普通车床的主动传动系统设计
目录
绪论 .................................................................................................................................................. 3 1.主轴极限转速的确定 .................................................................................................................... 3 2.主动参数的拟定 ............................................................................................................................ 4
2.1确定传动公比? ................................................................................................................ 4 2.2主电动机的选择 ................................................................................................................. 5 3.普通车床的规格 ............................................................................................................................ 6 4.变速结构的设计 ............................................................................................................................ 6
4.1确定变速组及各变速组中变速副的数目 ......................................................................... 6 4.2结构式的拟定 ..................................................................................................................... 7 4.3各变速组的变速范围及极限传动比 ................................................................................. 8 4.4确定各轴的转速 ................................................................................................................. 8 4.5绘制转速图 ......................................................................................................................... 9 4.6确定各变速组变速副齿数 ............................................................................................... 10 4.7绘制变速系统图 ............................................................................................................... 12 5.传动件的设计 .............................................................................................................................. 12
5.1带轮的设计 ....................................................................................................................... 12 5.2传动轴的直径估算 ........................................................................................................... 16 5.3确定各轴转速 ................................................................................................................... 16 5.4传动轴直径的估算：确定各轴最小直径 ....................................................................... 17 5.5键的选择、传动轴、键的校核 ....................................................................................... 18 6.各变速组齿轮模数的确定和校核 .............................................................................................. 19
6.1齿轮模数的确定： ........................................................................................................... 19 6.2齿轮的设计 ....................................................................................................................... 24 7.齿轮校验...................................................................................................................................... 25
7.1齿轮强度校核 ................................................................................................................... 26
7.1.1校核a组齿轮 ........................................................................................................ 26 7.1.2 校核b组齿轮 ....................................................................................................... 27 7.1.3 校核c组齿轮 ....................................................................................................... 28
8.主轴组件设计 .............................................................................................................................. 30
8.1主轴的基本尺寸确定 ....................................................................................................... 30
8.1.1外径尺寸D ............................................................................................................ 30 8.1.2主轴孔径d ............................................................................................................. 30 8.1.3主轴悬伸量a ......................................................................................................... 32 8.1.4支撑跨距L ............................................................................................................ 32
8.1.5主轴最佳跨距L0的确定....................................................................................... 32 8.2主轴刚度验算 ................................................................................................................... 34 8.3主轴刚度验算 ................................................................................................................... 34 8.4各轴轴承的选用的型号 ................................................................................................... 36
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谢辞 ................................................................................................................................................ 37 小结 ................................................................................................................................................ 37 参考文献......................................................................................................................................... 38 ........................................................................................................................................................ 38
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普通车床的主动传动系统设计
绪论
机床主传动系统因机床的类型、性能、规格和尺寸等因素的不同，应满足的要求也不一样。设计机床主传动系时最基本的原则就是以最经济、合理的方式满足既定的要求。在设计时应结合具体机床进行具体分析，一般应满足的基本要求有：满足机床使用性能要求。首先应满足机床的运动特性，如机床主轴油足够的转速范围和转速级数；满足机床传递动力的要求。
本文设计的为普通车床的传动系统，根据不同的加工条件，对传动系统的要求也不尽相同，依据某些典型工艺和加工对象，兼顾其他的可能工艺加工的要求，拟定机床技术参数，拟定参数时，要考虑机床发展趋势和同国内外同类机床的对比，从而获得最优的参数，使机床设计的最为合理。
1.主轴极限转速的确定
确定主轴的最高转速和最低转速，应该在分析所设计机床几种典型加工方式的切削用量和参考现有同类型机床的技术性能的基础上，并按照“技术上先进，经济上合理”的原则进行。
由于通用性机床加工对象很广，不同工序所采用的切削用量相差悬殊，而且加工零件的尺寸变换也很大，所以要合理地确定其极限转速是一个复杂的任务，必须对有关加工工序和切削用量进行分析，在分析切削用量的过程中，应特别注意下列几点：
1.考虑先进加工方法，但所选的切削用量不应该是个别记录，而应该具有普遍性。
2.应考虑刀具材料的发展趋势。例如普通车到在大多数情况下已经采用硬质合金，目前陶瓷刀具也已开始应用等情况。
3.最高和最低转速不能仅用计算方法来确定。还应该和先进的同类机床比较，因为过大的转速范围不仅不能充分发挥其性能，而且还可能使结构无法实现。在传动系统拟定好以后，验算各主要传动件的最大圆周速度应不超过允许值。 主轴最高和最低转速可按下列计算： nmax= nmin=
1000vmax (rpm)
?dmin1000vmin (rpm)
?dmax第 3 页 共 40 页
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其中：
nmax、nmin——主轴最高、最低转速（m/min）； dmax 、dmin——最大、最小计算直径。
vmax、vmin——典型工序的最大、最小切削速度（m/min）；
普通车床采用最大速度vmax的典型工序一般为用硬质合金车刀精车或半精车钢质轴类工件的外圆，取vmax=225r/min。 采用最小速度vmin的典型工序又以下几种情况： 1.在低速光车，要求获得粗糙度小于R3.2μm； 2.精铰孔
3.加工各种螺纹及多头螺纹；
4.用高速钢车刀，对铸铁材料的盘类工件进行粗车端面工作，取
vmin=25r/min。
一般取计算直径： dmax=0.5D
dmin=(0.2~0.25)dmax 式中D为最大工件回转直径，即主参数(mm)。
当典型工序为铰孔或加工螺纹时，应按在车床上常用最大铰孔直径或经常加工的最大螺纹直径作为最大计算直径
dmax，根据调研可推荐：
dma0.2D1 ,(D1为刀架上最大工件回转直径） x 故 nmax= nmin=
1000vmax1000?225==1800 r/min，取nmax=1800 r/min；
?dmin??321000vmin1000?25==40 r/min， 取nmin=40 r/min；
?dmax??200 与本次设计给定的参数相差不大，取计算值。
2.主动参数的拟定
2.1确定传动公比?
根据《机械制造装备设计》P83公式（2-2）因为已知
Rn??z?? ∴ Z=
lgRn+1 lg?∴?=(Z?1)Rn=（12?1）45=1.41
根据《机械制造装备设计》p83表2-4 标准公比?。这里我们取标准公比系
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列?=1.41.
因为?=1.41=1.066，根据《机械制造装备设计》P83表2-5标准数列。首先找到最小极限转速40，再每跳过5个数（1.26～1.066）取一个转速，即可得到公比为1.41的数列：40、56、80、112、160、224、315、450、630、900、1250、1800。
2.2主电动机的选择
合理的确定电机功率P，使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。
现在以常见的中碳钢为工件材料，取45号钢，正火处理，车削外圆，表面粗糙度Ra=3.2mm。采用车刀具，可转位外圆车刀，刀杆尺寸：16mm?25mm。刀具几何参数：?0=15o，?0=6o，?r=75o，?r?=15o，?=0o，?01=-10o，br1=0.3mm，re=1mm。
现以确定粗车是的切削用量为设计：
① 确定背吃刀量ap和进给量f，根据《切削加工简明实用手册》P444表8-50，ap 取4mm，f取1 mmr。
② 确定切削速度，参《切削加工简明实用手册》P448表8-57，取Vc=2ms。 机床功率的计算，
P449-P450表8-59和表8-60，主切削力的计算 根据《切削加工简明实用手册》
主切削力的计算公式及有关参数：
FZ=9.81?60nFc?CFc?aZFc?fZFc?vZFc ?KFc
=9.81?60?0.15?270?4?10.75?2?0.15?0.92?0.95 =4495.4（N） 切削功率的计算
Pc=Fc?vc?10?3=4495.4×2×10?3=9kw； 取机床的效率为0.85， PZ?pz??90.85?10.57(kw)
根据《机械设计课程设计手册》P167表12-1 Y系列（IP44）电动机的技术数据,Y系列（IP44）电动机为一般用途全封闭自扇冷式笼型异步电动机，具有防尘埃、铁屑或其他杂物侵入电动机内部的特点，B级绝缘，工业环境温度不超过+40℃，相对湿度不超过95%，海拔高度不超过1000m，额定电压
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