金属切削机床课程设计说明书Word文档下载推荐.doc
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轻型车床主传动系统
设计任务
设计最大加工直径轻型车床主传动系统
已知条件:
转速范围Rn=45~1980r/minZ=12
电机转速及功率:
N电=1440r/minN=4Kw
设计内容
1.拟定结构式
2.绘制转速图
3.确定齿轮齿数
4.验算主轴转速误差
5.确定各传动件计算转速
6.绘制传动系统图
课程设计要求
1.方案的分析对比
2.运动设计与结构的关系
3.计算过程与表格设计
4.笔记本与设计过程
5.参考资料
指导教师评语:
成绩:
签字:
年月日
目录
设计目的 1
设计步骤 2
1主运动参数的拟定 2
1.1确定传动公比 2
1.2简式车床的规格 3
2主传动方案选择 3
2.1传动布局 3
2.2变速方式 3
2.3开停方式 4
2.4采用机械制动方式 4
2.5机械换向方式 4
3.传动方案拟定 5
3.1确定变速组数及传动副数 5
3.2结构式的拟定 7
3.3各变速组的变速范围及极限传动比 8
3.4转速图的拟定 9
3.5绘制转速图 10
3.6确定齿轮齿数 11
3.7确定计算转速 14
3.8验算主轴转速误差 15
3.9确定带轮直径 16
3.10绘制简式车床主传动系统图 16
结论 18
致谢 19
参考文献 20
沈阳大学课程设计
设计目的
通过机床主运动机械变速传动系统得结构设计,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,树立正确的设计思想,掌握基本的设计方法,并具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。
设计步骤
1主运动参数的拟定
1.1确定传动公比
根据《金属切削机床》
Rn== =44
,因此
Z= = =12
根据《金属切削机床》135页表7.1标准公比。
这里我们取标准公比系列=1.41.因为=1.41=1.06,根据《金属切削机床》表3-6标准数列。
首先找到最小极限转速45,再每跳过5个数(1.26=1.06)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、1980
1.2简式车床的规格
根据以上的计算和设计任务书可得到本次设计车床的基本参数:
车床的主参数(规格尺寸):
工件最大回转直径=320mm,最高转速=1980r∕min,最低转速=45r∕min,电机功率P=4KW,公比=1.41,转速级数Z=12
2主传动方案选择
2.1传动布局
机床主传动运动参数和动力参数确定以后,即可选择传动方案,其主要内容包括:
选择传动布局,选择变速、开停、制动及换向方式。
应根据机床的使用要求和结构性能综合考虑,通过调查研究,参考同类型机床,初拟出几个可行方案的主传动系统示意图,以备分析讨论。
传动方案对主传动系统设计、动力设计及结构设计有着重要影响。
对于有变速要求的主传动系统,其布局方式可分为集中传动式和分离传动式,应根据机床用途、类型和规格等加以合理选择。
本简式车床采用集中传动式,把主轴和主传动的全部变速机构集中装于同一个箱体内。
优点是:
结构紧凑,便于实现集中操纵:
箱体数少,在机床上安装调整方便。
缺点是传动件的振动和发热会直接影响主轴工作精度,降低加工质量。
2.2变速方式
机床变速方式可分为无级变速和有级变速两种变速方式。
本机床采用有级变速方式。
有级变速是指在若干固定转速级内不连续地变速。
这是目前国内外普通机床上应用最广泛的一种变速方式。
通常由齿轮等变速元件构
成的变速箱来实现变速,传递功率大,变速范围大,传动比准确,工作可靠。
但速度不能连续变化,有速度损失,传动不够平稳。
采用滑移齿轮变速方式:
这是应用最普遍的一种变速机构,其优点是:
变速范围大,得到的转速级数多;
变速方便,可传递较大功率;
非工作齿轮不啮合,空载功率损失小。
缺点是:
变速箱结构较复杂。
2.3开停方式
在电机不停止运转情况下,使主轴启动或停止。
采用锥式和片式摩擦离合器。
可用于高速运转中的离合,离合过程平稳,冲击小,特别适用于精加工和薄壁加工;
容易控制主轴回到需要的位置上,以便于加工和调整。
离合器还能兼起过载保护作用。
2.4采用机械制动方式
在电机不停转情况下可以根据需要制动。
采用闸带式制动器。
结构简单、轴向尺寸小、能以较小的操纵力产生较大的制动力矩。
但径向尺寸较大,在制动时在制动轮上产生较大的单侧径向压力,对所在传动轴有不良影响,故用多于中小型机床、惯性不大的主传动。
2.5机械换向方式
采用多片摩擦离合器式换向装置。
此装置可用于高速运转中换向,换向较平稳,但结构复杂。
为了换向迅速而无冲击,减少换向的能量损失,换向装置与制动装置联动,即换向过程中先经制动,然后在接通另一转向。
3.传动方案拟定
拟定变速方案,包括变速型式的选择以及开停、换向、制动、操纵等整个变速系统的确定。
变速型式则指变速和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的变速形式、变速类型。
变速方案和形式与结构的复杂程度密切相关,和工作性能也有关系。
因此,确定变速方案和型式,要从结构、工艺、性能及经济等多方面统一考虑。
变速方案有多种,变速形式更是众多,比如:
变速形式上有集中变速、分离变速。
扩大变速范围可用增加变速组数,也可采用背轮结构、分支变速等形式。
变速箱上既可用多速电机,也可用交换齿轮、滑移齿轮、公用齿轮等。
显然,可能的方案有很多,优化的方案也因条件而异。
3.1确定变速组数及传动副数
※传动副前多后少的原则:
主变速传动系从电动机到主轴,通常为降速传动,接近电动机的传动转速较高,传动的转矩较小,尺寸小一些,反之,靠近主轴的传动件转速较低,传递的转矩较大,尺寸就较大。
因此在拟定主变速传动系时,应尽可能将传动副较多的变速组安排在前面,传动副数少的变速组放在后面,使主变速传动系中更多的传动件在高速范围内工作,尺寸小一些,以节省变速箱的造价,减小变速箱的外形尺寸。
在拟定结构网时,先确定变速组的数目和每组的传动副数目。
本简式轻型车床主传动系统主轴有12级转速,公比为的主传动系统结构网,传动方案可以有:
1.有三个变速组
12=3x2x2
12=2x3x2
12=2x2x3
2.有两个变速组
12=3x4
12=4x3
方案一中两个变速组的传动副数为2,一个变速组传动副数为3,采用滑移齿轮方式变速时,要求在一个变速组内传动副数目通常不超过3个。
此方案满足采用滑移齿轮时的要求。
但和方案二相比此方案径向尺寸大。
方案二减少了一个轴,可缩短变速箱径向尺寸,但变速组内传动副数目增加了,因此此变速箱轴向尺寸将有所增加。
并且采用滑移齿轮变速方式时在一个变速组内采用四个传动副时,为制造和滑移方便,常采用两个双联滑移齿轮。
在设计操纵机构时应使两者互锁,以免同时啮合而发生运动干涉。
如采用方案二又有两种情况,为使传动件有较小的几何尺寸,对主传动系统而言,应把传动副多的变速组排在前面高转速处。
因为主传动系统有恒功率的特性,传动件转速越高,所传递转矩越小,从而可使传动件有较小的几何尺寸。
这就是所谓拟定结构网的“前多后少”原则。
根据以上所述,可取方案一:
3.2结构式的拟定
对于12=3x2x2传动式,当基本组与扩大组的排列顺序不同则会有6种结构式和对应的结构网。
结构式分别为:
12=31232612=312623
12=32212612=322621
12=34212212=342221
这6种结构式的结构网分别如图1:
图1结构网图
根据“前密后疏”原则,可知满足此条件的结构式为
12=312326
所以其结构网如图2:
图212=312326结构网图
3.3各变速组的变速范围及极限传动比
传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围:
在降速传动时,为防止被动齿轮的直径过大而使径向尺寸过大,常限制最小传动比,1/4,升速传动时,为防止产生过大的振动和噪音,常限制最大传动比,斜齿轮比较平稳,可取,故变速组的最大变速范围为/≤8~10。
主轴的变速范围应等于主变速传动系中各个变速组变速范围的乘积,即:
检查变速组的变速范围是否超过极限值时,只需检查最后一个扩大组。
因为其他变速组的变速范围都比最后扩大组的小,只要最后扩大组的变速范围不超过极限值,其他变速组就不会超过极限值。
R2=X(P-1)
其中=1.41,X2=6,P2=2
R2=1.416(2-1)=8≤8~10
所以符合要求。
3.4转速图的拟定
定中间轴转速:
在“升2降4”原则下,由于从电动机到主轴的总趋势是降速传动,如果中间轴的转速定得高一些,会使传动件的尺寸小一些。
因此在分配传动比时,按传动顺序,前面变速组的降速要慢一些,后面的变速组的降速要快一些,即所谓的降速要“前慢后快”。
对于该传动结构式共有三个传动组,变速系统共需四根轴,加上电动机轴共五根。
这样,在电动机轴到Ⅰ轴间可有一级定比传动。
从Ⅳ轴开始往前推。
通常以往前推比较方便,即首先定Ⅲ轴的转速(首先分配第二扩大组c的传动比)。
由于传动组c的变速范围:
Rc=X(P-1)=6=8
式中:
Rc—变速组的变速范围;
P—变速组的传动副数;
X—变速组的级比指数。
故这两对传动副的传动比必然是
ic1=1∕4=1∕4,ic2=2∕1=2
于是确定了Ⅲ轴的六级转速只能是:
180r∕min,250r∕min,355r∕min,500r∕min,710r∕min,1000r∕min。
可见Ⅲ轴的最低转速是180r∕min。
然后确定Ⅱ轴的转速。
传动组b是第一扩大组,级比指数x1=3。
可知,Ⅱ轴的最低转速可以是250r∕min,355r∕min,500r∕min,710r∕min,因为该设计有升速,又因为是轻型机床,在变速传动时应采用“前慢后快”的原则,同时不使传动比太小,故ibmax=1,ibmin=1∕3。
即Ⅱ轴的最低转速定为500r∕min,所以Ⅱ轴的三个转速是500r∕min,710r∕min,1000r∕min。
在Ⅰ—Ⅱ轴间的变速组a是基本组,级比指数是1,根据“前慢后快”的原则,则Ⅰ轴的转速可以是500r∕min,710r∕min,1000r∕min,1400r∕min,基于同样理由,确定Ⅰ轴的转速为1000r∕min。
电动机轴0与Ⅰ轴之间可以采用带传动,传动比i=1000∕1440,最后,分别在Ⅱ—Ⅲ轴间,过Ⅱ轴转速点分别画转速点的平行线。
同样在Ⅲ—Ⅳ轴间,过Ⅲ轴转速点画平行线,并在转速图上写出电机轴和主轴的转速、传动比连线上写出传动比。
这样,转速图最终完成。
3.5绘制转速图
转速图见图3
图3转速图
3.6确定齿轮齿数
确定齿轮齿数的原则和要求:
(1)轮的齿数和Sz不应过大;
齿轮的齿数
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