机械结构设计课程设计
机械结构设计课程设计
学号：10000000000
姓名：王一
指导教师：徐名聪
2013年月日
目录
设计题目 1 确定结构式 2 拟定转速图
确定带轮直径与齿轮齿数
估算传动轴的轴径
估算齿轮模数
齿轮强度验算
机床结构的特点
主轴校核
操纵机构和润滑系统
设计小结
参考资料
设计题目：
设计一台普通卧式车床主传动系统
已知参数：最大加工直径：D=320mm
转速范围：n=40~1800r/min
公比：φ=1.41
电动机额定功率：W=3kw
设计一台无丝杆车床主传动系统
已知参数：最大加工直径：D=400mm
转速范围：n=45~2000r/min
公比：φ=1.41
电动机额定功率：W=4kw
设计一台双公比车床主传动系统（转速级数Z=12）已知参数：最大加工直径：D=400mm
转速范围：n=30~950 r/min
公比：φ=1.26/1.58
电动机额定功率：W=4kw
设计一台落地车床主传动系统
已知参数：最大加工直径：D=400mm
转速范围：n=45~2000r/min
公比：φ=1.41
电动机额定功率：W=5.5kw
一、 确定结构式
1．确定系数X 0’=
1lg lg 1
+-ΦZ Rn
=
411226.1lg )5.47/1500lg(≈+- 2．确定基本组的传动副数，一般取P 0= 2 3. 基型传动系统结构式 12=21×32×26
12=21+4×32×26=32×25×26
4. 检查最后扩大组的变速范围8426.1622≤==Φ=x r ，合乎要求。 所以变速范围合适。 二、 转速图
1．查P6标准数列表[1] 4106.126.1==Φ
个数值取一个数每隔3∴，本题为双公比，
得 47.5，75，118，150，190，236，300，375，475，
600，950，1500
2．根据已知参数，查P16表[1] Y 系列三相异步电动机 取 Y112M —4 额定功率：4千瓦 满载转速：1440 r/min
转速图：
图1 转速图
一、 确定结构式
1.由公式4540
1800
min max 1===
=Φ-n n R n z ，得08.12=z ，取12=z 2.结构式 12=31×23×26
3.检查最后扩大组的变速范围()()8841.11261222≤==Φ=--?p x r ，合乎要求。 所以，可选定上述结构式方案。
二、 转速图
1．查P6标准数列表[1] 6106.141.1==Φ
个数值取一个数每隔6∴，得
40，56，80，112，160，224，315，450，630，900，1250，1800 2．根据已知参数，查P16表[1]Y系列三相异步电动机技术数据[1]
取Y112M—4 额定功率：4千瓦
满载转速：1440 r/min
转速图：
图1 转速图
三、 带轮直径与齿轮齿数的确定
1．选择三角带类型 取工况系数K=1.1
则计算功率Nj=KN=1.1×4=4.4
根据电机转速和计算功率 查P29图4-1[1]，三角带取B 型
2．确定带轮的计算直径D 1, D 2 查P29表 [1]
B 型 D min 取125min =D mm
()ε-??=
112
1
2D n n D 其中02.0=ε ()9.185%21125950
1440
2=-??=
D （圆整成整数） 取1902=D mm
3．确定三角带速度： s m n D v 4.91000
601440
1251000
601
1=???=
???=ππ
4．初定中心距A 0
()()2102~6.0D D A +?= 取()5671901258.10=+?=A
5. 确定三角带的计算长度L 0及内周长L n
66
.1630567
4)125190()190125(256724)()(222
2
122100=?-+
+?+?=?-+
+?+=π
π
A D D D D A L 将算出的L 0数值圆整到标准的计算长度L ， L=1633 查P64表5-4[1]，得L N =1600
6. 验算三角带的绕曲次数u
4076.51633
4
.9110001000<=??=?=L v m v ，其中m 表示带轮个数
7. 确定实际中心距A
17.5682
66
.16301633567200=-+=-+
=L L A A 当中心距需要精确计算时，可按下式计算：
8
)
(8122D D a a A --+=
式中：
4.2276)190125(16332)(221=+-?=+-=ππD D L a
1.5698)
125190(84.22764.22762=--+=A
8. 验算小带轮包角1α
?≥??=??--?≈120271733.571801
21A
D D α
9. 确定三角带根数Z
1
0C N N Z i
?=
式中N 0表示单根三角带在?=1801α情况下传递 的功率值（查P31表1[1]）
C 1表示包角系数（查P30表2[1]）
02.293
.013.24
10=?=?=C N N Z i ， 取3根
10. 确定齿轮齿数
查P20表 [1]，取各齿轮齿数如下：
表1 齿轮齿数表
11. 主轴转速系列的验算
主轴转速在使用上并不要求十分精确，转速稍高或稍低并无太大影响 由确定的齿轮齿数所得的实际转速与传动设计理论值难以完全相符，需要验算主轴各级转速，最大误差不得超过()()%6.2%126.110%110=-?±=-Φ± 即()%110-Φ≤-=?理论
理论
实际n n n
4.147842
53
4253494998.019012514401500=?????
=实n %6.2%4.11500
1500
4.1478≤=-=
?
3.93642
53
4253603898.01901251440950=?????
=实n %6.2%4.1950
950
3.936≤=-=
?
37.59142
53
4253702898.01901251440600=?????
=实n %6.2%4.1600
600
37.591≤=-=
?
2.46542
53
6827494998.01901251440475=?????
=实n %6.2%07.2475
475
2.465≤=-=
?
3.37472
23
4253494998.01901251440375=?????
=实n %6.2%2.0375
375
3.374≤=-=
?
6.29442
53
6827603898.01901251440300=?????
=实n
%6.2%79.1300
300
6.294≤=-=
?
03.23772
23
4253603898.01901251440236=?????
=实n %6.2%44.0236
236
03.237≤=-=
?
07.18642
53
6827702898.01901251440190=?????
=实n %6.2%07.2190
190
07.186≤=-=
?
7.14972
23
4253702898.01901251440150=?????
=实n %6.2%2.0150
150
7.149≤=-=
?
78.11772
23
6827494998.01901251440118=?????
=实n %6.2%2.0118
118
78.117≤=-=
?
58.7472
23
6827603898.0190125144075=?????
=实n %6.2%56.075
75
58.74≤=-=
?
1.4772
23
6827702898.019012514405.47=?????
=实n %6.2%83.05
.475
.471.47≤=-=
?
12.画传动系统图
图2 传动系统图
四、 传动轴的估算与验算
1. 传动轴直径的估算
传动轴直径按扭转刚度用下列公式估算传动轴直径： 4
11j
n N
d ?= （cm ） 其中N —电动机功率
j n —该传动轴的计算转速min
r
表2 轴径估算
查P33表 [1]，主轴的前轴径取95
N=5.5kw 取D 1 = d= 取D 2= D= （齿轮） N=4kw 取D 1 =95 d=50 取D 2=70 D=80（齿轮） N=3kw 取D 1=75 d=36 取D 2=55 D=65（齿轮） D 2= (0.7~0.85) D 1
五、 齿轮模数的估算和计算
a) 弯曲疲劳
齿轮弯曲疲劳的估算： 3
32j
w n z N
m ??≥ Z 6 71.1375704
323
=??≥w m
Z 10 34.2150684
323
=??≥w m
Z 14 49.2118
724
323
=??≥w m
Z 12 54.2190
424
323
=??≥w m
b) 齿面点蚀估算
齿面点蚀估算： 3370
j n N A ?≥； 2
12z z A m j += Z 6 45.81375
4
3703
=?≥A 66.1702889.162=+=
j m Z 10 54.110150
4
3703
=?≥A 33.2682708.221=+=
j m Z 14 746.119118
4
3703
=?≥A 52.2722349.239=+=
j m 表3 齿轮模数
注：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示第一、第二、第三变速组。
六、 齿根圆验算
a) Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴上齿轮使用花键周向定位
图3 齿轮花键孔
查P56表4-10[1]，确定花键尺寸。
表4 齿根园强度校核
b)Ⅱ、Ⅳ轴上齿轮使用平键周向定位
表5 齿根园强度校核（续）