机床主传动系统设计

机 床 主 传 动 设 计 说 明 书

1 一、 设计题目：设计一台普通车床的主传动系统，设计参数：

序号 加工最大直径 主轴转速系列（r/min）

驱动电动机功率与同步转速

1 400mm 1000,710,500,355,250,180

,125,90

4.5kw,1500r/min

2 400mm 1000,500,355,250,180

,125,90,45

4kw,1500r/min

3 320mm

2000,1420,1000,710,500,360

,250,180,125,90,63,45 4kw,1500r/min

4 320mm 2000,1000,710,500,360,250

,180,125,90,63,45,22 3kw,1500r/min

5 320mm 2000,1260,1000,800,630,500

400,320,250,200,160,100 4kw,1500r/min

6 320mm 2000,1250,800,630,500,400,320

,250,200,160,100,63 3kw,1500r/min

(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2000max44.4445minnRnn

（3）根据《机械制造装备设计》78P公式（3-2）因为已知

znR ∴ Z=lglgnR+1 ∴=)1(ZnR=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

'0ln1111210lnnRxZ

2）确定结构网和结构式：

确定基本组传动副数，一般取02P，在这里取03P 机 床 主 传 动 设 计 说 明 书

2 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'0x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)321.411.412.88xPR

6）验算最末变速的组变速范围

3316(21)631.411.417.8588xPR

根据中间变速轴变速范围小的原则选择结构网。从而确定传动系统结构网如下：

传动系的结构网

（5）绘制转速图：

1）分配总降速比

11450114532.232u

若每一个变速组最小降速比取14则三个变速组为164，则需增加定比传动副，故选用三角带传动来降低速比可以满足要求。

2）确定传动轴数

变速轴轴数=变速组数+定比变速副数+1=3+1+1=5。

如下图所示

3）绘制转速图 机 床 主 传 动 设 计 说 明 书

3

（6）确定变速组齿轮齿数

1）先计算基本组的齿轮的齿数

基本组的降速比分别为：11au，211.41au ，212au

故齿数最小的齿轮在降速比为112au之中，查表取最小齿轮数1min22zz，min66zS， 找出可能采用的齿数和诸数值

1au=1 zS=……60、62……

2au=1.41 zS=……60、63……

3au=2 zS=……60、63……

在具体结构允许下，选用较小的 zS为宜，现确定zS=72，

确定各齿数副的齿数

u=2，找出1z=24，'1z =zS-1z=72-24=48；

u=1.41，找出2z=30，'2z=zS-2z=42；

u=1 ，找出3z=36，'3z=36；

2）第一扩大组的齿数确定：

1bu=1 2bu=1/3=1/2.82

故变速组中最小齿轮必在1/3的齿轮副中，假设最小齿数为minz=22， 机 床 主 传 动 设 计 说 明 书

4 minzs=84，

同上，去zS=84，查得1z=22，2z=42；'1z=62，'2z=42。

3）第二扩大组的齿数确定

同上可得1z=30，2z=18，'1z60，'2z=72。

（7）传动系统图如下：

（8）带轮设计

1）确定计算功率:

P=4kw,K为工作情况系数，可取工作8小时，取K=1.0

1.04.04.0jPKPkw

2）选择三角带的型号:

由4.0jPkw和1450r/minn额查表选择B型带

3）取1125Dmm，则121121450181.251000nDDDmmn，取2180Dmm 机 床 主 传 动 设 计 说 明 书

5 4）核算胶带速度V

119.49/60000Dnvms[5,25]

5）初定中心矩

根据《机械设计》189P经验公式（11.20）

120120.55()2()DDhADD

根据《机械设计》179P表（11.4）的11hmm

00.55(125180)112(125180)A

0178.75610A

取0400Amm.

6）计算胶带的长度

由《机械设计》182P公式（11.2）计算带轮的基准长度

02122100422ADDDDAL

2(200140)2600(140200)140524600mm

由《机械设计》179P图11.4，圆整到标准的计算长度1400Lmm

7）核算胶带的弯曲次数

11111000100029.49[][]13.55[]40[]1400mvUssssL

8）计算实际中心距

0014051400400402.522LLAAmm

9）核算小带轮的包角

211180180125180180120180172120402.5DDA

10）确定胶带的根数Z

LcakkpppZ)(00

由《机械设计》191194~PP中的表11.8到11.12得

002.200.362.56pp，0.900.980.882aLkk 机 床 主 传 动 设 计 说 明 书

6

0041.77()2.560.882caaLpZppkk，取二根带。

11）大带轮结构如右图所示：

（12）计算带的张紧力0F作用在轴上的压轴力QF

20)5.2(500qvkkvZpFca

cap-带的传动功率,KW；v-带速,m/s；

q-每米带的质量，kg/m；

取q=0.17kg/m。v = 1450r/min = 9.49m/s。

2042.50.9500()0.179.491099.4940.9FN

101722sin24109sin869.922QFZFN

三、动力设计

（1）传动件的计算转速

主轴的计算转速：133min451.41126/minZnnr，

取主轴的计算转速为 125r/min。

各轴的计算转速如下：

轴序号 电 １ 2 3 主

计算转速（r/min） 1450

1000 500 177

125

最小齿轮的计算转如下：

轴序号及最小齿轮齿数 1（24） 2(22) 3(18) 主(30)

计算转速（r/min） 1000

500 500 125

核算主轴转速误差

∵ 1450125/18036/3642/4260/302014/minnr实

min/2000rn标

∴()(20002014)100%100%0.7%5%2000nnn标实标

所以合适。

(2)计算各传动轴的输出功率

14.00.960.993.80()brppnnkw额 机 床 主 传 动 设 计 说 明 书

7 213.800.970.993.65()grppnnkw

323.650.970.993.51()grppnnkw

33.510.970.993.37()grppnnkw主

(3)计算各传动轴的扭矩

11955036290jPn1T（n.mm）

22955069715jPn2T（n.mm）