机械装备大作业卧式升降台铣床主传动系统设计学院：机电学院专业：机械设计制造及其自动化系班级：1008104班姓名：刘朝友学号：1100801005哈尔滨工业大学目录一、设计任务................................................................................................. 错误！未定义书签。
二、运动设计 (1)1 确定转速系列 (1)2 绘制转速图 (2)3 确定变速组齿轮传动副的齿数及定比传动副带轮直径 (3)4 绘制传动系统图 (5)5 核算主轴转速误差 (6)三、动力设计 (7)1 传动轴的直径的确定 (7)2 齿轮模数的初步计算 (8)3、选择带轮传动带型及根数 (9)参考文献 (9)一、设计任务设计题目：卧式升降台铣床主传动系统设计已知条件：工作台面积320×12500mm2，最低转速31.5r/min ，公比φ=1.41，级数Z=12，切削功率N=5.5KW 。
设计任务：1. 运动设计：确定系统的转速系列；分析比较拟定传动结构方案；确定传动副的传动比和齿轮的齿数；画出传动系统图；计算主轴的实际转速与标准转速的相对误差。
2. 动力设计：确定各传动件的计算转速；初定传动轴直径、齿轮模数；选择机床主轴结构尺寸。
二、运动设计1、确定转速系列已知最低转速为31.5r/min ，公比ϕ=1.41，查教材表标准转速系列的本系统转速系列如下：31.5 45 63 90 125 180 250 355 500 710 1000 1400r/min 则转速的调整范围max min 140044.4431.5n n R n === １）传动组和传动副数可能的方案有：12=4⨯3 12=3⨯4 12=3⨯2⨯2 12=2⨯3⨯2 12=2⨯2⨯3前两个方案虽然可以减少轴的数目，但有一个传动组内有四个传动副。
若采用一个四连滑移齿轮，则会增加轴向尺寸；若用两个双联滑移齿轮，操纵机构必须互锁防止两滑移齿轮同时啮合。
故不采用。
对于后三个方案，遵循传动副“前多后少”的原则，选取方案１２＝３⨯２⨯２２）确定结构式１２＝３⨯２⨯２方案中，因基本组和扩大组排列顺序的不同而有以下６种扩大顺序方案：63122312⨯⨯=， 61222312⨯⨯=， 16222312⨯⨯= 36122312⨯⨯=， 21422312⨯⨯=， 12422312⨯⨯=方案１,２,３,４的第二扩大组26x =，2p ＝２，则2r ＝max )12(68r ==-⨯ϕ是可行的。
方案５,６中，2x ＝４，23p =，则2r ＝max )13(416r 〉=-⨯ϕ，不可行。
在可行的１,２,３,４方案中，为使中间传动轴变速范围最小，采用扩大顺序与传动顺序一致的传动方案１，13612322=⨯⨯。
综上所述，结构式13612322=⨯⨯对于该结构式中的第二扩大组26x =，2p ＝２，因此r2=φ8×(2-1)=1.416=82r ϕ=。
该方案符合升二降四原则。
2、绘制转速图 (1) 选定电动机本题已经确定切削为5.5KW ，4极电机，由于机床结构未定，按公式=0.8P P 切主估算主电机功率为6.875KW 。
参照相关手册选择Y132M-4型电机。
Y132M-4型电机主参数如下： 额定功率 7.5KW 满载转速 1440r/min 起动转矩/额定转速 2.2 最大转矩/额定转矩 2.2 (2) 确定传动轴的轴数和各转速按从主轴向电机分配传动比，并按照升二降四、先快后慢原则分配；同时考虑铣床主轴的飞轮效应，第三级传动副应选最大降速比，以使主轴上大齿轮直径较大，适应断续切削；考虑定比传动使用带轮传动，降速比不能太大，故尽量提高各传动轴转速。
有如下分配：由于第二扩大组的变速范围为8)12(6=-⨯ϕ，可知两个传动副的传动比必然是极限值：,/14/141ϕ==c u ,1/1/222ϕ==c u于是，可以确定轴Ⅲ的六种转速只能是125 180 250 355 500 710r/min 轴Ⅱ各转速确定第一扩大组的级比指数为3，在传动比极限范围内，轴Ⅱ的转速最高可为500 710 1000r/min ；最低转速可为180 250 355r/min 。
为了避免升速，又不使传动比太小，可取,/18.2/131ϕ==b u 12=b u于是就确定了轴Ⅱ的转速为355 500 710r/min轴Ⅰ各转速确定同理，轴Ⅰ可取,/12/121ϕ==a u ,/141.1/12ϕ==a u 13=a u于是就确定了轴Ⅰ的转速为710r/min 。
电动机与轴Ⅰ之间为定比传动，传动比为1440/710≈2=21/ϕ (3) 分配总降速传动比分配如下(转速图)：主传动系统转速图3、确定变速组齿轮传动副的齿数及定比传动副带轮直径 (4) 确定带轮直径根据电机功率为7.5KW ，电机类型为Y 型电机，执行机构类型为金属切削机床，设每天工作8-16小时。
可得设计功率为：1.27.59d A P K P KW ==⨯= 其中： K A 为工况系数，查GB/T 13575.1-1992取1.2P 为电机功率根据P d 和n 在下图中选择带型和小带轮直径，摘自机械设计手册。
abc1400710 1000 500 355 250 180 125 456390参照GB/T 10412-2002普通V 带直径优选系列选择A 型带小带轮直径125mm 。
则大带轮直径为：121440(1)125(10.02)248710n D dmm n ε=-=⨯-= D 应取250mm其中： ε为转速损失率但此时转速误差较大，故d 取125mm ；D 取250mm 。
(5) 确定各齿轮副齿数 ① 变速组a ：变速组a 有三个传动副，传动比分别是11=a u ，41.1/12=a u ，2/13=a u由参考文献【1】表5-1查得：取60=Z S ，查表可得轴I 主动齿轮齿数分别为：30,25,20.则可以算出三个传动副齿轮齿数为40/201=a u ，35/252=a u ，30/303=a u② 速组b ：变速组b 有两个传动副，同理可得第一扩大组的齿数和76=Z S ，查表可得轴Ⅱ主动齿轮齿数分别为20,38.可以算出传动副齿轮齿数为56/201=b u ，38/382=b u③ 速组c ：变速组c 有两个传动副，可取90=Z S ，查表可得轴Ⅲ主动齿轮齿数分别为18,60.可以算出传动副齿轮齿数为72/181=c u ，30/602=c u4、绘制传动系统图主传动系统图5、核算主轴转速误差按各个转速实现所需的传动路线核算，过程及结果：ϕ％。
下表实际传动比所造成的主轴转速误差，要求不超过1.4-10=)1(为主轴转速误差与规定值之间的比较：主轴转速误差与规定值之间的比较三、动力设计1、 传动轴的直径的确定传动轴的直径可以按照扭转刚度进行初步计算：4][91ϕj n P d =式中 d ——传动轴直径 P ——该轴传递的功率jn ——该轴的计算转矩][ϕ——该轴每米长度允许扭转角，取值为1/m ︒（1） 各轴及齿轮计算转速：（2）各轴直径计算I 轴：I d 9124.9== mmII 轴：II d 9129.6==mmIII 轴：III d9138.5==mmⅣ轴： Ⅳd 9141.8==mm（3）主轴轴颈尺寸的确定根据参考文献【1】，主轴前轴轴颈取150D =mm ，后轴颈直径()210.70.853542.5D D mm == ，取242D =mm 。
2、 齿轮模数的初步计算 （1）齿轮计算转速的确定只需计算变速组内最小的也是强度最弱的齿轮即可。
a 变速组内最小齿轮齿数是z=20，只有一个转速710r/min ，取为计算转速b 变速组内最小齿轮齿数是z=20，125r/min 是III 轴的计算转速，所以该齿轮的计算转速为500r/min 。
c 变速组内的最小齿轮齿数是z=18，90r/min 是主轴的计算转速，所以该齿轮的计算转速为355r/min 。
（2）模数的计算要求每个变速组的模数相同。
齿轮材料初选45钢调质+表面淬火（硬度约45HRC ），按较高可靠度选择安全系数为1.25，得：lim1120[]8961.25H H HMPaMPaSσσ===同一变速组中的齿轮取同一模数，选择负荷最重的小齿轮，按简化的接触疲劳强度公式进行初算：其中：jm ——按接触疲劳强度计算的齿轮模数u ——大小齿轮的齿数比dN ——电动机功率kW ，7.5d N KW =j m =9 m φ——齿宽系数，取8=m φ1z ——小齿轮齿数][j σ——齿轮传动许用接触应力，取[]1120j MPa σ=j n ——计算齿轮计算转速（r/min ）变速组a ：16338 2.58a m mm == 变速组b ：16338 3.15b m mm ==变速组c ：16338 3.28c m mm == 故取3a m mm = 4b m m m = 4c m m m =3、选择带轮传动带型及根数根据前文所述已选择A 型带，皮带根数由下列公式确定：11()d L P z P P K K α=+∆ 式中z 皮带根数Pd 设计功率KW,7.5KWP1 单根V 带的基本额定功率，按GB/T 13575.1-992选择1.92KW 1P ∆ 传动比导致的额定功率补偿，按GB/T 13575.1-992选择0.134KWK α 小带轮包角导致的修正，由于中心距未定，无法计算小带轮包角，故忽略此项L K 皮带长度导致的修正，由于中心距未定，无法计算皮带长度，故忽略此项计算得z=3.65，取为4。
参考文献【1】 梁迎春等.机械制造装备设计.2版.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005【2】 哈尔滨工业大学.机械制造装备设计大作业指导书.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2013【3】 宋宝玉，王黎钦.机械设计.北京：高等教育出版社，2010。