8級分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計【N=45~500rmin；Z=8級；公比為1.41；P=3kW；電機轉(zhuǎn)速n=1430含5張CAD圖】
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1寧XX 大學(xué)課 程 設(shè) 計 (論 文 )分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計（題目 4）所 在 學(xué) 院專 業(yè)班 級姓 名學(xué) 號指 導(dǎo) 老 師年 月 日2摘 要本說明書著重研究機床主傳動系統(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，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4目 錄摘 要.........................................................................................................................................2目 錄.........................................................................................................................................4第 1 章 緒論...............................................................................................................................71.1 課程設(shè)計的目的 ..........................................................................................................71.2 課程設(shè)計的內(nèi)容 ...........................................................................................................71.2.1 理論分析與設(shè)計計算 .......................................................................................71.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計 ...................................................................................................71.2.3 編制技術(shù)文件 ....................................................................................................71.3 課程設(shè)計題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求 ..............................................................81.3.1 課程設(shè)計題目和主要技術(shù)參數(shù) ........................................................................81.3.2 技術(shù)要求 ............................................................................................................8第 2 章 運動設(shè)計.......................................................................................................................92.1 運動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定 ...........................................................................................92.1.1 轉(zhuǎn)速范圍 ...........................................................................................................92.1.2 轉(zhuǎn)速數(shù)列 ...........................................................................................................92.1.3 確定結(jié)構(gòu)式 ........................................................................................................92.1.4 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng) ........................................................................................................92.1.5 繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖 ..............................................................................102.2 確定各變速組此論傳動副齒數(shù) ................................................................................102.3 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 ....................................................................................................12第 3 章 動力計算.....................................................................................................................133.1 帶傳動設(shè)計 ................................................................................................................133.1.1 計算設(shè)計功率 Pd....................................................................................................133.1.2 選擇帶型 ..................................................................................................................143.1.3 驗證帶速并確定帶輪的基準直徑 ..........................................................................143.1.4 確定中心距離、帶的基準長度并驗算小輪包角 ..................................................153.1.5 確定帶的根數(shù) z.......................................................................................................1653.1.6 確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 ..........................................................................................163.1.7 確定帶的張緊裝置 ..................................................................................................163.1.8 計算壓軸力 ..............................................................................................................163.2 計算轉(zhuǎn)速的計算 ........................................................................................................183.3 齒輪模數(shù)計算及驗算 ................................................................................................193.5 主軸合理跨距的計算 ................................................................................................23第 4 章 主要零部件的選擇.....................................................................................................254.1 電動機的選擇 .............................................................................................................254.2 軸承的選擇 ........................................................................................................254.3 變速操縱機構(gòu)的選擇 .........................................................................................25第 5 章 校核.............................................................................................................................265.1 軸的校核 ............................................................................................................265.2 軸承壽命校核 ....................................................................................................28第 6 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計及說明.........................................................................................................296.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 ................................................................296.2 展開圖及其布置 ................................................................................................29結(jié) 論.........................................................................................................................................30參考文獻...................................................................................................................................31致 謝.......................................................................................................................................326第 1 章 緒論1.1 課程設(shè)計的目的《機械系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計是在學(xué)完本課程后，進行一次學(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，分析比較機械系統(tǒng)中的某些典型機構(gòu)，進行選擇和改進；結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計，進行設(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)計標準和資料的方法，達到積累設(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，并為進行機械系統(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)容進行自我經(jīng)濟技術(shù)評價。（2）編制設(shè)計計算說明書。71.3 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 4：分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)參數(shù)：Nmin=45r/min；Nmax=500r/min ；Z=8 級；公比為 1.41；電動機功率 P=3kW；電機轉(zhuǎn)速 n=1430r/min1.3.2 技術(shù)要求（1）利用電動機完成換向和制動。（2）各滑移齒輪塊采用單獨操縱機構(gòu)。（3）進給傳動系統(tǒng)采用單獨電動機驅(qū)動。8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= = =11.11minaxN4502.1.2 轉(zhuǎn)速數(shù)列轉(zhuǎn)速數(shù)列。查《機械系統(tǒng)設(shè)計》表 2-9 標準數(shù)列表，首先找到 45r/min、然后每隔5 個數(shù)取一個值（1.41=1.06 6） ，得出主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為45r/min、63r/min、90r/min、125r/min、180r/min、 250 r/min，350 r/min，500 r/min 共8 級。2.1.3 確定結(jié)構(gòu)式對于 Z=8 可分解為：Z=2 1×22×24。 。2.1.4 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)根據(jù)“前多后少” , “先降后升” , 前密后疏,結(jié)構(gòu)緊湊的原則,選取傳動方案 Z=21×22×24,易知第二擴大組的變速范圍 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。9圖 2-1 結(jié)構(gòu)網(wǎng) 2.1.5 繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖（1）選擇電動機：采用 Y 系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。（2）繪制轉(zhuǎn)速圖：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 確定各變速組此論傳動副齒數(shù)(1)Sz 100-120,中型機床 Sz=70-100?(2)直齒圓柱齒輪 Zmin 18-20?10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,由表 4.1，根據(jù)各變速組公比，可得各傳動比和齒輪齒數(shù)，各齒輪齒數(shù)如表 2-2。表 2-2 齒輪齒數(shù)基本組 第 1 擴大組 第 2 擴大組傳動比1:1.41 1:2.78 1:1.41 1：2 1.41：1 1:2.78代號 Z1Z 'Z 2Z 'Z3Z 'Z4Z 'Z5Z 'Z6Z '齒數(shù) 28 40 18 50 25 35 20 40 69 49 31 87112.3 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 準 轉(zhuǎn) 速標 準 轉(zhuǎn) 速實 際 轉(zhuǎn) 速 ?對 Nmax=500r/min，實際轉(zhuǎn)速 Nmax=1430× × × × =503.4r/min 2014835296則有=0.68％〈4.1％504.3?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n 500 350 250 180 125 90 63 45n` 507 357.5 253.5 183.4 126.75 91.7 71.35 45.63誤差 0.68％ 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)。12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=1430r/min,n2=710r/min3.1.1 計算設(shè)計功率 Pd edAdPK?表 3-3 工作情況系數(shù) AK原動機ⅰ類 ⅱ類一天工作時間 /h工作機 10?10~16 16?0?10~16 16?載荷平穩(wěn)液體攪拌機；離心式水泵；通風(fēng)機和鼓風(fēng)機（） ；離心式壓縮機；7.5kW?輕型運輸機1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3載荷變動小帶式運輸機（運送砂石、谷物） ，通風(fēng)機（ ） ；發(fā)電機；旋7.5k?轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機床；剪床；壓力機；印刷機；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；斗式上料機；往復(fù)式水泵和壓縮機；鍛錘；磨粉機；鋸木機和木工機械；紡織機械1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6載荷變動很大破碎機（旋轉(zhuǎn)式、顎式等） ；球磨機；棒磨機；起重機；挖掘機；橡膠輥壓機1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.813根據(jù) V 帶的載荷平穩(wěn)，兩班工作制（16 小時） ，查《機械設(shè)計》P 296表 4，取 KA＝1.1。即 1.3.kWdAedPK???3.1.2 選擇帶型普通 V 帶的帶型根據(jù)傳動的設(shè)計功率 Pd 和小帶輪的轉(zhuǎn)速 n1 按《機械設(shè)計》P297 圖13－11 選取。圖 3-2根據(jù)算出的 Pd＝3.3kW 及小帶輪轉(zhuǎn)速 n1＝1430r/min ，查圖得：d d=80～100 可知應(yīng)選取 A 型 V 帶。3.1.3 驗證帶速并確定帶輪的基準直徑由《機械設(shè)計》P 298表 13－7 查得，小帶輪基準直徑為 80～100mm則取 dd1= 100mm> ddmin.=75 mm（d d1根據(jù) P295表 13-4 查得）表 3-4 V 帶帶輪最小基準直徑 mind槽型 Y Z A B C D Emind20 50 75 125 200 355 50021 2430=.1,=10.4217dd??所 以 14由《機械設(shè)計》查“V 帶輪的基準直徑” ，得 =200mm2d① 誤差驗算傳動比： （ 為彈性滑動率）210=.41()(1%)di?????誤 ?誤差 符合要求1.04%2.5i???誤 ＜② 帶速 13v=7./606dnms??滿足 5m/s300mm，所以宜選用 E 型輪輻式帶輪?？傊л嗊x H 型孔板式結(jié)構(gòu)，大帶輪選擇 E 型輪輻式結(jié)構(gòu)。帶輪的材料：選用灰鑄鐵，HT200。3.1.7 確定帶的張緊裝置選用結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。3.1.8 計算壓軸力由《機械設(shè)計》P 303表 13－12 查得，A 型帶的初拉力 F0＝123.31N，上面已得到=165.17o，z=3，則1a 1a165.72sin=32.sinN=3.62ooFz???16對帶輪的主要要求是質(zhì)量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表面加工精度要高，以減少帶的磨損。轉(zhuǎn)速高時要進行動平衡，對于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應(yīng)力要小, 帶輪由輪緣、腹板（輪輻）和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱為輪緣，輪緣是帶輪的工作部分，用以安裝傳動帶，制有梯形輪槽。由于普通 V 帶兩側(cè)面間的夾角是 40°，為了適應(yīng) V 帶在帶輪上彎曲時截面變形而使楔角減小，故規(guī)定普通 V 帶輪槽角 為 32°、34°、36°、38°（按帶的型號及帶輪直徑確定） ，輪槽尺寸見表 7-3。裝在軸上的筒形部分稱為輪轂，是帶輪與軸的聯(lián)接部分。中間部分稱為輪幅（腹板） ，用來聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。表 3-7 普通 V 帶輪的輪槽尺寸（摘自 GB/T13575.1-92）槽型 項目 符號 Y Z A B C D E 基準寬度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基準線上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基準線下槽深 h fmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.1 槽間距 e 8 ± 0.3 12 ± 0.3 15 ± 0.3 19 ± 0.4 25.5 ± 0.5 37 ± 0.6 44.5 ± 0.7 第一槽對稱面至端面的距離 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小輪緣厚 5 5.5 6 7.5 10 12 15 帶輪寬 B B =( z -1) e + 2 f z —輪槽數(shù) 外徑 d a 32° ≤ 60 - - - - - - 34° - ≤ 80 ≤ 118 ≤ 190 ≤ 315 - - 輪 槽 36° 對應(yīng)的基準直60 - - - - ≤ 475 ≤ 600 1738° 徑 d d - ＞ 80 ＞ 118 ＞ 190 ＞ 315 ＞ 475 ＞ 600 角 極限偏差 ± 1 ± 0.5 V 帶輪按腹板（輪輻）結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式： （1） 實心帶輪：用于尺寸較小的帶輪(d d≤(2.5 ～3)d 時)，如圖 3-2a。 （2） 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(d d≤ 300mm 時)，如圖 3-2b。 （3） 孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪((d d－d)＞ 100 mm 時)，如圖 3-3c 。 （4） 橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(d d＞ 500mm 時)，如圖 3-3d。（a） （b） （c） （d）圖 3-3 帶輪結(jié)構(gòu)類型根據(jù)設(shè)計結(jié)果，可以得出結(jié)論：小帶輪選擇實心帶輪，如圖（a）,大帶輪選擇腹板帶輪如圖（b）3.2 計算轉(zhuǎn)速的計算（1）.主軸的計算轉(zhuǎn)速 由《機械系統(tǒng)設(shè)計》表3-2中的公式 ＝45 ＝79.8r/min )13/8(4.?取計算轉(zhuǎn)速為90r/min(2). 傳動軸的計算轉(zhuǎn)速 在轉(zhuǎn)速圖上，軸IV在最低轉(zhuǎn)速45r/min時經(jīng)過傳動組傳動副，得到主軸轉(zhuǎn)速為90 r/min。這個轉(zhuǎn)速高于主軸計算轉(zhuǎn)速，在恒功率區(qū)間內(nèi)，因此軸 Ⅲ的最低轉(zhuǎn)速為該軸的計算轉(zhuǎn)速即nⅢj=250/min,同理可求得軸Ⅱ的計算轉(zhuǎn)速為 =250r/min、軸Ⅰ計算轉(zhuǎn)速為=500 r/min（2）確定各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速。由機械設(shè)計知識可知，一對嚙合齒輪只需要校核危險的小齒輪，因此只需求出危險小齒輪的計算轉(zhuǎn)速?？汕蟮闷溆鄡蓪Ш淆X輪中危險齒輪的計算轉(zhuǎn)速即 18=90r/min， =90r/min28jzn36jzn各計算轉(zhuǎn)速入表 3-1。表 3-1 各軸計算轉(zhuǎn)速（3） 確定齒輪副的計算轉(zhuǎn)速。齒輪 Z 裝在主軸上轉(zhuǎn)速，其中只有 90r/min 傳遞全'6功率，故 Z j=90 r/min。依次可以得出其余齒輪的計算轉(zhuǎn)速，如表 3-2。'6表 3-2 齒輪副計算轉(zhuǎn)速序號 Z1Z 2Z3Z `4Z5Z6n j710 500 500 250 90 903.3 齒輪模數(shù)計算及驗算1、計算各傳動軸的輸出功率2.85(kw)?????9.06.3nrbp額2.71(kw)785212g2.60(kw).1.3r2.50(kw)?????906nrgp主3、軸徑設(shè)計及鍵的選取軸一： ，取 帶入公式：kw85.21 .??！?】 ＝有， ,圓整取49[]jPdn??23.dm?24dm?選花鍵： 60軸二： ，取 帶入公式：kw71.2p.9??！?】 ＝有， ,圓整取49[]jPdn??27.3dm?30dm?選花鍵： 836軸 號 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸 IV 軸計算轉(zhuǎn)速 r/min 710 500 250 9019軸三： ，取 帶入公式：kw60.23?p0.9??！?】 ＝有， ,圓整取491[]jPdn?34.7dm?35dm?選花鍵： 860主軸：選擇主軸前端直徑 ，后端直徑19D210.7.8DD:（ ）取 ，則平均直徑 。2D65m?7.5?對于普通車床，主軸內(nèi)孔直徑 ,故本例之中，主軸內(nèi)孔直徑取為(0.6)d?4d支承形式選擇兩支撐，初取懸伸量 ，支撐跨距 。9am?520Lm?選擇平鍵連接， 214,0bhl??4、模數(shù)計算，一般同一變速組內(nèi)的齒輪取同一模數(shù)，選取負荷最重的小齒輪，按簡化的接觸疲勞強度公式進行計算，即 mj=16338 可得各組的模數(shù)，如表 3-321][)(jjmnuzP???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 =2.6，取 m=3mm321][)(jjnuz??2.jm?2-3 軸由公式 mj=16338 可得 ，m=3mm321][)(jjmP?.35j3-主軸由公式 mj=16338 可得 ，m=3.0mm321][)(jjnuz??2.6jm?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)。表 3-3 模數(shù)組號 基本組 第一擴大組 第二擴大組模數(shù) mm 3 3 3 20（2）基本組齒輪計算?；窘M齒輪幾何尺寸見下表齒輪 Z1 Z1` Z2 Z2`齒數(shù) 28 40 18 50分度圓直徑 84 120 54 150齒頂圓直徑 90 126 60 156齒根圓直徑 76.5 112.5 46.5 142.5齒寬 24 24 24 24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：① 齒面接觸疲勞強度計算：接觸應(yīng)力驗算公式為??jfsj MPauBnNKzm??????)()1(02832彎曲應(yīng)力驗算公式為：??wswPaBYnz?????)(109235式中 N----傳遞的額定功率（kW） ，這里取 N 為電動機功率，N=4kW;-----計算轉(zhuǎn)速（ r/min）. =500（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=18;u----小齒輪齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之比,u=2;21-----壽命系數(shù)；sK=sTnNKq----工作期限系數(shù)；TmTC016?T------齒輪工作期限，這里取 T=15000h.;-----齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）, =500（r/min）1n1n----基準循環(huán)次數(shù)，接觸載荷取 = ，彎曲載荷取 =0C0C70C612?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-----材料強化系數(shù)，查【5】2 上， =0.60q q-----工作狀況系數(shù)，取 =1.13K3K-----動載荷系數(shù)，查【5】2 上，取 =12------齒向載荷分布系數(shù)，查【5】2 上， =1 1 1KY------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 Mpa；??j? ??j?---許用彎曲應(yīng)力（ MPa） ，查【4】 ，表 4-7，取 =275 Mpa；w w根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得：=635 Mpa j????j?=78 Mpaww（3）擴大組齒輪計算。22第一擴大組齒輪幾何尺寸見下表 齒輪 Z3 Z3` Z4 Z4`齒數(shù) 25 35 20 40分度圓直徑 75 105 60 120齒頂圓直徑 81 111 66 126齒根圓直徑 67.5 97.5 52.5 112.5齒寬 24 24 24 24第二擴大組齒輪幾何尺寸見下表 齒輪 Z5 Z5` Z6 Z6`齒數(shù) 69 49 31 87分度圓直徑 207 147 93 261齒頂圓直徑 213 153 99 267齒根圓直徑 199.5 139.5 85.5 253.5齒寬 24 24 24 24按擴大組最小齒輪計算。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。同理根據(jù)基本組的計算，查文獻【6】 ，可得 =0.62， =0.77， =0.60， =1.1，nKNqK3=1， =1，m=3.5， =355；2K1j可求得：=619 Mpa j????j?=135Mpa ww233.5 主軸合理跨距的計算由于電動機功率 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× =318.3N.mnP903假設(shè)該機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） Fc= =4716N09.318背向力（沿 x 軸） Fp=0.5 Fc=2358N總作用力 F= =5272.65N2pC?此力作用于工件上，主軸端受力為 F=5272.65N。先假設(shè) l/a=2，l=3a=240mm。前后支承反力 RA 和 RB 分別為RA=F× =5272.65× =7908.97Nla?2401?RB=F× =5272.65× =2636.325Nl根據(jù) 文獻【1】式 3.7 得：Kr=3.39 得前支承的剛度：K A= 1.0Fr8.La9.0)(iza.1cos1689.69 N/ ；K B= 785.57 N/ ； = =2.15m?m?BAK57.6主軸的當量外徑 de=(80+60)/2=70mm，故慣性矩為I= =113.8×10-8m464)03.7.(???η= = =0.143aKEA6381.980.2??查【1】圖 3-38 得 =2.0，與原假設(shè)接近，所以最佳跨距 =120×2.0=240mml0 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24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。第 4 章 主要零部件的選擇 4.1 電動機的選擇轉(zhuǎn)速n＝1430r/min，功率P＝3kW選用Y系列三相異步電動機 4.2 軸承的選擇I軸：與帶輪靠近段安裝雙列角接觸球軸承代號7007C 另一安裝深溝球軸承6012II軸：對稱布置深溝球軸承6009III軸：后端安裝雙列角接觸球軸承代號7015C 另一安裝端角接觸球軸承代號7010C中間布置角接觸球軸承代號7012C4.3 變速操縱機構(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II軸上的三聯(lián)滑移齒輪和二聯(lián)滑移齒輪。25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65170850236851095D1.07 879il mL??????? ??平 均 總E 取為 ，52.MPa44 407(1)(1)35690()668dI???????434910.9253.922zpF Ndn????主 計件 （ ），.57()yzN0.17()xzFN?由于小齒輪的傳動力大，這里以小齒輪來進行計算 4429102953.852)QPFmzn????主計主 主 （將其分解為垂直分力和水平分力由公式 ,tatanQynQzyF?????可得 2105(),647()zyFN801352)3ZMl Nm??:件25764(yyl?件131025)xxFd??:件26主軸載荷圖如下所示：由上圖可知如下數(shù)據(jù)：a=364mm,b=161mm,l=525mm,c=87mm計算（在垂直平面）, ,1()6QZFabclyEI???2()3ZFcylEI??3(23)6zMcylEI??230.17sz， ，()QZabIl??齒 1 (2)6ZlcI?齒 2 (3)ZlcI?齒 35.9?????齒 齒 齒 2齒 3， ，()6QZFlEI軸 承 1 zFlEI軸 承 23ZMlI?軸 承5.10???軸 承 軸 承 軸 承 2軸 承 3計算（在水平面）, ,1()6QyFabclEI???2()3yFclEI??3()(23)6yxclEI??271230.17syy??， ，()QFabEIl??齒 (23)6yFlcEI???齒 2()(3yxMlcEI????齒 35.8??齒 y齒 1齒 2齒 3， ，()6QylI??軸 承 ylI軸 承 2()3yxlI軸 承5.10????軸 承 軸 承 1軸 承 2軸 承 3合成： 20.8.sszyy???2150??齒 齒 齒 .3.1?軸 承 軸 承 Z軸 承 Y5.2 軸承壽命校核由 П 軸最小軸徑可取軸承為 7008C 角接觸球軸承,ε=3；P=XF r+YFaX=1，Y=0。對Ⅱ軸受力分析得：前支承的徑向力 Fr=2642.32N。由軸承壽命的計算公式：預(yù)期的使用壽命 [L10h]=15000hL10h= × = × = h≥[L 10h]n1670?)PC(180673)28.10(?367.10()284.9524??=15000h軸承壽命滿足要求。28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 0 般只畫展開圖。主軸變速箱是機床的重要部件。設(shè)計時除考慮一般機械傳動的有關(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，遵循標準化和通用化的原則。主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計時整個機床設(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。I 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，減少軸向尺寸有利于提高剛度和減小體積。29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)主要部分進行設(shè)計和校核，定有許多地方處理不夠妥當，有些部分甚至可能存在錯誤，望老師多提寶貴意見。經(jīng)過這次課程設(shè)計，使我對機械系統(tǒng)設(shè)計這門課當中許多原理公式有了進一步的了解，并且對設(shè)計工作有了更深入的認識。在設(shè)計過程中，得到 XX 老師的精心指導(dǎo)和幫助，在此表示衷心的感謝。30參考文獻【1】候珍秀.《機械系統(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 《機械設(shè)計》 科學(xué)出版社 第一版【3】 、戴 曙 主編 《金屬切削機床設(shè)計》 機械工業(yè)出版社【4】 、戴 曙 主編 《金屬切削機床》 機械工業(yè)出版社 第一版【4】 、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 《機械原理》 高等教育出版社 第七版【7】 、于惠力 主編 《機械設(shè)計課程設(shè)計》 科學(xué)出版社 31致 謝在設(shè)計成過程中，感謝很多人的幫助和指點，首先我要感謝我的母校的辛勤培育，感謝院系各位老師四年來的諄諄教誨，感謝他們默默的栽培我。本次設(shè)計是在我的導(dǎo)師 XX 教授的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴肅的科學(xué)態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，老師都始終給予我細心的指導(dǎo)和不懈的支持，在此，謹向教師表示衷心的感謝和崇高的敬意！。此外，在畢業(yè)設(shè)計過程中，也得到了其他老師和同學(xué)的幫助，設(shè)計任務(wù)一直在很好的氛圍中進行，在這里，也向他們表示真誠的感謝！再次向設(shè)計中所有提供過幫助的人表示感謝！