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机床主传动系统设计
第一章 概述
1.1机床主轴箱课程设计的目的
(1)通过机床主传动系统的机械变速机构设计,使学生树立正确的设计思想和掌握机床设计的基本方法;
(2)巩固和加深所学理论知识,扩大知识面,并运用所学理论分析和解决设计工作中的具体问题;
(2)通过机械制造装备课程设计,使学生在拟订机床主传动机构、机床的构造设计、各种方案的设计、零件的计算、编写技术文件和设计思想的表达等方面,得到综合性的基本训练;
(3)熟悉有关标准、手册和参考资料的运用,以培养具有初步的结构分析和结构设计计算的能力。
1.2设计参数
普通车床传动系统设计的设计参数:
(a)主轴转速级数Z=12;
(b)主轴转速范围r/min;
(c)公比φ=1.41;
(d)电机功率为7.5KW;
(e)电机转速为1440r/min。
第二章 参数的拟定
2.1 确定极限转速
由
因为=1.41
∴得=44.64 取=45
∴ r/min 取标准转速1440r/min
2.2 主电机选择
已知异步电动机的转速有3000 、1500 、1000、750 ,已知是4KW,根据《车床设计手册》附录表2选Y132S-4,额定功率5.5,满载转速1440 ,。
第三章 传动设计
3.1 主传动方案拟定
可能的方案有很多,优化的方案也因条件而异。此次设计中,我们采用集中传动型式的主轴变速箱。
3.2 传动结构式、结构网的选择
结构式、结构网对于分析和选择简单的串联式的传动不失为有用的方法,但对于分析复杂的传动并想由此导出实际的方案,就并非十分有效。
3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目
级数为Z的传动系统由若干个顺序的传动组组成,各传动组分别有、、……个传动副。即
传动副中由于结构的限制以2或3为合适,即变速级数Z应为2和3的因子: ,可以有3种方案:
12=3×2×2;12=2×3×2;12=2×2×3
3.2.2 传动式的拟定
12级转速传动系统的传动组,选择传动组安排方式时,考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。
主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大,最后一个传动组的传动副常选用2。
综上所述,传动式为12=3×2×2。
3.2.3 结构式的拟定
对于12=2×3×2传动式,有6种结构式和对应的结构网。分别为:
根据主变速传动系统设计的一般原则
3.3 转速图的拟定
第四章 传动件的估算
4.1 三角带传动的计算
三角带传动中,轴间距A可以加大。由于是摩擦传递,带与轮槽间会有打滑,宜可缓和冲击及隔离振动,使传动平稳。带轮结构简单,但尺寸大,机床中常用作电机输出轴的定比传动。
(1)选择三角带的型号
根据公式
式中P---电动机额定功率,--工作情况系数
因此选择A型带。
(2)确定带轮的计算直径,
带轮的直径越小带的弯曲应力就越大。为提高带的寿命,小带轮的直径不宜过小,
即。查《机械设计》表8-3,8-7取主动轮基准直径=125mm。
由公式
式中:-小带轮转速,-大带轮转速,所以,取整为250mm。
(3)确定三角带速度
按公式
因为5m/minV25 m/min,所以选择合适。
(4)初步初定中心距
带轮的中心距,通常根据机床的总体布局初步选定,一般可在下列范围内选取: 根据经验公式
即:262.5mm 750mm
取=600mm.
(5)三角带的计算基准长度
由《机械设计》表8-2,圆整到标准的计算长度
(6)验算三角带的挠曲次数
符合要求。
(7)确定实际中心距
验算小带轮包角,轮上包角合适
(9)确定三角带根数
得:
传动比:
查表得= 0.40KW,= 3.16KW;=0.97;,=0.95
所以取 根
(10)计算预紧力
查《机械设计》表8-4,q=0.18kg/m
(11)计算压轴力
4.2 传动轴的估算
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。
4.2.1 主轴的计算转速
主轴的计算转速是低速第一个三分之一变速范围的最高一级转速:
4.2.2 各传动轴的计算转速
轴Ⅳ:有12级转速,其中80r/min通过齿轮获得63r/min
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