7級分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計【N=50~400；Z=7級；公比為1.41；P=3kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1430含2張】

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充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙I分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計摘 要本說明書著重研究機(jī)床主傳動系統(tǒng)的設(shè)計步驟和設(shè)計方法，根據(jù)已確定的運動參數(shù)以變速箱展開圖的總中心距最小為目標(biāo)，擬定變速系統(tǒng)的變速方案，以獲得最優(yōu)方案以及較高的設(shè)計效率。在機(jī)床主傳動系統(tǒng)中，為減少齒輪數(shù)目，簡化結(jié)構(gòu)，縮短軸向尺寸，用齒輪齒數(shù)的設(shè)計方法是試算，湊算法，計算麻煩且不易找出合理的設(shè)計方案。本文通過對主傳動系統(tǒng)中三聯(lián)滑移齒輪傳動特點的分析與研究，繪制零件工作圖與主軸箱展開圖及剖視圖。關(guān)鍵詞 分級變速；傳動系統(tǒng)設(shè)計；傳動副；結(jié)構(gòu)網(wǎng)；結(jié)構(gòu)式；齒輪模數(shù)，傳動比 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙II目 錄摘 要 .................................................................................................................II第 1 章 緒論 ........................................................................................................11.1 課程設(shè)計的目的 .......................................................................................11.2 課程設(shè)計的內(nèi)容 .......................................................................................11.2.1 理論分析與設(shè)計計算 ........................................................................11.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計 ....................................................................................11.2.3 編制技術(shù)文件 .....................................................................................11.3 課程設(shè)計題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求 ...........................................21.3.1 課程設(shè)計題目和主要技術(shù)參數(shù) ......................................................21.3.2 技術(shù)要求 .............................................................................................2第 2 章 運動設(shè)計 ................................................................................................32.1 運動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定 .......................................................................32.1.1 轉(zhuǎn)速范圍 ............................................................................................32.1.2 轉(zhuǎn)速數(shù)列 ............................................................................................32.1.3 結(jié)構(gòu)式分析 .........................................................................................32.1.4 確定結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng) .........................................................................32.1.5 繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖 .................................................................42.2 確定各變速組齒輪傳動副齒數(shù) ...............................................................52.3 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 ...................................................................................6第 3 章 動力計算 ................................................................................................73.1 帶傳動設(shè)計 ...............................................................................................73.2 計算轉(zhuǎn)速的計算 .......................................................................................83.3 齒輪模數(shù)計算及驗算 ...............................................................................93.4 主軸合理跨距的計算 .............................................................................14第 4 章 主要零部件的選擇 ..............................................................................164.1 電動機(jī)的選擇 ..........................................................................................164.2 軸承的選擇 .............................................................................................164.3 變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇 ..............................................................................16第 5 章 校核 ......................................................................................................175.1 軸的校核 .................................................................................................175.2 軸承壽命校核 .........................................................................................19第 6 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計及說明 ..................................................................................206.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 .....................................................206.2 展開圖及其布置 .....................................................................................20 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙III結(jié)論 ....................................................................................................................22參考文獻(xiàn) ............................................................................................................23致謝 ....................................................................................................................24 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙1第 1 章 緒論1.1 課程設(shè)計的目的《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計是在學(xué)完本課程后，進(jìn)行一次學(xué)習(xí)設(shè)計的綜合性練習(xí)。通過課程設(shè)計，使學(xué)生能夠運用所學(xué)過的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的有關(guān)理論知識，及生產(chǎn)實習(xí)等實踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識的目的。通過課程設(shè)計，分析比較機(jī)械系統(tǒng)中的某些典型機(jī)構(gòu)，進(jìn)行選擇和改進(jìn)；結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計，進(jìn)行設(shè)計計算并編寫技術(shù)文件；完成系統(tǒng)主傳動設(shè)計，達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計步驟和方法的目的。通過設(shè)計，掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計手冊、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和資料的方法，達(dá)到積累設(shè)計知識和設(shè)計技巧，提高學(xué)生設(shè)計能力的目的。通過設(shè)計，使學(xué)生獲得機(jī)械系統(tǒng)基本設(shè)計技能的訓(xùn)練，提高分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計創(chuàng)造一定的條件。1.2 課程設(shè)計的內(nèi)容《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計內(nèi)容由理論分析與設(shè)計計算、圖樣技術(shù)設(shè)計和技術(shù)文件編制三部分組成。1.2.1 理論分析與設(shè)計計算1、機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計。設(shè)計方案的分析，最佳功能原理方案的確定。2、根據(jù)總體設(shè)計參數(shù)，進(jìn)行傳動系統(tǒng)運動設(shè)計和計算。3、根據(jù)設(shè)計方案和零部件選擇情況，進(jìn)行有關(guān)動力計算和校核。1.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計1、選擇系統(tǒng)中的主要機(jī)件。2、工程技術(shù)圖樣的設(shè)計與繪制。1.2.3 編制技術(shù)文件1、對于課程設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行自我經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價。2、編制設(shè)計計算說明書。 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙21.3 課程設(shè)計題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)參數(shù)：Nmin=50r/min；Nmax=400r/min；Z=7 級；公比為 1.41；電動機(jī)功率P=3kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1430r/min1.3.1 課程設(shè)計題目和主要技術(shù)參數(shù)題目 25：分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)參數(shù)：Nmin=50r/min；Nmax:400r/min；Z=7 級；公比為 1.41；電動機(jī)功率 P=3kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1430r/min1.3.2 技術(shù)要求1、利用電動機(jī)完成換向和制動。2、各滑移齒輪塊采用單獨操縱機(jī)構(gòu)。2、進(jìn)給傳動系統(tǒng)采用單獨電動機(jī)驅(qū)動。1.3.3 任務(wù)分配成員 學(xué)號 任務(wù)繪圖計算計算繪圖第 2 章 運動設(shè)計 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙32.1 運動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定2.1.1 轉(zhuǎn)速范圍Rn= = =8minaxN4052.1.2 轉(zhuǎn)速數(shù)列轉(zhuǎn)速數(shù)列。查《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》表 2-5 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表，首先找到50r/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50/min、71r/min、100r/min、140r/min、200r/min、 280 r/min，400 r/min，共 7 級。2.1.3 結(jié)構(gòu)式分析對于 Z=7 可按 Z=8 寫出結(jié)構(gòu)式，并且有一級轉(zhuǎn)速重復(fù)。即：Z=2×2×2 Z=2×4 Z=4×2對于 Z=2×4 和 Z=4×2 的兩個方案是由 6 對傳動副組成的兩個變速組串聯(lián)而成。這樣的方案可以省掉一根軸，缺點是有一個傳動組內(nèi)有 4 個傳動副.如果用一個四聯(lián)滑移齒輪，則會增加軸向尺寸；如果用兩個雙聯(lián)滑移齒輪，則操縱機(jī)構(gòu)必須互鎖以防止兩個滑移齒輪同時嚙合。所以，這兩個方案不宜采用。故選 Z=2×2×2。2.1.4 確定結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)由于每個變速組都有兩個傳動副，所以不涉及“前多后少”的原則。為了提高中間軸的最低轉(zhuǎn)速，分配降速傳動比時按照“前小后大”的遞降原則較為有利。因此，選取傳動方案 Z=2 1×22×23，其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖 2-1。 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙4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(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： 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(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?圖 2-3 主傳動系統(tǒng)圖3、齒輪齒數(shù)的確定?；窘M傳動比分別為 1/1.41 1/2Sz=51 60 72 75 84 93 96 ……取 Sz=60,小齒輪齒數(shù)分別為:20 25Z1 / Z1’ =25/35, Z2 / Z2’ =20/40 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙6第二擴(kuò)大組傳動比分別為 1/1 1/2Sz=54 60 66 72 78……取 Sz=72,小齒輪齒數(shù) :24 36 Z3/Z3’=36/36，Z4/Z4’=24/48第三擴(kuò)大組傳動比分別為 1/1、1/2.82Sz= 92 96 100 102 104……取 Sz=100,小齒輪齒數(shù) :26 50 Z5/Z5’=50/50，Z6/Z6’=26/74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 第 2 擴(kuò)大組傳動比1:1.41 1:2 1:1 1：2 1：1 1:2.82代號 Z1Z 'Z2Z 'Z3Z 'Z4Z'Z5Z'Z6Z'齒數(shù) 25 35 20 40 36 36 24 48 50 50 26 742.3 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?n10()%n????實 際 轉(zhuǎn) 速 標(biāo) 準(zhǔn) 轉(zhuǎn) 速標(biāo) 準(zhǔn) 轉(zhuǎn) 速對 Nmax=400r/min，實際轉(zhuǎn)速：max1825364304/min0Nr????則有 .71%..140??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 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙7表 2-2 轉(zhuǎn)速誤差分析表n 400 280 200 140 100 71 50n` 401 281 200.8 141 98.8 70.6 49.4誤差 0.4％ 0.35％ 0.4％ 0.7％ 1.2％ 0.56％ 1.2％所有計算結(jié)果都小于 4.1％，因此不需要修改齒數(shù)。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=350r/min1、確定計算功率:按最大的情況計算 P=3kw，K A 為工作情況系數(shù)，查[1]表 3.5. 取KA=1.1。Pd=KAP=1.2×3=3.6kw2、選擇 V 帶的型號:根據(jù) Pd, n1=1430r/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=118mm3、確定帶輪直徑 d1,d2小帶輪直徑 d1=100mm驗算帶速 181430.5/606nv ms????從動輪直徑 125d取 d2=300mm 查[1] 表 3.3計算實際傳動比 i=d2/d1=300/118=2.544、定中心矩 a 和基準(zhǔn)帶長 Ld（1）初定中心距 0????12012.7dda???取 ao=500mm9683（2）帶的計算基準(zhǔn)長度 ??21210 0+Lda4?? 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙821830(18)252450?????67m查[1]表 3.2 取 Ld0=1800mm（3）計算實際中心距 d00L1867355.m22a???????（4）確定中心距調(diào)整范圍 maxdin.3.01.16836?5、驗算包角: 218057.857..203.a??????????? ???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=1.7kw查[1]表 37 得功率增量 P0=0.13kw:查[1]表 38 得包角系數(shù) .96K??查[1]表 3 得長度系數(shù) 1l確定帶根數(shù)： Z/[]cll?????（ ）.6(70.3).96012取 Z=33.2 計算轉(zhuǎn)速的計算1、計算主軸的轉(zhuǎn)速 由《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》表3-2中的公式 88(1)(1)33min50.4/minj r??????取計算轉(zhuǎn)速為100r/min2、傳動軸的計算轉(zhuǎn)速 在轉(zhuǎn)速圖上，軸IV在最低轉(zhuǎn)速50r/min時經(jīng)過傳動組傳動副，得到主軸轉(zhuǎn)速為140 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=140/min,同理可求得軸Ⅱ的計算轉(zhuǎn)速為 =280r/min、軸 Ⅰ計算轉(zhuǎn)速為 =560 r/min 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙93、確定各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速。由機(jī)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 =100r/min， =100r/min28jzn36jzn各計算轉(zhuǎn)速入表 3-1。表 3-1 各軸計算轉(zhuǎn)速4、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'690r/min 傳遞全功率，故 Z j=90 r/min。依次可以得出其余齒輪的計算轉(zhuǎn)速，'6如表 3-2。5、表 3-2 齒輪副計算轉(zhuǎn)速序號 Z1Z2Z3'4Z5Z6n j560 560 280 280 140 1403.3 齒輪模數(shù)計算及驗算1、計算各傳動軸的輸出功率 n3.096.2.85kWbrp????額2128571g3.1..0rg主2、軸徑設(shè)計及鍵的選取軸一： ，取 帶入公式：1.85kwp?=.9?有，d=24.95mm,圓整取 d=25mm。49jPdn?選花鍵： 6230軸二： ，取 帶入公式：2.71pkW?=.?軸 號 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸 IV 軸計算轉(zhuǎn)速 r/min 560 280 140 100 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙10有，d=29.3mm,圓整取 d=30mm。491jPdn???選花鍵： 8326軸三： ，取 帶入公式：3.0pkW=0.9有，d=34.5mm,圓整取 d=35mm。491jdn???選花鍵： 8367主軸：選擇主軸前端直徑 ，后端直徑190Dm?210.75.8DD?:（ ）取 ，則平均直徑 。2D65m.5對于普通車床，主軸內(nèi)孔直徑 ,故本例之中，主軸內(nèi)(.6)d?孔直徑取為 4d?支承形式選擇兩支撐，初取懸伸量 ，支撐跨距 。90a?520Lm?選擇平鍵連接， 214,bhl?因為 所以取值較大，計算的軸的直徑為最小直徑，也是0.5~?危險直徑，所以實際裝配時可選用軸徑更大的軸。3、模數(shù)計算（1）一般同一變速組內(nèi)的齒輪取同一模數(shù)，選取負(fù)荷最重的小齒輪，按簡化的接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行計算，即321()m=68[]jmjuPzn???其中: -公比 ；?-電動機(jī)功率；dN-齒寬系數(shù)；m?-齒輪傳動許允應(yīng)力；][?-計算齒輪計算轉(zhuǎn)速。jn45 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 321()=68[]j juzn??按齒數(shù) 20 的計算可得 2.08，取 m=3mmj? 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙112-3 軸由公式 321()m=68[]jmjuPzn???按齒數(shù) 24 的計算可得 2.32，m=3mmj?3-主軸由公式 321()[]jmjzu按齒數(shù) 26 的計算可得 2.68，m=3.0mmj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)。如表 3-3 所示：表 3-3 各傳動組模數(shù)表（2）基本組齒輪計算。表 3-4 基本組齒輪幾何尺寸表齒輪 Z1 Z1` Z2 Z2`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按基本組最小齒輪計算。小齒輪用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～286HB，平均取 260HB，大齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB～286HB，平均取 240HB。計算如下：齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算：接觸應(yīng)力驗算公式為 ??jfsj MPauBnNKzm??????)()1(02832組號 基本組 第一擴(kuò)大組 第二擴(kuò)大組模數(shù) mm 3 3 3 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙12彎曲應(yīng)力驗算公式為： ??wswMPaBYnzmNK?????)(109235式中 N----傳遞的額定功率（kW） ，這里取 N 為電動機(jī)功率，N=4kW;----計算轉(zhuǎn)速（r/min） ；jn560r/inj?（ ）m----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=20；u----小齒輪齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之比,u=2；----壽命系數(shù)；sK=sKTnNq式中 ----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）, =560（r/min ）1n1n----基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，接觸載荷取 ，彎曲載荷取 =0C70?0C62?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-----材料強(qiáng)化系數(shù)，查 【5】2 上，取 =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 =12K2K------齒向載荷分布系數(shù)，查【5】2 上， =1 1 1 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙13Y------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： 638[]j jMpa????0ww（3）擴(kuò)大組齒輪計算。表 3-5 第一擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸表齒輪 Z3 Z3` Z4 Z4`齒數(shù) 36 36 24 48分度圓直徑 108 108 72 144齒頂圓直徑 114 114 78 150齒根圓直徑 100.5 100.5 64.5 136.5齒寬 24 24 24 24表 3-6 第二擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸表齒輪 Z5 Z5` Z6 Z6`齒數(shù) 50 50 26 74分度圓直徑 150 150 78 222齒頂圓直徑 156 156 84 228齒根圓直徑 142.5 142.5 70.5 214.5齒寬 24 24 24 24 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙14按擴(kuò)大組最小齒輪計算。小齒輪用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～286HB，平均取 260HB，大齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB～286HB，平均取 240HB。同理根據(jù)基本組的計算：查文獻(xiàn)【6】 ，可得 =0.62， =0.77， =0.60， =1.1，nKNqK3=1， =1，m=3.5， =280；2K1j可求得： 623[]j jMpa????19ww3.4 主軸合理跨距的計算由于電動機(jī)功率 P=3kW，根據(jù)【1】表 3.20，前軸徑應(yīng)為 60~90mm。初步選取 d1=80mm。后軸徑的 d2=（0.7~0.9）d 1，取 d2=60mm。根據(jù)設(shè)計方案，前軸承為 NN3016K 型，后軸承為圓錐滾子軸承。定懸伸量a=120mm，主軸孔徑為 30mm。軸承剛度，主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩 3T950286.5Nm10pn???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） c286.5F3109?背向力（沿 x 軸） Fp=0.5 Fc=1592N總作用力 2p?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：1043595382AlaRN???79.BFl?根據(jù) 文獻(xiàn)【1】式 3.7 得： 得前支承0.1.80.91.Kr()cosFLaiza 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙15的剛度：K A= 1689.69 ；K B= 785.57 ；/Nm?/Nm?1689.2.57B?主軸的當(dāng)量外徑 de=(80+60)/2=70mm，故慣性矩為484(0.7.3)1.06I m??????3362. .189.AEKa??查【1】圖 3-38 得 ，與原假設(shè)接近，所以最佳跨距0.l=120×2.0=240mm合理跨距為（0.75-1.5） ，取合理跨距 l=360mm。0l根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要，主軸的實際跨距大于合理跨距，因此需要采取措施增加主軸的剛度，增大軸徑：前軸徑 D=100mm，后軸徑 d=80mm。前軸承采用雙列圓柱滾子軸承，后支承采用背對背安裝的角接觸球軸承。 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙16第 4 章 主要零部件的選擇4.1 電動機(jī)的選擇轉(zhuǎn)速n＝1430r/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 II 軸上的雙聯(lián)滑?移齒 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙17第 5 章 校核5.1 軸的校核（a）主軸的前端部撓度 []0.250.1sy????（b）主軸在前軸承處的傾角 []rad??容 許 值 軸 承（c）在安裝齒輪處的傾角 .容 許 值 齒D1.07ilL??平 均 總6587502368510959??????8m?E 取為 ，52.1MPa?44 40875()(1)3690()66dI m??????3439.92.7512zpF Nn????主 計件 （ ）， 0.4.8()yzN?0.5()xzFN由于小齒輪的傳動力大，這里以小齒輪來進(jìn)行計算 4429512913.71)QPmzn????主主 主 計 （將其分解為垂直分力和水平分力由公式 ,tatanynQzyFF????可得 2105(),647()QzyN?215076213()3ZMl Nm???:件 .845yy件 43()2xxFd件 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙18主軸載荷圖如圖 5-1 所示：圖 5-1 主軸載荷圖由上圖可知如下數(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， ，()ZIl?齒 1 (2)6ZlcI?齒 2 ()ZlcI?齒 35.9?????齒 齒 齒 2齒 3， ，()6QZFabEIl?軸 承 1 zFlEI軸 承 2ZlI?軸 承 35.10???軸 承 軸 承 軸 承 2軸 承 3計算（在水平面） 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙19, ,1()6QyFabclEI???2()3yFclEI??3()(23)6yxMclEI???230.17sy， ，()QIl?齒 1 (2)6ylcI?齒 2()(yxlcI?齒 35.8?????齒 y齒 齒 2齒 3， ，()6yFabEIl?軸 承 1 yFlEI軸 承 2()yxMlEI??軸 承 35.10???軸 承 軸 承 軸 承 2軸 承 3合成： .8.sszyy???25?齒 齒 齒 20.3.01??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軸受力分析如圖 5-2 所示。圖 5-2 Ⅱ軸受力分析圖得：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]=15000hz 3106716702.810()()hCLnP????10284.9[]5hL?軸承壽命滿足要求。 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙20第 6 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計及說明6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案設(shè)計主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動件（傳動軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動器等） 、主軸組件、操縱機(jī)構(gòu)、潤滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計由于時間的限制，一般只畫展開圖。主軸變速箱是機(jī)床的重要部件。設(shè)計時除考慮一般機(jī)械傳動的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個方面的問題。精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動效率要求，主軸前軸承處溫度和溫升的控制，結(jié)構(gòu)工藝性，操作方便、安全、可靠原則，遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計時整個機(jī)床設(shè)計的重點，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計中不可避免要經(jīng)過反復(fù)思考和多次修改。在正式畫圖前應(yīng)該先畫草圖。目的是：1.布置傳動件及選擇結(jié)構(gòu)方案。2.檢驗傳動設(shè)計的結(jié)果中有無干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時改正。3.確定傳動軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對位置，以確定各軸的受力點和受力方向，為軸和軸承的驗算提供必要的數(shù)據(jù)。6.2 展開圖及其布置展開圖就是按照傳動軸傳遞運動的先后順序，假想將各軸沿其軸線剖開并將這些剖切面平整展開在同一個平面上。軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。有兩種布置方案，一是將兩級變速齒輪和離合器做成一體。齒輪的直徑受到離合器內(nèi)徑的約束，齒根圓的直徑必須大于離合器的外徑，負(fù)責(zé)齒輪無法加工。這樣軸的間距加大。另一種布置方案是離合器的左右部分分別裝在同軸線的軸上，左邊部分接通，得到一級反向轉(zhuǎn)動，右邊接通得到三級反向轉(zhuǎn)動。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第一種方案，通過空心軸中的拉桿來操縱離合器的結(jié)構(gòu)?？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。 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙21結(jié)論分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)構(gòu)及部分計算，到這里基本結(jié)束了，由于筆者水平有限，加之時間倉促，僅對分級變速主傳動系統(tǒng)主要部分進(jìn)行設(shè)計和校核，有許多地方處理不夠妥當(dāng)，因為沒有接觸過生產(chǎn)實際，所以可能有的地方存在錯誤，希望老師多提寶貴意見。經(jīng)過這次課程設(shè)計，使我對機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計這門課當(dāng)中許多原理公式有了進(jìn)一步的了解，對于機(jī)械類的書籍，軟件的使用能力得到了提升，并且對設(shè)計工作有了更深入的認(rèn)識，在同學(xué)們一起進(jìn)行設(shè)計任務(wù)的過程中，不僅增進(jìn)了友誼，而且對于課程設(shè)計的課題有了更深的理解。在設(shè)計過程中，得到王仲文老師的精心指導(dǎo)和幫助，在此表示衷心的感謝。 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙22參考文獻(xiàn)【1】 、候珍秀.《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，修訂版；【2】 、于惠力 主編 《機(jī)械設(shè)計》 科學(xué)出版社 第一版【3】 、戴 曙 主編 《金屬切削機(jī)床設(shè)計》 機(jī)械工業(yè)出版社【4】 、戴 曙 主編 《金屬切削機(jī)床》 機(jī)械工業(yè)出版社 第一版【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)計課程設(shè)計》 科學(xué)出版社 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙23致謝在課程設(shè)計過程中，感謝很多同學(xué)的幫助和指點，感謝院系各位老師多年來的諄諄教誨，感謝他們默默的栽培我。這次的課程設(shè)計是在王仲文老師和丁艷艷老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。從課題的選擇到項目的最終完成，老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持，在此，謹(jǐn)向教師表示衷心的感謝和崇高的敬意！。此外，在課程設(shè)計過程中，也得到了其他同學(xué)的幫助，有關(guān)軟件方面的一些技能不足得到了同學(xué)的大力幫助，設(shè)計任務(wù)一直在很好的氛圍中進(jìn)行，在這里，也向他們表示真誠的感謝！再次向此次課程設(shè)計中所有幫助過我的人表示感謝。I分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計摘 要本說明書著重研究機(jī)床主傳動系統(tǒng)的設(shè)計步驟和設(shè)計方法，根據(jù)已確定的運動參數(shù)以變速箱展開圖的總中心距最小為目標(biāo)，擬定變速系統(tǒng)的變速方案，以獲得最優(yōu)方案以及較高的設(shè)計效率。在機(jī)床主傳動系統(tǒng)中，為減少齒輪數(shù)目，簡化結(jié)構(gòu)，縮短軸向尺寸，用齒輪齒數(shù)的設(shè)計方法是試算，湊算法，計算麻煩且不易找出合理的設(shè)計方案。本文通過對主傳動系統(tǒng)中三聯(lián)滑移齒輪傳動特點的分析與研究，繪制零件工作圖與主軸箱展開圖及剖視圖。關(guān)鍵詞 分級變速；傳動系統(tǒng)設(shè)計；傳動副；結(jié)構(gòu)網(wǎng)；結(jié)構(gòu)式；齒輪模數(shù)，傳動比II目 錄摘 要 .................................................................................................................II第 1 章 緒論 ........................................................................................................11.1 課程設(shè)計的目的 .......................................................................................11.2 課程設(shè)計的內(nèi)容 .......................................................................................11.2.1 理論分析與設(shè)計計算 ........................................................................11.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計 ....................................................................................11.2.3 編制技術(shù)文件 .....................................................................................11.3 課程設(shè)計題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求 ...........................................21.3.1 課程設(shè)計題目和主要技術(shù)參數(shù) ......................................................21.3.2 技術(shù)要求 .............................................................................................2第 2 章 運動設(shè)計 ................................................................................................32.1 運動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定 .......................................................................32.1.1 轉(zhuǎn)速范圍 ............................................................................................32.1.2 轉(zhuǎn)速數(shù)列 ............................................................................................32.1.3 結(jié)構(gòu)式分析 .........................................................................................32.1.4 確定結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng) .........................................................................32.1.5 繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖 .................................................................42.2 確定各變速組齒輪傳動副齒數(shù) ...............................................................52.3 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 ...................................................................................6第 3 章 動力計算 ................................................................................................73.1 帶傳動設(shè)計 ...............................................................................................73.2 計算轉(zhuǎn)速的計算 .......................................................................................83.3 齒輪模數(shù)計算及驗算 ...............................................................................93.4 主軸合理跨距的計算 .............................................................................14第 4 章 主要零部件的選擇 ..............................................................................164.1 電動機(jī)的選擇 ..........................................................................................164.2 軸承的選擇 .............................................................................................164.3 變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇 ..............................................................................16第 5 章 校核 ......................................................................................................175.1 軸的校核 .................................................................................................175.2 軸承壽命校核 .........................................................................................19第 6 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計及說明 ..................................................................................206.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 .....................................................206.2 展開圖及其布置 .....................................................................................20III結(jié)論 ....................................................................................................................22參考文獻(xiàn) ............................................................................................................23致謝 ....................................................................................................................241第 1 章 緒論1.1 課程設(shè)計的目的《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計是在學(xué)完本課程后，進(jìn)行一次學(xué)習(xí)設(shè)計的綜合性練習(xí)。通過課程設(shè)計，使學(xué)生能夠運用所學(xué)過的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的有關(guān)理論知識，及生產(chǎn)實習(xí)等實踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識的目的。通過課程設(shè)計，分析比較機(jī)械系統(tǒng)中的某些典型機(jī)構(gòu)，進(jìn)行選擇和改進(jìn)；結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計，進(jìn)行設(shè)計計算并編寫技術(shù)文件；完成系統(tǒng)主傳動設(shè)計，達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計步驟和方法的目的。通過設(shè)計，掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計手冊、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和資料的方法，達(dá)到積累設(shè)計知識和設(shè)計技巧，提高學(xué)生設(shè)計能力的目的。通過設(shè)計，使學(xué)生獲得機(jī)械系統(tǒng)基本設(shè)計技能的訓(xùn)練，提高分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計創(chuàng)造一定的條件。1.2 課程設(shè)計的內(nèi)容《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計內(nèi)容由理論分析與設(shè)計計算、圖樣技術(shù)設(shè)計和技術(shù)文件編制三部分組成。1.2.1 理論分析與設(shè)計計算1、機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計。設(shè)計方案的分析，最佳功能原理方案的確定。2、根據(jù)總體設(shè)計參數(shù)，進(jìn)行傳動系統(tǒng)運動設(shè)計和計算。3、根據(jù)設(shè)計方案和零部件選擇情況，進(jìn)行有關(guān)動力計算和校核。1.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計1、選擇系統(tǒng)中的主要機(jī)件。2、工程技術(shù)圖樣的設(shè)計與繪制。1.2.3 編制技術(shù)文件1、對于課程設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行自我經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價。2、編制設(shè)計計算說明書。21.3 課程設(shè)計題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)參數(shù)：Nmin=50r/min；Nmax=400r/min；Z=7 級；公比為 1.41；電動機(jī)功率P=3kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1430r/min1.3.1 課程設(shè)計題目和主要技術(shù)參數(shù)題目 25：分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)參數(shù)：Nmin=50r/min；Nmax:400r/min；Z=7 級；公比為 1.41；電動機(jī)功率 P=3kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1430r/min1.3.2 技術(shù)要求1、利用電動機(jī)完成換向和制動。2、各滑移齒輪塊采用單獨操縱機(jī)構(gòu)。2、進(jìn)給傳動系統(tǒng)采用單獨電動機(jī)驅(qū)動。1.3.3 任務(wù)分配成員 學(xué)號 任務(wù)繪圖計算計算繪圖第 2 章 運動設(shè)計32.1 運動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定2.1.1 轉(zhuǎn)速范圍Rn= = =8minaxN4052.1.2 轉(zhuǎn)速數(shù)列轉(zhuǎn)速數(shù)列。查《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》表 2-5 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表，首先找到50r/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50/min、71r/min、100r/min、140r/min、200r/min、 280 r/min，400 r/min，共 7 級。2.1.3 結(jié)構(gòu)式分析對于 Z=7 可按 Z=8 寫出結(jié)構(gòu)式，并且有一級轉(zhuǎn)速重復(fù)。即：Z=2×2×2 Z=2×4 Z=4×2對于 Z=2×4 和 Z=4×2 的兩個方案是由 6 對傳動副組成的兩個變速組串聯(lián)而成。這樣的方案可以省掉一根軸，缺點是有一個傳動組內(nèi)有 4 個傳動副.如果用一個四聯(lián)滑移齒輪，則會增加軸向尺寸；如果用兩個雙聯(lián)滑移齒輪，則操縱機(jī)構(gòu)必須互鎖以防止兩個滑移齒輪同時嚙合。所以，這兩個方案不宜采用。故選 Z=2×2×2。2.1.4 確定結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)由于每個變速組都有兩個傳動副，所以不涉及“前多后少”的原則。為了提高中間軸的最低轉(zhuǎn)速，分配降速傳動比時按照“前小后大”的遞降原則較為有利。因此，選取傳動方案 Z=2 1×22×23，其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖 2-1。4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(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 2-3：51-2 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?圖 2-3 主傳動系統(tǒng)圖3、齒輪齒數(shù)的確定?；窘M傳動比分別為 1/1.41 1/2Sz=51 60 72 75 84 93 96 ……取 Sz=60,小齒輪齒數(shù)分別為:20 25Z1 / Z1’ =25/35, Z2 / Z2’ =20/406第二擴(kuò)大組傳動比分別為 1/1 1/2Sz=54 60 66 72 78……取 Sz=72,小齒輪齒數(shù) :24 36 Z3/Z3’=36/36，Z4/Z4’=24/48第三擴(kuò)大組傳動比分別為 1/1、1/2.82Sz= 92 96 100 102 104……取 Sz=100,小齒輪齒數(shù) :26 50 Z5/Z5’=50/50，Z6/Z6’=26/74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 第 2 擴(kuò)大組傳動比1:1.41 1:2 1:1 1：2 1：1 1:2.82代號 Z1Z 'Z2Z 'Z3Z 'Z4Z'Z5Z'Z6Z'齒數(shù) 25 35 20 40 36 36 24 48 50 50 26 742.3 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?n10()%n????實 際 轉(zhuǎn) 速 標(biāo) 準(zhǔn) 轉(zhuǎn) 速標(biāo) 準(zhǔn) 轉(zhuǎn) 速對 Nmax=400r/min，實際轉(zhuǎn)速：max1825364304/min0Nr????則有 .71%..140??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7表 2-2 轉(zhuǎn)速誤差分析表n 400 280 200 140 100 71 50n` 401 281 200.8 141 98.8 70.6 49.4誤差 0.4％ 0.35％ 0.4％ 0.7％ 1.2％ 0.56％ 1.2％所有計算結(jié)果都小于 4.1％，因此不需要修改齒數(shù)。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=350r/min1、確定計算功率:按最大的情況計算 P=3kw，K A 為工作情況系數(shù)，查[1]表 3.5. 取KA=1.1。Pd=KAP=1.2×3=3.6kw2、選擇 V 帶的型號:根據(jù) Pd, n1=1430r/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=118mm3、確定帶輪直徑 d1,d2小帶輪直徑 d1=100mm驗算帶速 181430.5/606nv ms????從動輪直徑 125d取 d2=300mm 查[1] 表 3.3計算實際傳動比 i=d2/d1=300/118=2.544、定中心矩 a 和基準(zhǔn)帶長 Ld（1）初定中心距 0????12012.7dda???取 ao=500mm9683（2）帶的計算基準(zhǔn)長度 ??21210 0+Lda4??821830(18)252450?????67m查[1]表 3.2 取 Ld0=1800mm（3）計算實際中心距 d00L1867355.m22a???????（4）確定中心距調(diào)整范圍 maxdin.3.01.16836?5、驗算包角: 218057.857..203.a??????????? ???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=1.7kw查[1]表 37 得功率增量 P0=0.13kw:查[1]表 38 得包角系數(shù) .96K??查[1]表 3 得長度系數(shù) 1l確定帶根數(shù)： Z/[]cll?????（ ）.6(70.3).96012取 Z=33.2 計算轉(zhuǎn)速的計算1、計算主軸的轉(zhuǎn)速 由《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》表3-2中的公式 88(1)(1)33min50.4/minj r??????取計算轉(zhuǎn)速為100r/min2、傳動軸的計算轉(zhuǎn)速 在轉(zhuǎn)速圖上，軸IV在最低轉(zhuǎn)速50r/min時經(jīng)過傳動組傳動副，得到主軸轉(zhuǎn)速為140 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=140/min,同理可求得軸Ⅱ的計算轉(zhuǎn)速為 =280r/min、軸 Ⅰ計算轉(zhuǎn)速為 =560 r/min93、確定各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速。由機(jī)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 =100r/min， =100r/min28jzn36jzn各計算轉(zhuǎn)速入表 3-1。表 3-1 各軸計算轉(zhuǎn)速4、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'690r/min 傳遞全功率，故 Z j=90 r/min。依次可以得出其余齒輪的計算轉(zhuǎn)速，'6如表 3-2。5、表 3-2 齒輪副計算轉(zhuǎn)速序號 Z1Z2Z3'4Z5Z6n j560 560 280 280 140 1403.3 齒輪模數(shù)計算及驗算1、計算各傳動軸的輸出功率 n3.096.2.85kWbrp????額2128571g3.1..0rg主2、軸徑設(shè)計及鍵的選取軸一： ，取 帶入公式：1.85kwp?=.9?有，d=24.95mm,圓整取 d=25mm。49jPdn?選花鍵： 6230軸二： ，取 帶入公式：2.71pkW?=.?軸 號 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸 IV 軸計算轉(zhuǎn)速 r/min 560 280 140 10010有，d=29.3mm,圓整取 d=30mm。491jPdn???選花鍵： 8326軸三： ，取 帶入公式：3.0pkW=0.9有，d=34.5mm,圓整取 d=35mm。491jdn???選花鍵： 8367主軸：選擇主軸前端直徑 ，后端直徑190Dm?210.75.8DD?:（ ）取 ，則平均直徑 。2D65m.5對于普通車床，主軸內(nèi)孔直徑 ,故本例之中，主軸內(nèi)(.6)d?孔直徑取為 4d?支承形式選擇兩支撐，初取懸伸量 ，支撐跨距 。90a?520Lm?選擇平鍵連接， 214,bhl?因為 所以取值較大，計算的軸的直徑為最小直徑，也是0.5~?危險直徑，所以實際裝配時可選用軸徑更大的軸。3、模數(shù)計算（1）一般同一變速組內(nèi)的齒輪取同一模數(shù)，選取負(fù)荷最重的小齒輪，按簡化的接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行計算，即321()m=68[]jmjuPzn???其中: -公比 ；?-電動機(jī)功率；dN-齒寬系數(shù)；m?-齒輪傳動許允應(yīng)力；][?-計算齒輪計算轉(zhuǎn)速。jn45 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 321()=68[]j juzn??按齒數(shù) 20 的計算可得 2.08，取 m=3mmj?112-3 軸由公式 321()m=68[]jmjuPzn???按齒數(shù) 24 的計算可得 2.32，m=3mmj?3-主軸由公式 321()[]jmjzu按齒數(shù) 26 的計算可得 2.68，m=3.0mmj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)。如表 3-3 所示：表 3-3 各傳動組模數(shù)表（2）基本組齒輪計算。表 3-4 基本組齒輪幾何尺寸表齒輪 Z1 Z1` Z2 Z2`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按基本組最小齒輪計算。小齒輪用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～286HB，平均取 260HB，大齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB～286HB，平均取 240HB。計算如下：齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算：接觸應(yīng)力驗算公式為 ??jfsj MPauBnNKzm??????)()1(02832組號 基本組 第一擴(kuò)大組 第二擴(kuò)大組模數(shù) mm 3 3 312彎曲應(yīng)力驗算公式為： ??wswMPaBYnzmNK?????)(109235式中 N----傳遞的額定功率（kW） ，這里取 N 為電動機(jī)功率，N=4kW;----計算轉(zhuǎn)速（r/min） ；jn560r/inj?（ ）m----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=20；u----小齒輪齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之比,u=2；----壽命系數(shù)；sK=sKTnNq式中 ----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）, =560（r/min ）1n1n----基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，接觸載荷取 ，彎曲載荷取 =0C70?0C62?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-----材料強(qiáng)化系數(shù)，查 【5】2 上，取 =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 =12K2K------齒向載荷分布系數(shù)，查【5】2 上， =1 1 113Y------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： 638[]j jMpa????0ww（3）擴(kuò)大組齒輪計算。表 3-5 第一擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸表齒輪 Z3 Z3` Z4 Z4`齒數(shù) 36 36 24 48分度圓直徑 108 108 72 144齒頂圓直徑 114 114 78 150齒根圓直徑 100.5 100.5 64.5 136.5齒寬 24 24 24 24表 3-6 第二擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸表齒輪 Z5 Z5` Z6 Z6`齒數(shù) 50 50 26 74分度圓直徑 150 150 78 222齒頂圓直徑 156 156 84 228齒根圓直徑 142.5 142.5 70.5 214.5齒寬 24 24 24 2414按擴(kuò)大組最小齒輪計算。小齒輪用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～286HB，平均取 260HB，大齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB～286HB，平均取 240HB。同理根據(jù)基本組的計算：查文獻(xiàn)【6】 ，可得 =0.62， =0.77， =0.60， =1.1，nKNqK3=1， =1，m=3.5， =280；2K1j可求得： 623[]j jMpa????19ww3.4 主軸合理跨距的計算由于電動機(jī)功率 P=3kW，根據(jù)【1】表 3.20，前軸徑應(yīng)為 60~90mm。初步選取 d1=80mm。后軸徑的 d2=（0.7~0.9）d 1，取 d2=60mm。根據(jù)設(shè)計方案，前軸承為 NN3016K 型，后軸承為圓錐滾子軸承。定懸伸量a=120mm，主軸孔徑為 30mm。軸承剛度，主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩 3T950286.5Nm10pn???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） c286.5F3109?背向力（沿 x 軸） Fp=0.5 Fc=1592N總作用力 2p?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：1043595382AlaRN???79.BFl?根據(jù) 文獻(xiàn)【1】式 3.7 得： 得前支承0.1.80.91.Kr()cosFLaiza15的剛度：K A= 1689.69 ；K B= 785.57 ；/Nm?/Nm?1689.2.57B?主軸的當(dāng)量外徑 de=(80+60)/2=70mm，故慣性矩為484(0.7.3)1.06I m??????3362. .189.AEKa??查【1】圖 3-38 得 ，與原假設(shè)接近，所以最佳跨距0.l=120×2.0=240mm合理跨距為（0.75-1.5） ，取合理跨距 l=360mm。0l根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要，主軸的實際跨距大于合理跨距，因此需要采取措施增加主軸的剛度，增大軸徑：前軸徑 D=100mm，后軸徑 d=80mm。前軸承采用雙列圓柱滾子軸承，后支承采用背對背安裝的角接觸球軸承。16第 4 章 主要零部件的選擇4.1 電動機(jī)的選擇轉(zhuǎn)速n＝1430r/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 II 軸上的雙聯(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D1.07ilL??平 均 總6587502368510959??????8m?E 取為 ，52.1MPa?44 40875()(1)3690()66dI m??????3439.92.7512zpF Nn????主 計件 （ ）， 0.4.8()yzN?0.5()xzFN由于小齒輪的傳動力大，這里以小齒輪來進(jìn)行計算 4429512913.71)QPmzn????主主 主 計 （將其分解為垂直分力和水平分力由公式 ,tatanynQzyFF????可得 2105(),647()QzyN?215076213()3ZMl Nm???:件 .845yy件 43()2xxFd件18主軸載荷圖如圖 5-1 所示：圖 5-1 主軸載荷圖由上圖可知如下數(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， ，()ZIl?齒 1 (2)6ZlcI?齒 2 ()ZlcI?齒 35.9?????齒 齒 齒 2齒 3， ，()6QZFabEIl?軸 承 1 zFlEI軸 承 2ZlI?軸 承 35.10???軸 承 軸 承 軸 承 2軸 承 3計算（在水平面）19, ,1()6QyFabclEI???2()3yFclEI??3()(23)6yxMclEI???230.17sy， ，()QIl?齒 1 (2)6ylcI?齒 2()(yxlcI?齒 35.8?????齒 y齒 齒 2齒 3， ，()6yFabEIl?軸 承 1 yFlEI軸 承 2()yxMlEI??軸 承 35.10???軸 承 軸 承 軸 承 2軸 承 3合成： .8.sszyy???25?齒 齒 齒 20.3.01??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軸受力分析如圖 5-2 所示。圖 5-2 Ⅱ軸受力分析圖得：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]=15000hz 3106716702.810()()hCLnP????10284.9[]5hL?軸承壽命滿足要求。20第 6 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計及說明6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案設(shè)計主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動件（傳動軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動器等） 、主軸組件、操縱機(jī)構(gòu)、潤滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計由于時間的限制，一般只畫展開圖。主軸變速箱是機(jī)床的重要部件。設(shè)計時除考慮一般機(jī)械傳動的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個方面的問題。精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動效率要求，主軸前軸承處溫度和溫升的控制，結(jié)構(gòu)工藝性，操作方便、安全、可靠原則，遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計時整個機(jī)床設(shè)計的重點，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計中不可避免要經(jīng)過反復(fù)思考和多次修改。在正式畫圖前應(yīng)該先畫草圖。目的是：1.布置傳動件及選擇結(jié)構(gòu)方案。2.檢驗傳動設(shè)計的結(jié)果中有無干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時改正。3.確定傳動軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對位置，以確定各軸的受力點和受力方向，為軸和軸承的驗算提供必要的數(shù)據(jù)。6.2 展開圖及其布置展開圖就是按照傳動軸傳遞運動的先后順序，假想將各軸沿其軸線剖開并將這些剖切面平整展開在同一個平面上。軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。有兩種布置方案，一是將兩級變速齒輪和離合器做成一體。齒輪的直徑受到離合器內(nèi)徑的約束，齒根圓的直徑必須大于離合器的外徑，負(fù)責(zé)齒輪無法加工。這樣軸的間距加大。另一種布置方案是離合器的左右部分分別裝在同軸線的軸上，左邊部分接通，得到一級反向轉(zhuǎn)動，右邊接通得到三級反向轉(zhuǎn)動。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第一種方案，通過空心軸中的拉桿來操縱離合器的結(jié)構(gòu)?？偛贾脮r需要考慮制動器的位置。制動器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。制動器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上，以免制動扭矩太大，是制動尺寸增大。齒輪在軸上布置很重要，關(guān)系到變速箱的軸向尺寸，減少軸向尺寸有利于提高剛度和減小體積。21結(jié)論分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)構(gòu)及部分計算，到這里基本結(jié)束了，由于筆者水平有限，加之時間倉促，僅對分級變速主傳動系統(tǒng)主要部分進(jìn)行設(shè)計和校核，有許多地方處理不夠妥當(dāng)，因為沒有接觸過生產(chǎn)實際，所以可能有的地方存在錯誤，希望老師多提寶貴意見。經(jīng)過這次課程設(shè)計，使我對機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計這門課當(dāng)中許多原理公式有了進(jìn)一步的了解，對于機(jī)械類的書籍，軟件的使用能力得到了提升，并且對設(shè)計工作有了更深入的認(rèn)識，在同學(xué)們一起進(jìn)行設(shè)計任務(wù)的過程中，不僅增進(jìn)了友誼，而且對于課程設(shè)計的課題有了更深的理解。在設(shè)計過程中，得到王仲文老師的精心指導(dǎo)和幫助，在此表示衷心的感謝。22參考文獻(xiàn)【1】 、候珍秀.《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，修訂版；【2】 、于惠力 主編 《機(jī)械設(shè)計》 科學(xué)出版社 第一版【3】 、戴 曙 主編 《金屬切削機(jī)床設(shè)計》 機(jī)械工業(yè)出版社【4】 、戴 曙 主編 《金屬切削機(jī)床》 機(jī)械工業(yè)出版社 第一版【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)計課程設(shè)計》 科學(xué)出版社 23致謝在課程設(shè)計過程中，感謝很多同學(xué)的幫助和指點，感謝院系各位老師多年來的諄諄教誨，感謝他們默默的栽培我。這次的課程設(shè)計是在王仲文老師和丁艷艷老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。從課題的選擇到項目的最終完成，老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持，在此，謹(jǐn)向教師表示衷心的感謝和崇高的敬意！。此外，在課程設(shè)計過程中，也得到了其他同學(xué)的幫助，有關(guān)軟件方面的一些技能不足得到了同學(xué)的大力幫助，設(shè)計任務(wù)一直在很好的氛圍中進(jìn)行，在這里，也向他們表示真誠的感謝！再次向此次課程設(shè)計中所有幫助過我的人表示感謝。