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1、机械制造装备机械制造装备(zhungbi)设计设计课课课课 程程程程 设设设设 计计计计 第一页，共40页。机械制造装备机械制造装备(zhungbi)(zhungbi)设计课程设计设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计一、设计一、设计(shj)题目题目 设计一台普通设计一台普通(ptng)(ptng)车床的主传动系统，完成变速级数车床的主传动系统，完成变速级数为为1818级。级。二、设计目的二、设计目的 通过设计通过设计实践，实践，掌握掌握机床主传动系统的机床主传动系统的设计方法设计方法。培养培养综合运用机械制图、机械设计基础、机械制造装备设计综合运用机械制图、机械设计基础、机械制
2、造装备设计及结构工艺等相关知识，进行及结构工艺等相关知识，进行工程设计的能力工程设计的能力。培养使用培养使用手册、图册、有关资料及手册、图册、有关资料及设计标准规范设计标准规范的能力。的能力。带传动采用卸荷带轮；由摩擦离合器实现主轴换向。带传动采用卸荷带轮；由摩擦离合器实现主轴换向。第二页，共40页。机械制造装备机械制造装备(zhungbi)(zhungbi)设计课程设计设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计 根据给定的机床规格和极限转速（或转速），拟定合根据给定的机床规格和极限转速（或转速），拟定合适的结构式（或转速图等）和主传动系统图，确定齿轮适的结构式（或转速图等）和主传动系
3、统图，确定齿轮(chln)齿数和带轮直径等，并计算转速误差。齿数和带轮直径等，并计算转速误差。提高技术总结及编制技术文件的能力。提高技术总结及编制技术文件的能力。是毕业设计教学环节是毕业设计教学环节(hunji)(hunji)实施的技术准备。实施的技术准备。三、课程设计的内容三、课程设计的内容1 1、运动设计、运动设计第三页，共40页。机械制造机械制造(j xi zh zo)(j xi zh zo)装备设计课程设计装备设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计2 2、动力、动力(dngl)(dngl)计算计算 根据给定的电动机功率，计算主轴及传动轴尺寸、齿轮、皮带的根数及型号，确定轴承
4、等。验算(yn sun)主轴或某一根传动轴的刚度和轴承的承载能力。3 3、结构设计、结构设计 进行传动轴组件、变速机构、主轴组件等的布置和结构设进行传动轴组件、变速机构、主轴组件等的布置和结构设计。绘制机床主轴主变速箱装配图（包括展开图和一主要剖视计。绘制机床主轴主变速箱装配图（包括展开图和一主要剖视图）和一主要零件图。图）和一主要零件图。第四页，共40页。机械制造装备机械制造装备(zhungbi)(zhungbi)设计课程设计设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计4 4、编写、编写(binxi)(binxi)设计计算说明书设计计算说明书 主要包括：主要包括：1 1）运动设计和动力
5、计算的计算过程和分析；）运动设计和动力计算的计算过程和分析；2 2）结构设计说明（包括主要结构的分析以及）结构设计说明（包括主要结构的分析以及(yj)(yj)其他需要说明或论证的问题）其他需要说明或论证的问题）;3 3）参考文献）参考文献 第五页，共40页。机械制造装备机械制造装备(zhungbi)(zhungbi)设计课程设计设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计四、课程设计的步骤四、课程设计的步骤(bzhu)和注意事项和注意事项 1 1、准备、准备(zhnbi)(zhnbi)工作工作 2 2、运动设计、运动设计 传动方案设计（集中传动或分离式传动）；传动方案设计（集中传动或分离
6、式传动）；结构式；结构式；绘制转速图；绘制转速图；确定齿轮齿数；确定齿轮齿数；绘制传动系统图；绘制传动系统图；带和带轮的设计计算；带和带轮的设计计算；第六页，共40页。主轴转速误差主轴转速误差(wch)(wch)计算计算机械制造装备设计机械制造装备设计(shj)(shj)课程设计课程设计(shj)-(shj)-机床主传动系统设计机床主传动系统设计(shj)(shj)验算转速误差验算转速误差(wch)，使主轴各级实际转速符合：，使主轴各级实际转速符合：注意事项：注意事项：a a、分配传动比时，不宜采用过多的接近、分配传动比时，不宜采用过多的接近1/41/4的传动比，这样会使的传动比，这样会使结构
7、庞大，或小齿轮齿数太小，结构上较难实现。结构庞大，或小齿轮齿数太小，结构上较难实现。b b、相邻传动组的齿数不应悬殊过大，以免大齿轮与相邻轴碰、相邻传动组的齿数不应悬殊过大，以免大齿轮与相邻轴碰撞。撞。第七页，共40页。机械制造机械制造(j xi zh zo)(j xi zh zo)装备设计课程设计装备设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计 3 3、动力、动力(dngl)(dngl)计算计算 传动件的计算转速（主轴、各传动轴、最小齿轮）；传动件的计算转速（主轴、各传动轴、最小齿轮）；传动轴直径的估算和选用（一般情况下，应利用轴的扭转强度计算的方法来传动轴直径的估算和选用（一般情况下
8、，应利用轴的扭转强度计算的方法来估算出轴的最小直径，求得估算出轴的最小直径，求得d d值应加以圆整。如果是花键轴，则花键的内径值应加以圆整。如果是花键轴，则花键的内径(ni(ni jn)jn)可比计算的可比计算的d d值减小值减小7%7%，由此选用合适的花键）；，由此选用合适的花键）；主轴的设计（前端、后端直径、内孔直径、支撑形式、悬伸量、支撑跨距等）主轴的设计（前端、后端直径、内孔直径、支撑形式、悬伸量、支撑跨距等）；齿轮模数的估计（一般同一变速组中的齿轮取同一模数，一个主轴变速箱中齿轮模数的估计（一般同一变速组中的齿轮取同一模数，一个主轴变速箱中的齿轮采用的齿轮采用1 12 2种模数。主轴
9、变速箱的齿轮模数常取为种模数。主轴变速箱的齿轮模数常取为2.52.5、3 3、4mm)4mm)。第八页，共40页。机械制造装备机械制造装备(zhungbi)(zhungbi)设计课程设计设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计 齿轮结构尺寸齿轮结构尺寸(ch cun)(ch cun)计算。计算。注意事项注意事项 估算时，应尽量选择同类型机床，采用类比估算时，应尽量选择同类型机床，采用类比(lib)(lib)法进行。法进行。4 4、绘制部件装配草图、绘制部件装配草图 选择轴承型式，大致布置轴、齿轮及轴承位置；选择轴承型式，大致布置轴、齿轮及轴承位置；确定每根轴的固定方法、轴承的调节和定
10、位、齿轮的确定每根轴的固定方法、轴承的调节和定位、齿轮的移动和固定方法等，并确定带轮的基本结构；移动和固定方法等，并确定带轮的基本结构；剖面图和展开图必须同时交叉绘制，以便检查各机械零件在剖面图和展开图必须同时交叉绘制，以便检查各机械零件在空间上是否相碰；空间上是否相碰；第九页，共40页。机械制造装备机械制造装备(zhungbi)(zhungbi)设计课程设计设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计 结构结构(jigu)(jigu)应有良好的润滑和密封性，避免漏油现象发生；应有良好的润滑和密封性，避免漏油现象发生；注意事项：注意事项：a a、注意滑移齿轮是否有足够的移动位置，是否会发
11、生干涉；、注意滑移齿轮是否有足够的移动位置，是否会发生干涉；b b、大齿轮外圆是否与其他轴或轴上的零件相碰；、大齿轮外圆是否与其他轴或轴上的零件相碰；c c、轴、轴承及轴上零件的固定和定位要可靠，受力后不应发生、轴、轴承及轴上零件的固定和定位要可靠，受力后不应发生串动现象；串动现象；d d、机床应有良好的、可靠的润滑和密封装置；、机床应有良好的、可靠的润滑和密封装置；e e、结构、结构(jigu)(jigu)设计一方面要满足机床性能要求，另一方面要设计一方面要满足机床性能要求，另一方面要注意加工和装配工艺性；注意加工和装配工艺性；f f、严格遵守国家标准；、严格遵守国家标准；g g、图纸符合国
12、家机械制图标准。、图纸符合国家机械制图标准。第十页，共40页。机械制造装备机械制造装备(zhungbi)(zhungbi)设计课程设计设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计 5 5、零件、零件(ln jin)(ln jin)的验算的验算 在零件尺寸和位置确定后，才可以知道它们的受力状态，力的大小在零件尺寸和位置确定后，才可以知道它们的受力状态，力的大小(dxio)(dxio)，作，作用点和方向，才可以对零件（如齿轮、轴、键、轴承等）进行较为精确的验算。用点和方向，才可以对零件（如齿轮、轴、键、轴承等）进行较为精确的验算。如发现不合理或不正确时，应重新修改结构，重新计算，如发现不合理
13、或不正确时，应重新修改结构，重新计算，以达要求。以达要求。6 6、装配图上应标数据、装配图上应标数据 齿轮齿数及模数、带轮直径、电动机功率和转速、轴编号齿轮齿数及模数、带轮直径、电动机功率和转速、轴编号等，并均与转速图一致；等，并均与转速图一致；决定配合性质的配合尺寸；决定配合性质的配合尺寸；第十一页，共40页。机械制造装备设计机械制造装备设计(shj)(shj)课程设计课程设计(shj)-(shj)-机床主传动系统设计机床主传动系统设计(shj)(shj)决定这个部件对其他部件的相对位置的基准尺寸；决定部件决定这个部件对其他部件的相对位置的基准尺寸；决定部件内基本零件的相对位置的基本尺寸；主
14、要轴线到主要表面间距内基本零件的相对位置的基本尺寸；主要轴线到主要表面间距离的内部尺寸及该部件的总体尺寸等。离的内部尺寸及该部件的总体尺寸等。整个部件的技术条件；整个部件的技术条件；图上所有零件应编号，相同零件应具有图上所有零件应编号，相同零件应具有(jyu)(jyu)同一编号，同一编号，并编出零件明细表。并编出零件明细表。7 7、绘制、绘制(huzh)(huzh)零图件零图件绘制主轴箱装配图绘制主轴箱装配图 1张张(A0)绘制两张主要零件图绘制两张主要零件图 1张张(A3或或A2)第十二页，共40页。C6136 车床车床(chchung)机械制造装备机械制造装备(zhungbi)(zhung
15、bi)设计课程设计设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计第十三页，共40页。一一.运动运动(yndng)设计设计例：已知例：已知1.确定确定(qudng)转转速级数速级数已知：已知：转速级数：转速级数：Rn：变速：变速(bin s)范围范围设计内容及步骤设计内容及步骤机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计第十四页，共40页。2.确定确定(qudng)结构式结构式及结构网及结构网 从从轴到轴到轴可传递轴可传递(chund)3种种转速：转速：输输 入入(shr)输出输出机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计机
16、床主传动系统设计第十五页，共40页。（1）结构）结构(jigu)网网 从从轴到轴到轴可轴可传递传递(chund)12种转种转速。速。结构式：结构式：反映反映(fnyng)传动链特传动链特性关系性关系机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计第十六页，共40页。12=322，12=232，12=223（2）结构式）结构式遵循遵循(zn xn)“前多后少前多后少”原原则：则：12=322 由于结构上的限制，变速组中的传动由于结构上的限制，变速组中的传动(chundng)副数副数目通常选用目通常选用2或或3为宜，即：为宜，即：传动传动(chundng)顺序
17、：顺序：12=3223.传动顺序与扩大顺序传动顺序与扩大顺序机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计第十七页，共40页。扩大扩大(kud)顺顺序：序：下标下标(xi bio)：同组的传动：同组的传动副间的级比。副间的级比。传动顺序与扩大顺序一致传动顺序与扩大顺序一致 机械制造装备机械制造装备(zhungbi)(zhungbi)设计课程设计设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计第十八页，共40页。1:41:11:11:2.821:21:1.412:1456390125180250355500710100014002000电机(dinj)轴
18、4.转速转速(zhun s)图图（1）转速）转速(zhun s)（2）传动比传动比 主轴的各级转速为主轴的各级转速为等比数列。等比数列。为了结构紧凑、减小振动为了结构紧凑、减小振动和噪声，通常限制：和噪声，通常限制：所以，在一个变速组，所以，在一个变速组，变速范围：变速范围：8“前缓后急前缓后急”原则：传动在前的传动组，其降速比小，而在后的传动组，原则：传动在前的传动组，其降速比小，而在后的传动组，其降速比大其降速比大1440第十九页，共40页。（3）CM6132 型普通型普通(ptng)车床车床 采用分离式传动，变采用分离式传动，变速箱和主轴速箱和主轴(zhzhu)箱箱分离。分离。采用采用(
19、ciyng)了背了背轮机构，解决传动比不轮机构，解决传动比不能过大的问题。能过大的问题。机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计第二十页，共40页。CM6132 型普通型普通(ptng)车床车床转速图转速图1:2电机(dinj)轴18045639012525035550071010001400200014401:1.031:11:2.51:3.551:11:1.411:21.41:1机械制造机械制造(j xi zh zo)(j xi zh zo)装备设计课程设计装备设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计第二十一页，共40页。5.齿轮齿轮
20、(chln)齿数的齿数的确定确定1:1.251.25:11.78:1电机轴14401:1.351:2.82三对传动三对传动(chundng)副，传副，传动动(chundng)比为：比为：1.78:11.25:11:1.25在表中，可满足条件的齿数在表中，可满足条件的齿数和有：和有：50、56、61、70、72 等。等。选择选择(xunz)哪一组？哪一组？（1）根切）根切（2）结构）结构机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计第二十二页，共40页。例如：传动轴的直径例如：传动轴的直径(zhjng)为为35mm，齿轮模数为，齿轮模数为2.5，齿数，齿数
21、20齿顶圆：齿顶圆：50分度圆：分度圆：45齿根齿根(ch n)圆：圆：37.5 显然显然(xinrn)，齿轮的强度不够。，齿轮的强度不够。若需键连接，则会切穿齿根。若需键连接，则会切穿齿根。故，齿数和不能太小。故，齿数和不能太小。如果选用如果选用机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计第二十三页，共40页。二二.动力动力(dngl)计算计算1.电机功率电机功率(gngl)的估算的估算 在主传动的结构方案在主传动的结构方案(fng n)未确定之前，可按未确定之前，可按下式进行估算：下式进行估算：式中，式中，C6140机床C6132功率(KW)7.5
22、3.0Z3040机床Z3063功率(KW)3.05.5X62、63机床X63W功率(KW)7.510.0国产机床动力参数参考表机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计第二十四页，共40页。2.主轴主轴(zhzhu)的的估算估算 在设计之初，由于确定的仅仅是一个设计方案，具体在设计之初，由于确定的仅仅是一个设计方案，具体构造尚未确定，因此，只能构造尚未确定，因此，只能(zh nn)根据统计资料，根据统计资料，初步确定出主轴的直径。初步确定出主轴的直径。D2D1机床D1KW车床1.52.56080钻床铣床2.63.63.75.55.67.37.4117
23、09070105951301101455080509060906095751009010550856090709575100机械制造装备设计机械制造装备设计(shj)(shj)课程设计课程设计(shj)-(shj)-机床主传动系统设计机床主传动系统设计(shj)(shj)第二十五页，共40页。3.中间中间(zhngjin)传传动轴的估算动轴的估算按扭转按扭转(nizhun)刚刚度计算：度计算：式中，式中，N：该传动轴传递该传动轴传递(chund)的的额额定功定功率。率。：电机到该轴传动件传动效率总值。电机到该轴传动件传动效率总值。d：当量直径。当量直径。：计算转速。：计算转速。：允许扭转角。：
24、允许扭转角。花键轴时，轴内径要比花键轴时，轴内径要比d 小小7%。空心轴时，空心轴时，机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计第二十六页，共40页。计算计算(j sun)转转速速 变速系统中传动件应根据哪一个转速变速系统中传动件应根据哪一个转速(zhun(zhun s)s)进行动力计算，应了解机床的功率特性和扭矩特进行动力计算，应了解机床的功率特性和扭矩特性。性。计算转速：传递计算转速：传递(chund)(chund)全功率的最低转速。全功率的最低转速。机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计第二十七页
25、，共40页。计算计算(j sun)转转速的确定速的确定（1 1）等比传动，中型通用）等比传动，中型通用(tngyng)(tngyng)机床（机床（C6132C6132、C6140C6140）（2 2）等比传动，大型）等比传动，大型(dxng)(dxng)通用通用机床机床总级数机床类中型9大型12161820n4n3n4n5n6n7n8n7n6n5（3 3）立式钻床、摇臂钻床）立式钻床、摇臂钻床机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计第二十八页，共40页。CM6132 型普通型普通(ptng)车床转速图车床转速图1:1.251.25:11.78:1电
26、机(dinj)轴45639012518025035550071010001400200014401:1.351:2.821:11:2.51:3.55机械制造装备设计机械制造装备设计(shj)(shj)课程设计课程设计(shj)-(shj)-机床主传动系统设计机床主传动系统设计(shj)(shj)第二十九页，共40页。机械制造装备机械制造装备(zhungbi)(zhungbi)设计课程设计设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计第三十页，共40页。机械制造装备机械制造装备(zhungbi)(zhungbi)设计课程设计设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计第三十一页，共40
27、页。4.齿轮齿轮(chln)模数的估算模数的估算 按接触疲劳强度或弯曲强度计算齿轮模数比较复杂，而且有些系统只按接触疲劳强度或弯曲强度计算齿轮模数比较复杂，而且有些系统只有在齿轮各参数都已知道的情况后方可确定，所以，只在草图完成后校核有在齿轮各参数都已知道的情况后方可确定，所以，只在草图完成后校核用。在画草图之前，先估算用。在画草图之前，先估算(sun)(sun)，再选用标准齿轮模数。一般同一，再选用标准齿轮模数。一般同一变速组中的齿轮取同一模数，一个主轴变速箱中的齿轮采用变速组中的齿轮取同一模数，一个主轴变速箱中的齿轮采用1 12 2种模数。种模数。传动功率的齿轮模数一般取大于传动功率的齿轮
28、模数一般取大于2mm2mm。在中型机床中，主轴变速箱中的齿。在中型机床中，主轴变速箱中的齿轮模数常取：轮模数常取：2.52.5、3 3、4 4。按齿面点蚀估算按齿面点蚀估算(sun)(sun)的齿的齿轮中心距：轮中心距：式中，式中，P：该齿轮传递的功率该齿轮传递的功率（KW）。）。机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计第三十二页，共40页。由中心由中心(zhngxn)(zhngxn)距距 A A 及齿数及齿数z1z1、z2z2，可求齿轮模，可求齿轮模数为：数为：也可由下式计算也可由下式计算(j sun)(j sun)：机床机床(jchung)设计
29、手册（设计手册（2）上）上 P265 表表5,491机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计第三十三页，共40页。三三.结构设计结构设计1 1设计设计(shj)(shj)内容内容 设计主轴箱、变速箱的结构包括传动件（传动轴、设计主轴箱、变速箱的结构包括传动件（传动轴、轴承、齿轮、带轮、离合器、制动器、卸荷装置等）、轴承、齿轮、带轮、离合器、制动器、卸荷装置等）、主轴组件、箱体及联结件的结构设计及布置，用一展主轴组件、箱体及联结件的结构设计及布置，用一展开开(zhn ki)图和若干截面图表示。图和若干截面图表示。主轴主轴(zhzhu)箱、变速箱展开图
30、如图所箱、变速箱展开图如图所示。示。机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计第三十四页，共40页。机械制造装备设计机械制造装备设计(shj)(shj)课程设计课程设计(shj)-(shj)-机床主传动系统设计机床主传动系统设计(shj)(shj)第三十五页，共40页。2 2结构设计中应注意结构设计中应注意(zh y)(zh y)的问题的问题（1）结构上是否）结构上是否(sh fu)产生碰撞和干涉产生碰撞和干涉现象现象 是否是否(sh fu)同一变速组内有两对齿轮同时啮合；同一变速组内有两对齿轮同时啮合；各运动件之间，运动件与不运动件之间是否留各运动
31、件之间，运动件与不运动件之间是否留有足够的间隙。有足够的间隙。机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计第三十六页，共40页。（2）需要）需要(xyo)定位的所有零件或组件是否有轴向定位的所有零件或组件是否有轴向定位定位（3）凡需要调整间隙的地方（轴承）凡需要调整间隙的地方（轴承(zhuchng)、离合、离合器、制动器等）是否均设计了调整装置。器、制动器等）是否均设计了调整装置。如何定位？如何定位？机械制造装备设计机械制造装备设计(shj)(shj)课程设计课程设计(shj)-(shj)-机床主传动系统设计机床主传动系统设计(shj)(shj)第三十
32、七页，共40页。机械制造装备设计机械制造装备设计(shj)(shj)课程设计课程设计(shj)-(shj)-机床主传动系统设计机床主传动系统设计(shj)(shj)第三十八页，共40页。（4）制图）制图(zh t)要求要求（5）说明书应按要求的格式）说明书应按要求的格式参见学院网站的参见学院网站的“毕业毕业设计论文设计论文(lnwn)书写格式书写格式”。a.所有所有(suyu)标准件需查表绘标准件需查表绘制。制。b.齿轮的画法应合理，且应标注齿数和模数。齿轮的画法应合理，且应标注齿数和模数。c.所有配合应合适标注。所有配合应合适标注。机械制造装备设计课程设计机械制造装备设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计第三十九页，共40页。机械制造机械制造(j xi zh zo)(j xi zh zo)装备设计课程设计装备设计课程设计-机床主传动系统设计机床主传动系统设计 祝同学们：祝同学们：度过度过(d u)充实而快乐充实而快乐的三周！的三周！第四十页，共40页。