8級(jí)分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)【N=45~1000；Z=8；公比為1.41；P=3.5~5KW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=710~1420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。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)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 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 ................................................................................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 確定各變速組此論傳動(dòng)副齒數(shù) ......................................................62.3 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 ..........................................................................7第 3 章 動(dòng)力計(jì)算 ...........................................................................................83.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) ......................................................................................83.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算 ............................................................................103.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算 ....................................................................113.4 傳動(dòng)軸最小軸徑的初定 ................................................................143.5 主軸合理跨距的計(jì)算 ....................................................................15第 4 章 主要零部件的選擇 .........................................................................174.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 ................................................................................174.2 軸承的選擇 ....................................................................................174.3 鍵的規(guī)格 ........................................................................................174.4 變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇 ....................................................................17第 5 章 校核 .................................................................................................185.1 剛度校核 ........................................................................................185.2 軸承壽命校核 ................................................................................19 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 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(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：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)：Nmin=45r/min；Nmax=1000r/min ；Z=8 級(jí)；公比為1.41；電動(dòng)機(jī)功率 P=3.5/5KW；電機(jī)轉(zhuǎn)速 n=710/1420r/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)。 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= = =22.22minaxN45102.1.2 轉(zhuǎn)速數(shù)列查[1]表 2.12，首先找到 45r/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 45 r/min、63 r/min、90 r/min、 125/min、180 r/min、250 r/min、355 r/min、 500r/min、710r/min、1000 r/min 共 10 級(jí)。2.1.3 確定結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)網(wǎng)的表達(dá)比較直觀，易于理解，但繪制比較麻煩。因此可以用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)式帶替代結(jié)構(gòu)網(wǎng)，結(jié)構(gòu)式的一般書寫形式為式中，Z 為傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)；P a、P b 和 Pc，P a、P b 和 Pc 為傳動(dòng)組 a,b 和 c 的傳動(dòng)副數(shù)； xa、x b、x c 為傳動(dòng)組 a,b 和 c 的級(jí)比指數(shù)。對(duì)于機(jī)構(gòu)式，由于，因兩軸間變速組的傳動(dòng)副數(shù)多采用 2 或 3，在設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單變速系統(tǒng)時(shí)，變速級(jí)數(shù)應(yīng)選為 Z=3m2n 的形式，式中 m、n 為正整數(shù)。在本題中，級(jí)數(shù)為 8，分析后可分解為Z=21×22×24 現(xiàn)在我們檢驗(yàn)變速范圍最大的第二擴(kuò)大組，其變速范圍即式中，x i 為傳動(dòng)組的級(jí)比指數(shù)； pi 為傳動(dòng)組的傳動(dòng)副數(shù)。2.1.4 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，為了便于分析和比較不同的傳動(dòng)方案，常利用結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式。結(jié)構(gòu)網(wǎng)可看成一個(gè)簡(jiǎn)化的轉(zhuǎn)速圖，只表示各傳動(dòng)組內(nèi)傳動(dòng)比的相對(duì)關(guān)系，而不表示轉(zhuǎn)速值的大小和各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比值.根據(jù)“前多后少” , “先降后升” , 前密后疏,結(jié)構(gòu)緊湊的原則, 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙4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，其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖 2-1。圖 2-1 結(jié)構(gòu)網(wǎng) Z=21×22×242.1.5 繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖（1）選定電動(dòng)機(jī)：由于該機(jī)械系統(tǒng)無特殊性能要求，因此采用 Y 系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，系列電動(dòng)機(jī)高效、節(jié)能、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動(dòng)小、運(yùn)行安全可靠。根據(jù)題目要求，選擇的電動(dòng)機(jī)功率 P=3.5/5kW，電機(jī)轉(zhuǎn)速 =710/1420r/min。分配總降速傳動(dòng)比：總降速傳動(dòng)比為 un = nd / nmin，式中 nmin 為主軸最低轉(zhuǎn)速。由于該傳動(dòng)系統(tǒng)主軸轉(zhuǎn)速不是標(biāo)準(zhǔn)序列，考慮需要增加定比轉(zhuǎn)動(dòng)副，以使轉(zhuǎn)速數(shù)列符合標(biāo)準(zhǔn)或有利于減少齒數(shù)和徑向與軸向尺寸，并分擔(dān)總降速傳動(dòng)比。然后，將總降速傳動(dòng)比按“先緩后急”的遞減原則分配給串聯(lián)的變速組中的最小傳動(dòng)比。確定傳動(dòng)軸的軸數(shù)：傳動(dòng)軸數(shù)=變速組數(shù)+定比傳動(dòng)組數(shù)+1，該系統(tǒng)有 2 個(gè)變速組,因此傳動(dòng)軸數(shù)為 3。先按傳動(dòng)軸數(shù)及執(zhí)行軸（或主軸）轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)格距畫出網(wǎng)格，用以繪制轉(zhuǎn)速圖。在繪制轉(zhuǎn)速圖中，應(yīng)先分配從電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速到執(zhí)行軸（或主軸）最低轉(zhuǎn)速的總降速比，在串聯(lián)的兩軸之間畫。再按結(jié)構(gòu)網(wǎng)（或 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結(jié)構(gòu)式）的級(jí)比分配規(guī)律畫上各變速組的傳動(dòng)比射線，從而確定了各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比。（2）繪制轉(zhuǎn)速圖：各級(jí)轉(zhuǎn)速如圖 2-2 所示。圖 2-2 轉(zhuǎn)速圖（3）因?yàn)楦髁慵膮?shù)尚未確定，因此一般應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)速圖，先按各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比擬訂出主傳動(dòng)系統(tǒng)的草圖，再修改草圖成為正式的傳動(dòng)系統(tǒng)圖。傳動(dòng)系統(tǒng)圖應(yīng)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)械制圖》中的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)（GB4460-84）進(jìn)行繪制，按傳動(dòng)順序畫出由電動(dòng)機(jī)經(jīng)各傳動(dòng)軸至執(zhí)行軸（或主軸）的傳動(dòng)系統(tǒng)。傳動(dòng)軸上的齒輪軸向位置大致與展開圖相對(duì)應(yīng)，畫出軸承符號(hào)，標(biāo)上軸號(hào)、齒輪的齒數(shù)及模數(shù)、皮帶輪直徑、電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、功率和轉(zhuǎn)速等。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 2-3：1-2 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)定中間軸轉(zhuǎn)速b:ib1=1/ 3,ib2=1/ 2,ib3=1/ 基本組 ?? 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙6a:ia1=1/2.78 2:1 第一擴(kuò)大組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,m 4??圖 2-3 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖（3）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,齒數(shù)和 Sz≤100～120，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 第一擴(kuò)大組傳動(dòng)比1:1.41 1:2 1:2.78 2：1 1：2.78代號(hào) Z1 Z1~ Z2 Z2~ Z3 Z3~ Z4 Z4~ Z6 Z6~齒數(shù) 30 42 24 48 19 53 56 28 22 62 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙72.3 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±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 ?各級(jí)轉(zhuǎn)速誤差同理，根據(jù)計(jì)算得出其他各組的數(shù)據(jù)如表 2-2，需要注意的是，為了減少數(shù)據(jù)的必然性，提高計(jì)算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。表 2-2 主軸轉(zhuǎn)速誤差表n 1000 710 500 250 180 125 90 45n` 1014.29710 507.14254.53179.95125.9789.9845.16誤差 1.4％0％ 1.4％1.8％0.02％0.7％0.02％0.3％沒有級(jí)轉(zhuǎn)速誤差大于 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8第 3 章 動(dòng)力計(jì)算3.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)按已知條件：傳遞的功率、 （主、被動(dòng)）帶輪的轉(zhuǎn)速和工作情況確定帶輪直徑、中心距、膠帶型號(hào)、長(zhǎng)度和根數(shù)及作用在支承軸上的徑向力。其計(jì)算公式與步驟參見《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》或有關(guān)教材進(jìn)行計(jì)算。輸出功率 P=3.5/5kw,轉(zhuǎn)速 n1=710/1420r/min,n2=355/710r/min（1）確定計(jì)算功率:按最大的情況計(jì)算 P=5kw ,K 為工作情況系數(shù)，查表 8-8. 取K=1.1pd=kAP=1.1X5=5.5kw（2）選擇 V 帶的型號(hào):普通 V 帶的帶型根據(jù)其計(jì)算功率 和小帶輪的轉(zhuǎn)速 n1 按圖caP3-1 選取。圖 3-1 普通 V 帶選型圖根據(jù)算出的 ＝5kW 及小帶輪轉(zhuǎn)速 n1＝1420r/min ，查圖得：caPdd=75～100 可知應(yīng)選取 A 型 V 帶。（3）確定帶輪直徑 d1,d2 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小帶輪直徑 d1=90mm算帶速 v= d1n1/(60X1000)= X90X1420/(60X1000)=6.69m/s??從動(dòng)輪直徑 d2=n1d1/n2=1420X90/710=180mm 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版表 8-9 取 d2=180mm查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版式子 8-22 計(jì)算實(shí)際傳動(dòng)比i=d2/d1=180/90=2（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))?63 a0 540 取 ao=300mm[2]帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld0≈2a0+ /2(d1+d2)+(d2-d1)2/4a0?≈2x300+ /2(90+180)+(180-90)2/4X300≈1030mm查[1]表 3.2 取 Ld0=1100mm[3]計(jì)算實(shí)際中心距a≈a0+(Ld-Ld0)/2=300+(630-650)=335mm[4]確定中心距調(diào)整范圍amax=a+0.03Ld=335+0.03X630=mmamin=a-0.015Ld=335-0.015X630=318.5mm（5）驗(yàn)算包角:1=1800-（d 2-d1/aX57.30=1800-(180-90)/290X57.30=1660>1200?（6）確定 V 帶根數(shù)：為了使各根 V 帶受力均勻，帶的根數(shù)不宜過多，一般應(yīng)少于 10 根。否則，應(yīng)選擇橫截面積較大的帶型，以減少帶的根數(shù)。帶的根數(shù)計(jì)算公式為式中 —當(dāng)傳動(dòng)比不等于 1 時(shí)，單根 V 帶額定功率的增量—單根 V 帶基本額定功率—當(dāng)包角不等于 180 度時(shí)的修正系數(shù)—當(dāng)帶長(zhǎng)不等于試驗(yàn)規(guī)定的特定帶長(zhǎng)時(shí)的修正系數(shù)確定額定功率：P 0由查表并用線性插值得 P0=1.049kw查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版表 8-5 得功率增量 P0=0.17kwA 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《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版表 8-6 得包角系數(shù) K =0.96?查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版表 8-2 得長(zhǎng)度系數(shù) Kl=0.91確定帶根數(shù)：Z=P /[（P +△P ）×K ×K ]C0L=5.5/[(1.049+0.17)X0.96X0.91]=5.16 取 Z=53.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算初步計(jì)算是為了大致確定各傳動(dòng)零件的主要尺寸（如傳動(dòng)軸的直徑和齒輪的模數(shù)等） ，以便繪制傳動(dòng)系統(tǒng)變速箱的軸系展開草圖。在繪制草圖布置各零件的過程中，同時(shí)應(yīng)考慮零件結(jié)構(gòu)的工藝性，進(jìn)一步確定各零件的其他結(jié)構(gòu)參數(shù)，一些數(shù)據(jù)要按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選取。由于結(jié)構(gòu)的某些參數(shù)未定以及方案可能修改，所以應(yīng)按簡(jiǎn)化公式進(jìn)行初步計(jì)算以加快計(jì)算速度。零件在計(jì)算時(shí)，首先需要知道其計(jì)算轉(zhuǎn)速值 nj（即參與傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速，或傳遞全扭矩的最高轉(zhuǎn)速） 。各零件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可根據(jù)已確定的轉(zhuǎn)速圖，可按執(zhí)行軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速分別進(jìn)行確定。（1）主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速n j，由公式 n =n 得，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速jmi)13/(??znj=79.8r/min，取80 r/min。（2）傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 軸2=250 r/min，軸1=355r/min。確定各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。Ⅱ軸共有 3 級(jí)轉(zhuǎn)速：125r/min、250 r/min、355 r/min、500 r/min。 。若經(jīng)傳動(dòng)副 Z / Z 傳動(dòng)主軸，則只有6'500r/min 傳遞全功率；若經(jīng)傳動(dòng)副 Z / Z 傳動(dòng)主軸，全部傳遞全功率，5'其中 125r/min 是傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速， 故其計(jì)算轉(zhuǎn)速 nⅡ j=125 r/min；Ⅰ 軸有 1 級(jí)轉(zhuǎn)速，且都傳遞全功率，所以其計(jì)算轉(zhuǎn)速 nⅠ j=710 r/min。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 45-'6軸 號(hào) Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/min 710 125 80 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙11500r/min 共 4 級(jí)轉(zhuǎn)速，其中只有 90r/min 傳遞全功率，故 Z j=90 '6r/min。齒輪 Z 裝在Ⅱ軸上，有 125-500 r/min 共 4 級(jí)轉(zhuǎn)速，但經(jīng)齒輪副 Z /Z6 6傳動(dòng)主軸，則只有 125r/min 傳遞全功率，故 Z j=125r/min。依次可' 6以得出其余齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，如表 3-2。表 3-2 齒輪副計(jì)算轉(zhuǎn)速3.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算（1）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 3-3 所示。321][)(jjmnuzP???表 3-3 模數(shù)式中 mj—按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù)；—驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率（kW） ；dN—被計(jì)算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min） ；jnu—大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)比，外嚙合取“+” ，內(nèi)嚙合取“-” ；—小齒輪的齒數(shù)（齒） ；1z—齒寬系數(shù)， （B 為齒寬，m 為模數(shù)） ， ；m???4~10m??——材料的許用接觸應(yīng)力（ ） ，為了節(jié)約合金鋼材，對(duì)j????? MPa大多數(shù)鋼質(zhì)傳動(dòng)零件均可采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼（常用 45 或 50 鋼）進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚恚ㄕ穑{(diào)質(zhì)或表面淬火等）,故本題選擇 45 號(hào)鋼整體淬火，序號(hào) Z1Z 2Z3Z `4Z5n j710 710 710 125 90組號(hào) 基本組 第一擴(kuò)大組模數(shù) 3 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12查表后得 =380MPa。j?????計(jì)算得基本組、第一擴(kuò)大組的模數(shù)分別為 3.05，2.6 因此由于同一變速組內(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) mj=3。(2)基本組齒輪計(jì)算?，F(xiàn)將直齒輪參數(shù)的計(jì)算公式羅列如下（單位 mm）：分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒寬 在本例中 =10 由已選定的齒數(shù)和計(jì)算確定的模數(shù)，將各個(gè)齒輪的參數(shù)計(jì)算如表 3-4 所示。表 3-4 基本組齒輪幾何尺寸見下表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：wswYz)(192315齒輪 Z1 Z1` Z2 Z2` Z3 Z3`齒數(shù) 30 42 24 48 19 53分度圓直徑 30 126 72 146 57 159齒頂圓直徑 90 132 78 150 63 165齒根圓直徑 96 118.5 64.5 138.5 49.5 151.5齒寬 30 30 30 30 30 30 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式中 N----傳遞的額定功率（kW） ，這里取 N 為電動(dòng)機(jī)功率，N=5kW;-----計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）. =500（r/min）;jnjnm-----初算的齒輪模數(shù)（mm）, m=3（mm）;B----齒寬（mm）;B=30（mm）;z----小齒輪齒數(shù)；z=19;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)；TmC016?T------齒輪工作期限，這里取 T=15000h.;-----齒輪的最低轉(zhuǎn)速（ r/min）, =500（r/min）1n1n----基準(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(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 1K1KY------齒形系數(shù)，查 【5】2 上，Y=0.386；---材料的許用接觸應(yīng)力,為了節(jié)約合金鋼材，對(duì)大多數(shù)鋼質(zhì)??j?傳動(dòng)零件均可采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼（常用 45 或 50 鋼）進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚恚ㄕ?，調(diào)質(zhì)或表面淬火等）,故本題選擇 45 號(hào)鋼整體淬火,查【4】 ，表 4-7，取 =650 Mpa；j---許用彎曲應(yīng)力（MPa） ，查【4】 ，表 4-7，取 =275 ??w ??w?Mpa；根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得：=635 Mpa j????j?=78 Mpaww 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（3）擴(kuò)大組齒輪計(jì)算。擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸見表 3-5表 3-5 擴(kuò)大組齒輪幾何參數(shù)表按擴(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 ， =355；2K1j可求得：=619 Mpa j????j?=135Mpa ww3.4 傳動(dòng)軸最小軸徑的初定由【5】式 6，傳動(dòng)軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下式計(jì)算：d=1.64 （mm）??4?Tn或 d=91 （mm）jN式中 d---傳動(dòng)軸直徑（mm）Tn---該軸傳遞的額定扭矩（N*mm） T=9550000 ；JnN?N----該軸傳遞的功率（KW）----該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速jn齒輪 Z4 Z4` Z5 Z5`齒數(shù) 56 28 22 62分度圓直徑 168 86 66 186齒頂圓直徑 174 90 72 172齒根圓直徑 160.5 76.5 58.5 178.5齒寬 30 30 30 30 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---該軸每米長(zhǎng)度的允許扭轉(zhuǎn)角， =0.9 。??????0針對(duì)具體的條件，我們?nèi) ]=0.9,得軸Ⅰ、Ⅱ的直徑分別為34.72mm、40.7mm 圓整后并根據(jù)最簡(jiǎn)原則，直徑最終值為35mm、40mm。各軸最小軸徑如表 3-6。表 3-6 最小軸徑3.5 主軸 合理跨距的計(jì)算由于電動(dòng)機(jī)功率 P=3.5/5kw，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.mnP905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） 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?2401RB=F× =5272.65× =2636.325N根據(jù) 文獻(xiàn)【1】 式 3.7 得：Kr=3.39 得前支承1.0Fr8.La9.0)(iza.1cos的剛度：K A= 1689.69 N/ ；K B= 785.57 m?軸 號(hào) Ⅰ 軸 Ⅱ 軸最小軸徑 mm 35 40 充值購買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙16N/ ； = =2.15m?BAK57.8691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= = =0.143aKEA6381.980.2??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=240mm0l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。 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 4 章 主要零部件的選擇4.1 電動(dòng)機(jī)的選擇轉(zhuǎn)速n＝710/1420r/min，功率P＝3.5/5kW選用Y系列三相異步雙速電動(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 鍵的規(guī)格I軸安裝帶輪處選擇普通平鍵規(guī)格：B×L=10×56 II軸選擇花鍵規(guī)格：N×d×D×B=8×36×40×7 III軸選擇鍵規(guī)格：B×L=14×90 4.4 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18第 5 章 校核5.1 剛度校核（1）П 軸撓度校核單一載荷下，軸中心處的撓度采用文獻(xiàn)【5】中的公式計(jì)算：:??????YmZnDxNLYba ???43375.09.1L-----兩支承的跨距；D-----軸的平均直徑；X= /L； -----齒輪工作位置處距較近支承點(diǎn)的距離；iaiN-----軸傳遞的全功率；校核合成撓度??YYbabah ?????cos22-----輸入扭距齒輪撓度；-------輸出扭距齒輪撓度b；)(????---被演算軸與前后軸連心線夾角； =144°?嚙合角 =20°，齒面摩擦角 =5.72°。?代入數(shù)據(jù)計(jì)算得： =0.026； =0.084； =0.160；2ay3ay1ay=0.205； =0.088； =0.025。5b4b6b合成撓度 =0.238?cos25151aahY???查文獻(xiàn)【6】 ，帶齒輪軸的許用撓度 =5/10000*L??y即 =0.268。??y因合成撓度小于許用撓度，故軸的撓度滿足要求。（2）П 軸扭轉(zhuǎn)角的校核傳動(dòng)軸在支承點(diǎn) A，B 處的傾角 可按下式近似計(jì)算：BA?,????????radlyhA3將上式計(jì)算的結(jié)果代入得： 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??radBA052.???由文獻(xiàn)【6】 ，查得支承處的 =0.001???因 〈0.001，故軸的轉(zhuǎn)角也滿足要求。.5.2 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軸受力分析如圖 5-1 所示。圖 5-1 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(jì)算公式：預(yù)期的使用壽命 [L10h]=15000hL10h= × = ×n1670?)PC(180673)28.10(?= h3.)49524??≥[L 10h]=15000h軸承壽命滿足要求。 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(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。I 軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。有兩種布置方案，第一種發(fā)案是將兩級(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。第二種發(fā)案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來操縱離合器的結(jié)構(gòu)。總布置時(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，使得制動(dòng)尺寸增大。 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齒輪在軸上布置比較重要，關(guān)系到變速箱的軸向尺寸變化，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22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，由于我們水平有限，加之時(shí)間倉促，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。經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)，使我們對(duì)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，并且對(duì)設(shè)計(jì)工作有了更深入的認(rèn)識(shí)。 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，2003.[2] 濮良貴等 .《機(jī)械設(shè)計(jì)》.高等教育出版社，2013.[3] 戴曙.《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》.機(jī)械工業(yè)出版社，2007.[4] 戴曙.《金屬切削機(jī)床》.機(jī)械工業(yè)出版社，2002.[5] 趙九江.《 材料力學(xué)》.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2001.[6] 鄭文經(jīng).《 機(jī)械原理》.高等教育出版社，2011.[7] 于惠力.《 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》.科學(xué)出版社，2004. 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 謝在設(shè)計(jì)成過程中，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的諄諄教誨，感謝他們默默的栽培我。本次設(shè)計(jì)是在王老師的親切關(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！課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練,這是我們邁向社會(huì),從事職業(yè)工作前一個(gè)必不可少的過程.“千里之行始于足下”,通過這次課程設(shè)計(jì),學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地地邁開這一步,就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。說實(shí)話,課程設(shè)計(jì)真實(shí)有點(diǎn)累。然而,當(dāng)我一著手清理自己的設(shè)計(jì)成果,仔細(xì)回味這兩周的心路歷程,一種少有的成功喜悅即刻是我倦意全消。雖然這是我剛學(xué)會(huì)走完的第一步,使我人生中的一點(diǎn)小小的勝利,然而它令我感到自己成熟許多,這個(gè)痛并快樂的過程讓我很滿足。此外，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，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，也向他們表示真誠的感謝！再次向設(shè)計(jì)中所有提供過幫助的人表示感謝！