毕业设计论文普通车床C6201传动系统设计.docx

普通车床C620-1传动系统设计普通车床C620-1传动系统设计摘要C620-1型普通车床是我国车床史上比较典型的型号之一,是金属切削加工领域实用性且操作性较好耐用的机床。本次课题的主要内容为普通车床C620-1传动系统的设计，通过本次设计可以深刻掌握该机床主传动系统的设计方法和一般步骤。根据设计内容首先根据相关资料查询了解了金属切削机床的国内外的发展趋势以及目前该类机床与国外的差距，进行了该机床的概述及相关资料的查阅；进行传动系统的设计，拟定主传动系统方案及选定传动系统结构形式，绘制转速图，进行主轴箱等重要零部件的设计和校核，进行相关部件的有限元的受力分析，最终通过三维建模最终得出真实可靠的数据。关键词：C620-1车床；传动系统设计；校核；受力分析Ordinary1atheC620-1drivesystemdesignAbstractOrdinary1atheC620-1isoneoftypica1mode1inthehistoryofour1athe,isagoodmeta1cuttingprocessingfie1dpracticabi1ityandoperabi1ityofmachinetoo1.Themaincontentofthistopicforordinary1atheC620-1thedesignofthedrivesystem,throughthedesigncanbegradua11ymasterthemachinetoo1maindrivesystemdesignmethodandgenera1steps.Accordingtothere1evantinformationqueryfirstunderstandthedeve1opmenttrendofmeta1cuttingmachinetoo1sathomeandabroadandthecurrentthiskindofmachinetoo1andgapinforeigncountries,theoverviewofthemachinetoo1andre1ateddataaccess;Forthedesignoftransmissionsystem,proposedthemaintransmissionsystemandthese1ecteddrivesystemstructure,maprotationspeed,forthedesignofspind1ebox,andotherimportantpartsandcheck,re1evantpartsofthefinitee1ementstressana1ysis,throughthethree-dimensiona1mode1ingfina11yrea1andre1iab1edataareobtained.Keywords:1atheC620-1;iThetransmissionsystemdesign;check;Stressana1ysis目录绪论I、绪论11.1 金属切削机床国内外发展趋势1、绪论21.2 国内外机床的差距1、绪论31.3 C6201主轴箱概述1、绪论41.4 课题任务及目标1、绪论52传动系统设计1、绪论72.1 确定电机主功率1、绪论82.2 拟定主传动方案1、绪论102.3 确定皮带直径和齿轮齿数的确定以及转速图1、绪论122.4 转速图拟定1、绪论142.5 主轴转速系列验算1、绪论182.6 传动系统图的拟定1、绪论203主轴箱及主要零件的设计及校核1、绪论2232轴各主要零件的设计1、绪论25331轴各主要零件的设计1、绪论303.4 川轴各主要零件的设计1、绪论353.51 V轴各主要零件的设计1、绪论403.52 轴各主要零件的设计1、绪论463.53 I轴各主要零件的设计1、绪论504关键部件有限元分析1、绪论514.1 传动轴I1受力分析1、绪论554.2 皮带轮受力分析1、绪论564.311 轴齿轮受力分析1、绪论574.312 轴V受力分析1、绪论60总结1、绪论61参考文献1、绪论52致谢1、绪论531、绪论车床是用于轴类圆形部件，圆盘类部件等具有可回转表面的工件的加工设备，其是使用最普遍和最广泛的机床之一。机床的机型和加工的尺寸性能等两大因素是衡量机床驱动系统的重要标准，也常用此来命名。车床的精度等一些参数决定着其加工能力范畴。经济合理的方法是设计每一种机床产品的准则，具体机床问题要具体分析，主要的还是要在设计时确保机床的运动性能，使其能够满足加工时候的变速系列。设计普通车床的主传动系统，首先要拟定一些加工过程的对象和参数，熟悉其加工过程的要求，以此才确定机床的相关参数。本次设计主要是根据C620T机床的一些参数以及加工能力来进行相关问题参数的拟定和解决，同时结合以往资料，才会设计出合理且经济的机床主传动系统。1.1金属切削机床国内外发展趋势机床伴随着社会进步已逐步成为人类生产劳动的重要工具，同时也是社会生产力发展水平的重要衡量指标。追溯一下，普通车床已经历了近二百年的历史。又随着电子技术，计算机技术与自动化技术的长足进步，精密机械和测量技术也运用到了机床本身且都有了一定的发展，所以机电一体化生产的新型机床数控机床孕育而生。使用数控机床后续表明了其独特的优势和强大的活力，很多原来人工操作无法解决的很多问题，都找到科学解决的方法。数控机床是一种通过数字信息控制，控制机床根据程序给定的轨迹,自动加工的机电一体化的加工设备，此种机床经过半个世纪的发展，成为了现代制造业的重要标志，中国制造行业中，数控机床的应用变得越来越广泛，同时也是企业实力的综合体现。金属切削机床是人类由手工作业转变为机械作业的新工具，是生产工具进步和发展的产物。钻孔，打磨外形最原始的方法起初是依靠双手来实现。一般情况的操作对象还都是木头类。随后随着金属等材料的出现，一些原始的加工方法不足以满足加工的需要,所以就出现了人力的回转车的雏形。在初始社会，由于生产工具的缺乏，木材材料和金属材料在加工方向相比金属材料要难于木材材料。同时加工金属类型的材料是人力所无法完成的。随着生产技术的革新，一些新的动力的出现改变了金属加工能力。比如说蒸汽机，液压动力，气动等。同时在最近一段时间，电子控制计算机技术和信息技术等一些技术的优越性体现出来，机床有发生了翻天覆地的变化，其精度和生产效率变得越来越高，特点也越发明显，同时使用也是比较方便。机床开发有两个基本方向，一个是需要不断提高生产率，另外一个是提高自身自动化程度。近期，机床行业设计开发走向了新趋势，一种无人手动操作的机床发展迅猛,它是通过人员事先编制好的程序，通过程序自动走完整个加工周期，比人员手动操作方便灵活了许多，节约了用人成本。此种趋势的明显奠定了未来机床的发展方向。1. 2国内机床与国外机床的差距国内机床行业由于国内政策的放宽从而有所进步，但是从加工能力和精度来讲，还与世界先进的生产水平和能力相比，有一定的差距。主要针对以下几个方面的不足：多部分精度高的和超高精密的机械性能好的机床由于制造，精密稳定性差不足以满足使用要求，尤其是高效的自动化生产和批量的生产的一致性，其技术水平和质量要明显落后西方。在中国常用的机床基本上属于上中型车床，高精度的机床一般来与进口，所以国内对各种类型的机床的需求量较大。多种行业包括特殊军工等行业也都需要各种类型的专用精度高的机床，但有些目前依然是空白。在技术层面上，整机性能差距也非常明显，据资料显示目前国外高性能机床可以实现15-19轴联动，可实现分辨率0.01微米，而中国制造的目前的水平只能做到了5-6轴的联动，且分辨率只有1微米。所以说目前看国产产品的质量和可靠性还不够稳定，特别是在先进的数控系统研发方向也需要进一步的努力且需取得长足的进步发展。为此,中国机床行业人才短缺，必须不断拓展整体行业的技术层次的队伍，整体提高人员技术素质，通过学习和引进国外的先进科技，才能制胜，只有大力多方面开展科学方面研究，才能赶上世界先进的水平。2. 3C620-1主轴箱概述C620-1普通车床。具体参数如下表：表1.1C620-1普通车床参数项目参数工件最大回转直径在床面上400毫米在床鞍上210毫米工件最大加工长度1400或1900毫米主轴转速范围正转（21级）11.51200转/分反转（12级）181520转/分主轴孔径41毫米主轴前端孔锥度莫氏5号加工螺纹范围公制（19种）192毫米英制（20种）224牙/英寸模数0.548毫米径节96径节进给量范围纵向0.08、159毫米/转横向0.0270.52毫米/转主电机功率7.5千瓦转速1440转/分冷却泵电机功率0.125千瓦转速2850转/分机床外形尺寸（中心距离1400毫米）长*宽*高3049*1513*1210毫米14课题任务及目标课题任务：通过结合现实资料，根据选定的参数，经过合理的计算以及适当的模型优化，完成机床主传动系统的机械部分设计。使用三维绘图软件来完成机床传动系统的总装图的三维模型及工程图和各种零件图，进行受力分析及仿真。目标：本课题研究的目的是理顺和巩固自己大学阶段所学的知识，同时提高自己另一方面解决实际问题的能力，又可以受到本专业相关技术和研究工作的基础训练，促使我从计算机绘图、数据的分析处理、外文文献资料的翻译、使用设计手册的方法等得到训练与提高。由此掌握了机床主传动系统部件设计过程和方法，其包含了进行相关参数的拟定，进行主传动系统的参数设计与演算，抓住关键零部件的计算以及整体结构的设计分析等，进而培养了自己对机械结构分析与设计的能力。2、传动系统的设计进行资料参数整理，提出任务书参数要求，确定给定的设计参数并开始设计。传动系统的设计第一步首先要确定主传动的方案，进行分配传动比，计算分析得出主传动系统图，进而计算各传动齿轮的相关参数和校核，同时要兼顾考虑传动效率是否合理等问题。此外还需要针对主要零件进行SW分析，尤其是对主轴的刚度和强度等进行结构的设计计算和验算和模拟。2.1确定主电机功率已知：主轴转速口出=11.5转/分，11max=1200转/分。主轴转速级数Z=21功率估算法的计算公式1。其中与=35仁0.35(1)主切削力Fz=1900aPf0.75N=1900×3.5×0.350.75=3026.06N(2.1)(2)切削功率-kWP切=61200(2.2)(3)估算重电机功率302606x90=61200=4.45kW殳=殳K卬P=°7(2.3)(2.3)式中：根据计算P=6.35kW445=6.35K卬=0.7根据我国生产的标准的Y系列的额定功率取如下；3. 采用Y系列封闭式三相异步电动机，型号为Y-132M-4型，具体参数如下:4. 2主传动方案的拟定确定传动方案，主要确定的是传动类型的选择和整个传动系统。传动方式和类型与结构的复杂程度密切相关，同时与性能也相关。因此，要确定传动方案和类型，应从结构性，技术层次，性能和经济等方面统一考虑。有各种且多种形式的传动方案，其中主要的几大类型有：主轴变速箱的集中传动，主轴箱和变速箱的独立传动;扩展速度范围可以用来增加传动组的数量，也可以使用挂轮结构，分支驱动等;变速可采用多速的电机，也可用于更换齿轮，滑动齿轮，普通齿轮等。2. 2.1确定传动组