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1、中北大学设计说明书1目录1.题目要求及参数确定-11.1 设计要求-11.2 运动参数确定-11.3 动力参数的确定-12.运动设计 -22.1 传动组的传动副数的确定-22.2 结构网和结构式各种方案的选择-22.3 拟定转速图-42.4 齿轮齿数确定-52.5 计算各传动件的计算转速-63.3.传动零件的初步计算传动零件的初步计算-73.1 传动轴直径初定-73.2 主轴轴颈直径确定-73.3 齿轮模数的初步确定-8 4.主要零件的验算-13中北大学设计说明书24.1 三角带传动计算和选定-134.2 圆柱齿轮的强度计算-154.3 传动轴验算-174.4 滚动轴承的验算-215.结构设计
2、及说明- -245.1 结构设计内容，技术要求及方案-245.2 展开图及布置-255.3 轴的设计-255.4 齿轮块设计-265.5 传动轴设计-285.6 主轴组件设计-306.总结-367.参考文献-37中北大学设计说明书31.1. 题目要求及参数确定题目要求及参数确定1.11.1 设计要求设计要求1）机床的类型、用途及主要参数车床，工作时间：二班制，电动机功率：N=3kw，主轴最高、最低转速如下：nmax=1600rpm, nmin=35.5rpm变速级数：z=12。2）工件材料：45 号钢 刀具材料：YT153）设计部件名称：主轴箱1.21.2 运动参数确定运动参数确定回转主运动的
3、机床，主运动的参数是主轴转速。 最低转速和最高转速：=35.5rpm =1600rpmminVmaxVminVmaxV 分级变速时的主轴转速数列：机床的分级变速机构共有 Z 级。Z=12，。任意两级转速之间的关系应为：min1VV max12VVjjVV1据=11，得：=1.41。查表 7-1 得：各轴转速：minmax VVRn35.5、50、71、100、140、200、280、400、560、800、1120、1600。 1.3 3 动力参数的确定动力参数的确定中北大学设计说明书4由任务书设定电动机功率：N=3KW。查机械设计课程设计手册 P167 表 12-1得应该选择 Y 系列三相异
4、步电动机电动机的型号为 Y100L-2，转速为n=2870rpm。2.2.运动设计运动设计2.1 传动组的传动副数的确定传动组的传动副数的确定传动组和传动副数可能的方案有：12=4*3 12=3*4 12=3*2*2 12=2*3*2 12=2*2*3在上列各方案中，前两个有时可以省掉一根轴。缺点是有一个传动组内有四个传动副。如果用一个四联滑移齿轮，则会增加轴向尺寸；如果用两个双联滑移齿轮，则操纵机构必须互锁以防止两个滑移齿轮同时啮合。所以一般少用。后三个方案中可根据下述原则比较：从电动机到主轴，一般为降速传动。接近电动机处的零件，转速较高，从而转矩较小，尺寸也就较小。如使传动副较多 的传动组
5、放在接近电动机处，则可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件就可以少些，就省材料了。这就是“前多后少”的原则。从这个角度考虑，以取12=3*2*2 的方案为好。2.22.2 结构网和结构式各种方案的选择结构网和结构式各种方案的选择在 12=3*2*2 中，又因基本组和扩大组排列顺序的不同而有不同的方案。可能的六种方案，其结构网和结构式见图 1。在这些方案中，可根据下列原则选择最佳方案。中北大学设计说明书5图 1 结构网中北大学设计说明书6传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围 主传动链任一传动的最大变速范围一般为：816。minmaxmaxuUR在检查传动组
6、的变速范围时，只需检查最后一个扩大组。因为其它传动组的变速范围都比它小。max1RRnpnxn在图中，方案 a,b,c,e 是可行的。方案 d,f 是不可行的。 基本组和扩大组的排列顺序基本组和扩大组的排列顺序 在可靠的四种结构网方案 a,b,c,e 中，还要进行比较以选择最佳方案。原则是选择中间传动轴变速范围最小的方案。因为如果各方案同号传动轴的最高转速相同，则变速范围小的，最低转速较高，转矩较小，传动件的尺寸也就可以小些。方案 a 的中间传动轴变速范围最小，帮方案 a 最佳。即如果没有别的要求，则应尽量使扩大顺序与传动顺序一致。2.32.3 拟定转速图拟定转速图电动机和主轴的转速是已定的，
7、当选定了结构网或结构式后，就可分配和传动级的传动比并确定中间轴的转速。再加上定比传动，就可画出转速图。中间轴的转速如果能高一些，传动件的尺寸也就可以小一些。但是，中间轴如果转速过高，将会引起过大的振动、发热和噪声。通常，希望齿轮的线速度不超过 1215m/s。对于中型车、钻、铣等机床，中间轴的最高转速不宜超过电动机的转速。对于小型机床和精密机床，由于功率较小，传动件不会过大。这时振动、发热和噪声是应该考虑的问题。因些更应该注意中间轴的转速，不使过高。中北大学设计说明书7本机床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 个轴。故转速图共需 5 个竖线，主轴共 12 级
8、转速，电动机轴转速与主轴最高转速相近，帮需 12 条横线。现拟定转速图如：图 22.42.4 齿轮齿数的确定齿轮齿数的确定因传动比 i 采用标准公比的整数次方，齿数和 S 以及小齿轮齿数可以z从表 8-1 中查得。在传动组 a 中，ia1=1,ia2=1/1.41,ia3=1/2。则，查 I 为 1，1.41，2 的三行。有数字的即为可能方案。取 S 为 72，则从表中查z出小齿轮齿数为 36,30,24。即 ia1=36/36,ia2=30/42,ia3=24/48。在传动图 2 转速图中北大学设计说明书8组 b 中，ib1=1,ib2=1/2.82 则查 I 为 1，2.82 的两行。有数
9、字的即为可能方案。取 S 为 84，则从表中查出小齿轮齿数为 42、22。即zib1=42/42,ib2=22/62。在传动组 c 中，ic1=2/1,ic2=1/4 则查 I 为 4 这一行。取 S 为 89，则从表中查出小齿轮齿数为 30、18。即zic1=60/30,ic2=18/72。2.52.5 计算各传动件的计算转速a.主轴: 确定主轴计算转速：主轴的计算转速为min/99.5r41.135.5nn131213zmin4b.各传动轴: 轴 III 可以从主轴为 100rpm按传动副 72/18 找上去，近似为140rpm，轴的计算转速为 400r/min；轴的计算转速为 800r/
10、min。c.各齿轮: 传动组 c 中，18/72 只需计算 z = 18 的齿轮，计算转速为400r/min；60/30 只需计算 z = 30 的齿轮，计算转速为=280r/min；传动组jnb 计算 z = 22 的齿轮，计算转速为=400r/min；传动组 a 应计算 z = 24 的齿jn轮，计算转速为=800r/min。jn中北大学设计说明书93 3 传动零件的初步计算传动零件的初步计算3.13.1 传动轴直径的初定传动轴直径的初定传动轴除应满足强度要求外，还应满足刚度的要求，强度要求保证轴在反复载荷和扭载荷作用下不发生疲劳破坏。机床主传动系统精度要求较高，不允许有较大变形。因此疲劳
11、强度一般不失是主要矛盾，除了载荷很大的情况外，可以不必验算轴的强度。刚度要求保证轴在载荷下不至发生过大的变形。因此，必须保证传动轴有足够的刚度。1轴的直径：min/800,99.099.096.011rn mmnjd18.2280099.099.096.0391391442轴的直径：min/400,922.099.099.098.0212rnmmnd2.26400922.0391391443轴的直径：min/140,89.099.099.098.0323rn mmnjd82.3310089.0391391444主轴的直径：min/5.35,85.098.099.099.0434rnmmnd11
12、.475.3585.0391391443.2 主轴轴颈直径的确定中北大学设计说明书101前轴颈应为 70-90mm,初选=80mm,后轴颈 (0.70.85) ，取1d1d1d为 65mm,取前轴承为 NN30216K,后轴承为 NN30213K,根据结构,定悬伸长度2dmma7512选定轴承查双列圆锥滚子轴承和圆锥磙子轴承283 87GB轴 I： 6005 d=25 D=47 B=12 轴 II： 30207 d=35 D=75 B=18.25 轴 III： 30208 d=40 D=80 B=19.75 轴 IV: 前端 30216 d=80 D=140 B=28.5 后端 30213 d=65 D=120 B=
