2024年机械制造装备大作业.doc

设计任务

无丝杠车床主传动系统运动和动力设计

设计规定：

机床主参数

公比φ

最低转速

级数Z

功率（kW）

最大加工直径ф400mm

无丝杠车床主传动系统设计

1.41

28

12

4

一、运动设计

1、确定极限转速

根据设计参数，主轴最低转速為28r/min，级数為12，且公比φ=1.41。于是可以得到主轴的转速分别為:28,40,56,80,112,160,224,315,450,630,900,1250r/min，则转速的调整范围

2、确定公比φ

根据设计数据，公比φ=1.41。

3、求出主轴转速级数Z

根据设计数据，转速级数Z=12。

确定构造式

按照主变速传动系设计的一般原则，选用构造式為的传动方案。其最终扩大组的变速范围,符合规定，其他变速组的变速范围也一定符合规定。

绘制转速图

选定电动机

根据设计规定，机床功率為4KW，最高转速為1600r/min，可以选用Y112M-4，其同步转速為1500r/min，满载转速為1440r/min，额定功率4KW。

分派总降速传动比

总降速传动比為，又电动机转速不在所规定原则转速数列当中，因而需要增長一定比传动副。

确定传动轴的轴数

轴数=变速组数+定比传动副数+1=3+1+1=5。

绘制转速图

由于确定中间各轴转速時，一般往前推比较以便，因此首先定III轴的转速。為防止从动齿轮尺寸过大而增長箱体的径向尺寸，一般限制降速最小传动比，又為防止扩大传动误差，减少振动噪声，限制最大升速比。

定III轴的转速

由于第二扩大组的变速范围為8，故这两对传动副的最小和最大传动比必然是，。

于是可以确定III轴的六级转速只能是：112,160,224,315,450,630r/min，可見III轴的最低转速為140r/min。

定II轴转速

第一扩大组的级比指数。于是，II轴的最低转速也許是160r/min（，）、224r/min（，）、315r/min（，）、450r/min（，），為使II轴转速不至于过低，导致II轴的转矩较大，又防止了升速，取，，这样，II轴的最低转速為315r/min，三级转速分别為630,450,315r/min。

定I轴转速

I轴级比指数為，由升2降4原则，则I轴的转速可以是315r/min，450r/min，630r/min，900r/min，1250r/min，基于上面的理由，确定I轴的转速為630r/min。

最终可以确定电动机轴（0轴）与I轴之间的传动比，采用带传动，传动比為

根据以上计算，绘制转速图如下：

图1转速图

绘制传动系统图

图2传动系统图

确定变速组齿轮传动副的齿数

①变速组a：

变速组a有三个传动副，传动比分别是，，

由参照文献[1]表3-9查得：

時：

時：

時：

可取，查表可得轴I积极齿轮齿数分别為：24、30、36。

根据对应的传动比，可得轴II上的三联齿轮齿数分别為：48、42、36。

②变速组b：

变速组b有两个传动副，传动比分别是，。

查表得：

時，

時，

可取，于是可得轴II上两联齿轮的齿数分别是：22、42。

于是根据对应传动比，得轴III上两齿轮的齿数分别是：62、42。

③变速组c：

变速组c有两个传动副，传动比分别是，。

查表得：

時：

時：

可取。

為降速传动，取轴III齿轮齿数為21；為升速传动，取轴IV齿轮齿数為35。由对应传动比，得轴III上两联动齿轮的齿数分别是21,84；轴IV两齿轮的齿数分别是70,35。

校核主轴转速误差

实际传动比所导致的主轴转速误差，规定不超过。下表為主轴转速误差与规定值之间的比较：

原则转速r/min

实际转速r/min

主轴转速误差

在原则值范围之内

28

21.92

0.29%

√

40

39.89

0.27%

√

56

55.84

0.28%

√

80

78.69

1.64%

√

112

112.41

0.37%

√

160

157.38

1.64%

√

224

223.37

0.28%

√

315

319.10

1.30%

√

450

446.74

0.72%

√

630

629.5

0.08%

√

900

899.28

0.08%

√

1250

1259

0.72%

√

动力设计

1、传动轴的直径确实定

传动轴的直径可以按照扭转刚度进行初步计算：

式中—传动轴直径

—该轴传递的功率

—该轴的计算转矩

—该轴每米長度容許扭转角，取值為

（1）主轴的计算转速

由参照文献[1]表3-10中所述，。

（2）各个传动轴的计算转速

由转速图可以得到I、II、III轴的计算转速分别為630,315,112r/min。

各传动轴直径

I轴：,取

I