8級(jí)分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)【N=63~710；Z=8級(jí)；公比為1.41；P=4kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440含4張CAD圖】
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1寧XX 大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（題目 7）所 在 學(xué) 院專 業(yè)班 級(jí)姓 名學(xué) 號(hào)指 導(dǎo) 老 師年 月 日2摘 要本說(shuō)明書(shū)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(kāi)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(jiǎn)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(guò)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(kāi)圖及剖視圖。關(guān)鍵詞 分級(jí)變速；傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),傳動(dòng)副，結(jié)構(gòu)網(wǎng)，結(jié)構(gòu)式，齒輪模數(shù)，傳動(dòng)比4目 錄摘 要.........................................................................................................................................2目 錄.........................................................................................................................................4第 1 章 緒論...............................................................................................................................61.1 課程設(shè)計(jì)的目的 ..........................................................................................................61.2 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 ...........................................................................................................61.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算 .......................................................................................61.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計(jì) ...................................................................................................61.2.3 編制技術(shù)文件 ....................................................................................................61.3 課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求 ..............................................................71.3.1 課程設(shè)計(jì)題目和主要技術(shù)參數(shù) ........................................................................71.3.2 技術(shù)要求 ............................................................................................................7第 2 章 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì).......................................................................................................................82.1 運(yùn)動(dòng)參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定 ...........................................................................................82.1.1 轉(zhuǎn)速范圍 ...........................................................................................................82.1.2 轉(zhuǎn)速數(shù)列 ...........................................................................................................82.1.3 確定結(jié)構(gòu)式 ........................................................................................................82.1.4 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng) ........................................................................................................82.1.5 繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖 ................................................................................92.2 確定各變速組此論傳動(dòng)副齒數(shù) ..................................................................................92.3 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 ....................................................................................................10第 3 章 動(dòng)力計(jì)算.....................................................................................................................123.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) ................................................................................................................123.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算 ........................................................................................................133.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算 ................................................................................................143.4 傳動(dòng)軸最小軸徑的初定 ............................................................................................173.5 主軸合理跨距的計(jì)算 ................................................................................................17第 4 章 主要零部件的選擇.....................................................................................................1954.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 .............................................................................................................194.2 軸承的選擇 ........................................................................................................194.3 鍵的規(guī)格 ............................................................................................................194.4 變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇 .........................................................................................19第 5 章 校核.............................................................................................................................205.1 剛度校核 ............................................................................................................205.2 軸承壽命校核 ....................................................................................................21第 6 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明.........................................................................................................226.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 ................................................................226.2 展開(kāi)圖及其布置 ................................................................................................22結(jié) 論.........................................................................................................................................23參考文獻(xiàn)...................................................................................................................................24致 謝.......................................................................................................................................246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(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)過(guò)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(guò)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(xiě)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(guò)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(guò)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(wèn)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(shuō)明書(shū)。71.3 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 7：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=710r/min ；Z=8 級(jí)；公比為 1.41；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)。8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= = =11.26minaxN637102.1.2 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 63r/min、然后每隔5 個(gè)數(shù)取一個(gè)值（1.41=1.06 6） ，得出主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為 63 r/min、 90r/min、125r/min、180 r/min、250r/min、 350 r/min，500 r/min，710 r/min 共 8級(jí)。2.1.3 確定結(jié)構(gòu)式對(duì)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(dòng)方案 Z=21×22×24,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) 92.1.5 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：轉(zhuǎn)速圖（3）畫(huà)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(huà)主傳動(dòng)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(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?10圖 2-3 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖（7）齒輪齒數(shù)的確定。變速組內(nèi)取模數(shù)相等，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 2-2。表 2-2 齒輪齒數(shù)基本組 第一擴(kuò)大組 第二擴(kuò)大組傳動(dòng)比1:1 1:2 1:2 1：1.412:1 1:2代號(hào) Z1Z 'Z 2Z 'Z3Z 'Z4Z 'Z5Z 'Z6Z '齒數(shù) 27 27 18 36 25 35 20 40 79 39 39 792.3 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(guò)±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 ?11對(duì) Nmax=710r/min，實(shí)際轉(zhuǎn)速 Nmax=1440× × × × =707.6r/min 265907329則有=0.33％〈4.1 ％7106.?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：各級(jí)轉(zhuǎn)速誤差n 710 500 350 250 180 125 90 63n` 707.6 500.8 349.2 251.6 179.6 124.8 89.5 64.2誤差 0.33％ 0.41％ 0.85％ 0.47％ 0.15％ 0.32％ 0.49％ 2.41％轉(zhuǎn)速誤差小于 4.1％，因此不需要修改齒數(shù)。12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=500r/min（1）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 K=1.0pd=kAP=1.0X4=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 d1=90mm（3）確定帶輪直徑 d1,d2小帶輪直徑 d1=90mm驗(yàn)算帶速 v= d1n1/(60X1000)= X90X1440/(60X1000)=6.78m/s??從動(dòng)輪直徑 d2=n1d1/n2=1440X90/500=259.2mm 取 d2=265mm 查[1]表 3.3計(jì)算實(shí)際傳動(dòng)比 i=d2/d1=265/90=2.95（4）定中心矩 a 和基準(zhǔn)帶長(zhǎng) Ld[1]初定中心距 a00.7(d1-d2) a0 2(d1+d2))?122.5 a0 710 取 ao=700mm[2]帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld0≈2a0+ (d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a0?≈2x700+ (90+265)/2+(265-90)2/4X700 ≈2399mm查[1]表 3.2 取 Ld0=2400mm[3]計(jì)算實(shí)際中心距a≈a0+(Ld-Ld0)/2=700+(2400-2399)=700.5mm[4]確定中心距調(diào)整范圍amax=a+0.03Ld=700.5+0.03X2400=772.5mmamin=a-0.015Ld=700.5-0.015X2400=664.5mm（5）驗(yàn)算包角: 1=1800-（d 2-d1）/aX57.3 0=1800-(265-90)/700.5X57.30=1720>1200?（6）確定 V 帶根數(shù)：13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 P0=0.13kw:查[1]表 38 得包角系數(shù) K =0.99?查[1]表 3 得長(zhǎng)度系數(shù) Kl=0.81確定帶根數(shù)：Z=P /｛（ P +△P ）×K ×K ｝C0?L=4.0/(1.05+0.13)X0.99X0.81=4.22 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 ＝63 ＝119.74r/min )13/8(4.?取計(jì)算轉(zhuǎn)速為125r/min(2). 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(guò)傳動(dòng)組傳動(dòng)副。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Ⅲ的最低轉(zhuǎn)速為該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速即nⅢj=250/min,軸Ⅰ計(jì)算轉(zhuǎn)速為 =250 r/min（2）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)速這轉(zhuǎn)速都在恒功率區(qū)間內(nèi)，即都要求傳遞最大功率所以齒輪Z3的計(jì)算轉(zhuǎn)速為這3轉(zhuǎn)速的最小值即 =125/min38jzn各計(jì)算轉(zhuǎn)速入表 3-1。表 3-1 各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速（3） 確定齒輪副的計(jì)算轉(zhuǎn)速。齒輪 Z 裝在主軸上并具有級(jí)轉(zhuǎn)速，其中只有'6125r/min 傳遞全功率，故 Z j=125 r/min。依次可以得出其余齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，如表 3-'62。軸 號(hào) Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸 IV 軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/min 500 500 250 12514表 3-2 齒輪副計(jì)算轉(zhuǎn)速序號(hào) Z1Z 2Z3Z `4Z5n j500 500 250 250 1253.3 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4.096.3.80()brpnkw????額213875g3.5..1()r10937gpnk????主2、軸徑設(shè)計(jì)及鍵的選取軸一： ，取 帶入公式：13.8kw.??！?】 ＝有， ,圓整取49[]jPdn??23.dm?24dm?選花鍵： 60軸二： ，取 帶入公式：23.5pkw.9??！?】 ＝有， ,圓整取491[]jPdn??27.3dm?30dm?選花鍵： 836軸三： ，取 帶入公式：3.5pkw0.9??！?】 ＝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(duì)于普通車(chē)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?4d15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， 214,bhl??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(jiǎn)化的接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算，即 mj=16338 可得各組的模數(shù)，如表 3-321][)(jjmnuzP???3 所示。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 mj=16338 可得 mj=3.165，m=4mm321][)(jjnuz??2-3 軸由公式 mj=16338 可得 mj=3.64，取 m=4mm321][)(jjmP?3-4 主軸由公式 mj=16338 可得 mj=3.85，取 m=4mm321][)(jjnuz??表 3-3 模數(shù)（2）基本組齒輪計(jì)算?；窘M齒輪幾何尺寸見(jiàn)下表齒輪 Z1 Z1` Z2 Z2`齒數(shù) 27 27 18 36分度圓直徑 108 108 72 144齒頂圓直徑 116 116 80 152齒根圓直徑 98 98 62 134組號(hào) 基本組 第一擴(kuò)大組模數(shù) mm 4 416齒寬 32 32 32 32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：① 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：??wswPaBYnz?????)(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;-----計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）. =500（r/min）;jnjm-----初算的齒輪模數(shù)（mm）, m=4（mm）;B----齒寬（mm）;B=28（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=2.78;-----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）1n1n17----基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，接觸載荷取 = ，彎曲載荷取 =0C0C710C612?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 =1.13K3K-----動(dòng)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(kuò)大組齒輪計(jì)算。第 2 擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸見(jiàn)下表 齒輪 Z3 Z3` Z4 Z4`齒數(shù) 25 35 20 40分度圓直徑 100 140 80 160齒頂圓直徑 108 213 88 168齒根圓直徑 90 199.5 70 15018齒寬 32 32 32 32第 2 擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸見(jiàn)下表 齒輪 Z5 Z5` Z6 Z6`齒數(shù) 79 39 39 79分度圓直徑 316 156 156 316齒頂圓直徑 324 164 164 324齒根圓直徑 306 146 146 306齒寬 32 32 32 32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。同理根據(jù)基本組的計(jì)算，查文獻(xiàn)【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 ww3.5 主軸合理跨距的計(jì)算由于電動(dòng)機(jī)功率 P=4KW，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× =424.44N.mnP90519假設(shè)該機(jī)床為車(chē)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） Fc= =4716N09.42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(xiàn)【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(dāng)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(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。20第 4 章 主要零部件的選擇 4.1 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：與帶輪靠近段安裝雙列角接觸球軸承代號(hào)7007C 另一安裝深溝球軸承6012II軸：對(duì)稱布置深溝球軸承6009III軸：后端安裝雙列角接觸球軸承代號(hào)7015C 另一安裝端角接觸球軸承代號(hào)7010C中間布置角接觸球軸承代號(hào)7012C4.3 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(guò)桿的推力來(lái)控制II軸上的三聯(lián)滑移齒輪和二聯(lián)滑移齒輪。第 5 章 校核5.1 主軸的校核（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21（c） 在安裝齒輪處的傾角 []0.1rad???容 許 值 齒6517085236850915D1.07 879il mL??????? ??平 均 總E 取為 ，52.MPa44 407(1)(1)35690()668dI???????434910.9253.922zpF Ndn????主 計(jì)件 （ ），.57()yzN0.17()xzFN?由于小齒輪的傳動(dòng)力大，這里以小齒輪來(lái)進(jìn)行計(jì)算 4429102953.852)QPFmzn????主計(jì)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??:件主軸載荷圖如下所示：22由上圖可知如下數(shù)據(jù)：a=364mm,b=161mm,l=525mm,c=87mm計(jì)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(jì)算（在水平面）, ,1()6QyFabclEI???2()3yFclEI??3()(23)6yxclEI??230.17sy23， ，()3QyFabEIl???齒 1 (23)6yFlcEI???齒 2()(3yxMlcEI????齒 351.80???齒 齒 齒 2齒 3， ，()6QylI軸 承 1 ylI軸 承 2()3yxlI軸 承5.?????軸 承 軸 承 軸 承 2軸 承 3合成： 20.18.sszyy??2501???齒 齒 齒 .3.?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(duì)Ⅱ軸受力分析得：前支承的徑向力 Fr=2642.32N。由軸承壽命的計(jì)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。24第 6 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)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(rùn)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(kāi)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 0 般只畫(huà)展開(kāi)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(wèn)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(guò)反復(fù)思考和多次修改。在正式畫(huà)圖前應(yīng)該先畫(huà)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(wú)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(kāi)圖及其布置展開(kāi)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(kāi)并將這些剖切面平整展開(kāi)在同一個(gè)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(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(wú)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(guò)空心軸中的拉桿來(lái)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。25結(jié) 論分級(jí)變速主傳動(dòng)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(shí)間倉(cāng)促，僅對(duì)分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)主要部分進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核，定有許多地方處理不夠妥當(dāng)，有些部分甚至可能存在錯(cuò)誤，望老師多提寶貴意見(jiàn)。經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)這門(mén)課當(dāng)中許多原理公式有了進(jìn)一步的了解，并且對(duì)設(shè)計(jì)工作有了更深入的認(rèn)識(shí)。在設(shè)計(jì)過(guò)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。26參考文獻(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【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(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 27致 謝在設(shè)計(jì)成過(guò)程中，感謝很多人的幫助和指點(diǎn)，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(lái)的諄諄教誨，感謝他們默默的栽培我。本次設(shè)計(jì)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(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?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(lì)著我。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，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，也得到了其他老師和同學(xué)的幫助，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(chéng)的感謝！再次向設(shè)計(jì)中所有提供過(guò)幫助的人表示感謝！