《机械制造装备设计》课程大作业院（系）外国语学院专业英语-机械设计制造及自动化姓名李网学号1121510202班号1215102任课教师张庆春完成日期2015.5哈尔滨工业大学机电工程学院2015年5月题目：无丝杠车床主传动系统运动和动力设计设计要求：序号机床主参数公比φ最低转速级数Z 功率（kW）2 最大加工直径φ320mm无丝杠车床 1.41 30 12 3目录一、运动设计 (1)1 确定极限转速 (1)2 确定公比 (1)3 求出主轴转速级数 (1)4 确定结构式 (1)5 绘制转速图 (1)6 绘制传动系统图 (3)7 确定变速组齿轮传动副的齿数 (3)8 校核主轴转速误差 (4)二、动力设计 (5)1 传动轴的直径确定 (5)2 齿轮模数的初步计算 (6)参考文献 (8)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31.5r/min ，级数为12，且公比φ=1.41。

于是可以得到主轴的转速分别 30, 42.5, 60, 85, 118, 170, 236, 335, 475, 670, 950, 1320 r/min ，则转速的调整范围max min 13204430n n R n ===。

2、 确定公比φ根据设计数据，公比φ=1.41。

3、 求出主轴转速级数Z根据设计数据，转速级数Z=12。

4、 确定结构式按照主变速传动系设计的一般原则，选用结构式为13612322=⨯⨯的传动方案。

其最后扩大组的变速范围6(21)3 1.2688R ⨯-==≤,符合要求，其它变速组的变速范围也一定符合要求。

5、 绘制转速图（1）选定电动机根据设计要求，机床功率为3KW ，可以选用Y100L2-4，其同步转速为1500r/min ，满载转速为1420r/min ，额定功率3KW 。

（2）分配总降速传动比 总降速传动比为min 300.02111420d n u n ∏===，又电动机转速1440/min d n r = 不在所要求标准转速数列当中，因而需要用带轮传动。

（3）确定传动轴的轴数轴数=变速组数+定比传动副数=3+1=4。

（4）绘制转速图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。

① 定III 轴的转速由于第二扩大组的变速范围为8，选取故这两对传动副的最小和最大传动比必然是14114c u ϕ==， 2221c u ϕ==。

于是可以确定III 轴的六级转速只能是：118, 170, 236, 335, 475,670r/min ，可见III 轴的最低转速为118r/min 。

②确定II 轴转速第一扩大组的级比指数31=X 。

为避免从动齿轮尺寸过大而增加箱体的径向尺寸，一般限制降速最小传动比41min ≥u ，又为避免扩大传动误差，减少振动噪声，限制最大升速比22max =≤φu 。

于是，、13112.8b u ϕ==， 21b u =,II 轴的最低转速是335/min ，三级转速分别为335,475,670r/min 。

③确定I 轴转速 同理，轴I 可取：12112a u ϕ==， 2111.41a u ϕ==， 31a u =于是就确定了轴I 的转速为670r/min 。

最后确定电动机轴与I 轴之间的传动比，为带传动，传动比为135/285根据以上计算，绘制转速图如下：图1 转速图136322⨯⨯6、 绘制传动系统图图2 传动系统图7、 确定变速组齿轮传动副的齿数① 速组a ：变速组a 有三个传动副，传动比分别是11a u =，2111.41a u ϕ==， 32112a u ϕ==由参考文献【1】表3-9查得：符合条件60,72Z S =的可取72Z S =，查表可得轴I 主动齿轮齿数分别为：36、30、24。

根据相应的传动比，可得轴II 上的三联齿轮齿数分别为：36、42、48。

② 速组b ：变速组b 有两个传动副，传动比分别是11b u =，23112.8b u ϕ==。

查表得：可取84Z S =，于是可得轴II 上主动齿轮齿数分别是：42,22。

于是根据相应传动比，得轴III 上三齿轮的齿数分别是：42,62。

③ 速组c ：变速组c 有两个传动副，传动比分别是212c u ϕ==，24114c u ϕ==。

查表得：可取90Z S =，于是可得轴III 上主动齿轮齿数分别是：60,18。

于是根据相应传动比，得轴Ⅳ上两齿轮的齿数分别是：30,72。

8、 校核主轴转速误差实际传动比所造成的主轴转速误差，要求不超过10(1)%10(1.41ϕ±-=±⨯-=±。

下表为主轴转速误差与规定值之间的比较：表1 主轴转速误差与规定值之间的比较标准转速r/min实际转速r/min主轴转速误差在标准值范围之内30 29.825 0.58% √ 42.5 42.6 0.23% √ 60 59.65 0.58% √ 85 84.075 1.1% √ 118 120.1 1.8% √ 170 168.15 1.1% √ 236 238.6 1.1% √ 335 340.8 1.7% √ 475 477.2 0.46% √ 670 672.6 0.38% √ 950 960.8 1.1% √ 13201345.21.91%√二、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：4jP d KA n η≥ 式中 d ——传动轴直径 P ——电机额定功率 j n ——该轴的计算速度 K ——键槽系数A ——系数（由表2-8查出，φ取1.0）（1）主轴的计算转速由参考文献【1】表5-2中所述，13min 84/min Z n n r ϕ-==。

（2）各个传动轴的计算转速由转速图可以得到I 、II 、III 轴的计算转速分别为670, 335, 118r/min 。

（3）各传动轴直径I 轴：4430.9692 1.125.9670j P d KA mm mm n η⨯≥=⨯⨯= 取I d =35mm II 轴：4430.960.9992 1.130.7335j P d KA mm mm n η⨯⨯≥=⨯⨯= 取II d =40mm III 轴：4430.960.990.9992 1.139.7118j P d KA mm mm n η⨯⨯⨯≥=⨯⨯= 取III d =50mm（4）主轴轴颈尺寸的确定根据参考文献【1】中表6-9，主轴前轴轴颈范围为6595mm,取170D mm =，后轴颈直径21(0.75~0.85)49~59.5D D mm ==，取255D 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=24，只有一个转速670r/min ，取为计算转速b 变速组内最小齿轮齿数是z=22，使III 轴获得118,335r/min 两个转速，118r/min 是III 轴的计算转速，所以该齿轮的计算转速为335r/min 。

c 变速组内的最小齿轮齿数是z=18，使主轴获得6级转速，85r/min 是主轴的计算转速，所以该齿轮的计算转速为335r/min 。

（2）模数的计算要求每个变速组的模数相同。

根据：其中： j m ——按接触疲劳强度计算的齿轮模数 u ——大小齿轮的齿数比 d N ——电动机功率kW ，3d N KW = m φ——齿宽系数，取8=m φ 1z ——小齿轮齿数][j σ——齿轮传动许用接触应力，取[]1370j MPa σ= j n ——计算齿轮计算转速（r/min ） 变速组a ： 3322221(1)(21)31633816338 1.50[]82421370670d a m j j u N m mm mm z u n ϕσ++⨯==⨯=⨯⨯⨯⨯，取2a m mm =变速组b ： 3322221(1)(2.821)31633816338 1.93[]822 2.821370335d b m j j u N m mm mm z u n ϕσ++⨯==⨯=⨯⨯⨯⨯，取2.5b m m m=变速组c ：3322221(1)(41)31633816338 2.15[]81841370335d c m j j u N m mm mm z u n ϕσ++⨯==⨯=⨯⨯⨯⨯，取3221(1)16338[]dj m j ju N m z u n ϕσ+=3c m mm参考文献[1] 张庆春等. 机械制造装备设计. 哈尔滨工业大学机电工程学院，2011。