8級分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計【N=35.5~800；Z=8；公比為φ=1.41；P=3kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1430~710含5張CAD圖】
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充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙I摘 要本說明書著重研究機(jī)床主傳動系統(tǒng)的設(shè)計步驟和設(shè)計方法，根據(jù)已確定的運動參數(shù)以變速箱展開圖的總中心距最小為目標(biāo)，擬定變速系統(tǒng)的變速方案，以獲得最優(yōu)方案以及較高的設(shè)計效率。在機(jī)床主傳動系統(tǒng)中，為減少齒輪數(shù)目，簡化結(jié)構(gòu)，縮短軸向尺寸，用齒輪齒數(shù)的設(shè)計方法是試算，湊算法，計算麻煩且不易找出合理的設(shè)計方案。本文通過對主傳動系統(tǒng)中三聯(lián)滑移齒輪傳動特點的分析與研究，繪制零件工作圖與主軸箱展開圖及剖視圖。關(guān)鍵詞 分級變速；傳動系統(tǒng)設(shè)計；傳動副；結(jié)構(gòu)網(wǎng)；結(jié)構(gòu)式；齒輪模數(shù)，傳動比 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙II目 錄第 1章 緒論 ........................................................................................................11.1 課程設(shè)計的目的 ......................................................................................11.2 課程設(shè)計的內(nèi)容 ........................................................................................11.2.1 理論分析與設(shè)計計算 ........................................................................11.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計 ....................................................................................11.2.3 編制技術(shù)文件 .....................................................................................11.3 課程設(shè)計題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求 ...........................................21.3.1 課程設(shè)計題目和主要技術(shù)參數(shù) ......................................................21.3.2 技術(shù)要求 .............................................................................................2第 2章 運動設(shè)計 ................................................................................................32.1 運動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定 ...................................32.1.1 轉(zhuǎn)速范圍 ...........................................................................................32.1.2 轉(zhuǎn)速數(shù)列 ..........................................................................................32.1.3 確定結(jié)構(gòu)式 .......................................................................................32.1.4 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng) .......................................................................................32.1.5 繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖 ...............................................................42.2 確定各變速組此論傳動副齒數(shù) ...............................42.3 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 .........................................5第 3章 動力計算 ................................................................................................73.1 帶傳動設(shè)計 ...............................................73.1.1 確定計算功率 ..................................................................................73.1.2 選擇 V 帶型號 .........................................73.1.3 確定帶輪直徑 .........................................83.1.4 確定中心距 ...........................................83.1.5 驗算包角 .............................................93.1.6 確定 V 帶個數(shù) .........................................93.2 計算轉(zhuǎn)速的計算 ..........................................103.3 齒輪模數(shù)計算及驗算 ......................................103.3.1 計算各傳動軸輸出功率 ..................................103.3.2 模數(shù)計算 ..............................................113.4 主軸合理跨距的計算 ......................................14第 4章 主要零部件的選擇 ..............................................................................164.1 電動機(jī)的選擇 ............................................164.2 軸承的選擇 ..............................................164.3 變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇 ......................................16 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙III第 5章 校核 ......................................................................................................175.1 軸的校核 ................................................175.2 軸承壽命校核 ............................................17第 6章 結(jié)構(gòu)設(shè)計及說明 ..................................................................................206.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 ..........................206.2 展開圖及其布置 ..........................................20結(jié)論 ....................................................................................................................22參考文獻(xiàn) ............................................................................................................23致謝 ....................................................................................................................24 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙1第 1章 緒論1.1 課程設(shè)計的目的《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計是在學(xué)完本課程后，進(jìn)行一次學(xué)習(xí)設(shè)計的綜合性練習(xí)。通過課程設(shè)計，使學(xué)生能夠運用所學(xué)過的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的有關(guān)理論知識，及生產(chǎn)實習(xí)等實踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識的目的。通過課程設(shè)計，分析比較機(jī)械系統(tǒng)中的某些典型機(jī)構(gòu)，進(jìn)行選擇和改進(jìn)；結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計，進(jìn)行設(shè)計計算并編寫技術(shù)文件；完成系統(tǒng)主傳動設(shè)計，達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計步驟和方法的目的。通過設(shè)計，掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計手冊、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和資料的方法，達(dá)到積累設(shè)計知識和設(shè)計技巧，提高學(xué)生設(shè)計能力的目的。通過設(shè)計，使學(xué)生獲得機(jī)械系統(tǒng)基本設(shè)計技能的訓(xùn)練，提高分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計創(chuàng)造一定的條件。1.2課程設(shè)計的內(nèi)容《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計內(nèi)容由理論分析與設(shè)計計算、圖樣技術(shù)設(shè)計和技術(shù)文件編制三部分組成。1.2.1 理論分析與設(shè)計計算（1）機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計。設(shè)計方案的分析，最佳功能原理方案的確定。（2）根據(jù)總體設(shè)計參數(shù)，進(jìn)行傳動系統(tǒng)運動設(shè)計和計算。（3）根據(jù)設(shè)計方案和零部件選擇情況，進(jìn)行有關(guān)動力計算和校核。1.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計（1）選擇系統(tǒng)中的主要機(jī)件。（2）工程技術(shù)圖樣的設(shè)計與繪制。1.2.3 編制技術(shù)文件（1）對于課程設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行自我經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價。（2）編制設(shè)計計算說明書。 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙21.3 課程設(shè)計題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求1.3.1 課程設(shè)計題目和主要技術(shù)參數(shù)題目 14：分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)參數(shù)：Nmin=35.5r/min；Nmax=800r/min；Z=8 級；公比為 φ=1.41；電動機(jī)功率 P=3kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1430/710r/min1.3.2 技術(shù)要求（1）利用電動機(jī)完成換向和制動。（2）各滑移齒輪塊采用單獨操縱機(jī)構(gòu)。（3）進(jìn)給傳動系統(tǒng)采用單獨電動機(jī)驅(qū)動。 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙3第 2章 運動設(shè)計2.1 運動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定2.1.1 轉(zhuǎn)速范圍Rn= = =22.53minaxN5.3802.1.2 轉(zhuǎn)速數(shù)列轉(zhuǎn)速數(shù)列。查《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》表 2-9 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表，首先找到35.5r/min、然后每隔 6 個數(shù)取一個值（1.41=1.06 6） ，得出主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為 35.5r/min、50r/min、71r/min、100r/min、140r/min、200 r/min，280 r/min，400 r/min，560r/minn，800r/min 共 10 級。2.1.3確定結(jié)構(gòu)式對于 Z=8 可分解為：Z=22×23×24。2.1.4 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)根據(jù)“前多后少” , “升二降四” ,“ 前密后疏” “前慢后快”,“結(jié)構(gòu)緊湊”的原則,選取傳動方案 Z=22×23×24,易知第二擴(kuò)大組的變速范圍 r=φ(P3-1)x=1.414=3.95〈8，滿足要求滿足要求，其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖2-1。圖 2-1 結(jié)構(gòu)網(wǎng) 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙42.1.5繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖 （1）選擇電動機(jī)：采用 Y 系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機(jī)。（2）繪制轉(zhuǎn)速圖，如圖 2-2 所示：圖 2-2 轉(zhuǎn)速圖（3）畫主傳動系統(tǒng)圖。根據(jù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖及已知的技術(shù)參數(shù)，畫主傳動系統(tǒng)圖如圖 2-3：1-2 軸最小中心距：A 1_2min>1/2(Zmaxm+2m+D)軸最小齒數(shù)和:S zmin>(Zmax+2+D/m)2.2 確定各變速組齒輪傳動副齒數(shù) (1)Sz 100-120,中型機(jī)床 Sz=70-100?(2)直齒圓柱齒輪 Zmin 18-20? 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙5圖 2-3 主傳動系統(tǒng)圖（7）齒輪齒數(shù)的確定。據(jù)設(shè)計要求 Zmin≥18—20, ，120~??Z根據(jù)各變速組公比，查表 3-1 所選用齒數(shù)，各齒輪齒數(shù)如表 2-1。表 2-1 齒輪齒數(shù)基本組 第 1 擴(kuò)大組傳動比1:1 1:2.85 1:1 1：4代號 Z1Z 'Z2'Z3Z'Z Z'齒數(shù) 46 46 24 68 50 50 20 80 2.3 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差實際傳動比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過±10( -1)％,即?〈10( -1)％n標(biāo) 準(zhǔn) 轉(zhuǎn) 速標(biāo) 準(zhǔn) 轉(zhuǎn) 速實 際 轉(zhuǎn) 速 ?? 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙6對 Nmax=800r/min，實際轉(zhuǎn)速 5.810461820max ???N則有=1.437％〈4.1％805.1?因此滿足要求。同理，根據(jù)計算得出其他各組的數(shù)據(jù)如下表：因此滿足要求。各級轉(zhuǎn)速誤差表 2-2 轉(zhuǎn)速誤差分析表n 800 400 280 200 140 100 71 35.5n 811 405 286 202 143 101.4 71.5 35.7誤差 1.4％ 2.1％ 1.4％ 2.1％ 1.4％ 2.1％ 0.49％1.4％所有計算結(jié)果都小于 4.1％，因此不需要修改齒數(shù)。 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙7第 3章 動力計算3.1 帶傳動設(shè)計 輸出功率 P=3kw,轉(zhuǎn)速 n1=1420r/min,n2=800r/min3.1.1 確定計算功率按最大的情況計算 P=3kw， 為工作情況系數(shù)，查表 3-1 可知： AK取 K=1.3。表 3-1 工作情況系數(shù) A原動機(jī)ⅰ類 ⅱ類一天工作時間/h工作機(jī) 10?10~16 16?0?10~16 16?載荷平穩(wěn)液體攪拌機(jī)；離心式水泵；通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（ ） ；離7.5kW?心式壓縮機(jī)；輕型運輸機(jī)1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3載荷變動小帶式運輸機(jī)（運送砂石、谷物） ，通風(fēng)機(jī)（ ） ；發(fā)電機(jī)；.?旋轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機(jī)床；剪床；壓力機(jī)；印刷機(jī)；振動篩1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4載荷變動較大螺旋式運輸機(jī)；斗式上料機(jī)；往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)；鍛錘；磨粉機(jī)；鋸木機(jī)和木工機(jī)械；紡織機(jī)械1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6載荷變動很大破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等） ；球磨機(jī)；棒磨機(jī)；起重機(jī)；挖掘機(jī)；橡膠輥壓機(jī)1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8計算功率： =kAP= =3.9kwcaP3.1?3.1.2 選擇 V帶的型號根據(jù) =3.9kw，n 1=1420r/min 參考圖 3-1，選擇 A 型 V 帶。ca 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙8圖 3-13.1.3 確定帶輪直徑 d1,d2參考表 3-2 選小帶輪直徑表 3-2 V 帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑 mind槽型 Y Z A B C D Emind20 50 75 125 200 355 500小帶輪直徑 d1=80mm驗算帶速 =（ )= =5.945m/s1V06.?n?106428?從動輪直徑 d2= =142mm，參考[2]表 8-9，圓整后取1id2=140mm。計算實際傳動比 i=d2/d1= =1.7504 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙93.1.4 定中心矩 a和基準(zhǔn)帶長 Ld[1]初定中心距 a00.7(d1+d2) a0 2(d1+d2))?154 a0 440 取 ao=400mm[2]帶的計算基準(zhǔn)長度Ld0≈ ??021214dd???≈ ≈1147mm??8842??查[2]表 8-2 取 Ld=110mm[3]計算實際中心距a≈a 0+(Ld-Ld0)/2=400+(1100-1147)=377mm[4]確定中心距調(diào)整范圍amax=a+0.03Ld=377+0.03×1100=400mmamin=a-0.015Ld=377－0.015×1100=360.5mm3.1.5 驗算包角 ???????1203.5718012ad?≥9.733.1.6 確定 V帶根數(shù)：表 3-3 包角修正系數(shù) K?包角 1?180 150 170 160 140 130 120 110 100 90K1.00 0.92 0.98 0.95 0.89 0.86 0.82 0.78 0.73 0.68表 3-4. 彎曲影響系數(shù) bK帶型Z 30.2951??A 7B .8C 36?確定額定功率：P 0 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙10查[2]表 8-4 得線性插值得 P0=0.15kw查[2]表 8-5 得功率增量 P0=0.15kwA查[1]表 38 得包角系數(shù) K =0.99?查[1]表 3 得長度系數(shù) Kl=0.81確定帶根數(shù)： ??larcaZ?0???=3.2，取 Z=3。3.2 計算轉(zhuǎn)速的計算 3.2.1 主軸的計算轉(zhuǎn)速 由《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》表3-2中的公式 ＝35.5 ＝62.9r/min ????????13minzj?)13/8(4.?取計算轉(zhuǎn)速為71r/min3.2.2 傳動軸的計算轉(zhuǎn)速 in/10min/7.8941.533.0.minrrRj???取 主 軸 的 計 算 轉(zhuǎn) 速主 軸 的 計 算 轉(zhuǎn) 速各軸轉(zhuǎn)速如下：軸 序 號電動機(jī)(0) I 軸 II 軸 III 軸計算轉(zhuǎn)速r/min1420710400 100 100最小齒輪的計算轉(zhuǎn)速如下:齒輪序號I II III計算轉(zhuǎn)速400r/min 100r/min 100r/min 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙113.3 齒輪模數(shù)計算及驗算3.3.1 計算各傳動軸的輸出功率 ??Wrb Knp85.29.06.31 ????額 kwg 718522r 6..71.3)??g主3.3.2 模數(shù)計算 一般同一變速組內(nèi)的齒輪取同一模數(shù)，選取負(fù)荷最重的小齒輪，按簡化的接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行計算，即 mj=16338 可得各組的321][)(jjmnuzP???模數(shù)，如表 3-3 所示。45 號鋼整體淬火， []10jMP??按接觸疲勞計算齒輪模數(shù) m 1-2 軸由公式 mj=16338 可得 ，321][)(jjnuz???mj62.?取 m=3mm2-3 軸由公式 mj=16338 可得 ，m=4mm321][)(jjmzPmj07.4一般同一變速組內(nèi)的齒輪取同一模數(shù)，所以根據(jù)情況都取一樣的模數(shù)。確定各組的模數(shù)如下表：確定各變速齒輪組的基本齒輪表：齒輪 Z1 Z1` Z2 Z2`組號 基本組 第一擴(kuò)大組模數(shù) mm 3 4 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙12齒數(shù) 24 68 20 80分度圓直徑71 204 80 320齒頂圓直徑78 210 88 328齒根圓直徑64.5 197.25 70 310齒寬 24 24 30 30按基本組最小齒輪計算。小齒輪用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～286HB，平均取 260HB，大齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB～286HB，平均取 240HB。計算如下：齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算：接觸應(yīng)力驗算公式為??jfsj MPauBnNKzm??????)()1(02832彎曲應(yīng)力驗算公式為：??wswaYnz)(109235式中 N----傳遞的額定功率（kW） ，這里取 N 為電動機(jī)功率，N=3kW;-----計算轉(zhuǎn)速（r/min）. =400（r/min）;jnjm-----初算的齒輪模數(shù)（mm）, m=3（mm）;B----齒寬（mm）;B=24（mm）;z----小齒輪齒數(shù)；z=24;u----小齒輪齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之比,u=2.85;-----壽命系數(shù)；sK=sTnNKq----工作期限系數(shù)；T 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙13mTCnK016?T------齒輪工作期限，這里取 T=15000h.;-----齒輪的最低轉(zhuǎn)速（ r/min）, =400（r/min ）1n1n----基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，接觸載荷取 = ，彎曲載荷取 =0 0C70C62?m----疲勞曲線指數(shù)，接觸載荷取 m=3；彎曲載荷取 m=6;----轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，查【5】2 上，取 =0.60nKnK----功率利用系數(shù)，查【5】2 上，取 =0.78N N-----材料強(qiáng)化系數(shù)，查【5】2 上， =0.60q q-----工作狀況系數(shù)，取 =1.13 3-----動載荷系數(shù)，查【5】2 上，取 =1K2K------齒向載荷分布系數(shù)，查 【5】2 上， =1 1 1Y------齒形系數(shù)，查 【5】2 上，Y=0.386；----許用接觸應(yīng)力（MPa）,查【4】 ，表 4-7，取 =650 ??j? ??j?Mpa；---許用彎曲應(yīng)力（ MPa） ，查【4】 ，表 4-7，取 =275 w wMpa；根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得：=166 Mpa j????j?=12.53Mpaww按擴(kuò)大組最小齒輪計算。小齒輪用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～286HB，平均取 260HB，大齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB～286HB，平均取 240HB。2、軸徑設(shè)計及鍵的選取 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙14軸 1：p=3kw,n=280r/min, =0.5 帶入公式：?=43.82mm,圓整取 d=44mm49[]jPdn??軸 2：p=3kw,n=100r/min, =1，=37.18mm,圓整取 d=38mm 41[]j?3.4 主軸合理跨距的計算3.5.1 主軸頸直徑確定：查表選擇主軸前端直徑 D1=90mm,后端直徑 D2=62mm材料：45 鋼。熱處理：調(diào)治 Hre22-28主軸懸伸量：a/D1=1.25--2.5 a=(1.25—2.5)D1=(1.25—2.5)x(80+64/2)=90—180 取 a=120mm鍵的選?。簬л啠哼x平鍵：10x8 ；1 軸：選平鍵：12x8；2 軸：選平鍵：12x8,12x8；3 軸：選平鍵：12x8,25x143.5.2 合理跨距 jisuan由于電動機(jī)功率 P=3KW，根據(jù)【1】表 3.20，前軸徑應(yīng)為 60~90mm。初步選取 d1=80mm。后軸徑的 d2=（0.7~0.9）d 1，取 d2=60mm。根據(jù)設(shè)計方案，前軸承為 NN3016K 型，后軸承為圓錐滾子軸承。定懸伸量 a=120mm，主軸孔徑為 30mm。軸承剛度，主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩 T=9550 =9550× =286.5N.mnP03假設(shè)該機(jī)床為車床的最大加工直徑為 300mm。床身上最常用的最大加工直徑，即經(jīng)濟(jì)加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的 50%，這里取 60%，即180mm，故半徑為 0.09m；切削力（沿 y 軸） F c= =3183.3N09.5286背向力（沿 x 軸） F p=0.5 Fc=1561.6N總作用力 F= =3559.04N2pC?此力作用于工件上，主軸端受力為 F=3559.04N。先假設(shè) l/a=2，l=3a=240mm。前后支承反力 RA和 RB分別為RA=F× =3559.04× =5338.56Nla?2401 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙15RB=F× =3559.04× =1779.52Nla2401根據(jù) 文獻(xiàn)【1】式 3.7 得：Kr=3.39 得前支1.0Fr8.La9.0)(iza.1cos承的剛度：K A= 1689.69 N/ ；K B= 785.57 m?N/ ； = =2.15m?B57.8691主軸的當(dāng)量外徑 de=(80+60)/2=70mm，故慣性矩為I= =113.8×10-8m464)03..(???η= = =0.143aKEA6381.98.2??查【1】圖 3-38 得 =2.0，與原假設(shè)接近，所以最佳跨距al0=120×2.0=240mm。0l合理跨距為（0.75-1.5） ，取合理跨距 l=360mm。0l根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要，主軸的實際跨距大于合理跨距，因此需要采取措施。增加主軸的剛度，增大軸徑：前軸徑 D=100mm，后軸徑 d=80mm。前軸承。采用雙列圓柱滾子軸承，后支承采用背對背安裝的角接觸球軸承。 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙16第 4章 主要零部件的選擇4.1 電動機(jī)的選擇轉(zhuǎn)速n＝1420r/min，功率P＝3kW選用Y系列三相異步電動機(jī) 4.2 軸承的選擇I軸：與帶輪靠近段安裝深溝球軸承6007，另一端安裝深溝球軸承6006II軸：靠近帶輪一側(cè)安裝深溝球軸承6007，中間安裝深溝球軸承6007，后端安裝深溝球軸承61908III軸：安裝深溝球軸承6007,兩個。4.3 變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇選用左右擺動的操縱桿使其通過桿的推力來控制I軸II軸上的二聯(lián)滑移齒。 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙17第 5 章 校核5.1 軸的校核（a） 主軸的前端部撓度 []0.250.1sy????（b） 主軸在前軸承處的傾角 []rad??容 許 值 軸 承（c） 在安裝齒輪處的傾角 .容 許 值 齒主軸彎曲剛度校核：計算如下： 4前支撐為雙列圓柱滾子軸承，后支撐為角接觸軸承架立放圓柱滾子軸承跨距 L=450mm.當(dāng)量外徑 de= =21D?m2851045?主軸剛度： 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙18因為 di/de=25/285=0.088<0.7,所以孔對剛度的影響可忽略；ks= =2kN/mm344424 10)5(1.02..3)(1034 ????????alAi剛度要求：主軸的剛度可根據(jù)機(jī)床的穩(wěn)定性和精度要求來評定5.2 軸承壽命校核軸選用的是深溝球軸承軸承 6006 其基本額定負(fù)荷為 13.0KN由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值 n=100r/min,所以齒輪越小越靠近軸承，對軸承的要求越高。根據(jù)設(shè)計要求，應(yīng)該對主軸未端的軸承進(jìn)行校核。齒輪的直徑 d=84Ⅰ軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 nPT950?T=9550 =341Nm843齒輪受力 N1.62dF根據(jù)受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為321??lRrv因軸承在運轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，按《機(jī)械設(shè)計》查表得 pf 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙19為 1.0 到 1.2，取 ，則有：0.1?pfN 32.11??RXfPp軸承的壽命 因為 ，所以按軸承 1 的受力大小計算：1P?380)26(0)(60???CnLh故該軸承能滿足要求。 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙20第 6 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計及說明6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案設(shè)計主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動件（傳動軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動器等） 、主軸組件、操縱機(jī)構(gòu)、潤滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計由于時間的限制，一般只畫展開圖。主軸變速箱是機(jī)床的重要部件。設(shè)計時除考慮一般機(jī)械傳動的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個方面的問題。精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動效率要求，主軸前軸承處溫度和溫升的控制，結(jié)構(gòu)工藝性，操作方便、安全、可靠原則，遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計時整個機(jī)床設(shè)計的重點，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計中不可避免要經(jīng)過反復(fù)思考和多次修改。在正式畫圖前應(yīng)該先畫草圖。目的是：1 布置傳動件及選擇結(jié)構(gòu)方案。2 檢驗傳動設(shè)計的結(jié)果中有無干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時改正。3 確定傳動軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對位置，以確定各軸的受力點和受力方向，為軸和軸承的驗算提供必要的數(shù)據(jù)。6.2 展開圖及其布置展開圖就是按照傳動軸傳遞運動的先后順序，假想將各軸沿其軸線剖開并將這些剖切面平整展開在同一個平面上。軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。有兩種布置方案，一是將兩級變速齒輪和離合器做成一體。齒輪的直徑受到離合器內(nèi)徑的約束，齒根圓的直徑必須大于離合器的外徑，負(fù)責(zé)齒輪無法加工。這樣軸的間距加大。另一種布置方案是離合器的左右部分分別裝在同軸線的軸上，左邊部分接通，得到一級反向轉(zhuǎn)動，右邊接通得到三級反向轉(zhuǎn)動。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第一種方案，通過空心軸中的拉桿來操縱離合器的結(jié)構(gòu)。總布置時需要考慮制動器的位置。制動器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。制動器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上，以免制動扭矩太大，是制動尺寸增大。齒輪在軸上布置很重要，關(guān)系到變速箱的軸向尺寸，減少軸向尺寸有 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙21利于提高剛度和減小體積。 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙22結(jié)論分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)構(gòu)及部分計算，到這里基本結(jié)束了，由于筆者水平有限，加之時間倉促，僅對分級變速主傳動系統(tǒng)主要部分進(jìn)行設(shè)計和校核，有許多地方處理不夠妥當(dāng)，因為沒有接觸過生產(chǎn)實際，所以可能有的地方存在錯誤，希望老師多提寶貴意見。經(jīng)過這次課程設(shè)計，使我對機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計這門課當(dāng)中許多原理公式有了進(jìn)一步的了解，對于機(jī)械類的書籍，軟件的使用能力得到了提升，并且對設(shè)計工作有了更深入的認(rèn)識，在同學(xué)們一起進(jìn)行設(shè)計任務(wù)的過程中，不僅增進(jìn)了友誼，而且對于課程設(shè)計的課題有了更深的理解。在設(shè)計過程中，得到王仲文老師的精心指導(dǎo)和幫助，在此表示衷心的感謝。 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙23參考文獻(xiàn)[1] 候珍秀.《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，修訂版；[2] 于惠力 主編 《機(jī)械設(shè)計》 科學(xué)出版社 第一版[3] 戴 曙 主編 《金屬切削機(jī)床設(shè)計》 機(jī)械工業(yè)出版社[4] 戴 曙 主編 《金屬切削機(jī)床》 機(jī)械工業(yè)出版社 第一版[5] 趙九江 主編 《材料力學(xué)》 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 第一版[6] 鄭文經(jīng) 主編 《機(jī)械原理》 高等教育出版社 第七版[7]于 惠力 主編 《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》 科學(xué)出版社 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙24致謝在課程設(shè)計過程中，感謝很多同學(xué)的幫助和指點，感謝院系各位老師多年來的諄諄教誨，感謝他們默默的栽培我。這次的課程設(shè)計是在王仲文老師和丁艷艷老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。從課題的選擇到項目的最終完成，老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持，在此，謹(jǐn)向教師表示衷心的感謝和崇高的敬意！。此外，在課程設(shè)計過程中，也得到了其他同學(xué)的幫助，有關(guān)軟件方面的一些技能不足得到了同學(xué)的大力幫助，設(shè)計任務(wù)一直在很好的氛圍中進(jìn)行，在這里，也向他們表示真誠的感謝！再次向此次課程設(shè)計中所有幫助過我的人表示感謝。I摘 要本說明書著重研究機(jī)床主傳動系統(tǒng)的設(shè)計步驟和設(shè)計方法，根據(jù)已確定的運動參數(shù)以變速箱展開圖的總中心距最小為目標(biāo)，擬定變速系統(tǒng)的變速方案，以獲得最優(yōu)方案以及較高的設(shè)計效率。在機(jī)床主傳動系統(tǒng)中，為減少齒輪數(shù)目，簡化結(jié)構(gòu)，縮短軸向尺寸，用齒輪齒數(shù)的設(shè)計方法是試算，湊算法，計算麻煩且不易找出合理的設(shè)計方案。本文通過對主傳動系統(tǒng)中三聯(lián)滑移齒輪傳動特點的分析與研究，繪制零件工作圖與主軸箱展開圖及剖視圖。關(guān)鍵詞 分級變速；傳動系統(tǒng)設(shè)計；傳動副；結(jié)構(gòu)網(wǎng)；結(jié)構(gòu)式；齒輪模數(shù)，傳動比II目 錄第 1章 緒論 ........................................................................................................11.1 課程設(shè)計的目的 ......................................................................................11.2 課程設(shè)計的內(nèi)容 ........................................................................................11.2.1 理論分析與設(shè)計計算 ........................................................................11.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計 ....................................................................................11.2.3 編制技術(shù)文件 .....................................................................................11.3 課程設(shè)計題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求 ...........................................21.3.1 課程設(shè)計題目和主要技術(shù)參數(shù) ......................................................21.3.2 技術(shù)要求 .............................................................................................2第 2章 運動設(shè)計 ................................................................................................32.1 運動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定 ...................................32.1.1 轉(zhuǎn)速范圍 ...........................................................................................32.1.2 轉(zhuǎn)速數(shù)列 ..........................................................................................32.1.3 確定結(jié)構(gòu)式 .......................................................................................32.1.4 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng) .......................................................................................32.1.5 繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖 ...............................................................42.2 確定各變速組此論傳動副齒數(shù) ...............................42.3 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 .........................................5第 3章 動力計算 ................................................................................................73.1 帶傳動設(shè)計 ...............................................73.1.1 確定計算功率 ..................................................................................73.1.2 選擇 V 帶型號 .........................................73.1.3 確定帶輪直徑 .........................................83.1.4 確定中心距 ...........................................83.1.5 驗算包角 .............................................93.1.6 確定 V 帶個數(shù) .........................................93.2 計算轉(zhuǎn)速的計算 ..........................................103.3 齒輪模數(shù)計算及驗算 ......................................103.3.1 計算各傳動軸輸出功率 ..................................103.3.2 模數(shù)計算 ..............................................113.4 主軸合理跨距的計算 ......................................14第 4章 主要零部件的選擇 ..............................................................................164.1 電動機(jī)的選擇 ............................................164.2 軸承的選擇 ..............................................164.3 變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇 ......................................16III第 5章 校核 ......................................................................................................175.1 軸的校核 ................................................175.2 軸承壽命校核 ............................................17第 6章 結(jié)構(gòu)設(shè)計及說明 ..................................................................................206.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 ..........................206.2 展開圖及其布置 ..........................................20結(jié)論 ....................................................................................................................22參考文獻(xiàn) ............................................................................................................23致謝 ....................................................................................................................241第 1章 緒論1.1 課程設(shè)計的目的《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計是在學(xué)完本課程后，進(jìn)行一次學(xué)習(xí)設(shè)計的綜合性練習(xí)。通過課程設(shè)計，使學(xué)生能夠運用所學(xué)過的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的有關(guān)理論知識，及生產(chǎn)實習(xí)等實踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識的目的。通過課程設(shè)計，分析比較機(jī)械系統(tǒng)中的某些典型機(jī)構(gòu)，進(jìn)行選擇和改進(jìn)；結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計，進(jìn)行設(shè)計計算并編寫技術(shù)文件；完成系統(tǒng)主傳動設(shè)計，達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計步驟和方法的目的。通過設(shè)計，掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計手冊、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和資料的方法，達(dá)到積累設(shè)計知識和設(shè)計技巧，提高學(xué)生設(shè)計能力的目的。通過設(shè)計，使學(xué)生獲得機(jī)械系統(tǒng)基本設(shè)計技能的訓(xùn)練，提高分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計創(chuàng)造一定的條件。1.2課程設(shè)計的內(nèi)容《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計內(nèi)容由理論分析與設(shè)計計算、圖樣技術(shù)設(shè)計和技術(shù)文件編制三部分組成。1.2.1 理論分析與設(shè)計計算（1）機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計。設(shè)計方案的分析，最佳功能原理方案的確定。（2）根據(jù)總體設(shè)計參數(shù)，進(jìn)行傳動系統(tǒng)運動設(shè)計和計算。（3）根據(jù)設(shè)計方案和零部件選擇情況，進(jìn)行有關(guān)動力計算和校核。1.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計（1）選擇系統(tǒng)中的主要機(jī)件。（2）工程技術(shù)圖樣的設(shè)計與繪制。1.2.3 編制技術(shù)文件（1）對于課程設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行自我經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價。（2）編制設(shè)計計算說明書。21.3 課程設(shè)計題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求1.3.1 課程設(shè)計題目和主要技術(shù)參數(shù)題目 14：分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)參數(shù)：Nmin=35.5r/min；Nmax=800r/min；Z=8 級；公比為 φ=1.41；電動機(jī)功率 P=3kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1430/710r/min1.3.2 技術(shù)要求（1）利用電動機(jī)完成換向和制動。（2）各滑移齒輪塊采用單獨操縱機(jī)構(gòu)。（3）進(jìn)給傳動系統(tǒng)采用單獨電動機(jī)驅(qū)動。3第 2章 運動設(shè)計2.1 運動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定2.1.1 轉(zhuǎn)速范圍Rn= = =22.53minaxN5.3802.1.2 轉(zhuǎn)速數(shù)列轉(zhuǎn)速數(shù)列。查《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》表 2-9 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表，首先找到35.5r/min、然后每隔 6 個數(shù)取一個值（1.41=1.06 6） ，得出主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為 35.5r/min、50r/min、71r/min、100r/min、140r/min、200 r/min，280 r/min，400 r/min，560r/minn，800r/min 共 10 級。2.1.3確定結(jié)構(gòu)式對于 Z=8 可分解為：Z=22×23×24。2.1.4 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)根據(jù)“前多后少” , “升二降四” ,“ 前密后疏” “前慢后快”,“結(jié)構(gòu)緊湊”的原則,選取傳動方案 Z=22×23×24,易知第二擴(kuò)大組的變速范圍 r=φ(P3-1)x=1.414=3.95〈8，滿足要求滿足要求，其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖2-1。圖 2-1 結(jié)構(gòu)網(wǎng) 42.1.5繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖 （1）選擇電動機(jī)：采用 Y 系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機(jī)。（2）繪制轉(zhuǎn)速圖，如圖 2-2 所示：圖 2-2 轉(zhuǎn)速圖（3）畫主傳動系統(tǒng)圖。根據(jù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖及已知的技術(shù)參數(shù)，畫主傳動系統(tǒng)圖如圖 2-3：1-2 軸最小中心距：A 1_2min>1/2(Zmaxm+2m+D)軸最小齒數(shù)和:S zmin>(Zmax+2+D/m)2.2 確定各變速組齒輪傳動副齒數(shù) (1)Sz 100-120,中型機(jī)床 Sz=70-100?(2)直齒圓柱齒輪 Zmin 18-20?5圖 2-3 主傳動系統(tǒng)圖（7）齒輪齒數(shù)的確定。據(jù)設(shè)計要求 Zmin≥18—20, ，120~??Z根據(jù)各變速組公比，查表 3-1 所選用齒數(shù)，各齒輪齒數(shù)如表 2-1。表 2-1 齒輪齒數(shù)基本組 第 1 擴(kuò)大組傳動比1:1 1:2.85 1:1 1：4代號 Z1Z 'Z2'Z3Z'Z Z'齒數(shù) 46 46 24 68 50 50 20 80 2.3 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差實際傳動比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過±10( -1)％,即?〈10( -1)％n標(biāo) 準(zhǔn) 轉(zhuǎn) 速標(biāo) 準(zhǔn) 轉(zhuǎn) 速實 際 轉(zhuǎn) 速 ??6對 Nmax=800r/min，實際轉(zhuǎn)速 5.810461820max ???N則有=1.437％〈4.1％805.1?因此滿足要求。同理，根據(jù)計算得出其他各組的數(shù)據(jù)如下表：因此滿足要求。各級轉(zhuǎn)速誤差表 2-2 轉(zhuǎn)速誤差分析表n 800 400 280 200 140 100 71 35.5n 811 405 286 202 143 101.4 71.5 35.7誤差 1.4％ 2.1％ 1.4％ 2.1％ 1.4％ 2.1％ 0.49％1.4％所有計算結(jié)果都小于 4.1％，因此不需要修改齒數(shù)。7第 3章 動力計算3.1 帶傳動設(shè)計 輸出功率 P=3kw,轉(zhuǎn)速 n1=1420r/min,n2=800r/min3.1.1 確定計算功率按最大的情況計算 P=3kw， 為工作情況系數(shù)，查表 3-1 可知： AK取 K=1.3。表 3-1 工作情況系數(shù) A原動機(jī)ⅰ類 ⅱ類一天工作時間/h工作機(jī) 10?10~16 16?0?10~16 16?載荷平穩(wěn)液體攪拌機(jī)；離心式水泵；通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（ ） ；離7.5kW?心式壓縮機(jī)；輕型運輸機(jī)1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3載荷變動小帶式運輸機(jī)（運送砂石、谷物） ，通風(fēng)機(jī)（ ） ；發(fā)電機(jī)；.?旋轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機(jī)床；剪床；壓力機(jī)；印刷機(jī)；振動篩1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4載荷變動較大螺旋式運輸機(jī)；斗式上料機(jī)；往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)；鍛錘；磨粉機(jī)；鋸木機(jī)和木工機(jī)械；紡織機(jī)械1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6載荷變動很大破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等） ；球磨機(jī)；棒磨機(jī)；起重機(jī)；挖掘機(jī)；橡膠輥壓機(jī)1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8計算功率： =kAP= =3.9kwcaP3.1?3.1.2 選擇 V帶的型號根據(jù) =3.9kw，n 1=1420r/min 參考圖 3-1，選擇 A 型 V 帶。ca8圖 3-13.1.3 確定帶輪直徑 d1,d2參考表 3-2 選小帶輪直徑表 3-2 V 帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑 mind槽型 Y Z A B C D Emind20 50 75 125 200 355 500小帶輪直徑 d1=80mm驗算帶速 =（ )= =5.945m/s1V06.?n?106428?從動輪直徑 d2= =142mm，參考[2]表 8-9，圓整后取1id2=140mm。計算實際傳動比 i=d2/d1= =1.750493.1.4 定中心矩 a和基準(zhǔn)帶長 Ld[1]初定中心距 a00.7(d1+d2) a0 2(d1+d2))?154 a0 440 取 ao=400mm[2]帶的計算基準(zhǔn)長度Ld0≈ ??021214dd???≈ ≈1147mm??8842??查[2]表 8-2 取 Ld=110mm[3]計算實際中心距a≈a 0+(Ld-Ld0)/2=400+(1100-1147)=377mm[4]確定中心距調(diào)整范圍amax=a+0.03Ld=377+0.03×1100=400mmamin=a-0.015Ld=377－0.015×1100=360.5mm3.1.5 驗算包角 ???????1203.5718012ad?≥9.733.1.6 確定 V帶根數(shù)：表 3-3 包角修正系數(shù) K?包角 1?180 150 170 160 140 130 120 110 100 90K1.00 0.92 0.98 0.95 0.89 0.86 0.82 0.78 0.73 0.68表 3-4. 彎曲影響系數(shù) bK帶型Z 30.2951??A 7B .8C 36?確定額定功率：P 010查[2]表 8-4 得線性插值得 P0=0.15kw查[2]表 8-5 得功率增量 P0=0.15kwA查[1]表 38 得包角系數(shù) K =0.99?查[1]表 3 得長度系數(shù) Kl=0.81確定帶根數(shù)： ??larcaZ?0???=3.2，取 Z=3。3.2 計算轉(zhuǎn)速的計算 3.2.1 主軸的計算轉(zhuǎn)速 由《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》表3-2中的公式 ＝35.5 ＝62.9r/min ????????13minzj?)13/8(4.?取計算轉(zhuǎn)速為71r/min3.2.2 傳動軸的計算轉(zhuǎn)速 in/10min/7.8941.533.0.minrrRj???取 主 軸 的 計 算 轉(zhuǎn) 速主 軸 的 計 算 轉(zhuǎn) 速各軸轉(zhuǎn)速如下：軸 序 號電動機(jī)(0) I 軸 II 軸 III 軸計算轉(zhuǎn)速r/min1420710400 100 100最小齒輪的計算轉(zhuǎn)速如下:齒輪序號I II III計算轉(zhuǎn)速400r/min 100r/min 100r/min113.3 齒輪模數(shù)計算及驗算3.3.1 計算各傳動軸的輸出功率 ??Wrb Knp85.29.06.31 ????額 kwg 718522r 6..71.3)??g主3.3.2 模數(shù)計算 一般同一變速組內(nèi)的齒輪取同一模數(shù)，選取負(fù)荷最重的小齒輪，按簡化的接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行計算，即 mj=16338 可得各組的321][)(jjmnuzP???模數(shù)，如表 3-3 所示。45 號鋼整體淬火， []10jMP??按接觸疲勞計算齒輪模數(shù) m 1-2 軸由公式 mj=16338 可得 ，321][)(jjnuz???mj62.?取 m=3mm2-3 軸由公式 mj=16338 可得 ，m=4mm321][)(jjmzPmj07.4一般同一變速組內(nèi)的齒輪取同一模數(shù)，所以根據(jù)情況都取一樣的模數(shù)。確定各組的模數(shù)如下表：確定各變速齒輪組的基本齒輪表：齒輪 Z1 Z1` Z2 Z2`組號 基本組 第一擴(kuò)大組模數(shù) mm 3 412齒數(shù) 24 68 20 80分度圓直徑71 204 80 320齒頂圓直徑78 210 88 328齒根圓直徑64.5 197.25 70 310齒寬 24 24 30 30按基本組最小齒輪計算。小齒輪用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～286HB，平均取 260HB，大齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB～286HB，平均取 240HB。計算如下：齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算：接觸應(yīng)力驗算公式為??jfsj MPauBnNKzm??????)()1(02832彎曲應(yīng)力驗算公式為：??wswaYnz)(109235式中 N----傳遞的額定功率（kW） ，這里取 N 為電動機(jī)功率，N=3kW;-----計算轉(zhuǎn)速（ r/min）. =400（r/min） ;jnjm-----初算的齒輪模數(shù)（mm）, m=3（mm）;B----齒寬（mm）;B=24（mm）;z----小齒輪齒數(shù)；z=24;u----小齒輪齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之比,u=2.85;-----壽命系數(shù)；sK=sTnNKq----工作期限系數(shù)；T13mTCnK016?T------齒輪工作期限，這里取 T=15000h.;-----齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）, =400（r/min）1n1n----基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，接觸載荷取 = ，彎曲載荷取 =0 0C70C62?m----疲勞曲線指數(shù)，接觸載荷取 m=3；彎曲載荷取 m=6;----轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，查【5】2 上，取 =0.60nKnK----功率利用系數(shù)，查【5】2 上，取 =0.78N N-----材料強(qiáng)化系數(shù)，查【5】2 上， =0.60q q-----工作狀況系數(shù)，取 =1.13 3-----動載荷系數(shù)，查【5】2 上，取 =1K2K------齒向載荷分布系數(shù)，查 【5】2 上， =1 1 1Y------齒形系數(shù)，查 【5】2 上，Y=0.386；----許用接觸應(yīng)力（MPa）,查【4】 ，表 4-7，取 =650 ??j? ??j?Mpa；---許用彎曲應(yīng)力（ MPa） ，查【4】 ，表 4-7，取 =275 w wMpa；根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得：=166 Mpa j????j?=12.53Mpaww按擴(kuò)大組最小齒輪計算。小齒輪用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～286HB，平均取 260HB，大齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB～286HB，平均取 240HB。2、軸徑設(shè)計及鍵的選取14軸 1：p=3kw,n=280r/min, =0.5 帶入公式：?=43.82mm,圓整取 d=44mm49[]jPdn??軸 2：p=3kw,n=100r/min, =1，=37.18mm,圓整取 d=38mm 41[]j?3.4 主軸合理跨距的計算3.5.1 主軸頸直徑確定：查表選擇主軸前端直徑 D1=90mm,后端直徑 D2=62mm材料：45 鋼。熱處理：調(diào)治 Hre22-28主軸懸伸量：a/D1=1.25--2.5 a=(1.25—2.5)D1=(1.25—2.5)x(80+64/2)=90—180 取 a=120mm鍵的選?。簬л啠哼x平鍵：10x8 ；1 軸：選平鍵：12x8；2 軸：選平鍵：12x8,12x8；3 軸：選平鍵：12x8,25x143.5.2 合理跨距 jisuan由于電動機(jī)功率 P=3KW，根據(jù)【1】表 3.20，前軸徑應(yīng)為 60~90mm。初步選取 d1=80mm。后軸徑的 d2=（0.7~0.9）d 1，取 d2=60mm。根據(jù)設(shè)計方案，前軸承為 NN3016K 型，后軸承為圓錐滾子軸承。定懸伸量 a=120mm，主軸孔徑為 30mm。軸承剛度，主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩 T=9550 =9550× =286.5N.mnP03假設(shè)該機(jī)床為車床的最大加工直徑為 300mm。床身上最常用的最大加工直徑，即經(jīng)濟(jì)加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的 50%，這里取 60%，即180mm，故半徑為 0.09m；切削力（沿 y 軸） F c= =3183.3N09.5286背向力（沿 x 軸） F p=0.5 Fc=1561.6N總作用力 F= =3559.04N2pC?此力作用于工件上，主軸端受力為 F=3559.04N。先假設(shè) l/a=2，l=3a=240mm。前后支承反力 RA和 RB分別為RA=F× =3559.04× =5338.56Nla?240115RB=F× =3559.04× =1779.52Nla2401根據(jù) 文獻(xiàn)【1】 式 3.7 得：Kr=3.39 得前支1.0Fr8.La9.0)(iza.1cos承的剛度：K A= 1689.69 N/ ；K B= 785.57 m?N/ ； = =2.15m?B57.8691主軸的當(dāng)量外徑 de=(80+60)/2=70mm，故慣性矩為I= =113.8×10-8m464)03..(???η= = =0.143aKEA6381.98.2??查【1】圖 3-38 得 =2.0，與原假設(shè)接近，所以最佳跨距al0=120×2.0=240mm。0l合理跨距為（0.75-1.5） ，取合理跨距 l=360mm。0l根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要，主軸的實際跨距大于合理跨距，因此需要采取措施。增加主軸的剛度，增大軸徑：前軸徑 D=100mm，后軸徑 d=80mm。前軸承。采用雙列圓柱滾子軸承，后支承采用背對背安裝的角接觸球軸承。16第 4章 主要零部件的選擇4.1 電動機(jī)的選擇轉(zhuǎn)速n＝1420r/min，功率P＝3kW選用Y系列三相異步電動機(jī) 4.2 軸承的選擇I軸：與帶輪靠近段安裝深溝球軸承6007，另一端安裝深溝球軸承6006II軸：靠近帶輪一側(cè)安裝深溝球軸承6007，中間安裝深溝球軸承6007，后端安裝深溝球軸承61908III軸：安裝深溝球軸承6007,兩個。4.3 變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇選用左右擺動的操縱桿使其通過桿的推力來控制I軸II軸上的二聯(lián)滑移齒。17第 5 章 校核5.1 軸的校核（a） 主軸的前端部撓度 []0.250.1sy????（b） 主軸在前軸承處的傾角 []rad??容 許 值 軸 承（c） 在安裝齒輪處的傾角 .容 許 值 齒主軸彎曲剛度校核：計算如下： 4前支撐為雙列圓柱滾子軸承，后支撐為角接觸軸承架立放圓柱滾子軸承跨距 L=450mm.當(dāng)量外徑 de= =21D?m2851045?主軸剛度：18因為 di/de=25/285=0.088<0.7,所以孔對剛度的影響可忽略；ks= =2kN/mm344424 10)5(1.02..3)(1034 ????????alAi剛度要求：主軸的剛度可根據(jù)機(jī)床的穩(wěn)定性和精度要求來評定5.2 軸承壽命校核軸選用的是深溝球軸承軸承 6006 其基本額定負(fù)荷為 13.0KN由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值 n=100r/min,所以齒輪越小越靠近軸承，對軸承的要求越高。根據(jù)設(shè)計要求，應(yīng)該對主軸未端的軸承進(jìn)行校核。齒輪的直徑 d=84Ⅰ軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 nPT950?T=9550 =341Nm843齒輪受力 N1.62dF根據(jù)受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為321??lRrv因軸承在運轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，按《機(jī)械設(shè)計》查表得 pf19為 1.0 到 1.2，取 ，則有：0.1?pfN 32.11??RXfPp軸承的壽命 因為 ，所以按軸承 1 的受力大小計算：1P?380)26(0)(60???CnLh故該軸承能滿足要求。20第 6 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計及說明6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案設(shè)計主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動件（傳動軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動器等） 、主軸組件、操縱機(jī)構(gòu)、潤滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計由于時間的限制，一般只畫展開圖。主軸變速箱是機(jī)床的重要部件。設(shè)計時除考慮一般機(jī)械傳動的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個方面的問題。精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動效率要求，主軸前軸承處溫度和溫升的控制，結(jié)構(gòu)工藝性，操作方便、安全、可靠原則，遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計時整個機(jī)床設(shè)計的重點，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計中不可避免要經(jīng)過反復(fù)思考和多次修改。在正式畫圖前應(yīng)該先畫草圖。目的是：1 布置傳動件及選擇結(jié)構(gòu)方案。2 檢驗傳動設(shè)計的結(jié)果中有無干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時改正。3 確定傳動軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對位置，以確定各軸的受力點和受力方向，為軸和軸承的驗算提供必要的數(shù)據(jù)。6.2 展開圖及其布置展開圖就是按照傳動軸傳遞運動的先后順序，假想將各軸沿其軸線剖開并將這些剖切面平整展開在同一個平面上。軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。有兩種布置方案，一是將兩級變速齒輪和離合器做成一體。齒輪的直徑受到離合器內(nèi)徑的約束，齒根圓的直徑必須大于離合器的外徑，負(fù)責(zé)齒輪無法加工。這樣軸的間距加大。另一種布置方案是離合器的左右部分分別裝在同軸線的軸上，左邊部分接通，得到一級反向轉(zhuǎn)動，右邊接通得到三級反向轉(zhuǎn)動。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第一種方案，通過空心軸中的拉桿來操縱離合器的結(jié)構(gòu)?？偛贾脮r需要考慮制動器的位置。制動器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。制動器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上，以免制動扭矩太大，是制動尺寸增大。齒輪在軸上布置很重要，關(guān)系到變速箱的軸向尺寸，減少軸向尺寸有21利于提高剛度和減小體積。22結(jié)論分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)構(gòu)及部分計算，到這里基本結(jié)束了，由于筆者水平有限，加之時間倉促，僅對分級變速主傳動系統(tǒng)主要部分進(jìn)行設(shè)計和校核，有許多地方處理不夠妥當(dāng)，因為沒有接觸過生產(chǎn)實際，所以可能有的地方存在錯誤，希望老師多提寶貴意見。經(jīng)過這次課程設(shè)計，使我對機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計這門課當(dāng)中許多原理公式有了進(jìn)一步的了解，對于機(jī)械類的書籍，軟件的使用能力得到了提升，并且對設(shè)計工作有了更深入的認(rèn)識，在同學(xué)們一起進(jìn)行設(shè)計任務(wù)的過程中，不僅增進(jìn)了友誼，而且對于課程設(shè)計的課題有了更深的理解。在設(shè)計過程中，得到王仲文老師的精心指導(dǎo)和幫助，在此表示衷心的感謝。23參考文獻(xiàn)[1] 候珍秀.《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，修訂版；[2] 于惠力 主編 《機(jī)械設(shè)計》 科學(xué)出版社 第一版[3] 戴 曙 主編 《金屬切削機(jī)床設(shè)計》 機(jī)械工業(yè)出版社[4] 戴 曙 主編 《金屬切削機(jī)床》 機(jī)械工業(yè)出版社 第一版[5] 趙九江 主編 《材料力學(xué)》 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 第一版[6] 鄭文經(jīng) 主編 《機(jī)械原理》 高等教育出版社 第七版[7]于 惠力 主編 《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》 科學(xué)出版社 24致謝在課程設(shè)計過程中，感謝很多同學(xué)的幫助和指點，感謝院系各位老師多年來的諄諄教誨，感謝他們默默的栽培我。這次的課程設(shè)計是在王仲文老師和丁艷艷老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。從課題的選擇到項目的最終完成，老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持，在此，謹(jǐn)向教師表示衷心的感謝和崇高的敬意！。此外，在課程設(shè)計過程中，也得到了其他同學(xué)的幫助，有關(guān)軟件方面的一些技能不足得到了同學(xué)的大力幫助，設(shè)計任務(wù)一直在很好的氛圍中進(jìn)行，在這里，也向他們表示真誠的感謝！再次向此次課程設(shè)計中所有幫助過我的人表示感謝。