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1、中北大学课程设计说明书- 1 -1. 机床运动参数的确定1.1 运动参数1.1.1 确定公比 及 Rn已知最低转速 nmin=12.5rpm，最高转速 nmax=2120rpm，变速级数 Z=12，则公比：= （n max/nmin） 1/（Z1）=（2120rpm/12.5rpm） 1/（121）1.59故取 =1.58转速调整范围：Rn=nmax/nmin=169.61.1.2 求出转速系列根据最低转速 nmin=12.5rpm，最高转速 nmax=2120rpm，公比 =1.59，按机床课程设计指导书 （陈易新编）表 5选出标准转速数列：2120 1250 800 500 315 200
2、 125 80 50 31.5 20 12.5全套图纸，加1.2 动力参数已知电动机功率为 N=7.5kw，根据金属切削机床简明手册 （范云涨 陈兆年编）选择主电动机为 Y132M-4，其主要技术数据见下表 1：表 1 Y112M-4技术参数满载时 堵 转 电 流 堵 转 转 矩 最 大 转 矩转 速（ r/min）额定功率（kw）电流（A）效率（%）功率因数额 定 电 流（ 倍 ）额 定 转 矩（ 倍 ）额 定 转 矩（ 倍 ）同 步 转 速（ r/min）级数中北大学课程设计说明书- 2 -1440 7.5 15.4 87 0.85 7.0 2.2 2.2 1500 42.运动设计2.1
3、传动组、传动副的确定实现 12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合：1） 12=34 2） 12=433） 12=322 4） 12=2325） 12=223方案 1）2）可节省一根传动轴。但是，其中一个传动组内有四个变速传动副，增大了该轴的轴向尺寸。这种方案不宜采用。根据传动副数目分配应“前多后少”的原则，方案 3）是可取的。但是，由于主轴转停采用片式摩擦离合器结构，致使轴尺寸增大，此方案也不宜采用，而应选用方案 4） 。2.2 确定变速组的扩大顺序12=232的传动副组合，其传动组的顺序又可有以下六种形式：1） 12=2 13226 2） 12=2 134223） 12=2 33
4、126 4） 12=2 631235） 12=2 23421 6） 12=2 63221根据级比指数分配要“前密后疏”的原则，应选用第一种方案。然而，对于我们所设计的结构会出现以下问题： ） 图 1 方案比较 若第一变速组采用降速传动（图 1a） ，由于摩擦离合器径向尺寸限制，使得轴上的齿轮直径不能太小，依次传动，这样会使得整个传动系统结构尺寸增大。所以这种传动不宜采用。 若第一变速组采用升速传动（图 1b） ，则轴至主轴间的降速传动职能由后两个变速组承担，降速传动比回较大，不宜采用。中北大学课程设计说明书- 3 -如果采用方案 3）即可解决上述问题（见图 1c） ，其结构网见图 2。 图 2
5、 结构网2.3 绘制转速图2.3.1 验算传动组变速范围第二扩大组的变速范围是 2(1)6(21).58.xpR符合设计原则要求。2.3.2 分配降速比min10.382.3822312.51.540Eugg总2.3.3 绘制转速图本题目所选定的结构式共有三个传动组，变速机构共需 4轴，加上电动机轴共 5轴，故转速图需 5条竖线；主轴共 12种转速，故需 12条横线。主轴的各级转速，电动机转速及传动比分配都可见转速图（图 3） 。中北大学课程设计说明书- 4 -图 3 转速图2.4 确定齿轮齿数利用查表法由机床课程设计指导书 （陈易新编）表 9，求出各传动组齿轮齿数（表 2）：表 2 各传动组
6、齿轮齿数变速组 第一变速组 第二变速组 第三变速组齿数和 88 99 120齿轮 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10 Z11 Z12 Z13 Z14齿数 25 63 54 34 20 79 28 71 38 61 24 96 96 242.5 确定带轮直径由机床课程设计指导书 （陈易新编）表 11，查取小带轮基准直径：dd1=140mm大带轮直径由公式 求得：21di中北大学课程设计说明书- 5 -2.382140()140540d mu与带轮基准直径系列相比较，取 dd2=408mm。2.6 验算主轴转速误差主轴各级实际转速值用下式计算：12dEabcnuu实式中
7、， ， 分别为第一、二、三变速组齿轮传动比。aubc转速误差用主轴实际转速与标准转速相对误差的绝对值表示：10n标 准实 际 标 准 （ -） %表 3 转速误差表经检验（如上表 3） ，转速误差满足要求。2.7 绘制传动系统图主轴转速 n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11 n12标准转速r/min12.5 20 31.5 50 80 125 200 315 500 800 1250 1250实际转速r/min12.48 19.7 31.2 49.2 77.8 122.9 194.2 306.8 484.8 766.0 1210.2 1912.2转速误差 %0.
8、16 1.5 0.95 1.6 2.75 1.68 2.9 2.6 3.04 1 4.3 4.39中北大学课程设计说明书- 6 -图 4 传动系统图3. 传动零件的初步计算3.1 确定传动件的计算转速3.1.1 分析轴的计算转速主轴 根据金属切削机床表 8-2，中型机床主轴的计算转速是第一个三分之一转速范围内的最高一级转速，此即为 n=200r/min。各传动轴 轴可以从主轴为 200r/min向上查出，好象是 400r/min，但其实轴通过 250r/min便可以传递全功率，所以轴的计算转速为 250r/min；同样，轴的计算转速为 400r/min，轴的计算转速为 630r/min。3.1
9、.2 用表列出各传动件的计算转速中北大学课程设计说明书- 7 -表 4 传动件计算转速轴 齿 轮传动件 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10 Z11 Z12 Z13 Z14计算转速500 200 50 50 500 200 500 800 200 50 200 80 200 125 200 50 50 2003.2 确定主轴支承轴颈尺寸参照机床课程设计指导书 （陈易新编）表 3选取前支承轴颈直径：D1=90mm后支承轴颈直径：D2=（0.70.85）D 1=6377mm选取 D2=70mm3.3 估算传动轴直径参照机床课程设计指导书 （陈易新编）计算得：表 5 传动轴直
10、径的估算计算公式 轴号计算转速ncr/min电机至该轴传动效率输入功率P kw允许扭转角 deg/m传动轴的直径mm传动轴的长度mm花键轴尺寸NdDB 500 0.96 7.2 1.0 39.6 400 842488 200 0.960.995 7.16 1.0 49.8 400 8526010491cpdng 50 0.960.9950.99 7.1 1.0 70.2 500 107282123.4 估算传动齿轮模数参照机械设计(濮良贵 纪名刚主编)中齿轮传动设计及机械制造工艺、金属切削机床设计指导 （李洪主编）表 2.4-17计算各传动组最小齿轮的模数：中北大学课程设计说明书- 8 -表
11、6 齿轮模数的估算估算公式传动组小齿轮齿数比u1齿宽系数 m传递功率P载荷系数K许用接触应力 HP许用齿根应力 FP计算转速nc系数YFS模数mH模数mF选择模数m第一变速组z125 2.5 7 7.2 1 1100 518 500 4.52 2.5 2.39 3第二变速组z520 4 9 7.16 1 1100 518 200 4.66 3.54 3.24 4按齿面接触疲劳强度 321)(60uZnKPmHcmH按齿轮弯曲疲劳强度 3127FPcmSFY第三变速组z1424 4 9 7.1 1 1100 518 200 4.7 3.7 3.2 43.5 离合器的选择与计算根据车床工作特点，选
12、择片式摩擦离合器。通过查机械制造工艺、金属切削机床设计指导 （李洪主编）表 2.4-34、表 2.4-35、表 2.4-36、表 2.4-37和计算得：表 7 离合器计算计算公式 片数传递转矩Nm安全系数k摩擦系数f外片内径dmm内片外径Dmm接触宽度bmm基本许用压强 P0MPa次数修正系数km面数修正系数kx速度修正系数kv许用压强 P0MPa外片内片pbfDTkZdDzmr200;258209.51.3 0.08 36 72 18 1.1 1 0.79 1.02 0.886 5 6中北大学课程设计说明书- 9 -轴向压紧力 Q=pD 0bkv=0.853.1454181.02=26463
13、.6 普通 V 带的选择与计算(1)确定计算功率 NjNj=KN=1.2N=9KW（2）选择型号根据计算功率和小带轮的转速 n，确定选择 B型。（3）确定带轮的直径 D1，D 2D1=140mm，D 2=408mm（4）计算胶带速度 v故合格。10.6/nms（5）初定中心距 A0A0=（0.6 2） （D 1+D2）mm=（32808 1096）mm故选 A0=800mm（6）计算胶带的长度 L0 2210120()2()483.DL mA将上式计算出的 L0 查表选标准计算长度 L，L NL=2533 LN=2500 Y=33 L=Y+LN（7）计算胶带的弯曲次数 u合格112.68450
14、mvs（8）计算实际中心距 A2218()8.aDA式中 a=2L- （D1+D2）=22500- （140+408）=3278.4（9）定小带轮的包角 0合格0218186120oo oDA（10）确定胶带的根数 z中北大学课程设计说明书- 10 -故取 40193.2.45jNzC（11）求作用在支承轴上的径向力 Q10160sin282oQz N4. 结构设计4.1 带轮设计根据 V带计算，选用 4根 A型 V 带。由于轴安装摩擦离合器及传动齿轮，为了改善它们的工作条件，保证加工精度，采用了金属切削机床中介绍的卸荷带轮结构。4.2 主轴转停机构设计本机床属于普通机床，实用于机械加工车间。采用单向片式离合器,其结构图见金属切削机床课本。该离合器的工作原理是，移动滑套，钢球沿斜面向中心移动使滑块、螺母左移，压紧摩擦片，实现离合器啮合。4.3 齿轮块设计机床的变速系统采用了滑移齿轮变速机构。根据各传动组的工作特点，第一扩大组的滑移齿轮采用了表 2.5-4C所示的销钉连接装配式结构。基本组采用了表 2.5-3所示的整体式滑移齿轮。第二扩大组，由于传动转距较大，则采用了表 2.5-4a所示的键连接装配式齿轮。从工艺的角度考虑，其它固定齿轮（主轴上的齿轮除外）也采用花键联结。由于主轴直径较大，为了降低加工成本而采用单键联结。-轴传动齿轮
