6級(jí)分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)【N=63~630；Z=6；公比為1.58；P=4kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440含2張CAD圖】
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充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙I分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要本說明書著重研究機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)方法，根據(jù)已確定的運(yùn)動(dòng)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(jì)效率。設(shè)計(jì)機(jī)床的主傳動(dòng)變速系統(tǒng)時(shí)首先利用傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法求出理想解和多個(gè)合理解。根據(jù)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸功率與轉(zhuǎn)矩特性要求，分析了機(jī)電關(guān)聯(lián)分級(jí)調(diào)速主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和方法。從主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)入手，確定最佳機(jī)床主軸功率與轉(zhuǎn)矩特性匹配方案，計(jì)算和校核相關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。本說明書根據(jù)已確定的運(yùn)動(dòng)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(jì)效率。在機(jī)床主傳動(dòng)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(jì)方法是試算，湊算法，計(jì)算麻煩且不易找出合理的設(shè)計(jì)方案。本文通過對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)中三聯(lián)滑移齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)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(jí)變速；傳動(dòng)副；結(jié)構(gòu)網(wǎng)；結(jié)構(gòu)式；齒輪模數(shù)；傳動(dòng)比 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙II目 錄摘 要 .................................................................................................................I第 1 章 緒論 ........................................................................................................11.1 課程設(shè)計(jì)的目的 .......................................................................................11.2 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 ........................................................................................11.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算 .......................................................................11.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計(jì) ..................................................................................11.2.3 編制技術(shù)文件 ...................................................................................11.3 課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求 ..........................................21.3.1 課程設(shè)計(jì)題目和主要技術(shù)參數(shù) ....................................................21.3.2 技術(shù)要求 ...........................................................................................21.3.3 任務(wù)分配 ...........................................................................................2第 2 章 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) ................................................................................................32.1 運(yùn)動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)圖 ...............................................................42.2 確定各變速組齒輪傳動(dòng)副齒數(shù) ..............................................................52.3 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 ..................................................................................5第 3 章 動(dòng)力計(jì)算 ................................................................................................63.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) ...............................................................................................63.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算 ......................................................................................73.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算 ..............................................................................83.4 主軸合理跨距的計(jì)算 ............................................................................10第 4 章 主要零部件的選擇 ..............................................................................124.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 .........................................................................................124.2 軸承的選擇 ........................................................................................124.3 變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇 .........................................................................12第 5 章 校核 ......................................................................................................135.1 主軸的校核 ........................................................................................135.2 軸承壽命校核 ....................................................................................14第 6 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明 ..................................................................................156.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 ................................................15 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙III6.2 展開圖及其布置 ................................................................................15結(jié)論 ....................................................................................................................16參考文獻(xiàn) ............................................................................................................17致謝 ....................................................................................................................18 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙1第 1 章 緒論1.1 課程設(shè)計(jì)的目的《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完本課程后，進(jìn)行一次學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的綜合性練習(xí)。通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠運(yùn)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(shí)，及生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識(shí)的目的。通過課程設(shè)計(jì)，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(jì)，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算并編寫技術(shù)文件；完成系統(tǒng)主傳動(dòng)設(shè)計(jì)，達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)步驟和方法的目的。通過設(shè)計(jì)，掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和資料的方法，達(dá)到積累設(shè)計(jì)知識(shí)和設(shè)計(jì)技巧，提高學(xué)生設(shè)計(jì)能力的目的。通過設(shè)計(jì)，使學(xué)生獲得機(jī)械系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)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(jì)創(chuàng)造一定的條件。1.2 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)內(nèi)容由理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算、圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)和技術(shù)文件編制三部分組成。1.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算1、機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)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(jì)參數(shù)，進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)和計(jì)算。3、根據(jù)設(shè)計(jì)方案和零部件選擇情況，進(jìn)行有關(guān)動(dòng)力計(jì)算和校核。1.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)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(jì)與繪制。1.2.3 編制技術(shù)文件1、對(duì)于課程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行自我經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)。2、編制設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙21.3 課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求1.3.1 課程設(shè)計(jì)題目和主要技術(shù)參數(shù)題目 30：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)：Nmin=63r/min；Nmax=630r/min ；Z=6 級(jí)；公比為 1.58；電動(dòng)機(jī)功率 P=4kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1440r/min1.3.2 技術(shù)要求1、利用電動(dòng)機(jī)完成換向和制動(dòng)。2、各滑移齒輪塊采用單獨(dú)操縱機(jī)構(gòu)。3、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)采用單獨(dú)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。1.3.3 任務(wù)分配成員 學(xué)號(hào) 任務(wù)組長繪圖計(jì)算計(jì)算 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙3第 2 章 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)2.1 運(yùn)動(dòng)參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定2.1.1 轉(zhuǎn)速范圍Rn= = =10minaxN6302.1.2 轉(zhuǎn)速數(shù)列查《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》表 2-9 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表，首先找到 63r/min、然后每隔5 個(gè)數(shù)取一個(gè)值（1.58=1.1 5） ，得出主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為63r/min、100r/min、160r/min、250r/min、400r/min 、630r/min ，共 6 級(jí)。2.1.3 確定結(jié)構(gòu)式對(duì)于 Z=6 級(jí)的結(jié)構(gòu)式可分解為： Z=31×23。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(dòng)方案Z=31×23,易知擴(kuò)大組的變速范圍 ,因 ， == =4 ，所以滿足條件， = == 。滿足要求，結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖 2-1 所示。圖 2-1 結(jié)構(gòu)網(wǎng) 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙42.1.5 繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖1、選擇電動(dòng)機(jī)：采用 Y 系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)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(dòng)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(dòng)系統(tǒng)圖如圖 2-3：圖 2-3 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙51-2 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(dòng)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?3、齒輪齒數(shù)的確定。據(jù)設(shè)計(jì)要求 Zmin≥》18—20 ,由表 4.1，根據(jù)各變速組公比，可得各傳動(dòng)比和齒輪齒數(shù)，各齒輪齒數(shù)如表 2-1。表 2-1 齒輪齒數(shù)基本組 擴(kuò)大組傳動(dòng)比1:1.58 1:1 1:2.49 1:1 1:4代號(hào) Z 1Z 'Z 2Z 'Z 3Z 'Z4 Z4 Z5 Z5齒數(shù) 38 60 49 49 28 70 50 50 20 802.3 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差實(shí)際傳動(dòng)比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過± ％,即對(duì) Nmax=630r/min，實(shí)際轉(zhuǎn)速：Nmax=1440× =884r/min 則有=4 4.1因此滿足要求。各級(jí)轉(zhuǎn)速誤差如表 2-1 所示。表 2-2 轉(zhuǎn)速誤差分析表n 630 400 250 160 100 63n` 884 393 249 157 99.54 63.15誤差 4％ 1.7％ 0.4％ 1.8％ 0.49％ 0.02％所有計(jì)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(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙6第 3 章 動(dòng)力計(jì)算3.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)輸出功率 P=4kw,轉(zhuǎn)速 n1=1440r/min,n2=1000r/min1、確定計(jì)算功率:按最大的情況計(jì)算 P=4kw，K 為工作情況系數(shù)，查[1]表 3.5，取kA=1.1，P d=kAP=1.1×4=4.4kw。2、選擇 V 帶的型號(hào):根據(jù) Pd,n1=1440r/min 參考[1]圖表 3.16 及表 3.3 選小帶輪直徑，查表選擇 A 型 V 帶。3、確定帶輪直徑 d1,d2小帶輪直徑 d1=100mm，驗(yàn)算帶速從動(dòng)輪直徑取 d2=140mm 查[1] 表 8-8，計(jì)算實(shí)際傳動(dòng)比4、定中心矩 a 和基準(zhǔn)帶長 Ld（1）初定中心距 a0：0.7(d1+d2) a0 2(d1+d2))?155.4 a0 444 取 ao=300mm（2）帶的計(jì)算基準(zhǔn)長度：≈650mm查[1]表 3.2 取 Ld0=650mm（3）計(jì)算實(shí)際中心距：a≈a0+ 300+ 290mm（4）確定中心距調(diào)整范圍：amax=a+0.03Ld=290+0.03×630=308.9mm 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙7amin=a-0.015Ld=290-0.015×630=280.55mm5、驗(yàn)算包角：1= × = =?6、確定 V 帶根數(shù)：確定額定功率：P 0，由查表并用線性插值得 P0=0.15kw查[1]表 37 得功率增量 ΔP 0=0.13kw。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)：Z= = =4.07取 Z=53.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算1、主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 由《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》表3-2中的公式 ＝100r/min取計(jì)算轉(zhuǎn)速為100r/min2、傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 在轉(zhuǎn)速圖上，軸Ⅲ在最低轉(zhuǎn)速63r/min時(shí)經(jīng)過傳動(dòng)組傳動(dòng)副，得到主軸轉(zhuǎn)速為63.15 r/min。這個(gè)轉(zhuǎn)速高于主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速，在恒功率區(qū)間內(nèi)，因此軸Ⅱ的最低轉(zhuǎn)速為該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速即nⅡj=250r/min,同理可求得軸Ⅰ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為n Ⅰj =630r/min3、確定各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。由機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)可知，一對(duì)嚙合齒輪只需要校核危險(xiǎn)的小齒輪，因此只需求出危險(xiǎn)小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速?？汕蟮闷溆鄡蓪?duì)嚙合齒輪中危險(xiǎn)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速即 =100r/min， =100r/min各計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速如表 3-1。表 3-1 各軸轉(zhuǎn)速4、確定齒輪副的計(jì)算轉(zhuǎn)速。齒輪 Z 裝在主軸上轉(zhuǎn)速，其中只有'690r/min 傳遞全功率，故 Z j=90 r/min。依次可以得出其余齒輪副轉(zhuǎn)速如表'63-2。軸 號(hào) Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/min 630 250 100 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙8表 3-2 齒輪副轉(zhuǎn)速序號(hào) Z 1Z 2Z 3Z `4Z 5Z6n j 350 350 180 180 90 903.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算1、計(jì)算各傳動(dòng)軸的輸出功率 kw80.39.60.4n?????rbp額 578312g ..5.3r2、軸徑設(shè)計(jì)及鍵的選取軸一： =3.80Kw，取 = 帶入公式：有，d=26.03mm,圓整取 d=26mm，選花鍵：6×26×30×6軸二： =3.65kw， = 取帶入公式：有，d=25.7mm,圓整取 d=26mm，選花鍵：8×32×36×6主軸：選擇主軸前端直徑 D1=80mm，后端直徑 D2=（0.78-0.85）D2，則可以取 D2=65mm，則平均直徑 D=72.5mm。,故本例之中主軸內(nèi)孔直徑取為 d=40mm。支承形式選擇兩支撐，初取懸伸量 ，支撐跨距 。90am?520Lm?選擇平鍵連接 b×h=22×14，l=100mm ， 。因?yàn)?=0.50～1.0 所以取值較大，計(jì)算的軸的直徑為最小直徑，經(jīng)計(jì)算也是危險(xiǎn)直徑，所以實(shí)際裝配時(shí)可選用軸徑更大的軸。3、模數(shù)計(jì)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(jì)算，即=16338可得各組的模數(shù)，如圖 3-3 所示。 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙9表 3-3 模數(shù)45 號(hào)鋼整體淬火， []10jMP??按接觸疲勞計(jì)算齒輪模數(shù) m 1-2 軸由公式 =16338 可得 mj=1.29，取 m=2mm2-3 軸由公式 =16338 可得 mj=2.75， m=3mm基本組齒輪計(jì)算：基本組齒輪幾何尺寸如表 3-4 所示表 3-4 基本組齒輪幾何尺寸齒輪 Z1 Z1` Z2 Z2` Z3 Z3、齒數(shù) 38 60 49 49 28 70分度圓直徑 76 120 98 98 56 140齒頂圓直徑 80 124 102 102 100 144齒根圓直徑 71 115 93 93 51 145齒寬 16 16 16 16 16 16按基本組最小齒輪計(jì)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(jì)算如下：齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算：接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式為??jfsj MPauBnNKzm??????)()1(02832彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為：??wswaYnz)(109235式中 N----傳遞的額定功率（kW） ，這里取 N 為電動(dòng)機(jī)功率，N=4kW；組號(hào) 基本組 擴(kuò)大組模數(shù) mm 2 3 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙10-----計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min） . =630（r/min） ；jnm-----初算的齒輪模數(shù)（ mm）, m=2（mm） ；B----齒寬（mm） ，B=16（mm） ；z----小齒輪齒， ；z=28；u----小齒輪齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之比,u=0.4；-----壽命系數(shù)； sK=sKTnNq----工作期限系數(shù)；T mTC016?T------齒輪工作期限，這里取 T=15000h. ；-----齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）, =630（r/min）1n----基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，接觸載荷取 = ，彎曲載荷取 =0C716102?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 上，取 =60；nK----功率利用系數(shù)，查 上，取 =0.78；N-----材料強(qiáng)化系數(shù)，查 上， =0.60；q-----工作狀況系數(shù)，取 =1.1；3-----動(dòng)載荷系數(shù)，查 上，取 =1；2K2K------齒向載荷分布系數(shù)，查 上， =1 1Y------齒形系數(shù)，查 上，Y=0.386；----許用接觸應(yīng)力（MPa）,查 中表 4-7，取 =650 Mpa；??j?---許用彎曲應(yīng)力（MPa） ，查 中表 4-7，取 275 Mpa；w根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得：=600 Mpa =220 Mpa3.4 主軸合理跨距的計(jì)算由于電動(dòng)機(jī)功率 P=4KW，根據(jù) 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=64mm。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，前軸承為 NN3016K 型，后軸承為圓錐滾子軸承。定懸伸量 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙11a=90mm，主軸孔徑為 40mm。軸承剛度，主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩T= =9550 =382N.m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240mm，故半徑為 0.12m；切削力（沿 y 軸）Fc= =3183.3N背向力（沿 x 軸）Fp=0.5 Fc=1591.7N總作用力F= =3559N此力作用于工件上，主軸端受力為 F=3559N。先假設(shè) l/a=2，l=3a=240mm。前后支承反力 RA 和 RB 分別為RA= = × =2669.25NRB= = × =889.75N根據(jù) 文獻(xiàn) 式 3.7 得：Kr=3.39 得前支承的剛度：1.0Fr8.La9.0)(iza.1cosKA= 750 N/mm ；K B= 530 N/mm； = =1.42主軸的當(dāng)量外徑 de=(90+70)/2=80mm，故慣性矩為I= =192×10-8m4η= = =4.48查 圖 3-38 得 =2.2，與原假設(shè)接近，所以最佳跨距 =120×2.2=264mm合理跨距為 ，取合理跨距 l=360mm。根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要，主軸的實(shí)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(duì)背安裝的角接觸球軸承。第 4 章 主要零部件的選擇 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙124.1 電動(dòng)機(jī)的選擇轉(zhuǎn)速n＝1440r/min，功率P＝4kW選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī) 4.2 軸承的選擇I軸：與帶輪靠近段安裝深溝球軸承6208，另一端安裝深溝球軸承6207II軸：對(duì)稱安裝深溝球軸承6209 III軸：軸徑?64端采用圓錐滾子軸承代號(hào)30313，軸徑?80端采用兩個(gè)圓柱滾子軸承代號(hào)N216E4.3 變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇選用左右擺動(dòng)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。 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙13第5章 校核5.1 主軸的校核圖 5-1 主軸的校核1、跨距前后軸承都是圓錐滾子軸承l(wèi)實(shí)= l+e1+e2=418+38tan13°+46.5tan13°≈420mm2、當(dāng)量外徑= = =82.3mm3、作用在主軸上的扭矩＝ ＝ =34849N.m4、作用在B點(diǎn)上的力為 ＝ ＝ ＝2292.70N＝0.5 ＝1146.355、作用在D點(diǎn)上的力為 ＝ ＝ ＝774.2N＝0.5 ＝387.21N6、撓度計(jì)算取斷面慣性矩 I＝2552499mm 4 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙14E＝2.1×10 5 N/mm27、按文獻(xiàn)中公式用變形疊加法、向量合成法，計(jì)算B點(diǎn)和C點(diǎn)的撓度y b和y c如表5-1 所示；表5-1 B點(diǎn)和C點(diǎn)的撓度y b和y c 單位：mm合成后的撓度 撓度 坐標(biāo) 方向 作用在B點(diǎn)的力的撓度作用在D點(diǎn)的力的撓度疊加后的撓度 計(jì)算值 允許值 x 0.0038 -0.0086 -0.0048 y 0.0019 -0.0043 -0.00240.005 0.04x -0.0013 0.0035 0.022 y -0.0065 0.0017 -0.00480.005 0.04注：表5-1中的計(jì)算值由公式 計(jì)算合成由表5-1中的計(jì)算結(jié)果知，撓度滿足要求. 8、傾角的計(jì)算 由文獻(xiàn)中的公式疊加合成計(jì)算 A.B.C.D 的計(jì)算結(jié)果如表5-2所示；表5-2 疊加傾角合成后的傾角 傾角 坐標(biāo) 作用B點(diǎn)上的力產(chǎn)生的傾角作用B點(diǎn)上的力產(chǎn)生的傾角疊加傾角計(jì)算值 允許值 x 0.00001 -0.00001 0 y 0.00005 -0.00005 00 0.0006x 0.000097 0.00004 0.000137 y 0.000049 0.00002 0.0000690.00015 0.001 x -0.00003 -0.00002 -0.00006 y -0.000015 -0.00001 -0.0000250.000065 0.0006 x 0 0.000037 0.000037 y 0 0.000019 0.0000190.00004 0.001 注：表5-2中的計(jì)算值由公式 計(jì)算合成計(jì)算結(jié)果表明，Ⅱ軸剛度滿足要求。5.2 軸承壽命校核1、主軸采用中窄系列圓錐滾子軸承，對(duì)于圓錐滾子軸承來說，Kα=5μm，S α=5μm 一般能夠滿足要求。2、傳動(dòng)軸對(duì)花鍵軸上的軸承進(jìn)行校核Ⅰ軸上： ＝3559N， ＝0軸承型號(hào)：6407C r由文獻(xiàn) 表2.5-1差得C r=43.8kN，ε=3軸承壽命：= =23016.5滿足使用要求，經(jīng)驗(yàn)算其他兩組深溝球軸承也滿足使用要求。 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙15第 6 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案設(shè)計(jì)主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動(dòng)件（傳動(dòng)軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動(dòng)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(jì)與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計(jì)由于時(shí)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(jì)時(shí)除考慮一般機(jī)械傳動(dòng)的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個(gè)方面的問題。精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動(dòng)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(jì)時(shí)整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)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(dòng)件及選擇結(jié)構(gòu)方案。2、檢驗(yàn)傳動(dòng)設(shè)計(jì)的結(jié)果中有無干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時(shí)改正。3、確定傳動(dòng)軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對(duì)位置，以確定各軸的受力點(diǎn)和受力方向，為軸和軸承的驗(yàn)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(dòng)軸傳遞運(yùn)動(dòng)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(gè)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(jí)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(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，右邊接通得到三級(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。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操縱離合器的結(jié)構(gòu)?？偛贾脮r(shí)需要考慮制動(dòng)器的位置。制動(dòng)器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。制動(dòng)器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上，以免制動(dòng)扭矩太大，是制動(dòng)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。 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙16結(jié)論1.本次課程設(shè)計(jì)是針對(duì)《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》專業(yè)基礎(chǔ)課程基礎(chǔ)知一次綜合性應(yīng)用設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用了基礎(chǔ)學(xué)科《機(jī)械制圖》、《機(jī)械原理》、《工程力學(xué)》、《機(jī)械工程材料》 以及《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程中的相關(guān)知識(shí)。2.本次課程設(shè)計(jì)充分應(yīng)用了以前所學(xué)的知識(shí)，并應(yīng)用這些知識(shí)來分析和解決實(shí)際問題，進(jìn)一步鞏固和深化了以前的所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)， 同時(shí)也是對(duì)《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》學(xué)習(xí)的一個(gè)深入認(rèn)識(shí)和理解的過程。3.本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步掌握了一般設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)切入點(diǎn)，過程中培養(yǎng)了正確的設(shè)計(jì)思想和分析解決實(shí)際問題的本領(lǐng)，同時(shí)對(duì)機(jī)械部件的傳動(dòng)設(shè)計(jì)和動(dòng)力計(jì)算也提高了應(yīng)用各種資料和實(shí)際動(dòng)手的能力。4.本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步規(guī)范了制圖要求，學(xué)會(huì)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，和查閱相關(guān)資料的本領(lǐng)，掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能。 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙17參考文獻(xiàn)《 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》.戴曙主編.大連理工大學(xué).北京.機(jī)械工業(yè)出版社.1991 《 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》.段鐵群主編.哈爾濱.科學(xué)出版社. 《 機(jī)械設(shè)計(jì)》第四版.邱宣懷等主編.北京.高等教育出版社.2002 《 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》戴曙主編.大連工學(xué)院.工業(yè)出版社《 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 2.零件設(shè)計(jì)〈上、下冊(cè)〉.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組. 北京.機(jī)械工業(yè)出版社.1980 《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》.劉易新主編 .哈爾濱.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.《 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》.哈爾濱理工大學(xué)零件教研室. 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙18致謝在本次課程設(shè)計(jì)過程中，采取分組合作方式，讓我深刻的體會(huì)到的團(tuán)隊(duì)的力量和重要性，在此感謝指導(dǎo)老師王仲文和丁艷艷老師的幫助，讓我順利的完成了次課程設(shè)計(jì)任務(wù)，讓我對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程有了更加深刻的體會(huì)，通過本次設(shè)計(jì)讓我重新將所學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行了組合，讓這些知識(shí)真正的變成了工具，尤其是在這種小組模式當(dāng)中，知識(shí)的運(yùn)用耿書記得到了升級(jí)和反饋，讓我們每一個(gè)人都受益匪淺，也享受到了合作的樂趣。最后，鄭重感謝王仲文和丁艷艷老師的教導(dǎo)，感謝他們教給我的知識(shí)，讓我具備了走向?qū)I(yè)崗位的基礎(chǔ)，帶給了我更加堅(jiān)定地信心。I分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要本說明書著重研究機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)方法，根據(jù)已確定的運(yùn)動(dòng)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(jì)效率。設(shè)計(jì)機(jī)床的主傳動(dòng)變速系統(tǒng)時(shí)首先利用傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法求出理想解和多個(gè)合理解。根據(jù)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸功率與轉(zhuǎn)矩特性要求，分析了機(jī)電關(guān)聯(lián)分級(jí)調(diào)速主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和方法。從主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)入手，確定最佳機(jī)床主軸功率與轉(zhuǎn)矩特性匹配方案，計(jì)算和校核相關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。本說明書根據(jù)已確定的運(yùn)動(dòng)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(jì)效率。在機(jī)床主傳動(dòng)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(jì)方法是試算，湊算法，計(jì)算麻煩且不易找出合理的設(shè)計(jì)方案。本文通過對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)中三聯(lián)滑移齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)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(jí)變速；傳動(dòng)副；結(jié)構(gòu)網(wǎng)；結(jié)構(gòu)式；齒輪模數(shù)；傳動(dòng)比II目 錄摘 要 .................................................................................................................I第 1 章 緒論 ........................................................................................................11.1 課程設(shè)計(jì)的目的 .......................................................................................11.2 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 ........................................................................................11.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算 .......................................................................11.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計(jì) ..................................................................................11.2.3 編制技術(shù)文件 ...................................................................................11.3 課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求 ..........................................21.3.1 課程設(shè)計(jì)題目和主要技術(shù)參數(shù) ....................................................21.3.2 技術(shù)要求 ...........................................................................................21.3.3 任務(wù)分配 ...........................................................................................2第 2 章 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) ................................................................................................32.1 運(yùn)動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)圖 ...............................................................42.2 確定各變速組齒輪傳動(dòng)副齒數(shù) ..............................................................52.3 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 ..................................................................................5第 3 章 動(dòng)力計(jì)算 ................................................................................................63.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) ...............................................................................................63.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算 ......................................................................................73.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算 ..............................................................................83.4 主軸合理跨距的計(jì)算 ............................................................................10第 4 章 主要零部件的選擇 ..............................................................................124.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 .........................................................................................124.2 軸承的選擇 ........................................................................................124.3 變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇 .........................................................................12第 5 章 校核 ......................................................................................................135.1 主軸的校核 ........................................................................................135.2 軸承壽命校核 ....................................................................................14第 6 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明 ..................................................................................156.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 ................................................15III6.2 展開圖及其布置 ................................................................................15結(jié)論 ....................................................................................................................16參考文獻(xiàn) ............................................................................................................17致謝 ....................................................................................................................181第 1 章 緒論1.1 課程設(shè)計(jì)的目的《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完本課程后，進(jìn)行一次學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的綜合性練習(xí)。通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠運(yùn)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(shí)，及生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識(shí)的目的。通過課程設(shè)計(jì)，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(jì)，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算并編寫技術(shù)文件；完成系統(tǒng)主傳動(dòng)設(shè)計(jì)，達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)步驟和方法的目的。通過設(shè)計(jì)，掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和資料的方法，達(dá)到積累設(shè)計(jì)知識(shí)和設(shè)計(jì)技巧，提高學(xué)生設(shè)計(jì)能力的目的。通過設(shè)計(jì)，使學(xué)生獲得機(jī)械系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)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(jì)創(chuàng)造一定的條件。1.2 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)內(nèi)容由理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算、圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)和技術(shù)文件編制三部分組成。1.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算1、機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)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(jì)參數(shù)，進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)和計(jì)算。3、根據(jù)設(shè)計(jì)方案和零部件選擇情況，進(jìn)行有關(guān)動(dòng)力計(jì)算和校核。1.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)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(jì)與繪制。1.2.3 編制技術(shù)文件1、對(duì)于課程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行自我經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)。2、編制設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。21.3 課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求1.3.1 課程設(shè)計(jì)題目和主要技術(shù)參數(shù)題目 30：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)：Nmin=63r/min；Nmax=630r/min ；Z=6 級(jí)；公比為 1.58；電動(dòng)機(jī)功率 P=4kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1440r/min1.3.2 技術(shù)要求1、利用電動(dòng)機(jī)完成換向和制動(dòng)。2、各滑移齒輪塊采用單獨(dú)操縱機(jī)構(gòu)。3、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)采用單獨(dú)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。1.3.3 任務(wù)分配成員 學(xué)號(hào) 任務(wù)組長繪圖計(jì)算計(jì)算3第 2 章 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)2.1 運(yùn)動(dòng)參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定2.1.1 轉(zhuǎn)速范圍Rn= = =10minaxN6302.1.2 轉(zhuǎn)速數(shù)列查《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》表 2-9 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表，首先找到 63r/min、然后每隔5 個(gè)數(shù)取一個(gè)值（1.58=1.1 5） ，得出主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為63r/min、100r/min、160r/min、250r/min、400r/min 、630r/min ，共 6 級(jí)。2.1.3 確定結(jié)構(gòu)式對(duì)于 Z=6 級(jí)的結(jié)構(gòu)式可分解為： Z=31×23。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(dòng)方案Z=31×23,易知擴(kuò)大組的變速范圍 ,因 ， == =4 ，所以滿足條件， = == 。滿足要求，結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖 2-1 所示。圖 2-1 結(jié)構(gòu)網(wǎng) 42.1.5 繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖1、選擇電動(dòng)機(jī)：采用 Y 系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)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(dòng)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(dòng)系統(tǒng)圖如圖 2-3：圖 2-3 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖51-2 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(dòng)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?3、齒輪齒數(shù)的確定。據(jù)設(shè)計(jì)要求 Zmin≥》18—20 ,由表 4.1，根據(jù)各變速組公比，可得各傳動(dòng)比和齒輪齒數(shù)，各齒輪齒數(shù)如表 2-1。表 2-1 齒輪齒數(shù)基本組 擴(kuò)大組傳動(dòng)比1:1.58 1:1 1:2.49 1:1 1:4代號(hào) Z 1Z 'Z 2Z 'Z 3Z 'Z4 Z4 Z5 Z5齒數(shù) 38 60 49 49 28 70 50 50 20 802.3 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差實(shí)際傳動(dòng)比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過± ％,即對(duì) Nmax=630r/min，實(shí)際轉(zhuǎn)速：Nmax=1440× =884r/min 則有=4 4.1因此滿足要求。各級(jí)轉(zhuǎn)速誤差如表 2-1 所示。表 2-2 轉(zhuǎn)速誤差分析表n 630 400 250 160 100 63n` 884 393 249 157 99.54 63.15誤差 4％ 1.7％ 0.4％ 1.8％ 0.49％ 0.02％所有計(jì)算結(jié)果都小于 4.1％，因此不需要修改齒數(shù)。6第 3 章 動(dòng)力計(jì)算3.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)輸出功率 P=4kw,轉(zhuǎn)速 n1=1440r/min,n2=1000r/min1、確定計(jì)算功率:按最大的情況計(jì)算 P=4kw，K 為工作情況系數(shù)，查[1]表 3.5，取kA=1.1，P d=kAP=1.1×4=4.4kw。2、選擇 V 帶的型號(hào):根據(jù) Pd,n1=1440r/min 參考[1]圖表 3.16 及表 3.3 選小帶輪直徑，查表選擇 A 型 V 帶。3、確定帶輪直徑 d1,d2小帶輪直徑 d1=100mm，驗(yàn)算帶速從動(dòng)輪直徑取 d2=140mm 查[1] 表 8-8，計(jì)算實(shí)際傳動(dòng)比4、定中心矩 a 和基準(zhǔn)帶長 Ld（1）初定中心距 a0：0.7(d1+d2) a0 2(d1+d2))?155.4 a0 444 取 ao=300mm（2）帶的計(jì)算基準(zhǔn)長度：≈650mm查[1]表 3.2 取 Ld0=650mm（3）計(jì)算實(shí)際中心距：a≈a0+ 300+ 290mm（4）確定中心距調(diào)整范圍：amax=a+0.03Ld=290+0.03×630=308.9mm7amin=a-0.015Ld=290-0.015×630=280.55mm5、驗(yàn)算包角：1= × = =?6、確定 V 帶根數(shù)：確定額定功率：P 0，由查表并用線性插值得 P0=0.15kw查[1]表 37 得功率增量 ΔP 0=0.13kw。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)：Z= = =4.07取 Z=53.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算1、主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 由《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》表3-2中的公式 ＝100r/min取計(jì)算轉(zhuǎn)速為100r/min2、傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 在轉(zhuǎn)速圖上，軸Ⅲ在最低轉(zhuǎn)速63r/min時(shí)經(jīng)過傳動(dòng)組傳動(dòng)副，得到主軸轉(zhuǎn)速為63.15 r/min。這個(gè)轉(zhuǎn)速高于主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速，在恒功率區(qū)間內(nèi)，因此軸Ⅱ的最低轉(zhuǎn)速為該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速即nⅡj=250r/min,同理可求得軸Ⅰ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為n Ⅰj =630r/min3、確定各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。由機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)可知，一對(duì)嚙合齒輪只需要校核危險(xiǎn)的小齒輪，因此只需求出危險(xiǎn)小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。可求得其余兩對(duì)嚙合齒輪中危險(xiǎn)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速即 =100r/min， =100r/min各計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速如表 3-1。表 3-1 各軸轉(zhuǎn)速4、確定齒輪副的計(jì)算轉(zhuǎn)速。齒輪 Z 裝在主軸上轉(zhuǎn)速，其中只有'690r/min 傳遞全功率，故 Z j=90 r/min。依次可以得出其余齒輪副轉(zhuǎn)速如表'63-2。軸 號(hào) Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/min 630 250 1008表 3-2 齒輪副轉(zhuǎn)速序號(hào) Z 1Z 2Z 3Z `4Z 5Z6n j 350 350 180 180 90 903.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算1、計(jì)算各傳動(dòng)軸的輸出功率 kw80.39.60.4n?????rbp額 578312g ..5.3r2、軸徑設(shè)計(jì)及鍵的選取軸一： =3.80Kw，取 = 帶入公式：有，d=26.03mm,圓整取 d=26mm，選花鍵：6×26×30×6軸二： =3.65kw， = 取帶入公式：有，d=25.7mm,圓整取 d=26mm，選花鍵：8×32×36×6主軸：選擇主軸前端直徑 D1=80mm，后端直徑 D2=（0.78-0.85）D2，則可以取 D2=65mm，則平均直徑 D=72.5mm。,故本例之中主軸內(nèi)孔直徑取為 d=40mm。支承形式選擇兩支撐，初取懸伸量 ，支撐跨距 。90am?520Lm?選擇平鍵連接 b×h=22×14，l=100mm ， 。因?yàn)?=0.50～1.0 所以取值較大，計(jì)算的軸的直徑為最小直徑，經(jīng)計(jì)算也是危險(xiǎn)直徑，所以實(shí)際裝配時(shí)可選用軸徑更大的軸。3、模數(shù)計(jì)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(jì)算，即=16338可得各組的模數(shù)，如圖 3-3 所示。9表 3-3 模數(shù)45 號(hào)鋼整體淬火， []10jMP??按接觸疲勞計(jì)算齒輪模數(shù) m 1-2 軸由公式 =16338 可得 mj=1.29，取 m=2mm2-3 軸由公式 =16338 可得 mj=2.75， m=3mm基本組齒輪計(jì)算：基本組齒輪幾何尺寸如表 3-4 所示表 3-4 基本組齒輪幾何尺寸齒輪 Z1 Z1` Z2 Z2` Z3 Z3、齒數(shù) 38 60 49 49 28 70分度圓直徑 76 120 98 98 56 140齒頂圓直徑 80 124 102 102 100 144齒根圓直徑 71 115 93 93 51 145齒寬 16 16 16 16 16 16按基本組最小齒輪計(jì)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(jì)算如下：齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算：接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式為??jfsj MPauBnNKzm??????)()1(02832彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為：??wswaYnz)(109235式中 N----傳遞的額定功率（kW） ，這里取 N 為電動(dòng)機(jī)功率，N=4kW；組號(hào) 基本組 擴(kuò)大組模數(shù) mm 2 310-----計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min） . =630（r/min） ；jnm-----初算的齒輪模數(shù)（ mm）, m=2（mm） ；B----齒寬（mm） ，B=16（mm） ；z----小齒輪齒， ；z=28；u----小齒輪齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之比,u=0.4；-----壽命系數(shù)； sK=sKTnNq----工作期限系數(shù)；T mTC016?T------齒輪工作期限，這里取 T=15000h. ；-----齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）, =630（r/min）1n----基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，接觸載荷取 = ，彎曲載荷取 =0C716102?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 上，取 =60；nK----功率利用系數(shù)，查 上，取 =0.78；N-----材料強(qiáng)化系數(shù)，查 上， =0.60；q-----工作狀況系數(shù)，取 =1.1；3-----動(dòng)載荷系數(shù)，查 上，取 =1；2K2K------齒向載荷分布系數(shù)，查 上， =1 1Y------齒形系數(shù)，查 上，Y=0.386；----許用接觸應(yīng)力（MPa）,查 中表 4-7，取 =650 Mpa；??j?---許用彎曲應(yīng)力（MPa） ，查 中表 4-7，取 275 Mpa；w根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得：=600 Mpa =220 Mpa3.4 主軸合理跨距的計(jì)算由于電動(dòng)機(jī)功率 P=4KW，根據(jù) 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=64mm。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，前軸承為 NN3016K 型，后軸承為圓錐滾子軸承。定懸伸量11a=90mm，主軸孔徑為 40mm。軸承剛度，主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩T= =9550 =382N.m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240mm，故半徑為 0.12m；切削力（沿 y 軸）Fc= =3183.3N背向力（沿 x 軸）Fp=0.5 Fc=1591.7N總作用力F= =3559N此力作用于工件上，主軸端受力為 F=3559N。先假設(shè) l/a=2，l=3a=240mm。前后支承反力 RA 和 RB 分別為RA= = × =2669.25NRB= = × =889.75N根據(jù) 文獻(xiàn) 式 3.7 得：Kr=3.39 得前支承的剛度：1.0Fr8.La9.0)(iza.1cosKA= 750 N/mm ；K B= 530 N/mm； = =1.42主軸的當(dāng)量外徑 de=(90+70)/2=80mm，故慣性矩為I= =192×10-8m4η= = =4.48查 圖 3-38 得 =2.2，與原假設(shè)接近，所以最佳跨距 =120×2.2=264mm合理跨距為 ，取合理跨距 l=360mm。根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要，主軸的實(shí)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(duì)背安裝的角接觸球軸承。第 4 章 主要零部件的選擇124.1 電動(dòng)機(jī)的選擇轉(zhuǎn)速n＝1440r/min，功率P＝4kW選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī) 4.2 軸承的選擇I軸：與帶輪靠近段安裝深溝球軸承6208，另一端安裝深溝球軸承6207II軸：對(duì)稱安裝深溝球軸承6209 III軸：軸徑?64端采用圓錐滾子軸承代號(hào)30313，軸徑?80端采用兩個(gè)圓柱滾子軸承代號(hào)N216E4.3 變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇選用左右擺動(dòng)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。13第5章 校核5.1 主軸的校核圖 5-1 主軸的校核1、跨距前后軸承都是圓錐滾子軸承l(wèi)實(shí)= l+e1+e2=418+38tan13°+46.5tan13°≈420mm2、當(dāng)量外徑= = =82.3mm3、作用在主軸上的扭矩＝ ＝ =34849N.m4、作用在B點(diǎn)上的力為 ＝ ＝ ＝2292.70N＝0.5 ＝1146.355、作用在D點(diǎn)上的力為 ＝ ＝ ＝774.2N＝0.5 ＝387.21N6、撓度計(jì)算取斷面慣性矩 I＝2552499mm 414E＝2.1×10 5 N/mm27、按文獻(xiàn)中公式用變形疊加法、向量合成法，計(jì)算B點(diǎn)和C點(diǎn)的撓度y b和y c如表5-1 所示；表5-1 B點(diǎn)和C點(diǎn)的撓度y b和y c 單位：mm合成后的撓度 撓度 坐標(biāo) 方向 作用在B點(diǎn)的力的撓度作用在D點(diǎn)的力的撓度疊加后的撓度 計(jì)算值 允許值 x 0.0038 -0.0086 -0.0048 y 0.0019 -0.0043 -0.00240.005 0.04x -0.0013 0.0035 0.022 y -0.0065 0.0017 -0.00480.005 0.04注：表5-1中的計(jì)算值由公式 計(jì)算合成由表5-1中的計(jì)算結(jié)果知，撓度滿足要求. 8、傾角的計(jì)算 由文獻(xiàn)中的公式疊加合成計(jì)算 A.B.C.D 的計(jì)算結(jié)果如表5-2所示；表5-2 疊加傾角合成后的傾角 傾角 坐標(biāo) 作用B點(diǎn)上的力產(chǎn)生的傾角作用B點(diǎn)上的力產(chǎn)生的傾角疊加傾角計(jì)算值 允許值 x 0.00001 -0.00001 0 y 0.00005 -0.00005 00 0.0006x 0.000097 0.00004 0.000137 y 0.000049 0.00002 0.0000690.00015 0.001 x -0.00003 -0.00002 -0.00006 y -0.000015 -0.00001 -0.0000250.000065 0.0006 x 0 0.000037 0.000037 y 0 0.000019 0.0000190.00004 0.001 注：表5-2中的計(jì)算值由公式 計(jì)算合成計(jì)算結(jié)果表明，Ⅱ軸剛度滿足要求。5.2 軸承壽命校核1、主軸采用中窄系列圓錐滾子軸承，對(duì)于圓錐滾子軸承來說，Kα=5μm，S α=5μm 一般能夠滿足要求。2、傳動(dòng)軸對(duì)花鍵軸上的軸承進(jìn)行校核Ⅰ軸上： ＝3559N， ＝0軸承型號(hào)：6407C r由文獻(xiàn) 表2.5-1差得C r=43.8kN，ε=3軸承壽命：= =23016.5滿足使用要求，經(jīng)驗(yàn)算其他兩組深溝球軸承也滿足使用要求。 15第 6 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案設(shè)計(jì)主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動(dòng)件（傳動(dòng)軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動(dòng)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(jì)與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計(jì)由于時(shí)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(jì)時(shí)除考慮一般機(jī)械傳動(dòng)的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個(gè)方面的問題。精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動(dòng)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(jì)時(shí)整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)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(dòng)件及選擇結(jié)構(gòu)方案。2、檢驗(yàn)傳動(dòng)設(shè)計(jì)的結(jié)果中有無干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時(shí)改正。3、確定傳動(dòng)軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對(duì)位置，以確定各軸的受力點(diǎn)和受力方向，為軸和軸承的驗(yàn)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(dòng)軸傳遞運(yùn)動(dòng)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(gè)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(jí)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(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，右邊接通得到三級(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。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操縱離合器的結(jié)構(gòu)?？偛贾脮r(shí)需要考慮制動(dòng)器的位置。制動(dòng)器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。制動(dòng)器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上，以免制動(dòng)扭矩太大，是制動(dòng)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。16結(jié)論1.本次課程設(shè)計(jì)是針對(duì)《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》專業(yè)基礎(chǔ)課程基礎(chǔ)知一次綜合性應(yīng)用設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用了基礎(chǔ)學(xué)科《機(jī)械制圖》、《機(jī)械原理》、《工程力學(xué)》、《機(jī)械工程材料》 以及《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程中的相關(guān)知識(shí)。2.本次課程設(shè)計(jì)充分應(yīng)用了以前所學(xué)的知識(shí)，并應(yīng)用這些知識(shí)來分析和解決實(shí)際問題，進(jìn)一步鞏固和深化了以前的所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)， 同時(shí)也是對(duì)《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》學(xué)習(xí)的一個(gè)深入認(rèn)識(shí)和理解的過程。3.本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步掌握了一般設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)切入點(diǎn)，過程中培養(yǎng)了正確的設(shè)計(jì)思想和分析解決實(shí)際問題的本領(lǐng)，同時(shí)對(duì)機(jī)械部件的傳動(dòng)設(shè)計(jì)和動(dòng)力計(jì)算也提高了應(yīng)用各種資料和實(shí)際動(dòng)手的能力。4.本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步規(guī)范了制圖要求，學(xué)會(huì)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，和查閱相關(guān)資料的本領(lǐng)，掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能。17參考文獻(xiàn)《 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》.戴曙主編.大連理工大學(xué).北京.機(jī)械工業(yè)出版社.1991 《 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》.段鐵群主編.哈爾濱.科學(xué)出版社. 《 機(jī)械設(shè)計(jì)》第四版.邱宣懷等主編.北京.高等教育出版社.2002 《 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》戴曙主編.大連工學(xué)院.工業(yè)出版社《 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 2.零件設(shè)計(jì)〈上、下冊(cè)〉.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組. 北京.機(jī)械工業(yè)出版社.1980 《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》.劉易新主編 .哈爾濱.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.《 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》.哈爾濱理工大學(xué)零件教研室. 18致謝在本次課程設(shè)計(jì)過程中，采取分組合作方式，讓我深刻的體會(huì)到的團(tuán)隊(duì)的力量和重要性，在此感謝指導(dǎo)老師王仲文和丁艷艷老師的幫助，讓我順利的完成了次課程設(shè)計(jì)任務(wù)，讓我對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程有了更加深刻的體會(huì)，通過本次設(shè)計(jì)讓我重新將所學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行了組合，讓這些知識(shí)真正的變成了工具，尤其是在這種小組模式當(dāng)中，知識(shí)的運(yùn)用耿書記得到了升級(jí)和反饋，讓我們每一個(gè)人都受益匪淺，也享受到了合作的樂趣。最后，鄭重感謝王仲文和丁艷艷老師的教導(dǎo)，感謝他們教給我的知識(shí)，讓我具備了走向?qū)I(yè)崗位的基礎(chǔ)，帶給了我更加堅(jiān)定地信心。