机械制造装备设计大作业设计讲解
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北京理工大学课程设计CA6138主传动系统9级变速装置设计学生姓名:专业班级:机械设计制造及其自动化2012级2班指导教师:教授学院:机械工程学院2016年1月目录1运动设计 (1)1.1选择传动方案 (1)1.2电机的选择 (1)1.3传动原理 (2)1.3.1拟定结构式,结构网和转速图 (2)1.3.2确定齿轮齿数 (4)1.3.3绘制传动系统图 (5)2传动件的选择及计算 (6)2.1 V带的设计 (6)2.2齿轮模数计算与校核 (7)2.3滑移齿轮的尺寸 (11)2.4传动轴计算 (13)2.4.1传动轴直径估算 (13)2.4.2传动轴的验算 (14)2.5轴承的选择与校核 (20)2.5.1轴承的选择 (20)2.5.2轴承寿命的校核 (20)2.6键的选择 (21)3操纵机构方案设计 (22)4变速箱的润滑与密封 (24)5课程设计感想 (25)参考文献 (26)1 运动设计1.1 选择传动方案传动方案的主要内容包括:选择传动布局,选择变速方式等。
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,选择合理传动方案并加以论证,初步拟出传动系统示意图。
卧式车床在加工零件的过程中,存在着两个运动 ,分别是刀具的运动和工件的运动,即刀具与工件的相对运动,是复合运动。
选择变速方式 变速方式分为无级和有级变速,根据设计要求,机床的变速机构采用有级变速,变速装置可选用滑移齿轮变速机构,选择卧式车床传动原理如图1-1。
图1-1 卧式车床传动原理图1.2 电机的选择合理的选择电机,既能够很好的发挥机床的使用性能,还能够满族生产需要,并且不会因为电机的轻载而降低功率因素。
现假定加工的材料为灰铸铁,选择刀具的材料为高速钢,进行外圆车削,加工粗糙度为2.3=a R ,选择外圆车刀进行加工,则取加工过程中的背吃刀量的大小为mm a p 2=,进给量r mm f /1=。
确定切削速度,查阅切削加工手册,取切削速度的大小为s m v /2=。
螺旋起重器设计一、 螺旋起重器(千斤顶)简介螺旋起重器是一种简单的起重装置,用手推动手柄即可升起重物。
它一般由底座、螺杆、螺母、托杯、手柄或扳手等零件所组成。
二、 螺旋起重器(千斤顶)结构与功能螺旋起重器结构示意图如右图所示。
零件1为托杯,当千斤顶承受重载时,由1直接托住重物。
螺母5与螺杆7组成螺旋副,同时,螺母5又与底座8固定联接,当转动手柄4时,托杯便会随着螺杆而上下移动,从而将重物托起。
紧定螺钉6主要是为了提高了联接可靠性。
三、 设计题目设计起重量F = 50 000 N,最大起重高度H=150 mm 的螺旋起重器(千斤顶)。
四、 题目解答1.选择螺杆、螺母材料螺杆采用45钢调质,由参考文献[2]表10.2查得抗拉强度σb =600Mpa , σs =355Mpa 。
由于速度较低,螺母材料用铝青铜ZCuAll0Fe3。
2. 耐磨性计算按耐磨性性条件设计螺纹中径d 2,对于梯形螺纹,8.02≥d ][ψp F 螺杆选用45钢,螺母用铝青铜ZCuAll0Fe3,由参考文献[3]表 5.8 查得[]p =18~25MPa ,从表5.8注释中可以查得,人力驱动可提高约20%,则[]p =21.6 ~30MPa ,取[]p =25MPa 。
由参考文献[3]查得,对于整体式螺母系数=1.2~1.5,取=2。
则代入数据,得8.02≥d ][ ψp F ⨯=8.0 =25.3 mm式中:F──螺杆所受轴向载荷,N;d──螺纹中径,mm;2[ p]─—螺旋副材料的许用压力,MPa。
d=30.5 mm, 查参考文献[4]表 11.5 取公称直径d =32 mm,螺距P=3 mm,中径2小径d3(d1)=28. 5 mm,内螺纹大径D4=32.5 mm。
3. 螺杆强度校核螺杆危险截面的强度条件为:σe=≤[σe ]式中:F──螺杆所受轴向载荷,F =50 000 N;d3(d1)──螺纹小径,mm d3(d1)=28. 5 mm;T 1──螺纹副摩擦力矩,T1=F tan (+’ ),为螺纹升角,=arctan=arctan=1.7942;[σe ]——螺杆材料的许用应力, MPa查参考文献[1]表 5.10 .得钢对青铜的当量摩擦因数f’=0.08~0.10,取f ’=0.09,螺纹副当量摩擦角’ = arctan f’= arctan0.09 = 5.1428。
机械制造装备设计一、引言机械制造装备设计是指在机械制造领域中,根据特定的需求和规范,进行产品设计和制造的过程。
这一过程涉及到机械元件的选择、材料的选用、零件的加工、装配等多个方面,要求工程师具备扎实的理论基础和专业的技术能力。
本文将围绕机械制造装备设计展开讨论。
二、机械设计的基本原理1.设计需求分析在进行机械装备设计之前,首先需要分析产品的使用需求。
这包括了对产品功能、性能、使用环境和使用寿命等方面的要求进行明确。
只有充分了解客户的需求,才能设计出高质量的机械装备。
2.材料选用材料的选用是机械设计中至关重要的环节。
不同的机械装备对材料的要求不同,需要根据具体的要求选择性能合适的材料。
常用的材料包括金属、塑料、橡胶等,而每种材料都有其特定的物理和化学性质。
3.零件设计与加工零件的设计与加工是机械装备设计中的核心。
设计师需要采用合理的结构、合适的尺寸和适当的加工工艺,从而保证零件的质量和性能。
此外,还需要考虑到零件与其他零件的装配关系,确保装配的精度和稳定性。
4.装配与试验装配是将各个零部件组装成完整的机械装备的过程。
在装配过程中,需要保证零部件的互相配合和协同工作,以充分发挥机械装备的功能。
装配完成后,还需要进行试验和调试,确保装备的性能达到设计要求。
三、机械制造装备设计的挑战与解决方案1.技术难题在机械制造装备设计中,常常会遇到一些技术难题,例如设计尺寸的限制、材料的选择、零件的加工难度等。
解决这些难题需要工程师具备丰富的经验和创新的思维,可以通过改善设计方案、优化工艺流程等方式来寻找解决方案。
2.成本控制机械制造装备设计过程中,成本控制是一个重要的考虑因素。
设计师需要在保证产品质量的前提下,尽可能降低制造成本。
这可以通过合理选用材料、优化结构设计和加工工艺等方式来实现。
3.智能化与自动化随着科技的发展,机械制造装备设计逐渐向智能化和自动化方向发展。
这要求工程师不仅要具备机械设计方面的知识,还需要了解计算机技术、自动控制等相关领域的知识,从而设计出更加智能和高效的机械装备。
机械制造装备设计课程教案/讲稿教师姓名:胡艳娟学院(部、中心):机电工程学院教研室∕实验室:机械制造及其自动化2013年9月讲授内容教学设计∕备注图1图22.2.2系列化设计(一)系列化设计的基本概念(二)系列化设计的优缺点(三)系列化设计的步骤讲授内容教学设计∕备注1.主参数和主要性能指标的确定2.参数分级纵系列横系列3.制定系列型谱跨系列2.2.3模块化设计2.2.4合理化工程2.3机械制造装备设计的评价讲授内容教学设计∕备注2、精度3、刚度4、抗振性5、热变形6、噪声第三节金属切削机床总体设计一、机床系列型谱的制定中型卧式机床的简略系列型谱表二、机床的运动功能设计金属切削机床的基本功能是提供切削加工所必须的运动和动力。
其基本工作原理是:通过刀具与工件之间的相对运动,由刀具切除工件加工表面多余的金属材料,形成工件加工表面的几何形状、尺寸,并达到其精度要求。
三、机床总体结构方案设计1、运动功能分配设计2、结构布局设计:立式、卧式、斜置式3、机床总体结构的概略形状与尺寸设计设计的主要依据是:机床总体结构布局设计阶段评价后所保留的机床总体结构布局形态图,驱动与传动设计结果,机床动力参数及加工空间尺寸参数,以及机床整机的刚度及精度分配。
四、机床主要参数的设计机床的主要技术参数包括机床的主参数和基本参数,基本参数可包括尺寸参数、运动参数和动力参数。
第四节主传动系设计一、主传动系设计应满足的基本要求1、满足机床使用性能要求2、满足机床传递动力要求3、满足机床工作性能的要求4、满足产品设计经济性的要求5、维修调整方便,结构简单、合理,便于加工和装配。
二、主传动系分类和传动方式主传动系一般由动力源(如电动机)、变速装置及执行件(如主轴、刀架、工作台),以及开停、换向和制动机构等部分组成。
1、主传动系分类按驱动主传动的电动机类型:交流电动机驱动、直流电动机驱动。
按传动装置类型:机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合。
1 五邑大学 机床主传动系统设计 专 业:机械工程及自动化 姓 名:余绍赞 学 号:3112003184 指导老师:崔敏
2015年5月 2
设计题目: 无丝杠车床主传动系统运动和动力设计
设计要求:
(三相4极异步电机,同步转速1500rpm)
题目 公比 最低转速 级数Z 功率N(KW)
车床 最大加工直径ф400mm
无丝杠车床主传动系统设计 1.26 35.5 12 4
设计任务:
(1)运动设计
根据给定的机床用途、规格、极限速度、转速数列公比(或转速级数),分析、比较、拟定传动结构方案(包括结构式、转速图和传动系统图),确定传动副的传动比及齿轮的齿数,并计算主轴的实际转速与标准转速的相对误差。 (2)动力参数和结构参数设计 根据给定的电动机功率和传动件的计算转速,初步计算传动轴直径、齿轮模数;确定机床主轴结构尺寸。 3
一、运动设计 ................................................................ 4 1、 确定极限转速 .................................................... 4 2、 确定公比φ ....................................................... 4 3、 求出主轴转速级数Z ......................................... 4 4、确定结构式.......................................................... 4 5、绘制转速图.......................................................... 5 6、绘制传动系统图 .................................................. 8 7、确定变速组齿轮传动副的齿数 .......................... 9 8、校核主轴转速误差 ............................................ 11 二、动力设计 .............................................................. 12 1、 传动轴的直径的确定 ...................................... 12 2、 齿轮模数的初步计算 ...................................... 13 3、确定机床主轴结构尺寸 .................................... 16 参考文献 ...................................................................... 17 4
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35.5r/min,级数为12,且公比φ=1.26。根据《机械制造装备设计》表2-5标准数列知:
因为41.26=1.06,首先找到最小极限转速35.5,再每跳过3个数(1.26=41.06)取一个转速,即可得到公比为1.26的数列: 35.5、45、56、71、90、112、140、180、224、280、355、450
maxmin
45012.6835.5nnRn
2、 确定公比φ 根据设计数据,公比φ=1.26 3、 求出主轴转速级数Z 根据设计数据,转速级数Z=12 4、确定结构式 ① 按照传动副前多后少原则,选用12322的传动方案。 ② 由前密后疏原则(传动顺序与扩大顺序相一致),由设计时要使主轴的转速为
连续的等比数列,则必有一个变速组的级数比为1,则基本组01X,第一扩大
组的级比指数一般为013XP,第二扩大组的级比指数一般是
210326XPP其中最后扩大组的变速范围22(1)6(21)21.2648XPR(主
传动各变速组的最大变速范围8~10)符合要求。因为最后扩大组的变速范围满足要求,则其它变速组的变速范围也一定符合要求。即最终结构式为:
12612322 5
5、绘制转速图 选定电动机 根据设计要求,选择的电机型号:Y112M—4,鼠笼式三相4极异步电机,同步转速1500rpm,转速为1440rpm。
分配总降速传动比U 总降速传动比为min35.50.024651440dNUN,若每个变速组的最小传动比均取四分之一(为避免从动齿轮尺寸过大而增大箱体的径向尺寸,一般限制降速最小传动比1/4u主),则三个变速组总的降速比可达311464,看来似乎无须增加降速定比传动,但是为了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,可大电机轴与I轴之间增加一降速比传动,用齿轮和皮带均可,为了便于安装,维护方便,在此选用的是皮带。
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 合理分配传动比 6
主轴共有12级转速,注明主轴各级转速,电动机轴转速也应在电动机轴上注明,如下图,转速图中的小圆圈表示该轴具有的转速,即时转速点。
一般,降速传动遵循“前慢后快”原则。 因为确定中间各轴转速时,通常往前推比较方便,所以首先定III轴的转速。为避免从动齿轮尺寸过大而增大箱体的径向尺寸,一般限制降速最小传动比1/4u主,又为避免扩大传动误差,减少振动噪声,限制最大升速比22maxu。
①确定III轴的转速 由于第二扩大组的变速范围为4,级比指数是6,故这两对传动副的降速传动比可以初步确定为1511.26cX,升速传动比121.26cX。
于是可以确定III轴的六级转速是:112,140,180,224,280,355r/min,可见III轴的最低转速为112r/min。
②确定II轴转速 第一扩大组的级比指数31X。于是,II轴的最低转速可能是140r/min 7
(2maxu,1minu)、180r/min(1maxu,2min1u)、224r/min(1maxu,3min1u)、280r/min(1maxu,4min1u),为使II轴转速不至于过低,造成II轴的转矩较大,又避免了升速,取1maxu,4min1u,这样,II轴的最低转速为280r/min,三级转速分别为280,355,450r/min。
③确定I轴转速 I轴级比指数为10X,又因为带传动的传动比为511.26u,带传动比可能比较大,因为设计参数给出的电机转速和和主轴的转速相差很大,如果在不换电机的情况下,适当的增加降速比就可以满足条件。最终确定I轴的转速为450r/min。
其结构式:12612322
其降速比分配: 16524511111114401.261.261.261.261.26
35.5
其中:传送带的降速比:511.26,一级齿轮降速比:2
1
1.26,二级齿轮
降速比:411.26
三级齿轮降速比:511.26 8
根据以上计算,绘制转速图如下: 图1.转速图 6、绘制传动系统图 9
图2.传动系统图 7、确定变速组齿轮传动副的齿数 ①变速组a: 变速组a有三个传动副,传动比分别是11au,2111.26au,222111.26au 后两个传动比小于1,取其倒数,即按 u=1,1.26(1.25),和1.58(1.60)查表。 由《机械制造装备设计》表2-8查得:
在合适的齿数和zS范围内,查出存在上述三个传动比的分别有:
由minZ(18~20),为了方便表达只列出50~70之间的zS
11au时: 5052545658606264666870zS、、、、、、、、、、 10
2111.26au时: 5052545659616365666870zS、、、、、、、、、、
222111.26au时: 525457596062656770zS、、、、、、、、
如变速组内所有齿轮的模数相同,并是标准齿轮,则三对传动副的齿数和zS
应该
是相同的。 符合上述条件的是,zS=54或70,
方案1:选取zS为54 查表可得轴I主动齿轮齿数分别为:27,24,21。 则可算出三个传动副的齿轮齿数为:127/27au
,224/30au
因为变速组a要采用三联滑移齿轮,(三联滑移齿轮的最大和次大齿轮之间的齿数差应大于或等于4) 经检验:最大和次大齿轮之间的齿数差33-30=3,故方案1无法实现变速。
方案2:选取zS为70 同理,查表可得轴I主动齿轮齿数分别为:35,31,27。 则可算出三个传动副的齿轮齿数为:135/35au,231/39au
327/43au
经检验:最大和次大齿轮之间的齿数差43-39=4,满足变速要求。 ②变速组b:
变速组b有两个传动副,传动比分别是1111.26bu,244111.26bu。 两个传动均比小于1,取其倒数,即按 u=1.26(1.25),和2.52(2.51) 同理,查表得:
1111.26bu时, 5052545659616365666870zS、、、、、、、、、、
244111.26bu时,
5356596063666770zS、、、、、、、
符合上述条件的是,zS=56或70 方案1:选取zS为56 于是可得轴II上两联齿轮的齿数分别是:25、16。 由minZ(18~20),齿数过小的齿轮传动平稳性差。