课程设计说明书

《机械制作装备设计》课程设计。

计算说明书。

设计题目：设计一台加工直径最大范围是320的普通车床的主传动系统。

学校名称：班级学号：

学生姓名：指导老师：

目录。一．课程设计任务1

二。标准公比的确定2

三。拟定转速图和结构式3

四。齿轮的传动设计10

五。轴的设计15

六。键的选用19

七。轴承的选用20

八。参考文献21

九。总结21

一．课程设计任务。

设计一台加工直径最大范围是320的普通车床的主传动系统。

1. 转速范围：n＝40r/min—1800r/min

2. 转速级数：z＝12

3. 电动机功率：p＝4kw

4. 被加工零件的材料：钢，铸铁。

道具材料：高速钢，硬质合金。

二．标准公比的确定。

标准公比值和标准转速数列。标准公比的确定依据如下原则：因为转速由nnim和nmax必须递增，所以公比应大于1；为了限制转速损失的最大值amax不大于50％，则相应的公比不得大于2，古1＜＜2；为了使用记忆方便，转速数列中呈10倍比关系，故应在=（e1是正整数）中取数。

由于十二级变速属于中小型机床，标准公比选取，因为。首先找到40，然后每跳过4个数取一个数，即可得到公比为的数列：40，56，80，112，160，224，315，450，630，900，1250，1800.

三．拟定转速图和结构式。

1. 传动比的确定。

采用结构式，式中表示主轴的转速级数为12级，3，2，2，分别表示按传动顺序排列各变速组的传动副数，即该变速传动系由a,b,c三个变速组组成，其中，a变速组的传动副数为3，b变速组的传动副数为2，c变速组的传动副数为2。结构式中的下标1，3，6分别表示出各变速组的级比指数。

轴ⅰ—ⅱ间的变速组a有三个传动副，采用降速传动：

在转速图上轴ⅰ—ⅲ之间有三条传动线，分别为水平，向右下方降一格，向右下方降两格。

轴ⅱ—ⅲ轴之间的变速组b有两个传动副，其传动比分别采用：

在转速图上，ⅱ轴的每一个转速都有两条传动线与ⅲ轴相连，分别为水平和向右下方降三格。由于ⅱ轴有三种转速，每种转速都通过两条线与ⅲ轴相连，故ⅲ轴共得到3×2=6种转速。连线中的平行线代表同一传动比。

—ⅳ轴之间的变速组c也有两个传动副，其传动比取：

在转速图上，ⅲ轴上的每一级转速都有两条传动线与ⅳ轴相连，分别为向右上方升两格和向右下方降四格。故ⅳ轴的转速共为3×2×2=12级。

各轴的运动和动力参数表。

电动机的型号为y112m-4，额定功率：4kw，转速1440r/min

2．齿轮齿数的确定。

当各变速组的传动比确定之后，可以确定齿轮齿数，带轮的直径。带轮的直径可依据《机械设计手册》推荐的计算方法确定。对于变速组内齿轮的齿数，如传动比是标准公比的整数次方时，变速组内每对齿轮的齿数和sz,及小齿轮的齿数可从表3—1《机械制造装备设计课程指导书》（以下简称文献［１］中选取。

从表中取ⅲ—ⅳ轴的齿数和sz1=90，其中一对齿轮的小齿轮的齿数为18，大齿轮的齿数为72；另一对齿轮的小齿轮的齿数为30，大齿轮的齿数为60。

—ⅲ轴的齿数和sz2=84，一对齿轮的小齿轮的齿数为22，大齿轮的齿轮的齿数为62；另一对齿轮的小齿轮的齿数为42。

—ⅱ轴的齿数和sz3=72，一对齿轮的小齿轮的齿数为30，大齿轮的齿数都为42；另一对齿轮的小齿轮的齿数为24，大齿轮的齿数为48；最后一对齿轮的齿轮的齿数都为36。

3．带传动的设计。

1．确定计算功率pc和选择v带型号。

1)确定计算功率pc

由参考文献[1]《机械设计基础》（以下简称“文献[1]”）的表达式10-4得。

ka=1.2

由文献[1]中式（10-10）得。

pc= kap=1.2×4=4.8(kw)

2)选择v带型号。

由文献[1]的图书馆10-9得：选用a带v带。

2．确定带轮基准直径，并验算带速。

1)确定带轮的基准直径。

由文献[1]的图10-9得，推荐的小带轮的基准直径为80~100mm并按文献[1]中表10-6，考虑带轮直径大对带的工作寿命有利，取dd1=100.

则。dd2=i0dd1=1.6×100=160(mm)

由文献[1]的表达式10-6，取dd2=160mm

2）验算带速。

v==3.14×100×1440/(60×1000)=7.54(m/s)

在5~25 m/s范围内，合适。

3．确定带长和中心距。

1）初定中心距。

根据文献[1]中公式（10-11）得。

0．7（dd1+ dd2）≤a0≤2(dd1+ dd2)

0.7(100+160) ≤a0≤2(100+160)

得。182 ≤a0≤520

取a=500mm

2）确定v带的基准长度。

由文献[1]中公式（10-12）得。

ld0=2 a0+( dd1+ dd2)+(dd2- dd1)

1410(mm)

根据文献[1]的表10-2取ld=1600。

3）计算实际中心距。

根据文献[1]中公式（10-13）得。

a≈a0+(ld-ld0)/2=500+(1600-1410)/2=595(mm)

amin=a-0.015ld=595-0.015×1600=571(mm)

amax=a+0.03 ld=595+0.03×1600=643(mm)

4)验算小带轮包角。

由文献[1]中式（10-14）

得α=180-×57.3=180-0.1×57.3=174.27>120,合适。

4．确定v带的根数。

由文献[1]中表10-7查取p1=1.92kw,△p1=0.13kw;从文献[1]中表10-5查取kα=0.

98,表10-2查取kl=0.99;由文献[1]中式(10-15)得。

z= pc/(p1+△p1)kαkl=4.8/(1.92+0.13)×0.98×0.99=2.41

参照文献[1]中表10-3,取z=3.

5．计算v带的预拉力和轴向拉力。

1) 单文献[1]表10-1查得q=0.1kg/m,由式（10-16）得。

f0=500(-1)+qv=500×(2.5/0.98-1) ×4.8/(3×7.54)+0.1×7.54=170.15(n)

2)计算v带作用在轴上的压力fq

由文献[1]中式（10-17）得。

fq=2zf0sin=2×3×170.15 sin(174.27/2)=1019.62(n)

6．带轮的结构设计。

小v带轮轮毂尺寸为ф28×60，外径d1=100mm，最大半径小于电动机中心高，合适。

大带轮外径d2=160 mm，轮毂长l=b=（z-1）e+2f=(3-1) ×15+2×9=48(mm)

四。齿轮传动的设计。

1．变速组齿轮的结构尺寸：

已知：传递功率p=3.84kw，主动轮转速，传动比，载荷平稳，单向回转，单班制工作，工作期限10年，每年按300天计，原动机为电动机。

选择齿轮的材料及精度等级。

1 根据文献[２]中8-1，考虑到主轴箱的第i，ⅱ，轴的传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用45号钢，调质处理，齿面硬度为；取hb1=260hbs大齿轮选用45号钢，正火处理，齿面硬度为，取hb2=210hbs。硬度差为50hbs，在规定的30-50的范围内。

②选择精度等级。根据文献[２]中表8-1及表8-4选8级精度。齿面粗糙度ra≤1.6~3.2um.

i. 按齿面接触疲劳强度设计齿轮。

由文献[２]中式。

2．参数选择说明如下：

a) 载荷系数k：查参考文献[２]中表8-5，取k=1.4.

b) 转矩=40746.7n/mm

c) 由文献[２]中表8-10齿宽系数取1

d)接触疲劳许用应力：

由参考文献[２]的图8-12查得： 650n/㎜ 560n/㎜。

接触疲劳寿命系数：由公式n=得。

查参考文献[２]的图8-11查的接触疲劳的寿命系数，得。

通用齿轮和一般工业齿轮，查参考文献[２]的表8-8，取安全系数=1.0,则。

e)计算小齿轮分度圆直径 u=2

47.17mm

则模数m=d1/z=47.17/24=1.96 模数取m1=2.5

同理可以计算出：

3．变速组转矩。

t2=79795.6（）

小齿轮的分度圆直径 u=2.8

则模数。m=d2/z2=57.08/22=2. 59 模数取m2=3

同理：4.变速组转矩。

t3=220246.9（）

5．小齿轮的分度圆直径 u=4

则模数 m=d3/z3=77.9/18=4.3 模数取m=4

6.确定齿轮的主要参数，计算主要几何尺寸。

a.各齿轮分度圆直径：

d1=m1z1=2.5×24=60mm) d2=2.5×48=120(mm)

d3=m1z3=36×2.5=100(mm) d4=mz4=2.5×36=100(mm)

d5=m1z5=30×2.5=75(mm) d6=mz6=2.5×42=105(mm)

d7= m2z7=3×42=126(mm) d8=m2z8=3×42=126(mm)

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