帶：mj帶=1.75基本組：mj基=2.4第一擴(kuò)大組：mj擴(kuò)1=2.53第二擴(kuò)大組：mj擴(kuò)2=4按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表取 m=1.75/4核算高速傳動齒輪的線速度v= 齒輪允許的線速為Vmax=10m/s核算：v=4.4745m/s<10m/s所以 合格2.2傳動軸直徑的初算 按扭轉(zhuǎn)剛度公式進(jìn)行計(jì)算 d或者d,式中=0.75，d危險(xiǎn)截面處軸的直徑，當(dāng)中有鍵槽時(shí)可增大4%5%，當(dāng)有兩鍵槽時(shí)可增大7%10%,花鍵軸內(nèi)徑可減少7%.所以 dI=27.3mm 取 dI=30m

14、m (平鍵8*7) dII=29.7mm 取 dII=36 (存在花鍵，需要增大軸頸) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可查，花鍵的型號為8*40*36*7 dIII=27.937mm取 dIII=45mm由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可查，花鍵的型號為8*50*45*8dIV=34.41mm取 dIV=55mm由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可查，花鍵的型號為8*60*55*10 dV=42.58mm取 dV=80mm軸號NNdd花鍵軸尺寸備注17.5145027.3308*7平鍵26.7797827.9308*40*36*7花鍵36.3748934.419358*45*50*8花鍵45.9935642.58458*60*55*10花鍵55.

15、648950.580主軸平鍵2.3主軸軸頸的確定根據(jù)功率N =7.5KW，在5.5-7.5之間，查表得：主軸軸徑選75100所以取d=77.5mm3、驗(yàn)算主要零件3.1齒輪模數(shù)驗(yàn)算 驗(yàn)算對象：主軸前一軸的最小齒輪，即第一軸按接觸強(qiáng)度，疲勞強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度檢驗(yàn)。選取某軸上承受載荷的最大值的齒輪。即同材料，同模數(shù)齒輪中最小，齒寬最小的齒輪進(jìn)行驗(yàn)算。3.1.1按接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 =NKE齒輪材料彈性系數(shù)，查表可知 KE=1Kcj齒輪材料性能系數(shù)，查表可知Kcj=5.21i相嚙合最小齒輪傳動比i=76/19=4K1載荷集中系數(shù)，查表可知K1=1.04K2動載荷系數(shù)，查表可知K2= 1Ksj壽命系數(shù)，Ks

16、j =KNj*Knj*KTj*Kqj 查表可知KNj =0.68 查表可知Knj =1.0 查表可知KTj =1.33 查表可知Kqj =0.73 Ksj =0.68*1.0*1.33*0.73=0.66嚙合角影響系數(shù)，由于是費(fèi)變位齒輪，故=1由表5.4-80可知，=25.54KW由公式=b/m=8由題意可知=nIV=75r/min= =4.3KW(4.07)合格3.1.2.按彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算（防止齒根折斷）N齒輪寬度，由公式可知=b/m=10由題意可知=375r/minKy齒形系數(shù)，非變位外嚙合直齒圓柱齒輪Ky=1 K1載荷集中系數(shù)，查表可知K1=1K2動載荷系數(shù)，由公式K2= 1Kcw材料

17、的接觸性能系數(shù)，查表可知Kcw =1.46Ksw壽命系數(shù)，Ksw =KNw*Knw*KTw*Kqw 查表可知KNw =0.80 查表可知Knw =0.95 查表可知KTw =1.33 查表可知Kqw =0.75 Ksj =0.80*0.95*1.33*0.75=0.64許用疲勞強(qiáng)度，查表可知=66.88KW = =4.23KW>N 合格3.2傳動軸剛度驗(yàn)算（III軸）3.2.1計(jì)算軸的平均直徑畫出計(jì)算簡圖 3.2.2計(jì)算該軸傳遞的扭矩TnTn= (N*mm)Pi=6.37kw nj=375r/minTn=955*10*6.37/375 =162222.7N*mm3.2.3求作用在裝齒輪處

18、B的力切向力 PBX= = =2703.7N徑向力 PBY=0.5 PBX=1351.86N3.2.4求作用在裝齒輪處C的力切向力 PCX=1502.1N徑向力 PCY=0.5PCX=751.03N3.2.5計(jì)算裝齒輪處的撓度 I= 已知 D花鍵外徑 D=38 d花鍵內(nèi)徑 d=32 z花鍵鍵數(shù) z=8 b鍵寬 b=6求得 I=116671mm彈性模量E =2.1*105由B點(diǎn)產(chǎn)生的撓度為 XBB= =0.0475mm YBB=0.5XBB=0.02375mm XCB= =0.028mmYCB=0.5XCB=0.014mm由C點(diǎn)產(chǎn)生的撓度為XBC= =0.016mm YBC=0.5XBC=0.0

19、08mm XCC= =0.011mm YCC=0.5*XCC=0.005mm所以： XB=XBB+XBC=0.0635mm YB=YBB+YBC=0.03175mm XC=XCB+XCC=0.039 mmYC=YCB+YCC=0.019mm yB= =0.071mm yC= =0.043mm y=0.004*275=1.1yB< y yc< y合格位置坐標(biāo)方向由作用在B點(diǎn)由作用在B點(diǎn)各個(gè)坐標(biāo)合成撓度結(jié)論X產(chǎn)生的撓度X產(chǎn)生的撓度矢量相加BXXBB=0.0475XBC=0.016XB=0.0635yB=0.071合格YYBB=0.02375YBC=0.008YB=0.03175CXXC

20、B=0.0.028XCC=0.011XC=0.039yC=0.043合格YYCB=0.014YCC=0.005XC=0.0193.2.6計(jì)算裝軸承處的傾角 B點(diǎn)： XB= =0.0051mm YB=0.5XB=0.0026mm XB= =-0.0053mm YB=-0.5XB=-0.0027mmC點(diǎn)：XC= =0.00022mm YC=0.5XC=0.5*0.0015=0.00011mm XC= = =-0.00020mmYC=0.5XC=0.5*（-0.00099）=0.00010mm A點(diǎn)：XA=XB+XC=0.00073mmYA=YB+YC=0.00037mmA= =0.00082mm=

21、0.0025 A<合格D點(diǎn)：XD=XB+XC=-0.00073mmYD= YB+YC=-0.00037mmD= =0.00082mm=0.0025 D<合格 第III軸裝軸承處（A.D）的傾角計(jì)算位置坐標(biāo)方向由作用在B點(diǎn)力由作用在C點(diǎn)力各坐標(biāo)疊加合成傾角結(jié)論產(chǎn)生的傾角產(chǎn)生的傾角AXXB=0.00051XC=0.00022XA=0.00073A=0.00082合格YYB=0.00026YC=0.000011YA=0.00037DXXB=-0.00053XC=-0.0002XD=-0.00073D=0.00082YYB=-0.00027YC=-0.0001YA=-0.000733.3軸

22、承壽命驗(yàn)算3.3.1額定壽命計(jì)算Ln=()T公式中 n軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速：nj=375r/min 壽命指數(shù) （球軸承 =3） C額定動載荷 左軸承 C=20100N 右軸承 C=32000N P當(dāng)量動載荷 P=xFr+yFa由于軸向力較小，可以忽略，因此X=1，Y=0 P=Fr根據(jù)已知條件，可繪出力矩圖如圖：由力矩平衡圖知： PAX=1889.84N PDX=3818.02Np=0.5p=944.92N, p=0.5p=1909.01NPA= =2112.9N PD= =4268.6N3.3.2軸承壽命的校核 A端 36207型軸承Ln=52104>10000 合格 D端 36206型軸承

23、Ln=25533>10000Ln取10000h 合格4 各零件的參數(shù)設(shè)定4.1中心距的確定 a基=Sz基=1.5*78=117mma擴(kuò)1=Sz擴(kuò)1=1.5*88=132mma擴(kuò)2=Sz擴(kuò)2=1.5*95=142.5mm4.2齒輪參數(shù)設(shè)計(jì) 分度圓直徑：d=mz 齒頂圓直徑：da=(z+2ha*)m 齒根圓直徑：df=(z-2ha*-2c*)mZ3 d=mz=3*30=90 da=(z+2ha*)m=(30+2*1)*3=96df=(z-2ha*-2c*)m=(30-2*1-2*0.25)*3=82.5Z4 d=mz=3*48=144 da=(z+2ha*)m=(48+2*1)*3=150d

24、f=(z-2ha*-2c*)m=(48-2*1-2*0.25)*3=136.5Z5 d=mz=3*26=78 da=(z+2ha*)m=(26+2*1)*3=84df=(z-2ha*-2c*)m=(26-2*1-2*0.25)*3=70.5Z6 d=mz=3*52=156 da=(z+2ha*)m=(52+2*1)*3=162df=(z-2ha*-2c*)m=(52-2*1-2*0.25)*3=148.5Z7 d=mz=3*22=66 da=(z+2ha*)m=(22+2*1)*3=72df=(z-2ha*-2c*)m=(22-2*1-2*0.25)*3=58.5Z8 d=mz=3*54=16

25、2 da=(z+2ha*)m=(54+2*1)*3=168df=(z-2ha*-2c*)m=(54-2*1-2*0.25)*3=154.5Z9 d=mz=3*54=162 da=(z+2ha*)m=(54+2*1)*3=168df=(z-2ha*-2c*)m=(54-2*1-2*0.25)*3=154.5Z10 d=mz=3*34=102 da=(z+2ha*)m=(34+2*1)*3=108df=(z-2ha*-2c*)m=(34-2*1-2*0.25)*3=94.5Z11 d=mz=3*39=117 da=(z+2ha*)m=(39+2*1)*3=123df=(z-2ha*-2c*)m=(

26、39-2*1-2*0.25)*3=109.5Z12 d=mz=3*49=147 da=(z+2ha*)m=(49+2*1)*3=153df=(z-2ha*-2c*)m=(49-2*1-2*0.25)*3=139.5Z13 d=mz=3*21=63 da=(z+2ha*)m=(21+2*1)*3=69df=(z-2ha*-2c*)m=(21-2*1-2*0.25)*3=55.5Z14 d=mz=3*67=201 da=(z+2ha*)m=(67+2*1)*3=207df=(z-2ha*-2c*)m=(67-2*1-2*0.25)*3=193.5Z15 d=mz=3*63=189 da=(z+2h

27、a*)m=(63+2*1)*3=195df=(z-2ha*-2c*)m=(63-2*1-2*0.25)*3=121.5Z16 d=mz=3*32=96 da=(z+2ha*)m=(32+2*1)*3=102df=(z-2ha*-2c*)m=(32-2*1-2*0.25)*3=88.5Z17 d=mz=3*19=57 da=(z+2ha*)m=(19+2*1)*3=63df=(z-2ha*-2c*)m=(19-2*1-2*0.25)*3=49.5Z18 d=mz=3*76=228 da=(z+2ha*)m=(76+2*1)*3=234df=(z-2ha*-2c*)m=(76-2*1-2*0.25

28、)*3=220.54.3確定齒寬 B=m =610 Z1-Z14 B=m =4*6=24 Z15Z18 B=m=4*8=324.4 V帶設(shè)計(jì)條件：電機(jī)功率P=7.5KW，轉(zhuǎn)速n=1450r/min， 傳動比 i=1.933 時(shí)間為1016h4.4.1確定計(jì)算功率Pca Pca=KA *P=1.2*7.5=9KW查表可知KA=1.74.4.2確定帶型由Pca和n確定選用三角帶（A型）4.4.3確定帶輪基準(zhǔn)直徑ddmin=125mm dd1ddmin查表可知：dd1=140mm i= dd2=i*dd1= *140=213.7mm 查表可知：dd2=425mm校核：V=10.62m/s35m/s 帶的速度符合條件。4.4.4確定窄V帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距根據(jù) 0.7（dd1+dd2）a02(dd1+dd2) 所以 254.8a0728 初步確定中心距a0=500mm 根據(jù)公式計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長度 =1927.66mm 查表可知選帶的基準(zhǔn)長度Ld=2000mm 根據(jù)公式計(jì)算實(shí)際中心距 = =536.17mm4.4.5驗(yàn)算主動輪上的包角 = = 主動輪上包角合適。4.4.6計(jì)算窄V帶的根數(shù)Z查表可知 Z= 由n1=1440r/min，dd1=80mm，i=1.6，分別查圖可知P0=1.12KW，P0=0.46KW(單根V