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机床课程设计,是在金属切削机床课程之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计,使学生在拟定传动和变速的结构的结构方案过程中,得到设计构思,方案分析,结构工艺性,机械制图,零件计算,编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练,树立正确的设计思想,掌握基本的设计方法,并培养学生具有初步的结构分析,结构设计和计算能力。
普通机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。因此,对这些基本知识和资料作些简要介绍。本次设计的是普通铣床主轴变速箱。
操作性能要求
1)具有皮带轮卸荷装置
2)主轴的变速由变速手柄,和滑移齿轮完成
确定公比
主轴最高转速为:1400rmp,最低为: 。级数z=12
取为标准公比:=
主电机选择
合理的确定电机功率N,使机床既能充分发挥其使用性能,满足生产需要,又不致使电机经常轻载而降低功率因素。
,根据《车床设计手册》选Y132S-4,,满载转速1440 ,。
主传动方案拟定
传动方案有多种,传动型式更是众多,比如:传动型式上有集中传动,分离传动;扩大变速范围可用增加传动组数,也可用背轮结构、分支传动等型式;变速箱上既可用多速电机,也可用交换齿轮、滑移齿轮、公用齿轮等。
显然,可能的方案有很多,优化的方案也因条件而异。此次设计中,我们采用集中传动型式的主轴变速箱。
传动结构式、结构网的选择
结构式、结构网对于分析和选择简单的串联式的传动不失为有用的方法,但对于分析复杂的传动并想由此导出实际的方案,就并非十分有效。
确定传动组及各传动组中传动副的数目
级数为Z的传动系统由若干个顺序的传动组组成,各传动组分别有、、……个传动副。即
本设计中传动级数为Z=12。传动副中由于结构的限制以2或3为合适,可以有三种方案:
12=3×2×2;12=2×3×2;12=2×2×3;
传动式的拟定
12级转速传动系统的传动组,选择传动组安排方式时,考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能以及一个“前多后少”的原则。故离电动机近的传动组的传动副个数最好高于后面的传动组的传动副数。
主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大,因此主轴上齿轮少些为好。最后一个传动组的传动副常选用2。
综上所述,传动式为12=3×2×2。
结构式的拟定
对于12=3×2×2传动式,有6种结构式和对应的结构网。分别为:
, , ,
本次设计选的方案。
转速图的拟定
图3-1转速图
4. 传动件的估算
三角带传动的计算
三角带传动中,轴间距A可以加大。由于是摩擦传递,带与轮槽间会有打滑,宜可缓和冲击及隔离振动,使传动平稳。带轮结构简单,但尺寸大,机床中常用作电机输出轴的定比传动。
(1)选择三角带的型号
根据公式
式中P---电动机额定功率,--工作情况系数
查《机械设计》选择A型带,尺寸参数为B=80mm,=11mm,h=10,。
(2)确定带轮的计算直径,
带轮的直径越小带的弯曲应力就越大。为提高带的寿命,小带轮的直径不宜过小,即
。查《机械设计》表8-3,8-7取主动轮基准直径=126。
由公式
式中:
-小带轮转速,-大带轮转速,-带的滑动系数,。
所以,由《机械设计》圆整为256mm。
(3)确定三角带速度
按公式
(4)初定中心距
带轮的中心距,通常根据机床的总体布局初步选定,一般可在下列范围内选取: 根据经验公式取=600mm.
(5)三角带的计算基准长度
由《机械设计》表8-2,圆整到标准的计算长度
(6)验算三角带的挠曲次数
,符合要求。
(7)确定实际中心距
(8)验算小带轮包角
,主动轮上包角合适。
(9)确定三角带根数
根据《机械设计》式8-22得
传动比
查表8-5c,8-5d 得= ,=
查表8-8,=;查表8-2,=
取根
传动轴的估算
传动轴除应满足强度要求外,还应满足刚度的要求,强度要求保证轴在反复载荷和扭载荷作用下不发生疲劳破坏。机床主传动系统精度要求较高,不允许有较大变形。因此疲劳强度一般不失是主要矛盾,除了载荷很大的情况外,可以不必验算轴的强度。刚度要求保证轴在载荷下不至发生过大的变形。因此,必须保证传动轴有足够的刚度。
传动轴直径的估算
其中