工作台面积250×1000mm2卧式升降台铣床主传动系统设计

机械制造装备课程设计

项目总结报告

题 目：工作台面积250×1000mm2卧式升降台铣床主传动系统设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期：

使用授权说明

本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名： 日 期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名： 日期： 年 月 日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日

注 意 事 项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作） 2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词 4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入） 6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论 7）参考文献 8）致谢

9）附录（对论文支持必要时） 2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。 4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印 4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档 5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价： 一、撰写（设计）过程 1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 指导教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日

评阅教师评阅书

评阅教师评价： 一、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 评阅教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价： 一、答辩过程 1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生答辩过程中的精神状态 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 评定成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 教研室主任（或答辩小组组长）： （签名） 年 月 日 教学系意见： 系主任： （签名） 年 月 日

哈尔滨工业大学机械制造装备课程设计任务书

姓 名： 院 系： 专 业：机械设计制造及其自动化 班 号： 学 号： 任务起止日期： 2014年11月24日 至2014年12月12日 课程设计题目：工作台面积250?1000mm2卧式升降台铣床主传动系统设计 主要内容： （1）运动设计：根据给定的设计要求，分析定传动方案和传动系统图，确定传动副的传动比及轮齿数，并计算主轴实际转速与标准转速的相对误差。 （2）动力设计：根据给定的电动机功率和传动件的计算转速，初算传动轴朱静、齿轮模数，确定皮带类型及根数等。完成装配草图，验算传动件的应力、变形等是否在允许范围内，验算主轴组件的静刚度。 （3）结构设计：进行主传动轴系、变速机构、主轴组件、箱体、操纵机构、润滑与密封等结构设计，回执装配图（包括展开图、剖视图）及零件工作图。 （4）撰写项目总结报告，包含详细的设计说明。 技术要求： 主轴转速级数Z?17，最低转速nmin=26.5r/min，公比??1.26，电动机功率P?4KW。 进度安排：三周 （1）准备工作及初算2天； （2）展开草图4天； （3）截面草图2天； （4）验算、加粗、标注4天； （5）技术文档整理3天； （6）答辩1天 指导教师签字： 年 月 日 教研室主任意见：

教研室主任签字： 年 月 日 目 录

1．项目背景分析..................................................................................................... 10

1.1 综合课程设计Ⅱ的目的............................................................................. 10 1.2 金属切削机床在国内外发展趋势............................................................. 10 2．研究计划要点与执行情况................................................................................. 11

2.1 设计任务书................................................................................................. 11 2.2 进度安排..................................................................................................... 11 3．项目关键技术的解决......................................................................................... 12 4．具体研究内容与技术实现................................................................................. 12

4.1 运动设计..................................................................................................... 12

4.1.1 确定转速范围结构方案确定........................................................... 12 4.1.2 转速图............................................................................................... 15 4.1.3 传动系统图....................................................................................... 16 4.2动力设计...................................................................................................... 22

4.2.1 主轴及传动轴轴颈........................................................................... 22 4.2.2 齿轮模数........................................................................................... 23 4.3 结构设计..................................................................................................... 27

4.3.1 展开图设计....................................................................................... 27 4.3.2 截面图及轴的空间布置................................................................... 27 4.4 零件验算..................................................................................................... 28

4.4.1 主轴刚度........................................................................................... 28 4.4.2 传动轴刚度....................................................................................... 34 4.4.3 齿轮疲劳强度................................................................................... 40

5．技术指标分析..................................................................................................... 43

5.1 传动系统图的设计..................................................................................... 43 5.2 齿轮齿数、模数的选择............................................................................. 43 5.3 轴径、孔径的选择..................................................................................... 43 5.4 其他零部件、细节..................................................................................... 44 6．存在的问题与建议............................................................. 错误！未定义书签。

7．参考文献............................................................................................................. 44

1．项目背景分析

1.1 综合课程设计Ⅱ的目的

《综合课程设计II》是机械设计制造及自动化专业极其重要的实践性教学环节。其目的是在相关先修课程学习后，进行机械结构设计综合训练，使学生掌握机械系统分析和设计的基本步骤和方法，培养和锻炼学生综合运用所学知识解决实际工程问题的能力。也为学习后续专业课奠定基础。

1.2 金属切削机床在国内外发展趋势

机床作为加工的母机，总是要保证和提高加工质量和生产率，随着科技的不断进步，各种机床也相应地不断发展与更新，如性能参数的提高、功能的扩大、切削功率的加大，自动化程度的提高，机床动态性能的不断改善，加工精度的不断提高，基础元件的不断创新，控制系统的更新等等。

我国机床工业的发展趋势：根据机床工具工业局对振兴我国机床工业的设想，要在以后相当长时期内限制和压缩落后机床的生产，要化大力气发展高性能、高效率、高水平的适合国民经济需要的“高档”产品，改善机床品种的构成比。重点发展机、电、仪结合的产品。注意在冲压、电加工、激光、等离子加工中应用数控技术。

国外机床工业的发展，特别讲究机床的精度、效率，讲究机床制造工艺技

术水平，试验分析与理论研究。从七十年代以来，国外已普遍推广使用数控机床。日本和美国已建成柔性自动化生产车间和柔性自动化工厂，整个机床制造的技术水平和自动检测控制技术已有大幅度提高。

2．研究计划要点与执行情况

2.1 设计任务书

设计内容见表2-1。

表 2-1 设计任务

题目 工作台面积公比? nmin 级数Z 功率N 250?1000mm2卧式升降台铣床主传动系统设计 1.26 26.5r/min 17 4KW 2.2 进度安排

进度安排见表2-2。

表 2-2 进度安排

第一周 星期 准备 图版 手册 指导书 图册等 教师下达 齿轮和轴 的布置完成 1 2 初算开题 3、4、5 1 第二周 2 截面草图 3、4、5 1 第三周 2、3、4 论文 报告 项目 总结 报告 5 答辩 展开草图 验算加粗

任务书

3．项目关键技术的解决

课程设计设计要求：

1、图纸工作量：画两张图：开展图（A0）。操纵机构、摩擦离合器、换向、制动和润滑不要求画，但要求掌握。截面图（A1）：画剖面轴系布置示意图（包括截面外形及尺寸、车床标中心高）。（

2、标注：中心距，配合尺寸，中心高（车床），外形尺寸。

3、明细：不设明细表，件号采用流水号（1,2,3…）标注，标准件的标准直接标在图纸上（件号下面），标题栏采用标准装配图的标题栏（180×56），其中，图号：KS01（表示：课设01号图纸）；单位：哈尔滨工业大学；图名：主传动系统装配图。

4、验算：一对齿轮，小齿轮验算弯曲强度，大齿轮验算接触强度，一根传动轴，主轴按两支撑计算。

5、主轴端部结构要按标准画。

4．具体研究内容与技术实现

4.1 运动设计

4.1.1 确定转速范围结构方案确定

4.1.1.1 确定极限转速

由设计任务书，电机额定功率N?4KW，铣床最低转速nmin=26.5r/min，级数Z=17，公比?=1.26。

则转速调整范围

Rn=?Z?1

（4-1）

其中：

Rn——转速调整范围；

?——转速公比；

Z——传动级数。

可以得到，

Rn=?Z?1?1.2616?40

主轴的极限转速

nmax=Rn?nmin(r/min)

其中：

（4-2）

Rn——转速调整范围；

Nmin——最低转速 (r/min)。

可以得到，

nmax=Rn?nmin=40?26.5?1060 r/min

4.1.1.2 确定公比

由参考文献[1]表3-6可知主轴实际最大转速nmax?1060 r/min。

主轴的转速数列为26.5，33.5，42.5，53，67，85，106，132，170，212，265，335，425，530，670，850，1060r/min 。 4.1.1.3 确定主轴转速级数

由参考文献[1]式（3-2）得，转速级数

Z?lgRn?1 lg?（4-3）

其中：

Rn——转速调整范围；

?——转速公比。

可以得到，

Z?lgRnlg40?1??1?17 lg?lg1.264.1.1.4 确定结构网或结构式

因两轴间变速组的传动副数多采用2或3，在设计简单变速系统时，变速级数应选择Z=3m2n的形式，m、n均为正整数，即选用三联齿轮和两联齿轮进行变速。

由参考文献[1]，主变速传动系设计的一般原则是：传动副前多后少原则，传动顺序与扩大顺序相一致原则和变速组降速前慢后快原则，确定变速结构式如下：

17=31?33?28

其最末扩大组的调速范围

R2=1.268?(2?1)=1.268=6.35?8，

设计机床主变速传动系时，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u主min?1为避免扩大传动误差，减少振动噪声，4一般限制直齿圆柱齿轮的最大升速比u主max?2

4.1.2 转速图

4.1.2.1 选用电动机

由参考文献[2]表15.1，选用Y系列封闭自扇冷式鼠笼式三相异步电动机，

机型号Y132M1?6。其级数6，同步转速1000r/min，满载转速960r/min。 4.1.2.2 分配总降速传动比

总的降速传动比比较大，增加定比传动副，然后将总的降速传动比根据“先缓后急”原则，确定各变速组最小传动比。 4.1.2.3 确定传动轴的轴数

传动轴数?变速组数?定比传动副数?1?3?1?1?5。 4.1.2.4 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，所以先确定Ⅲ轴的转速 ① 确定Ⅲ轴的转速

由于第二扩大组的变速范围为6.35，故这两对传动副的最小和最大传动比选择为u?1?6?1，u??2?1.58于是可以确定Ⅲ轴的六级转速只能是4106,132,170,212,265,335,425,530,670r/min

② 确定Ⅱ轴转速

第一扩大组的级比指数X?3。为避免从动齿轮尺寸过大而增加箱体的径向

1尺寸，一般限制降速最低传动比umin?，又为了避免扩大传动误差，减少震

4动噪声，限制最大升速比umax??3?2。为使Ⅱ轴转速不至过低，造成Ⅱ轴的转矩较大，又避免升速，取umax??，umin?③ 确定Ⅰ轴转速

Ⅰ轴级比指数X?1，由升2降4的原则，确定Ⅰ轴转速为670r/min。

1?5

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