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1、金属切削机床课程设计说明书 题 目 卧式车床主运动变速系统设计 机械制造与自动化 专业 级 班 姓 名 学号 指导老师 职称 年 月 日课程设计评语: 课程设计答辩负责人签字:年 月 日目 录 一、设计课题 二、参数拟定 三、运动设计 四、动力计算和结构草图设计 五、传动轴的设计 六、主轴变速箱装配设计 七、设计小结 八、参考文献一、设计课题 设计说明及数据计算 备 注 设计最大加工直径400mm卧式车床的主运动变速系统 加工材料:钢、铸铁;刀具材料:硬质合金、高速钢,轴使用摩擦片离合器, 主运动电动机功率7.5kw,1450r/min。 v max= 200m/min; v min= 610
2、m/min. 二、参数拟定 设计说明及数据计算 备 注 由课题已知条件查切削用量简明手册,得知此车床的切削进给量为 0.51.8mm/r。 查卧式机床技术规格,据所设计机床型号,与CA6140对比,得知此机床最大加工 棒料直径约为47mm,由已知条件得: min / 2 . 1355 14 . 3 min / 200 1000 1000 min max max r d m d n min / 66 . 40 14 . 3 min / 6 1000 1000 max min min r d m d n 取整数值得 n max= 1360 r/min,n min= 40 r/min,即此机床主轴的
3、转速范围为 401360r/min,得34 min / 40 min / 1360 min max r r n n R n 查标准公比表,考虑到适当减小相对速度损失,选定公比 ,得 26 . 1 ,取Z=16 26 . 16 26 . 1 lg 34 lg 1 lg lg 1 n R Z 按标准转速数列为: 40,50.5,64,81,102.5,129.5,164,207,262,332,419.5,531,671.5,849.5 ,1074.5,1360r/min. 由主运动电机功率7.5KW,转速1450r/min,查机械设计手册,所选电动机型号为 Y132M-4,其主要参数为额定功率7
4、.5kW,同步转速1500r/min,满载转速1440r/min, 满载电流7A,满载时效率87%,满载功率因数0.85,最大转矩/额定转矩=2.2,净重 81kg。 切削进给量参考切 削用量简明手册第 9页表1.4 CA6140技术规格 参考金属切削机床 概论第23 页表2- 1 所参考机械设计手 册为软件版2.0三、运动设计 设计说明及数据计算 备 注1.选择结构式 1)确定变速组的数目和各变速组中传动副的数目 由Z=16,决定采用四个变速组,即16=2222。 2)确定变速组的扩大顺序 根据“前密后疏”的原则,选择16=2 1 2 2 2 4 2 8 的结构式。 3)验算变速组的变速范围
5、 最后扩大组的变速范围 ,在允许的变速范围内。 35 . 6 8 ) 1 2 ( ) 1 ( j j x k r 2确定是否需要增加降速的定比传动副 该车床的主传动系统的总降速比为40/1440=1/36,因在此系统中采用四个变速组, 平均降速比尚不足2.5,降速相对缓慢,因此无需另增加降速定比传动副。 3分配各变速组的最小传动比,拟定转速图 在本传动系统中共需要4根轴,加上电动机轴;16级转速,画转速图的格线如下: 1)决定轴45 的最小降速传动比主轴上的齿轮希望大一些,能起到飞轮的作用, 所以最后一个变速组的最小降速传动比取1/4,公比 ,1.26 6= 4,因此从5 26 . 1 轴E点
6、向上六格,在4轴找到D点,连结DE线即为45 轴的最小传动比。 2)决定其余变速组的最小传动比根据“前缓后急”的原则,轴34 间变速组取,即从D点向上四格,在3轴上取C点;同理轴23 间取 , 4 min / 1 u 3 min / 1 u 即从C点向上数三格,在轴2上取B点,分别连结AB线,BC线,CD线,如上图所示。 3)画出各变速组的传动比连线按基本组的级比指数x0=1,第一扩大组的级比指数x1=2,第二扩大组的级比指数x3=4,第三扩大组的级比指数x4=8,画出各变速组的传 动比连线如下图所示: 车床主传动系统转速图:四、动力计算和结构草图设计 设计说明及数据计算 备 注1选定齿轮传动
7、类型、材料及轴的材料 根课题要求,选用闭式直齿圆柱标准齿轮,材料选用45钢调质,齿面硬度为250HBS。轴选用45钢淬火处理。 2确定传动系统中齿轮的齿数 由主传动转速图可知在此传动系统中,最小齿数齿轮必在4轴上,由4轴到5轴的 传动比分别为: , 4 1 1 6 1 u 6 . 1 2 2 u 最小齿轮必然在降速比最大的传动副u 1 中,即z 1 =z min ,取z 1 =20,则80 4 20 1 1 1 u z z 齿数和 100 80 20 1 1 z z S z61 100 6 . 1 1 6 . 1 1 2 2 2 z S u u z39 61 100 2 2 z S z z 同
8、理由3轴到4轴的传动比分别为:, 39 . 0 1 u 1 2 u 取z 1 =23,则59 1 1 1 u z z 齿数和 82 59 23 1 1 z z S z41 82 1 1 1 1 2 2 2 z S u u z41 41 82 2 2 z S z z 同理由2轴到3轴的传动比分别为:, 494 . 0 1 u 79 . 0 2 u 取z 1 =25,则51 1 1 1 u z z 齿数和 76 51 25 1 1 z z S z34 76 79 . 0 1 79 . 0 1 2 2 2 z S u u z 42 34 76 2 2 z S z z 同理由1轴到2轴的传动比分别为:
9、, 59 . 0 1 u 746 . 0 2 u 取z 1 =26,则44 1 1 1 u z z 齿数和 70 44 26 1 1 z z S z30 70 746 . 0 1 746 . 0 1 2 2 2 z S u u z40 30 70 2 2 z S z z 3确定齿轮模数 1)计算最小齿轮分度圆直径3 2 ) ( 1 2 H H E d Z Z Z u u KT d 确定各参数值: 载荷系数 查载荷系数表取K=1.2; 齿轮最大转矩; mm N n P T 5 6 6 10 37 . 4 164 5 . 7 10 55 . 9 10 55 . 9 材料弹性系数 查材料弹性系数表,
10、 ; MPa Z E 8 . 189 取 , ,符合齿宽系数范围。 3 . 0 a 75 . 0 3 . 0 5 5 . 0 ) 1 ( 5 . 0 a d i 区域系数 Z H= 2.5; 重合度系数 因 ; 68 . 1 ) 80 1 20 1 ( 2 . 3 88 . 1 ) 1 1 ( 2 . 3 88 . 1 z z t ; 88 . 0 3 68 . 1 4 3 4 t Z 许用应力 查接触疲劳极限图,取 ,查最小安全系数表按一 MPa H 610 lim 般可靠要求取S H= 1; 则 MPa S H H H 610 lim 载荷系数表参考机 械设计基础第75 页表6-6 材料弹性系数表参 考机械设计基础第 76页表6-7 齿宽系数参才机械 设计基础第79页 表6-9 接触疲劳极限图参 考机械设计基础第 77页图6-21,最 小安全系数表参考 第78页表6-8