太原工业学院
金属切削机床课程设计
设计题目卧式车床主传动系统设计系别机械工程系
专业机械设计制造及其自动化学生姓名
班级学号
设计日期 2012年7月
太原工业学院
课程设计
课程名称金属切削机床
设计题目卧式车床主传动系统设计
系别机械工程系
专业机械设计制造及其自动化
班级0920111
姓名
学号
指导教师
日期2012.6.26
卧式车床设计任务书
一、设计题目
卧式车床主传动系统设计
设计系数：主轴最低转速=min n 31.5min /r 公比Ф=1.41=606.1
变速级数z=12
电机功率P=7.5KW ，电机转速n=1440min /r
二、确定结构式和结构网
1. z=12
Ф=1.41
=min n 31.5min /r
变速范围 4541.1111-min
max
≈===
z n n n R ? m i n /144045min max r n n ==
2.结构式、传动组和传动副数的确定 ①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
第一行方案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。
第二行的三个方案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 x2x2 的方案为好。
②结构式或结构网的各种方案的确定 由①知方案有
a.63122312??=
b.61222312??=
c.16222312??=
d.36122312??=
e.21422312??=
f.12422312??= 选择原则：
I)传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围
降速传动中，主动齿轮的最少齿数受到限制min u ≥41； 避免被动齿轮的直径过大升速传动比最大值max u ≤
2（斜齿传动
max
u = 2.5）尽量减
少振动和噪声；
各变速组的变速范围max R =
max u /min
u ≤8-10 之间；
对于进给传动链，由于转速通常较低，零件尺寸也较小，上述限制可放宽些。
8
.251
≤≤进i 。故max 进R 14≤
在检查传动组的变速范围时，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。应为:
max )
1-(p n R R n x n ≤=? II)基本组与扩大组的排列顺序。
原则是选择中间传动轴变速范围最小的方案。 综上所述，方案a 63122312??= 较好
3.结构网
三、转速图
1.因为 Ф=1.41=6
06.1 所以每隔5个数取一个数
查表1-1得 各级转速分别为：
31.5 45 63 90 125 180 250 355 600 710 1000 1400
2.根据已知参数，取电动机4112-M T ,额定功率7.5KW ，满载转速1440min /r 。 本例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轴。故转速图需5条竖线，主轴共12速，电动机轴转速与主轴最高转速相近，故需12条横线。
Ⅳ轴 12级速度 31.5 45 63 90 125 180 250 355 600 710 1000 1400
Ⅲ轴 传动组变速 6
?=8，所以俩个传动副传动比为极限值1c i =41
?，22?=c i
Ⅱ轴 级比指数3，取转速为500,710,1000min /r Ⅰ轴 级比指数1，取 2
11
?
=
a i ?
1
1=
a i 13=a i
四、带轮直径与齿轮齿数的确定
1.选择三角带类型
选工况系数X=1.1，则计算功率4.441.1=?==KN N j 根据电机转速和计算功率，三角带取B 型。 2.确定带轮的计算直径2D B 型 取min D =126mm 2D =
)-(12
1
ξD n n ? ，其中ξ=0.02 所以256mm 2%-1126710
1440
2=??=
）（D 3.确定三角带速度
s m n
D v /5.91000
601440
1261000
60min =???=
?=
ππ
4.确定中心距0A
0A =(0.7~2)(21D D +) 取0A =1.8*（126+256）=688 5.确定三角带的计算长度0l 及内周长n l
0l =20A +07.20294)
(2
min 221≈-++A D D D D ）（π
将计算出的0l 数值取整到标准的计算长度
2030=l 2000
=n l 6.验算三角带的绕曲次数n 。
75.42000
5
.9110001000=??==
l mv n ﹤40（m 为带轮个数） 7.确定实际中心距A 465.6882
-0
0=+
=l l A A 当中心距需要精确计算时，可按下式计算
8
)
D -(D 8-min 22a a A +
=
式中2859.91)D (D -22min =+=πl a
得A=714.95 8.验算最小包角
000min
2012058.1693.57-180≥=?-≈A
D D α 9.确定三角带根数
,1
0C N N Z i
=
0N 为单根三角带在0180=α情况下传递的功率值，1C 表示包角系数。
79.393
.013.25
.710=?==
C N N Z i ，用4根
10.确定齿轮齿数
11=a i z S =...,60、62、64、66、68、70、72、74...
41
.11
2=
a i z S =...60、63、65、67、68、70、72 (2)
13=
a i z S =...60、63、66、69、72、75...
从以上三行挑出z S =60和72可用，取z S =72
查表得1Z =36，242=Z ,3=Z ,364=Z ,425=Z ,486=Z
11=b i ， z S =...60、62、64、68、70、72、74、76、78、80、82、84...
8
.21
2=
b i z S =...61、65、68、69、72、73、76、77、80、81、84... 取z S =84
查表得427=Z ,228=Z ,429=Z ,6210=Z
21=c i z S =...84、87、89、90、92、93...
4
1
2=
c i z S =...80、84、85、89... 取z S =90 6011=Z 1812=Z 3013=Z 7214=Z
11.主轴转速系统的验算
主轴转速在使用上并不要求十分准确，转速稍低或稍高并无太大的影响，由确定的齿轮数所得的实际转速与传动设计理论值难以完全相符，需要验算主轴各级
转速，最大误差不超过10
%1-）（? 1%.4%1-10-=≤=
?）（理
理
实?n n n
15.138930
60
4242363698.025612614401400=?????
=实n
1%.4775%.0100%1400
1400
-15.1389≤=?=
?
25.99230
60
4242423098.025612614401000=?????
=实n
1%.4775.0100%1000
1000
-25.992≤=?=
?
575.69430
60
4242482498.02561261440710=?????
=实n 1%.417%.2≤=?
492.9230
60
6222363698.02561261440500=?????
=实n
1%.442%.1≤=?
09.35230
60
6222423098.02561261440355=?????
=实n 1%.482%.0≤=?
46.24630
60
6222482498.02561261440250=?????
=实n 1%.442%.1≤=?
64.17372
18
4242363698.02561261440180=?????
=实n 1%.453%.3≤=?
03.12472
18
4242423098.02561261440125=?????
=实n 1%.4775%.0≤=?
82.8672
18
4242482498.0256126144090=?????
=实n 1%.453%.3≤=?
62.617218
6222363698.0256126144063=?????
=实n 1%.42%.2≤=?
01.447218
6222423098.0256126144045=?????
=实n 1%.42%.2≤=?
81.3072
18
6222482498.025*********.31=?????
=实n 1%.42%.2≤=?
12.传动系统图
13.计算转速。
（1）主轴 1-3
m i n
z
j n n ?= 计算转速为主轴从最低转速算起，第一个31转速
范围内的最高级转速，即为min /904r n =
（2）各传动轴：轴Ⅲ可从主轴为90r/min ，按72/18的传动副找上去，似应为355r/min,
但由于轴Ⅲ上的最低转速125r/min ，经c 可使主轴得到31.5和250r/min 俩种转速，250r/min
要传递全部功率，所以轴Ⅲ计算转速应为125r/min,轴Ⅱ的计算转速可按传动副b 推上去，得355r/min 。
五、传动轴计算及其组件的设计
传动轴直径的估算与验算
传动轴直径的估算
传动轴直径按扭转刚度用下列公式估算传动轴直径
)(114
cm n N
d j
?= 其中N-电动机功率，n j -该传动轴的计算转速r/min
六、齿轮模数的估算与计算
1.弯曲疲劳（根据齿轮最多的齿轮进行计算与计算）
齿轮弯曲疲劳的估算3
32j
x w n Z N
m ≥
Z 6：43.2355485
.7323
=?≥w m
Z 10：17.3125625
.7323
=?≥w m
Z 14：36.390
725
.7323
=?≥w m
2.齿面点蚀估算
3
370j
n N A ≥
'2j
j j Z Z A
m +=
Z 6：29.102355
5
.73703
=≥A 84.2482457
.204=+=
j m
Z10：85.144125
5
.73703
=≥A 45.362227
.289=+=
j m
Z14：61.16190
5
.73703=≥A 59.372
1822
.323=+=
j m
七、齿根圆验算
1.Ⅱ、Ⅲ轴上齿轮使用花键周向定位
由上表得
齿根圆强度校核
2.Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ轴上齿轮使用平键周向定位
八 齿轮的尺寸计算
尺宽的计算
齿宽计算公式1d B d j ?Φ=（d Φ齿宽系数，d 1为小齿轮直径）
d Φ=0.2-1.4
两支乘相对小齿轮作对称布置最大
两支乘相对小齿轮作不对称布置
Φ取中等
d
小齿轮作悬臂布置
Φ最小
d
Ⅰ轴Z min=24
Φ=0.5 B j1=0.5×96=48 圆整取48
d
Ⅱ轴Z min=22
Φ=0.5 B j2=0.5×88=44 圆整取44
d
Ⅳ轴Z min=30
Φ=0.5 B j4=0.5×120=60
d
Ⅲ轴Z min=18
Φ=0.5 B j3=0.5×72=36.0 圆整取36
d
在设计上，相啮合齿轮的一对齿轮，小齿轮比大齿轮宽5-10mm
B1=72 B4=72 B2=48 B6=40 B3=60 B5=53
B8=44 B10=37 B9=B7=84
B12=36 B14=29 B13=60 B11=53
九、参考文献
戴曙主编. 金属切削机床. 北京：机械工业出版社. 2011
孙桓，陈作模，葛文杰主编. 机械原理第七版. 北京：高等教育出版社. 2006
陆凤仪，钟守炎主编. 机械设计第二版. 北京：机械工业出版社. 2010
唐增宝，常建娥主编. 机械设计课程设计第三版. 武汉：华中科技大学出版社. 2006
十、小结
通过本次的课程设计，感慨颇多，收获也很多。从中学到很多东西，做课程设计要按照一定的步骤完成设计的任务，设计中既是对课本内容的认识与深化了解，也要靠自己去理解分析问题，对于一次设计来说，总体布局很重要，既要有逻辑联系，又要分类排版，在做课程设计中，感觉学习很充实。
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 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
《卧式车床主主传动系统设计》课程设计说明书 学院、系：机械工程学院 专业：机械工程及自动化 学生姓名： 班级： 指导教师姓名：姚建明职称：副教授 最终评定成绩： 2015 年12月10日至2016 年01月09日
目录 1普通车床传动系统的设计参数2 参数的拟定 3传动设计 4传动件的估算 5动力的设计 6结构设计及说明 7参考文献 8总结
一、普通车床传动系统的设计参数 1.1普通车床传动系统设计的设计参数： （a ）主轴最低转速15主轴最高转速1500 （b ）公比φ=1.26； （c ）电机功率为7.5KW ； （d ）电机转速为1440r/min 。 二、参数的拟定 2.2 电机的选择 已知异步电动机的转速有3000 /min r 、1500/min r 、1000/min r 、750 /min r ，已知额P =7.5KW ，根据《车床设计手册》附录表2选Y132M-4，额定功率7.5kw ,满载转速为1440 min r ，87.0=η。 1min max -== z n N N R ? n Z n R 1-=? 1lg lg += ? n R Z z=11 为了方便计算取z==12 三、传动设计 3.1 主传动方案拟定 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
? 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1Z 、 2Z 、……个传动副。即 321Z Z Z Z = 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：b a Z 3?2= ，可以有3种方案：12=3×2×2；12=2×3×2；12=2×2×3 ? 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，选传动式为12=3×2×2。 ? 结构式的拟定 对于12=3×2×2传动式，有6种结构式和对应的结构网。分别为： 12=32×21×26 12=31×23×26 12=34×22×21 12=34×21×22 12=31×26×23 12=32×26×21 根据主变速传动系统设计的一般原则传动顺序与扩大顺序相一致的原则 13612322=??
机床主传动系统设计 多轴箱是组合机床的重要专用部件。它是根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递各主轴运动的动力部件。其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台，可完成钻扩铰镗孔等加工工序。 通用主轴箱采用标准主轴，借助导向套引导刀具来保证被加工孔的位置精度。 5.1大型主轴箱的组成 大型通用主轴箱由通用零件如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等 组成。有箱体、前盖、后盖、上盖、侧盖等为箱体类零件；主轴、传动 轴、手柄轴、传动齿轮、动力箱或电动机齿轮等为传动类零件；叶片泵、 分油器、注油标、排油塞、油盘和防油套等为润滑及防油元件。 5.2多轴箱通用零件 1．通用箱体类零件箱体材料为HT200，前、后、侧盖等材料为HT150。 多轴箱的标准厚度为180mm，前盖厚度为55mm，后盖厚度为90mm。 2．通用主轴 1)滚锥轴承主轴 2)滚针轴承主轴 3)滚珠轴承主轴：前支承为推力球轴承、后支承为向心球轴承或圆锥滚子 轴承。因推力球轴承设置在前端，能承受单方向的轴向力，适用于钻孔 主轴。 3．通用传动轴 通用传动轴一般用45＃钢，调质T235；滚针轴承传动轴用20Cr钢， 热处理S0.5～C59。 4．通用齿轮和套 多轴箱用通用齿轮有：传动齿轮、动力箱齿轮和电机齿轮。 5.3通用多轴箱设计 1．多轴箱设计原始依据图
1) 多轴箱设计原始依据图 图5－1.原始依据图 2) 主轴外伸及切削用量 表5－1.主轴参数表 3) 被加工零件：箱体类零件，材料及硬度，HT200，HB20～400 2． 主轴、齿轮的确定及动力的计算 1) 主轴型式和直径、齿轮模数的确定 主轴的型式和直径，主要取决于工艺方法、刀具主轴联结结构、刀具的进给抗力和切削转矩。钻孔采用滚珠轴承主轴。主轴直径按加工示意图所示主轴类型及外伸尺寸可初步确定。传动轴的直径也可参考主轴直径大小初步选定。 齿轮模数m （单位为mm ）按下列公式估算： (30~m ≥=≈1.9（《组合机床设计简明手册》p62）
数控机床主传动系统 第一节概述 1、对主传动系统的要求 (1)调速范围 :多用途、通用性大的机床要求主轴的调速范围大，低速大转矩功能，较高的速度，如车削加工中心。 (2)热变形: 电动机、主轴及传动件都是热源。低温升、小的热变形是对主传动系统要求的重要指标。 (3)主轴的旋转精度和运动精度: 主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、低速转动条件下测量主轴前端和距离前端300mm处的径向圆跳动和端面圆跳动值。主轴在工作速度旋转时测量上述的两项精度称为运动精度。数控机床要求有高的旋转精度和运动精度。 (4)主轴的静刚度和抗振性: 数控机床加工精度较高，主轴的转速又很高，因此对主轴的静刚度和抗振性要求较高。主轴的轴颈尺寸、轴承类型及配置方式，轴承预紧量大小，主轴组件的质量分布是否均匀及主轴组件的阻尼等对主轴组件的静刚度和抗振性都会产生影响。 (5)主轴组件的耐磨性: 主轴组件必须有足够的耐磨性，使之能够长期保持良好的精度。 2、主轴变速方式 (1).无级变速 (2)(分段无级变速 :1)带有变速齿轮的主传动2)通过带传动的主传动3)用两个电动机分别驱动主轴 (3)(液压拨叉变速机构在带有齿轮传动的主传动系统中，齿轮的换挡主要靠液压拨耳来完成 3、主轴部件
主轴部件是机床的一个关键部件，它包括主轴的支承、安装在主轴上的传动零件等。 机床的主轴部件满足的要求:主轴的回转精度、部件的结构刚度和抗振性、运转温度和热稳定性以及部件的耐磨性和精度保持能力等。 对于数控机床尤其是自动换刀数控机床，为了实现刀具在主轴上的自动装卸与夹持，还必须有刀具的自动夹紧装置、主轴准停装置和主轴孔的清理装置等结构。 (1)、主轴端部的结构形状 主轴端部用于安装刀具或夹持工件的夹具，在设计要求上，应能保证定位准确、安装可靠、联接牢固、装卸方便，并能传递足够的转矩 主轴为空心，前端有莫氏锥度孔，用以安装顶尖或心轴。 1)莫氏锥度是一个锥度的国际标准，用于静配合以精确定位。锥度很小，利用摩擦力可以传递一定的扭矩，方便拆卸。莫氏锥度又分为长锥和短锥,长锥多用于主动机床的主轴孔,短锥用于机床附件和机床连接孔, (2)主轴部件的支承 机床主轴带着刀具或夹具在支承中作回转运动，应能传递切削转矩承受切削抗力，并保证必要的旋转精度。机床主轴多采用滚动轴承作为支承，对于精度要求高的主轴则采用动压或静压滑动轴承作为支承。 (3)滚动轴承的精度 主轴部件所用滚动轴承的精度有高级E、精密级D、特精级C和超精级B。前支承的精度一般比后支承的精度高一级，也可以用相同的精度等级。普通精度的机床通常前支承取C、D级，后支承用D、E级。特高精度的机床前后支承均用B级精度液体静压轴承和动压轴承主要应用在主轴高转速、高回转精度的场合，对于要求更高转速的主轴，可以采用空气静压轴承，这种轴承达每分钟几万转的转速，有非常高的回转精度。 (4)(主轴滚动轴承的预紧
机械工程学院 课程设计说明书 专业机械设计制造及其自动化 班级 XXXXXXXXXXX 姓名 XXXXXXXX 学号 XXXXXXXXXXXX 课题普通车床主传动系统设计 指导教师 XXXXXXXXXX 年月日
普通车床主传动系统设计说明书 一、 设计题目：设计一台普通车床的主传动系统，设计参数： (选择第三组参数作为设计数据) 二、运动设计 （1）传动方案设计（选择集中传动方案） （2）转速调速围2000 max 44.4445 min n Rn n == = （3）根据《机械制造装备设计》78P 公式（3-2）因为已知 1 -=z n R ? ∴ Z=?lg lg n R +1 ∴?=)1(-Z n R =114.44=1.411 根据《机械制造装备设计》77P 表3-5 标准公比?。这里我们取标准公比系列 ?=1.41，因为?=1.41=1.066，根据《机械制造装备设计》77P 表3-6标准数列。首先找到最小极限转速25，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：45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400、 2000。 （4）结构式采用：13612322=??
1）确定系数' 0x ' 0ln 1111210ln n R x Z ? = -+=-+= 2）确定结构网和结构式： 确定基本组传动副数，一般取 02 P =，在这里取 03 P = 3）基型传动系统的结构式应为：12612232=g g 4）变型传动系统的结构式，应在原结构式的基础上，将元基本组基比指数 加上' x 而成，应为' 0x 为0，故不发生改变。 根据“前多后少”，“前密后疏”的原则，取13612322=?? 5）验算原基本组变形后的变速围 () 2213(21)32 1.41 1.41 2.88x P R ? -?-====< 6）验算最末变速的组变速围 () 3316(21)63 1.41 1.417.8588x P R ? -?-====< 根据中间变速轴变速围小的原则选择结构网。从而确定结构网如下： 传动系的结构网
一、设计题目 设计一台普通橱窗的主传动系统，完成变速级数为12~8级。 二、设计目的 1、运用、巩固和扩大已学过的知识，特别是机床课程，提高理论联系实际的设计与计算能力。 2、初步掌握机床主传动系统的设计方法与步骤，在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练。 3、培养使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。 4、是毕业设计教学环节实施的技术准备。 三、设计内容与基本要求 （一）运动设计 1、传动方案设计 采用集中传动方案 2、转述调整范围R 选第一组参数进行计算与设计 1.1190 1000 min max === n n R n 3、公比 由已知条件知，该传动系统为单公比传动系统公比41.1=?
4、结构式采用 42130222238??=?==z （1）确定系数 018710=+-=+-= ' Z L R L x n n n ? （2）确定结构网和结构式 ①基本组传动副数一般取20=P ②基型传动系数的结构式为：4212228??= ③因为系数00=' x ，所以变形传动系统的结构式为：4 212228??= （3）验算原基本组的变速范围 841.112<=' =?r （4）验算最末变速组的变速范围 895.341.1)12(4)12(43<===-?-??r 故所选结构式符合要求。 5、绘制转速图 1212.1119010001 ≈= ?? ? ??=-u 结构网如下：
转速图： 6、三角带设计 由<<机械设计>>表11.5知2.1=A K （1）计算功率KW P K P A c 4.55.42.1=?==。 （2）型号 由kw P c 4.5=，min /14401r n =及表11.8知应选A 型带。 （3）带轮直径1D ，2D 选mm D 1001=，则mm D D 1501000 1500 12== （4）校核带速V s m n D V /23.56000 1000 10014.36000 1 1=??= = π s m V /5min ≥；s m V /25max ≤ 所以选的带型号符合要求。 （5）初定中心矩0A mm mm D D A 500~150))(2~6.0(210=+≈
陕西理工学院 车床主传动系统设计 设计题目 系别 专业 学生姓名 班级学号 设计日期
目录 第一章概述--------------------------------------------------------------4 1、车床主传动系统课程设计的目的----------------------------4 2、设计参数----------------------------------------------------------4 第二章参数的拟定-----------------------------------------------------4 1、确定极限转速----------------------------------------------------4 2、主电机选择-------------------------------------------------------5第三章传动设计--------------------------------------------------------5 1、主传动方案拟定-------------------------------------------------5 2、传动结构式、结构网的选择----------------------------------5 3、转速图的拟定----------------------------------------------------6第四章传动件的估算---------------------------------------------------7 1、三角带传动的计算----------------------------------------------7 2、传动轴的估算----------------------------------------------------9 3、齿轮齿数的确定和模数的计算-------------------------------11 4、齿宽确定----------------------------------------------------------15 5、齿轮结构设计----------------------------------------------------16 6、带轮结构设计----------------------------------------------------16 7、传动轴间的中心距----------------------------------------------16 8、轴承的选择-------------------------------------------------------17第五章动力设计---------------------------------------------------------17
新疆工程学院机械工程系毕业设计（论文）任务书 学生姓名专业班级机电一体化09-11（1）班设计(论文)题目数控机床主传动系统及主轴设计 接受任务日期2012年2月29日完成任务日期2012年4月9日指导教师指导教师单位机械工程系 设 计(论文)内容目标 培养学生综合应用所学的基本理论，基础知识和基本技能进行科学研究能力的初步训练；培养和提高学生分析问题，解决问题能力。通过毕业设计，使学生对学过的基础理论和专业知识进行一次全面地系统地回顾和总结。通过对具体题目的分析和设计，使理论与实践结合，巩固和发展所学理论知识，掌握正确的思维方法和基本技能。 设计(论文)要求 1．论文格式要正确。 2．题目要求：设计题目尽可能选择与生产、实验室建设等任务相结合的实际题目，完成一个真实的小型课题或大课题中的一个完整的部分。 3．设计要求学生整个课题由学生独立完成。 4．学生在写论文期间至少要和指导老师见面5次以上并且和指导教师随时联系，以便掌握最新论文的书写情况。 论文指导记录 2012年3月1号早上9：30-12：00在教室和XX老师确定题目。2012年3月6日早上10：00-12:00在教室确定论文大纲与大纲审核。2012年3月13日早上10:00-12：00在教室确定论文格式。 2012年3月20日早上9：30-12:00在教室对论文一次修改。 2012年3月27日早上9：30-12:00在教室对论文二次修改。 2012年4月6日早上9：30-12：30在教室对论文三次修改。 2012年4月9日早上9:30-12：00在教室老师对论文进行总评。 参考资料[1]成大先.机械设计手册-轴承[M].化学工业出版社 2004.1 [2]濮良贵纪名刚.机械设计[M].高等教育出版社 2006.5 [3]李晓沛张琳娜赵凤霞. 简明公差标准应用手册[M].上海科学技术出版社 2005.5 [4]文怀兴夏田.数控机床设计实践指南[M].化学工业出版社 2008.1 [5][日]刚野修一(著). 杨晓辉白彦华(译) .机械公式应用手册[M].科学出版社 2004
目录 摘要............................................................................................................ II ABSTRACT. ............................................................................................... III 第一章前言 .. (1) 1.1课题背景及目的 (1) 1.2国内外研究现状及发展趋势 (1) 1.2.1 数控系统的发展趋势 (1) 1.2.2 我国数控车床的研究现状及发展趋势 (2) 1.3课题研究内容及方法 (5) 1.3.1 课题研究内容 (5) 1.3.2 研究方法 (5) 1.4论文构成 (5) 第二章主传动系统的设计 (6) 2.1主传动系统的设计要求 (6) 2.2总体设计 (6) 2.2.1 拟定传动方案 (6) 2.2.2 选择电机 (7) 2.2.3 主运动调速范围的确定 (9) 2.2.4 转速图 (11) 第三章传动系统零部件设计 (12) 3.1传动皮带的设计和选定 (12) 3.1.1．V带传动设计 (12) 3.2轴系部件的结构设计 (14) 3.2.1 I轴结构设计 (14) 3.2.2 II轴结构设计 (17) 3.2.3电磁摩擦离合器的计算和选择 (21) 第四章主轴结构设计 (23) 4.1对主轴组件的性能要求 (23) 4.2轴承配置型式 (24) 4.3主要参数的确定 (24) 4.4主轴头的选用 (25) 4.5编码器的选择与安装 (25) 第五章结论 (27) 参考文献 (28) 致谢 (29)
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min =31.5n 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 n R n n =min max 1-=z n R ? 因为?=1.41 ∴得n R =44.64 取n R =45 ∴ max min 1386n n n R ==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 /min r 、1500/min r 、1000/min r 、750 /min r ，已知额P 是4KW ，根据《车床设计手册》附录表2选Y132S-4，额定功率5.5kw ，满载转速1440 min r ，87.0=η。 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1Z 、 2Z 、……个传动副。即ΛΛ321Z Z Z Z = 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： b a Z 3?2= ，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： 62123212??= 61323212??= 14223212??= 24123212??= 31623212??= 12623212??= 根据主变速传动系统设计的一般原则13612322=??
制造装备 课程设计任务书 （2015~2016学年） 设计题目普通车床主传动系统的设计 学院名称电气工程与自动化学院机械工程系 专业（班级）机械设计制造及自动化 姓名（学号）Z41214054XX 起讫日期 指导教师 下发任务书日期 201X年 X月 X 日
安徽大学制造装备课程设计任务书
安徽大学 审阅 课程设计成绩评定 答辩
目录１、参数的拟定 ２、运动的设计 ３、传动件的估算和验算 ４、展开图的设计 ５、总结
一、参数拟定 １、确定公比φ 已知Ｚ＝8级（采用集中传动） n max =1250 n min=40 R n=φz-1 所以算得φ≈1.26 2、确定电机功率N 已知电机功率N=4.4kw 二、运动的设计 1、列出结构式 8=2[2] 3[] 2[4] 因为：在I轴上如果安置换向摩擦离合器时，为减小轴向尺寸，第一传动组的传动副数不能多，以2为宜。在机床设计中，因要求的R较大，最后扩大组应取2更为合适。由于I轴装有摩擦离合器，在结构上要求有一齿轮的齿根圆大于离合器的直径。 2、拟定转速图 1）主电机的选定 电动机功率N：4.4KW 电机转速n d:
因为n max =1250vr/min ，根据N=4.4KW ，由于要使电机转速n d 与主轴最高转速相近或相宜，以免采用过大的升速或过小的降速传动。所以初步定电机为：Y132m-4，电机转速1440r/min 。 2）定比传动 在变速传动系统中采用定比传动，主要考虑传动、结构和性能等方面要求，以及满足不同用户的使用要求。为使中间两个变速组做到降速缓慢，以利于减少变速箱的径向尺寸，故在Ⅰ-Ⅱ轴间增加一对降速传动齿轮。 3）分配降速比 8级降速为：250315400500 630 8001000 315 1250 （r/min ） 画出转速图 8=2[2]2[2]2[4] 电 ⅡⅢ Ⅳ Ⅰ250 315400500 630800100012501440r/min 结构大体示意图:
目录 前言 0 1．设计任务和目的 (1) 2．运动设计 (1) 1）运动参数的确定 (1) 2）拟定结构式 (3) 3)确定是否需要增加降速的定比传动副 (4) 4)分配个变速组的最小传动比，拟定转速图 (4) 5）齿数的确定 (4) 6)选择最佳转速 (5) 7)皮带轮直径的确定 (5) 3．动力计算 (7) 1)计算各轴的功率和扭矩 (7) 2)确定个传动件的计算转速 (7) 3）主轴及各轴直径的估算 (8) 4）齿轮模数估算和几何尺寸计算 (8) 5)主轴及各传动组件的结构分析与选择 (9) 4.主轴组件的设计计算 (10) 5．参考资料…………………………………… 5．结束语……………………………………
机床主传动系统设计 摘要：本课题为机床主传动系统的设计，经过全面的分析比较确定一种比较合理的方案使该系统能完成18级变速，基本满足通用型普通车床的加工要求和技术要求。本系统的设计过程中运用了分析比较，逆推等方法来完成了各种不同方案的优化选择，从而确定了一套比较合理的方案。 关键词：优化设计、逆推法、公比、基本组、扩大组 1.设计任务和目的： 该机床主传动系统可提供各种车削工作所需转速，使车床完成各种公制、英制、模数螺纹的车削任务。 主轴三支撑均采用滚动轴承；该系统具有刚性好、功率大、操作方便等特点。2.运动设计： 1）运动参数的确定： 已知：主轴的最高转速Nmax=1440rpm，最低转速：Nmin=30rpm，求主轴的转速级数Z及公比Ф。 a.公比Ф的确定： 依据资料要求，对于中型通用机床，万能性较大，因而要求转速级数Z要多一些，但结构又不能过于复杂。因此，公比Ф常推荐优先选择1.25或1.41。 b.转速级数Z的确定及分析比较： 由R n =N max ／N min =1400／30=46.667，Z=1+ L g R n ／L g Ф 当Ф=1.26时，经计算Z=1+L g 46.667／L g 1.26≈18级； 当Ф=1.41时，经计算Z=1+ L g 46.667／L g 1.41≈12级。 分析比较： 当Ф=1.26时，计算得Z=18级转速，级数较大，机床主传动系统结构较复杂，所需传动件相对较多，但适用范围更广，有利于机床主传动系统功能的充分发挥。在选择车削速度时，更有利于优化选择，与同类级数较少的机床相比较，更能发挥其性能。同时速度损失相对较小； 当Ф=1.41时，计算得Z=12级转速，级数较小，机床主传动系统结构相对简单，但通用性不强。 综上所述： 本系统选择Ф=1.26，Z=18级转速方案。 按标准转速数列为：30、37.5、47.5、60、75、95、118、150、190、235、300 、375、475、600、750、950、1180、1500（rpm）。 2）拟定结构式： a．确定变速组的数目和各变速组中的传动副的数目。 该主传动系统的变速范围较大，级数较多，需经过较长的传动链才能将其速度降到主轴的所需转速，通常采用P=2或3，18=33332，共需三个变速组。 b．确定不同传动副数的各变速组的排列次序：
毕业设计（论文）任务书 指导老师 课题名称CA6150车床主轴箱设计学生姓名 专业班级数控班
目录 1、概述 2、主运动的方案选择与主运动的设计 3、确定齿轮齿数 4、选择电动机 5、皮带轮的设计计算 6、传动装置的运动和运动参数的计算 7、主轴调速系统的选择计算 8、主轴刚度的校核 一、概述 主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统，它应具有一定的转速（速度）和一定的变速范围，以便采用不同材料的
刀具，加工不同的材料，不同尺寸，不同要求的工件，并能方便的实现运动的开停，变速，换向和制动等。 数控机床主传动系统主要包括电动机、传动系统和主轴部件，它与普通机床的主传动系统相比在结构上比较简单，这是因为变速功能全部或大部分由主轴电动机的无级调速来承担，剩去了复杂的齿轮变速机构，有些只有二级或三级齿轮变速系统用以扩大电动机无级调速的范围。 1.1数控机床主传动系统的特点 与普通机床比较，数控机床主传动系统具有下列特点。 4转速高、功率大。它能使数控机床进行大功率切削和高速切削，实现高效率加工。 5变速范围宽。数控机床的主传动系统有较宽的调速范围，一般Ra>100，以保证加工时能选用合理的切 削用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面 质量。 6主轴变速迅速可靠，数控机床的变速是按照控制指令自动进行的，因此变速机构必须适应自动操作的 要求。由于直流和交流主轴电动机的调速系统日趋 完善，所以不仅能够方便地实现宽范围无级变速， 而且减少了中间传递环节，提高了变速控制的可靠 性。 7主轴组件的耐磨性高，使传动系统具有良好的精度保持性。凡有机械摩擦的部位，如轴承、锥孔等都 有足够的硬度，轴承处还有良好的润滑。 1.2 主传动系统的设计要求 ①主轴具有一定的转速和足够的转速范围、转速级数， 能够实现运动的开停、变速、换向和制动，以满足 机床的运动要求。 ②主电机具有足够的功率，全部机构和元件具有足够 的强度和刚度，以满足机床的动力要求。 ③主传动的有关结构，特别是主轴组件要有足够高的
哈尔滨工业大学 题目：无丝杠车床主传动系统运动和动力设计
目录 一、运动设计 (3) 1 确定极限转速 (3) 2 确定公比 (4) 3 求出主轴转速级数 (3) 4 确定结构式 (3) 5 绘制转速图 (3) 6 绘制传动系统图 (5) 7 确定变速组齿轮传动副的齿数 (6) 8 校核主轴转速误差 (7) 二、动力设计 (8) 1 传动轴的直径确定 (8) 2 齿轮模数的初步计算 (9) 参考文献 (11)
一、运动设计 1、 确定极限转速 根据设计参数，主轴最低转速为30r/min ，级数为11，且公比φ=1.41。于是可以得到主轴的转速分别为：26.5,37.5, 53, 75, 106, 150, 212, 300, 425, 600, 850r/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=11。 4、 确定结构式 按照主变速传动系设计的一般原则，选用结构式为53122312??=的传动方案。其最后扩大组的变速范围86.541.1)12(52≤==-?R ,符合要求，其它变速组的变速范围也一定符合要求。 5、 绘制转速图 （1）选定电动机 根据设计要求，机床功率为4KW ，最高转速为850r/min ，可以选用Y132M2-8，其同步转速为1000r/min ，满载转速为960r/min ，额定功率5.5KW 。 （2）分配总降速传动比U 总降速传动比为027.0850 5 .26min === Nd N U ，又电动机转速min /960r n d = 不在所要求标准转速数列当中，因而需要增加一定比传动副。 （3）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。 08 . 32 26.5 850 min max = = = N N Rn
题目：简式车床主传动系统设计 专业：机械设计制造及其自动 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 2017年6月30日
目录 设计目的 (3) 设计步骤 (4) 1.确定传动公比及其转速值 (4) 1.1确定传动公比 ................................................ 错误！未定义书签。 1.2选定主轴各级转速 (4) 2.选择主传动方案 (5) 2.1 变速方式 (5) 2.2开停、制动 (5) 3.拟定结构式、结构网、转速图 (5) 3.1拟定结构式 (5) 3.2画结构网 (6) 3.3拟定转速图 (7) 3.3.1确定定比传动 (8) 3.3.2确定各轴转速 (8) 3.3.3确定齿轮齿数 (9) 3.3.4校核主轴转速误差 (11) 4．确定各传动件计算转速 (12) 4.1各轴计算转速： (12) 4.2各个齿轮计算转速 (13) 5.传动系统图 (14) 结束语 (15) 参考文献 (17)
设计目的 通过设计实践，掌握机床主传动系统的设计方法。培养综合运用机械制图，金属切削技术，机械设计技术，及结构工艺相关知识，进行工程设计的能力。培养使用手册图册，有关资料及设计标准规范的能力，提高技术总结及编制技术文件的能力。巩固所学理论知识，为毕业设计积累经验，做准备。
设计步骤 根据设计题目给定的机床种类、规格、主轴极限转速（n min 、n max ）、转速级数Z ，确定其他有关运动参数，选定主轴各级转速值：通过分析比较，选择传动方案；拟定结构式和结构网，拟定转速图；确定齿数及带轮直径；绘制传动系统图 1.确定传动公比及其转速值 1.1确定传动公比 根据给定的主轴极限转速Rn=37.5～1700r/min 和转数级数Z=12，求得传动公比 33.455 .371700 min max == = n n Rn 1 -=Z Rn ?=1.41 1.2选定主轴各级转速 查参考文献【1】可知标准公比为1.06，1.12，1.26，1.41，1.58，1.72，2 因为=1.41=1.066 查参考文献【1】表7-1标注数列表 首先找到最小极限转速37.5r/min 再每跳过5个数取一个转数，即可得到公比为1.41的数列
普通车床主传动系统设计说明书 一、 设计题目：设计一台普通车床的主传动系统，设计参数： (选择第三组参数作为设计数据) 二、运动设计 （1）传动方案设计（选择集中传动方案） （2）转速调速范围2000 max 44.4445 min n Rn n == = （3）根据《机械制造装备设计》78P 公式（3-2）因为已知 1 -=z n R ? ∴ Z=?lg lg n R +1 ∴?=)1(-Z n R =114.44=1.411 根据《机械制造装备设计》77P 表3-5 标准公比?。这里我们取标准公比系列 ?=1.41，因为?=1.41=1.066，根据《机械制造装备设计》77P 表3-6标准数列。首先找到最小极限转速25，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：45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400、 2000。 （4）结构式采用：13612322=??
1）确定系数' 0x ' 0ln 1111210ln n R x Z ? = -+=-+= 2）确定结构网和结构式： 确定基本组传动副数，一般取 02 P =，在这里取 03 P = 3）基型传动系统的结构式应为：12612232= 4）变型传动系统的结构式，应在原结构式的基础上，将元基本组基比指数 加上'0 x 而成，应为' 0x 为0，故不发生改变。 根据“前多后少”，“前密后疏”的原则，取13612322=?? 5）验算原基本组变形后的变速范围 () 2213(21)32 1.41 1.41 2.88x P R ? -?-====< 6）验算最末变速的组变速范围 () 3316(21)63 1.41 1.417.8588x P R ? -?-====< 根据中间变速轴变速范围小的原则选择结构网。从而确定结构网如下： 传动系的结构网
摘要 对CM6132精密车床主传动系统进行数控化改造，主要对主传动系统进行改造。改造包括机械和数控两部分。机械部分：拆掉变速箱改用变频电动机实现无级调速。数控部分：数控系统采用开环控制系统，系统中没有反馈电路，不带检测装置，指令信号单方向传递。开环系统主要由步进电机驱动，结构简单，成本低廉、易掌握，调试和维修比较方便简单，已广泛应用于数控机床.数控机床集计算机技术、电子技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体，是典型的机电一体化产品。它的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大变化。现代的CAD/CAM、FMS、CIMS等技术都是建立在数控技术之上。数控技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业水平的核心标志，实现加工机床及生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向。 关键词：数改造；数控车床；步进电机控
Abstract As to the NC transform of CM 6132 precise lathe, vertical and horizontal motion system are concerned including mechanism part and NC part. As for as the mechanism part is concerned, in order to decrease the friction and increase the motion precision, ball guide screw is adopted. As to the NC part, open loop control system is adopted in NC system. There is no feedback circuit and test and determining facilities with one-way instruction signal transmission.The open loop system is mainly droved by stepper motor, which is of simple structure, low cost, easy learning with simple preliminary test and maintenance. It is widely used in NC lathe. 【Key words】Numerical control innovation NC lathe Stepper motor
第一章概论 一、数控系统发展简史 1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。二、国内数控机床状况分析 （一）国内数控机床现状 近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床以FMS模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。 2001年，我国机床工业产值已进入世界第5名，机床消费额在世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国的53.67亿美元，消费额比上一年增长25%。但由于国产数控机床不能满足市场的需求，使我国机床的进口额呈逐年上升态势，2001年进口机床跃升至世界第2位，达24.06亿美元，比上年增长27.3%。近年来我国出口额增幅较大的数控机床有数控车床、数控磨床、数控特种加工机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等，普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压力机、木工机床等。出口的数控机床品种以中低档为主。 （二）国内数控机床的特点 1、新产品开发有了很大突破，技术含量高的产品占据主导地位。 2、数控机床产量大幅度增长，数控化率显著提高。 2001年国内数控金切机床产量已达1.8万台，比上年增长28.5%。金切机床行业产值数控化率从2000年的17.4%提高到2001年的22.7%。 3、数控机床发展的关键配套产品有了突破。 三、数控系统的发展趋势 1.继续向开放式、基于PC的第六代方向发展 基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。 2.向高速化和高精度化发展 这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。 3.向智能化方向发展 随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高。 （1）应用自适应控制技术 数控系统能检测过程中一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。（2）引入专家系统指导加工 将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。 （3）引入故障诊断专家系统