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1、机械制造装备课程设计项目总结报告 题 目：工作台面积2501000mm2卧式升降台铣床主传动系统设计院 （系） 机电工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 学 号 班 号 指导教师 填报日期 哈尔滨工业大学机电工程学院制 年 月哈尔滨工业大学机械制造装备课程设计任务书姓 名： 院 系：机电工程学院专 业：机械设计制造及其自动化 班 号： 学 号： 任务起止日期： 年11月30日 至 年12月18日课程设计题目：工作台面积卧式升降台铣床主传动系统设计主要内容：（1）运动设计：根据给定的设计要求，分析定传动方案和传动系统图，确定传动副的传动比及轮齿数，并计算主轴实际转速与标准转速的相对误
2、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，初算传动轴朱静、齿轮模数，确定皮带类型及根数等。完成装配草图，验算传动件的应力、变形等是否在允许范围内，验算主轴组件的静刚度。（3）结构设计：进行主传动轴系、变速机构、主轴组件、箱体、操纵机构、润滑与密封等结构设计，回执装配图（包括展开图、剖视图）及零件工作图。（4）撰写项目总结报告，包含详细的设计说明。技术要求：主轴转速级数，最低转速，公比，电动机功率。进度安排：三周（1）准备工作及初算2天； （2）展开草图4天；（3）截面草图2天； （4）验算、加粗、标注4天；（5）技术文档整理3天； （6）答辩1天指导教师签字：年 月 日 教研
3、室主任意见：教研室主任签字：年 月 日 目 录1项目背景分析41.1 综合课程设计的目的41.2 金属切削机床在国内外发展趋势42研究计划要点与执行情况52.1 设计任务书52.2 进度安排53项目关键技术的解决64具体研究内容与技术实现64.1 运动设计64.1.1 确定转速范围结构方案确定64.1.2 转速图94.1.3 传动系统图104.2动力设计154.2.1 主轴及传动轴轴颈154.2.2 齿轮模数174.3 结构设计214.3.1 展开图设计214.3.2 截面图及轴的空间布置214.4 零件验算224.4.1 主轴刚度224.4.2 传动轴刚度294.4.3 齿轮疲劳强度345技
4、术指标分析365.1 传动系统图的设计365.2 齿轮齿数、模数的选择375.3 轴径、孔径的选择375.4 其他零部件、细节376存在的问题与建议377参考文献381项目背景分析1.1 综合课程设计的目的综合课程设计II是机械设计制造及自动化专业极其重要的实践性教学环节。其目的是在相关先修课程学习后，进行机械结构设计综合训练，使学生掌握机械系统分析和设计的基本步骤和方法，培养和锻炼学生综合运用所学知识解决实际工程问题的能力。也为学习后续专业课奠定基础。1.2 金属切削机床在国内外发展趋势机床作为加工的母机，总是要保证和提高加工质量和生产率，随着科技的不断进步，各种机床也相应地不断发展与更新，
5、如性能参数的提高、功能的扩大、切削功率的加大，自动化程度的提高，机床动态性能的不断改善，加工精度的不断提高，基础元件的不断创新，控制系统的更新等等。我国机床工业的发展趋势：根据机床工具工业局对振兴我国机床工业的设想，要在以后相当长时期内限制和压缩落后机床的生产，要化大力气发展高性能、高效率、高水平的适合国民经济需要的“高档”产品，改善机床品种的构成比。重点发展机、电、仪结合的产品。注意在冲压、电加工、激光、等离子加工中应用数控技术。国外机床工业的发展，特别讲究机床的精度、效率，讲究机床制造工艺技术水平，试验分析与理论研究。从七十年代以来，国外已普遍推广使用数控机床。日本和美国已建成柔性自动化生
6、产车间和柔性自动化工厂，整个机床制造的技术水平和自动检测控制技术已有大幅度提高。2研究计划要点与执行情况2.1 设计任务书设计内容见表2-1。表 2-1设计任务题目公比级数功率工作台面积卧式升降台铣床主传动系统设计182.2 进度安排进度安排见表2-2。表 2-2进度安排第一周第二周第三周星期123、4、5123、4、512、3、45准备初算开题展开草图截面草图验算加粗论文报告答辩图版手册指导书图册等齿轮和轴的布置完成项目总结报告教师下达任务书3项目关键技术的解决课程设计设计要求：1、图纸工作量：画两张图：开展图（A0）。操纵机构、摩擦离合器、换向、制动和润滑不要求画，但要求掌握。截面图（A1
7、）：画剖面轴系布置示意图（包括截面外形及尺寸、车床标中心高）。（2、标注：中心距，配合尺寸，中心高（车床），外形尺寸。3、明细：不设明细表，件号采用流水号（1,2,3）标注，标准件的标准直接标在图纸上（件号下面），标题栏采用标准装配图的标题栏（18056），其中，图号：KS01（表示：课设01号图纸）；单位：哈尔滨工业大学；图名：主传动系统装配图。4、验算：一对齿轮，小齿轮验算弯曲强度，大齿轮验算接触强度，一根传动轴，主轴按两支撑计算。5、主轴端部结构要按标准画。4具体研究内容与技术实现4.1 运动设计4.1.1 确定转速范围结构方案确定4.1.1.1 确定极限转速由设计任务书，电机额定功率，
8、铣床最低转速，级数，公比。则转速调整范围（4-1）其中：转速调整范围；转速公比；传动级数。可以得到，主轴的极限转速（4-2）其中：转速调整范围；最低转速 。可以得到，4.1.1.2 确定公比由参考文献1表3-6可知主轴实际最大转速。 主轴的转速数列为25，31.5，40，50，63，80，100，125，160，200，250，315，400，500，630，800，1000。4.1.1.3 确定主轴转速级数由参考文献1式（3-2）得，转速级数（4-3）其中：转速调整范围；转速公比。可以得到，4.1.1.4 确定结构网或结构式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
9、应选择的形式，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：其最末扩大组的调速范围，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为避免扩大传动误差，减少振动噪声，一般限制直齿圆柱齿轮的最大升速比4.1.2 转速图4.1.2.1 选用电动机由参考文献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，机型号。其级数6，同步转速，满载转速。4.1.2.2 分配总降速传动比总的降速传动比比较大，增加定比传动副，然
10、后将总的降速传动比根据“先缓后急”原则，确定各变速组最小传动比。4.1.2.3 确定传动轴的轴数传动轴数变速组数定比传动副数。4.1.2.4 绘制转速图因为确定中间各轴转速时，通常往前推比较方便，所以先确定轴的转速 确定轴的转速由于第二扩大组的变速范围为8，故这两对传动副的最小和最大传动比选择为，于是可以确定轴的六级转速只能是100,125,160,200,250,315,400,500,630 确定轴转速第一扩大组的级比指数。为避免从动齿轮尺寸过大而增加箱体的径向尺寸，一般限制降速最低传动比，又为了避免扩大传动误差，减少震动噪声，限制最大升速比。为使轴转速不至过低，造成轴的转矩较大，又避免升
11、速，取， 确定轴转速轴级比指数，由升2降4的原则，确定轴转速为630。 最后确定电动机主轴与轴之间的的传动比。采用齿轮传动，传动比为转速图见图4-1。图 4-1转速图4.1.3 传动系统图4.1.3.1 应该注意的问题1. 因为零件的参数尚未确定，一般根据转速图，先按传动副的传动比拟定一个主传动系统草图。待装配图完成后再修改草图为证实系统传动图，传动轴上的出路轴向位置大致展开图相对应，画出轴承符号，标上轴号，齿轮齿数及模数，皮带轮直径，电动机型号，功率和转速。2. 要有利降低齿轮变速箱的噪声（1）主轴高转速范围的传动比排列，可采用先降速后升速的传动，使总转速和减小，以期降低噪声。这种高速传动采
12、用先降后升，可使同一变速组的传动比有升速有降速，有利于减小齿数和，齿轮线速度及中心距。（2）主轴高速传动时，应缩短传动链，以减小传动副数。（3）不采用噪声大的锥齿轮传动副。（4）前边的变速组中的降速传动比不宜采用极限值，以避免增加径向尺寸。最末变速组中可采用最小传动比，特别是铣床以增加主轴的飞轮效应。4.1.3.2 确定变速组齿轮传动副的齿数由传动结构式可知，变速组有3个传动副，其传动比分别是。传动比小于1时取其倒数，由参考文献1表3-9，在变速组中，可以得到， 取。在变速组中，可以得到， 取。在变速组中，可以得到， 取。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应该是相同的。中型机床一般取，由此可以确定各传动之间的齿数。定比组（电动机主轴与轴之间的齿轮齿数）变速组a变速组 b 第二扩大组 初选的齿轮齿数和应在后面进行限制的讨论和验证。由此，初步确定了各变速组及定比传动的齿轮齿数，可以得到详细的转速图见图4-2。图 4-2详细转速图4.1.3.3 核算主轴转速误差齿轮齿数确定后，主轴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：（4-4）其中：转速公比.可以得到，误差分析结果见表4-1表 4-1主轴转速误差标号误差结论11227.041250-1.84%合格2984.541
