8級分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)【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(jì)文檔后,加 Q--1459919609 免費(fèi)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(jì)步驟和設(shè)計(jì)方法,根據(jù)已確定的運(yùn)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(jì)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(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。本文通過對主傳動系統(tǒng)中三聯(lián)滑移齒輪傳動特點(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 分級變速;傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì);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(jì)文檔后,加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙II目 錄第 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 .............................................................................................2第 2章 運(yùn)動設(shè)計(jì) ................................................................................................32.1 運(yùn)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(jì)算 ................................................................................................73.1 帶傳動設(shè)計(jì) ...............................................73.1.1 確定計(jì)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(yàn)算包角 .............................................93.1.6 確定 V 帶個數(shù) .........................................93.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算 ..........................................103.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算 ......................................103.3.1 計(jì)算各傳動軸輸出功率 ..................................103.3.2 模數(shù)計(jì)算 ..............................................113.4 主軸合理跨距的計(jì)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(jì)文檔后,加 Q--1459919609 免費(fèi)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(jì)及說明 ..................................................................................206.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(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,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、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)行傳動系統(tǒng)運(yùn)動設(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)對于課程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行自我經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價(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 14:分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dú)操縱機(jī)構(gòu)。(3)進(jìn)給傳動系統(tǒng)采用單獨(dú)電動機(jī)驅(qū)動。 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)動設(shè)計(jì)2.1 運(yùn)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(jì)》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(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(jì)文檔后,加 Q--1459919609 免費(fèi)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(jì)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(shí)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(shí) 際 轉(zhuǎn) 速 ?? 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對 Nmax=800r/min,實(shí)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(jì)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(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7第 3章 動力計(jì)算3.1 帶傳動設(shè)計(jì) 輸出功率 P=3kw,轉(zhuǎn)速 n1=1420r/min,n2=800r/min3.1.1 確定計(jì)算功率按最大的情況計(jì)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(yùn)輸機(jī)1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3載荷變動小帶式運(yùn)輸機(jī)(運(yùn)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(yùn)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(jì)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(jì)文檔后,加 Q--1459919609 免費(fèi)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(yàn)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(jì)算實(shí)際傳動比 i=d2/d1= =1.7504 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后,加 Q--1459919609 免費(fèi)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(jì)算基準(zhǔn)長度Ld0≈ ??021214dd???≈ ≈1147mm??8842??查[2]表 8-2 取 Ld=110mm[3]計(jì)算實(shí)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(yàn)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(jì)文檔后,加 Q--1459919609 免費(fèi)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(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算 3.2.1 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 =35.5 =62.9r/min ????????13minzj?)13/8(4.?取計(jì)算轉(zhuǎn)速為71r/min3.2.2 傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 in/10min/7.8941.533.0.minrrRj???取 主 軸 的 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 速主 軸 的 計(jì) 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(jì)算轉(zhuǎn)速r/min1420710400 100 100最小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速如下:齒輪序號I II III計(jì)算轉(zhuǎn)速400r/min 100r/min 100r/min 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后,加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙113.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算3.3.1 計(jì)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(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 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(jì)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(jì)文檔后,加 Q--1459919609 免費(fèi)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(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 為電動機(jī)功率,N=3kW;-----計(jì)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(jì)文檔后,加 Q--1459919609 免費(fèi)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(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。2、軸徑設(shè)計(jì)及鍵的選取 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后,加 Q--1459919609 免費(fèi)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(jì)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(jì)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(jì)文檔后,加 Q--1459919609 免費(fèi)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(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,后支承采用背對背安裝的角接觸球軸承。 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(jì)文檔后,加 Q--1459919609 免費(fèi)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(jì)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(jì)文檔后,加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙18因?yàn)?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(jì)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(yùn)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(jì)》查表得 pf 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后,加 Q--1459919609 免費(fèi)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?yàn)?,所以按軸承 1 的受力大小計(jì)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(jì)文檔后,加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙20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(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(jì)時整個機(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 布置傳動件及選擇結(jié)構(gòu)方案。2 檢驗(yàn)傳動設(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(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軸傳遞運(yùn)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 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22結(jié)論分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)及部分計(jì)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(jì)和校核,有許多地方處理不夠妥當(dāng),因?yàn)闆]有接觸過生產(chǎn)實(shí)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(jì),使我對機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)工作有了更深入的認(rèn)識,在同學(xué)們一起進(jìn)行設(shè)計(jì)任務(wù)的過程中,不僅增進(jìn)了友誼,而且對于課程設(shè)計(jì)的課題有了更深的理解。在設(shè)計(jì)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(jì)文檔后,加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙23參考文獻(xiàn)[1] 候珍秀.《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》.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(jì)》 科學(xué)出版社 第一版[3] 戴 曙 主編 《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》 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(jì)課程設(shè)計(jì)》 科學(xué)出版社 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后,加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙24致謝在課程設(shè)計(jì)過程中,感謝很多同學(xué)的幫助和指點(diǎn),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(jì)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(xiàng)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)步驟和設(shè)計(jì)方法,根據(jù)已確定的運(yùn)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(jì)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(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。本文通過對主傳動系統(tǒng)中三聯(lián)滑移齒輪傳動特點(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 分級變速;傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì);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(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 .............................................................................................2第 2章 運(yùn)動設(shè)計(jì) ................................................................................................32.1 運(yùn)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(jì)算 ................................................................................................73.1 帶傳動設(shè)計(jì) ...............................................73.1.1 確定計(jì)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(yàn)算包角 .............................................93.1.6 確定 V 帶個數(shù) .........................................93.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算 ..........................................103.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算 ......................................103.3.1 計(jì)算各傳動軸輸出功率 ..................................103.3.2 模數(shù)計(jì)算 ..............................................113.4 主軸合理跨距的計(jì)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(jì)及說明 ..................................................................................206.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(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,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、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)行傳動系統(tǒng)運(yùn)動設(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)對于課程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行自我經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價(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 14:分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dú)操縱機(jī)構(gòu)。(3)進(jìn)給傳動系統(tǒng)采用單獨(dú)電動機(jī)驅(qū)動。3第 2章 運(yùn)動設(shè)計(jì)2.1 運(yùn)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(jì)》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(jì)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(shí)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(shí) 際 轉(zhuǎn) 速 ??6對 Nmax=800r/min,實(shí)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(jì)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(jì)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(jì)算3.1 帶傳動設(shè)計(jì) 輸出功率 P=3kw,轉(zhuǎn)速 n1=1420r/min,n2=800r/min3.1.1 確定計(jì)算功率按最大的情況計(jì)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(yùn)輸機(jī)1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3載荷變動小帶式運(yùn)輸機(jī)(運(yùn)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(yùn)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(jì)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(yàn)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(jì)算實(shí)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(jì)算基準(zhǔn)長度Ld0≈ ??021214dd???≈ ≈1147mm??8842??查[2]表 8-2 取 Ld=110mm[3]計(jì)算實(shí)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(yàn)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(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算 3.2.1 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 =35.5 =62.9r/min ????????13minzj?)13/8(4.?取計(jì)算轉(zhuǎn)速為71r/min3.2.2 傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 in/10min/7.8941.533.0.minrrRj???取 主 軸 的 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 速主 軸 的 計(jì) 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(jì)算轉(zhuǎn)速r/min1420710400 100 100最小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速如下:齒輪序號I II III計(jì)算轉(zhuǎn)速400r/min 100r/min 100r/min113.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算3.3.1 計(jì)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(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 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(jì)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(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 為電動機(jī)功率,N=3kW;-----計(jì)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(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。2、軸徑設(shè)計(jì)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(jì)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鍵的選取:帶輪:選平鍵: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(jì)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(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(jì)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?yàn)?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(jì)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(yùn)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(jì)》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?yàn)?,所以按軸承 1 的受力大小計(jì)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(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(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(jì)時整個機(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 布置傳動件及選擇結(jié)構(gòu)方案。2 檢驗(yàn)傳動設(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(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軸傳遞運(yùn)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(jì)的結(jié)構(gòu)及部分計(jì)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(jì)和校核,有許多地方處理不夠妥當(dāng),因?yàn)闆]有接觸過生產(chǎn)實(shí)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(jì),使我對機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)工作有了更深入的認(rèn)識,在同學(xué)們一起進(jìn)行設(shè)計(jì)任務(wù)的過程中,不僅增進(jìn)了友誼,而且對于課程設(shè)計(jì)的課題有了更深的理解。在設(shè)計(jì)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(jì)》.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(jì)》 科學(xué)出版社 第一版[3] 戴 曙 主編 《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》 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(jì)課程設(shè)計(jì)》 科學(xué)出版社 24致謝在課程設(shè)計(jì)過程中,感謝很多同學(xué)的幫助和指點(diǎn),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(jì)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(xiàng)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(jì)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(jì)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(jì)中所有幫助過我的人表示感謝。