9級分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計【N=35.5~560rmin；Z=9；公比為1.41；P=3kW；電機轉(zhuǎn)速n=1430含5張CAD圖】
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機械系統(tǒng)設(shè)計課 程 設(shè) 計題 目： 分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化I分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計摘 要《機械系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計內(nèi)容有理論分析與設(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、理論分析與設(shè)計計算：（1）機械系統(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，進行有關(guān)動力計算與校核。2、圖樣技術(shù)設(shè)計：（1）選擇系統(tǒng)中的主要組件。（2）圖樣的設(shè)計與繪制。3、編制技術(shù)文件：（1）對于課程設(shè)計內(nèi)容進行自我技術(shù)經(jīng)濟評價。（2）編制設(shè)計計算說明書。關(guān)鍵詞 計算轉(zhuǎn)速；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 .................................................................................................................I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 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 .............................................................................12第 4 章 主要零部件的選擇 ..............................................................................144.1 電動機的選擇 ..........................................................................................144.2 軸承的選擇 .............................................................................................144.3 鍵的選取 ..................................................................................................144.4 變速操縱機構(gòu)的選擇 ..............................................................................14第 5 章 校核 ......................................................................................................155.1 軸的校核 .................................................................................................155.2 軸承壽命校核 .........................................................................................16第 6 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計及說明 ..................................................................................176.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 .....................................................17III6.2 密封與潤滑 .............................................................................................176.3 展開圖及其布置 .....................................................................................17結(jié)論 ....................................................................................................................19致謝 ....................................................................................................................20參考文獻 ............................................................................................................211第 1 章 緒論1.1 課程設(shè)計的目的《機械系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計是在學完本課程后，進行一次學習設(shè)計的綜合性練習。通過課程設(shè)計，使學生能夠運用所學過的基礎(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)實習等實踐技能，達到鞏固、加深和拓展所學知識的目的。通過課程設(shè)計，分析比較機械系統(tǒng)中的某些典型機構(gòu)，進行選擇和改進；結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計，進行設(shè)計計算并編寫技術(shù)文件；完成系統(tǒng)主傳動設(shè)計，達到學習設(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)計標準和資料的方法，達到積累設(shè)計知識和設(shè)計技巧，提高學生設(shè)計能力的目的。通過設(shè)計，使學生獲得機械系統(tǒng)基本設(shè)計技能的訓練，提高分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為進行機械系統(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)容進行自我經(jīng)濟技術(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1.3.1 課程設(shè)計題目和主要技術(shù)參數(shù)題目 11：分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)參數(shù)：Nmin=35.5r/min；Nmax=560r/min ；Z=9 級；公比為 1.41；電動機功率 P=3kW；電機轉(zhuǎn)速 n=1430r/min1.3.2 技術(shù)要求（1）利用電動機完成換向和制動。（2）各滑移齒輪塊采用單獨操縱機構(gòu)。（3）進給傳動系統(tǒng)采用單獨電動機驅(qū)動。3第 2 章 運動設(shè)計2.1 運動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定2.1.1 轉(zhuǎn)速范圍Rn= = =15.77minaxN5.3602.1.2 轉(zhuǎn)速數(shù)列轉(zhuǎn)速數(shù)列。查《機械系統(tǒng)設(shè)計》表 2-9 標準數(shù)列表，首先找到35.5r/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 35.5 r/min、50 r/min、71 r/min、100 r/min、140 r/min、200 r/min，280 r/min，400 r/min，560r/min 共 9 級。2.1.3 確定結(jié)構(gòu)式對于 Z=9 可分解為：Z=3 1×33。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,選取傳動方案 Z=31×33,易知第二擴大組的變速范圍 r=φ (P3-1)x=1.416=7.85〈8，滿足要求滿足要求，其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖 2-1 所示。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：采用 Y 系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。（2）繪制轉(zhuǎn)速圖，如圖 2-2 所示：4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 確定各變速組此論傳動副齒數(shù)(1)Sz 100-120,中型機床 Sz=70-100?(2)直齒圓柱齒輪 Zmin 18-20?5圖 2-3 主傳動系統(tǒng)圖（3）齒輪齒數(shù)的確定。據(jù)設(shè)計要求 Zmin≥18-20,由表 4-1，根據(jù)各變速組公比，可得各傳動比和齒輪齒數(shù)，各齒輪齒數(shù)如表 2-1。表 2-1 齒輪齒數(shù)基本組 第一擴大組傳動比 1:2 1:2.7 1:4 2：1 1:1.41 1：4代號 Z1Z'Z2Z 'Z3Z 'Z4Z 'Z5Z '5Z6Z '齒數(shù)33 65 26 72 20 78 66 33 41 58 20 792.3 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?6〈10( -1)％n標 準 轉(zhuǎn) 速標 準 轉(zhuǎn) 速實 際 轉(zhuǎn) 速 ??對 Nmax=560r/min，實際轉(zhuǎn)速 Nmax=1430× × × =575.5r/min 35942036則有=2.76％〈4.1％560.7?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)速誤差表 2-2 轉(zhuǎn)速誤差分析表n 560 400 280 200 140 100 71 50 35.5n 575.5 402.8 287.7 203.3 142.38 102.08 72.84 50.99 36.56誤差 2.76% 0.71％ 2.76% 1.70% 1.70％ 2.08％ 2.59％ 1.98％ 2.99％所有計算結(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 為工作情況系數(shù)，查[1]表 3-5. 取K=1.0pd=kAP=1.0?3=3.3kw2、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=95mm3、確定帶輪直徑 d1,d2小帶輪直徑 d1=95mm驗算帶速 v= d1n1/(60?1000)= ?100?1430/(60?1000)=7.536m/s??從動輪直徑 d2=n1d1/n2=1430?95/400=339.624mm 取 d2=335mm查[1]表 3.3計算實際傳動比 i=d2/d1=335/95=3.54、定中心矩 a 和基準帶長 Ld[1]初定中心距 a00.7(d1+d2) a0 2(d1+d2))?301 a0 1000 取 ao=450mm[2]帶的計算基準長度Ld0≈2a0+ (d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a0?≈2?450+ (95+335)/2+(335-95)2/4?450≈1607.44 mm查[1]表 3.2 取 Ld0=1600mm[3]計算實際中心距a≈a0+(Ld-Ld0)/2=450+(1607.44-1600) /2=446.3mm[4]確定中心距調(diào)整范圍amax=a+0.03Ld=446.3+0.03?1600=494.3mmamin=a-0.015Ld=450-0.015?1600=426mm5、驗算包角: 1=180o-（d 2-d1）/a? 57.3o=145.6o>120o ?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=1.3kw查[1]表 3-7 得功率增量△P 0=0.17kw查[1]表 3-8 得包角系數(shù) K =0.91?查[1]表 3-9 得長度系數(shù) Kl=0.998確定帶根數(shù)：Z=P /｛（P +△P ）×K ×K ｝C0?L=3.3/(1.3+0.17) ?0.99?0.91=2.49 取 Z=33.2 計算轉(zhuǎn)速的計算1、主軸的計算轉(zhuǎn)速 由《機械系統(tǒng)設(shè)計》表3-2中的公式 ＝35.5 =70.57r/min )13/9(4.?取計算轉(zhuǎn)速為71r/min2、傳動軸的計算轉(zhuǎn)速 在轉(zhuǎn)速圖上，軸Ⅲ在最低轉(zhuǎn)速35.5r/min時經(jīng)過傳動組傳動副，得到主軸轉(zhuǎn)速為71 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/min3、確定各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速。由機械設(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'671r/min 傳遞全功率，故 Z j=71 r/min。依次可以得出其余齒輪的計算轉(zhuǎn)'6速，如表 3-2。表 3-2 齒輪副計算轉(zhuǎn)速軸 號 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸計算轉(zhuǎn)速 r/min 560 140 719序號 Z1 Z1` Z2 Z2` Z3 Z3` Z4 Z4` Z5 Z5` Z6n j560 280 560 200 560 140 280 140 140 112 2803.3 齒輪模數(shù)計算及驗算（1）模數(shù)計算。一般同一變速組內(nèi)的齒輪取同一模數(shù)，選取負荷最重的小齒輪，按簡化的接觸疲勞強度公式進行計算，即 mj=16338可得各組的模數(shù)321][)(jjmnuzP???式中 mj——按接觸疲勞強度計算的齒輪模數(shù)（mm） ；——驅(qū)動電動機功率（kW） ；dN——被計算齒輪的計算轉(zhuǎn)速（r/min） ；j——大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比，外嚙合取“+” ，u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（ ） 。j????? MPa得：基本組的模數(shù) mj=3.5 第一擴大組的模數(shù) mj=3.5（2）基本組齒輪計算?；窘M齒輪幾何尺寸見下表 3-3表 3-3 基本組齒輪幾何尺寸齒輪 Z1 Z1` Z2 Z2` Z3 Z3`齒數(shù) 33 65 26 72 20 78分度圓直徑 105 147 84 168 66.5 185.5齒頂圓直徑 108.5 150.5 87.5 171.5 70 189齒根圓直徑 100.6 142.6 79.6 163.6 62.12 181.1齒寬 24.5 24.5 24.5 24.5 24.5 24.5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10229HB～286HB，平均取 240HB。計算如下：① 齒面接觸疲勞強度計算：接觸應(yīng)力驗算公式為??jfsj MPauBnNKzm??????)()1(02832彎曲應(yīng)力驗算公式為：??wswPaBYnz?????)(109235式中 N----傳遞的額定功率（kW） ，這里取 N 為電動機功率，N=3kW;-----計算轉(zhuǎn)速（r/min）. =400（r/min）;jnjm-----初算的齒輪模數(shù)（mm）, m=3.5（mm）;B----齒寬（mm）;B=24.5（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=2.79;-----壽命系數(shù)；sK=sTKnNq----工作期限系數(shù)；TmTCn016?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）1n 1n11----基準循環(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)，取 =0.60nKnK----功率利用系數(shù)，取 =0.78NN-----材料強化系數(shù)， =0.60q q-----工作狀況系數(shù)，取 =1.13K3K-----動載荷系數(shù)，取 =12 2------齒向載荷分布系數(shù)， =1 1 1Y------齒形系數(shù)， Y=0.386；----許用接觸應(yīng)力（MPa）,取 =650 Mpa；??j???j?---許用彎曲應(yīng)力（MPa） ，取 =275 Mpa；w w根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得：=639.47 Mpa j????j?=78.72 Mpaww（3）擴大組齒輪計算。擴大組齒輪幾何尺寸見下表所示表 3-3 擴大組齒輪幾何尺寸齒輪 Z4 Z4` Z5 Z5` Z6 Z6`齒數(shù) 66 33 41 58 20 7912分度圓直徑 231 115.5 143.5 203 70 276.5齒頂圓直徑 234.5 119 147 206.5 73.5 280齒根圓直徑 226.6 111.12 139.12 198.6 65.6 272.12齒寬 28 28 28 28 28 28按擴大組最小齒輪計算。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，可得 =0.62， =0.77， =0.60， =1.1，nKNqK3=1， =1，m=3.5， =280；21jn可求得：=620.73 Mpa j????j?=136.24Mpa ww3.4 主軸合理跨距的計算由于電動機功率 P=3KW，根據(jù)表 3-20，前軸徑初步選取 d1=50mm。后軸徑的 d2=（0.7~0.9 ） d1，取 d2=40mm。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 T=9550 =9550× =318.3N.mnP903假設(shè)該機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= =4716N09.318背向力（沿 x 軸） Fp=0.5 Fc=2358N13總作用力 F= =5272.65N2pCF?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【1】式 3-7 得：Kr=3.39 得前支承的剛度：1.0Fr8.La9.0)(iza.1cosKA= 1689.69 N/ ；K B= 785.57 N/ ； = =2.15m?m?BAK57.6主軸的當量外徑 de=(80+60)/2=70mm，故慣性矩為I= =113.8×10-8m464)03.7.(???η= = =0.143aEIA6381.980.2??查【1】圖 3-8 得 =2.0，與原假設(shè)接近，所以最佳跨距al=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。第 4 章 主要零部件的選擇4.1 電動機的選擇轉(zhuǎn)速n＝1430r/min，功率P＝3kW選用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。 144.2 軸承的選擇I 軸：選用深溝球軸承，型號：6008。II軸：選用深溝球軸承，型號：6008。III 軸：主軸是傳動系統(tǒng)之中最為關(guān)鍵的部分，因此應(yīng)該合理的選擇軸承。從主軸末端到前端依次選擇軸承為角接觸球軸承，型號：7010C;推力軸承，30213；雙列圓柱滾子軸承。4.3 鍵的選?。?）I 軸：d=46mm，選花鍵：8×32×36×6（2）II 軸：d=52mm，選花鍵：8×46×50×9 平鍵選用 8×7（3）III 軸：選擇平鍵連接， b h=22 14?4.4 變速操縱機構(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軸上的三聯(lián)滑移齒輪和二聯(lián)滑移齒輪。第 5 章 校核5.1 軸的校核1.П 軸撓度校核單一載荷下，軸中心處的撓度采用文獻【5】中的公式計算：:15??????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的距離；iiN-----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)計算得： =0.022； =0.081； =0.120；2ay3ay1ay=0.198； =0.093； =0.065。5b4b6b合成撓度 =0.202?cos511aahY???查文獻 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)角的校核傳動軸在支承點 A，B 處的傾角 可按下式近似計算：BA?,????????radlyhBA3將上式計算的結(jié)果代入得：042.由文獻 6，查得支承處的 =0.001?因 〈0.001，故軸的轉(zhuǎn)角也滿足要求.??BA?5.2 軸承壽命校核由 П 軸最小軸徑可取軸承為 6208 深溝球軸承,壽命指數(shù)ε=3；P=XF r+YFaX=1，Y=0 。16對Ⅱ軸受力分析得：前支承的徑向力 Fr=2541.33N。由軸承壽命的計算公式：預(yù)期的使用壽命 [L10h]=15000hL10h= × = × =93123.82h≥[L10h]=15000hn1670?)PC(2801673).81095(?軸承壽命滿足要求。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。17主軸變速箱是機床的重要部件。設(shè)計時除考慮一般機械傳動的有關(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，遵循標準化和通用化的原則。主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計時整個機床設(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 密封與潤滑潤滑與密封：減摩抗磨，降低摩擦阻力以節(jié)約能源，減少磨損以延長機械壽命，提高經(jīng)濟效益；冷卻，要求隨時將摩擦熱排出機外； 密封，要求防泄漏、防塵、防竄氣； 清凈沖洗，要求把摩擦面積垢清洗排除；應(yīng)力分散緩沖，分散負荷和緩和沖擊及減震； 動能傳遞，液壓系統(tǒng)和遙控馬達及摩擦無級變速等。由于帶輪轉(zhuǎn)速為 560r/min 故，采用油潤滑，可以減少摩擦阻力和減輕磨損。密封是為了阻止灰塵水分等雜物進入軸承，防止?jié)櫥瑒┑牧魇?。采用密封圈密封即可滿足要求。6.3 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，負責齒輪無法加工。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18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。結(jié)論經(jīng)過此次課程設(shè)計，內(nèi)心感觸頗深，課程設(shè)計環(huán)節(jié)可以說既是對我們在校學習成果的檢驗，又是一次綜合運用所學知識的一次機會。以前也曾做過類似的設(shè)計，但那些都是一方面的，不像此次設(shè)計內(nèi)容考核這樣全面，含蓋面很廣，其中包含運用所學過的基礎(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)實習等實踐技能，通過課程設(shè)計，分析比較機械系統(tǒng)中19的某些典型機構(gòu)，進行選擇和改進；結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計，進行設(shè)計計算并編寫技術(shù)文件；完成系統(tǒng)主傳動設(shè)計，達到學習設(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)計標準和資料的方法，達到積累設(shè)計知識和設(shè)計技巧等很多方面及內(nèi)容。此次設(shè)計不僅考核了我們對知識的掌握程度，更重要的是加深了我們對所學知識的印象，為我們步入工作崗位奠定了基礎(chǔ)。設(shè)計過程不僅要依賴于課本及資料上的理論知識，也要結(jié)合實際進行設(shè)計，只有在理論結(jié)合實際的基礎(chǔ)上做出的設(shè)計才能滿足于現(xiàn)場生產(chǎn)的需求，只有滿足現(xiàn)場需求的設(shè)計才是一份合格的設(shè)計。我們的設(shè)計做的還不夠全面，不夠完善，缺少實踐的驗證。但我相信我們通過此次設(shè)計所積累的設(shè)計經(jīng)驗以及理論經(jīng)驗對于我們而言也是一份很難得很寶貴的財富。當然設(shè)計內(nèi)容一定有很多欠缺的地方，有很多不完善的地方，望老師批評指正。致謝在學習中,老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富淵博的知識、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風范是我們終生學習的楷模，老師們的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學精神，將永遠激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，王老師都始終給予我細心的指導(dǎo)和不懈的支持，在此，謹向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！另外，感謝校方給予我這樣一次機會，能夠獨立地完成一個課程設(shè)計，20并在這個過程當中，我們受益匪淺，感謝所有任課老師和所有同學在這四年來給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我們?nèi)绾螌W習，教會了我們?nèi)绾巫鋈恕Ｕ怯捎谒麄?，我們才能在各方面取得顯著的進步，在此向他們表示我由衷的謝意。 最后，再一次感謝所有在設(shè)計中幫助過我的良師益友和同學。參考文獻【1】候珍秀.《機械系統(tǒng)設(shè)計》.哈爾濱工業(yè)大學出版社，修訂版；【2】于惠力 主編 《機械設(shè)計》 科學出版社 第一版【3】戴 曙 主編 《金屬切削機床設(shè)計》 機械工業(yè)出版社【4】戴 曙 主編 《金屬切削機床》 機械工業(yè)出版社 第一版【4】趙九江 主編 《材料力學》 哈爾濱工業(yè)大學出版社 第一版【6】鄭文經(jīng) 主編 《機械原理》 高等教育出版社 第七版【7】于惠力 主編 《機械設(shè)計課程設(shè)計》 科學出版社 21 機械系統(tǒng)設(shè)計課 程 設(shè) 計題 目： 分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化I分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計摘 要《機械系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計內(nèi)容有理論分析與設(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、理論分析與設(shè)計計算：（1）機械系統(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，進行有關(guān)動力計算與校核。2、圖樣技術(shù)設(shè)計：（1）選擇系統(tǒng)中的主要組件。（2）圖樣的設(shè)計與繪制。3、編制技術(shù)文件：（1）對于課程設(shè)計內(nèi)容進行自我技術(shù)經(jīng)濟評價。（2）編制設(shè)計計算說明書。關(guān)鍵詞 計算轉(zhuǎn)速；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 .................................................................................................................I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 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 .............................................................................12第 4 章 主要零部件的選擇 ..............................................................................144.1 電動機的選擇 ..........................................................................................144.2 軸承的選擇 .............................................................................................144.3 鍵的選取 ..................................................................................................144.4 變速操縱機構(gòu)的選擇 ..............................................................................14第 5 章 校核 ......................................................................................................155.1 軸的校核 .................................................................................................155.2 軸承壽命校核 .........................................................................................16第 6 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計及說明 ..................................................................................176.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 .....................................................17III6.2 密封與潤滑 .............................................................................................176.3 展開圖及其布置 .....................................................................................17結(jié)論 ....................................................................................................................19致謝 ....................................................................................................................20參考文獻 ............................................................................................................211第 1 章 緒論1.1 課程設(shè)計的目的《機械系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計是在學完本課程后，進行一次學習設(shè)計的綜合性練習。通過課程設(shè)計，使學生能夠運用所學過的基礎(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)實習等實踐技能，達到鞏固、加深和拓展所學知識的目的。通過課程設(shè)計，分析比較機械系統(tǒng)中的某些典型機構(gòu)，進行選擇和改進；結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計，進行設(shè)計計算并編寫技術(shù)文件；完成系統(tǒng)主傳動設(shè)計，達到學習設(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)計標準和資料的方法，達到積累設(shè)計知識和設(shè)計技巧，提高學生設(shè)計能力的目的。通過設(shè)計，使學生獲得機械系統(tǒng)基本設(shè)計技能的訓練，提高分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為進行機械系統(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)容進行自我經(jīng)濟技術(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1.3.1 課程設(shè)計題目和主要技術(shù)參數(shù)題目 11：分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)參數(shù)：Nmin=35.5r/min；Nmax=560r/min ；Z=9 級；公比為 1.41；電動機功率 P=3kW；電機轉(zhuǎn)速 n=1430r/min1.3.2 技術(shù)要求（1）利用電動機完成換向和制動。（2）各滑移齒輪塊采用單獨操縱機構(gòu)。（3）進給傳動系統(tǒng)采用單獨電動機驅(qū)動。3第 2 章 運動設(shè)計2.1 運動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定2.1.1 轉(zhuǎn)速范圍Rn= = =15.77minaxN5.3602.1.2 轉(zhuǎn)速數(shù)列轉(zhuǎn)速數(shù)列。查《機械系統(tǒng)設(shè)計》表 2-9 標準數(shù)列表，首先找到35.5r/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 35.5 r/min、50 r/min、71 r/min、100 r/min、140 r/min、200 r/min，280 r/min，400 r/min，560r/min 共 9 級。2.1.3 確定結(jié)構(gòu)式對于 Z=9 可分解為：Z=3 1×33。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,選取傳動方案 Z=31×33,易知第二擴大組的變速范圍 r=φ (P3-1)x=1.416=7.85〈8，滿足要求滿足要求，其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖 2-1 所示。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：采用 Y 系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。（2）繪制轉(zhuǎn)速圖，如圖 2-2 所示：4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 確定各變速組此論傳動副齒數(shù)(1)Sz 100-120,中型機床 Sz=70-100?(2)直齒圓柱齒輪 Zmin 18-20?5圖 2-3 主傳動系統(tǒng)圖（3）齒輪齒數(shù)的確定。據(jù)設(shè)計要求 Zmin≥18-20,由表 4-1，根據(jù)各變速組公比，可得各傳動比和齒輪齒數(shù)，各齒輪齒數(shù)如表 2-1。表 2-1 齒輪齒數(shù)基本組 第一擴大組傳動比 1:2 1:2.7 1:4 2：1 1:1.41 1：4代號 Z1Z'Z2Z 'Z3Z 'Z4Z 'Z5Z '5Z6Z '齒數(shù)33 65 26 72 20 78 66 33 41 58 20 792.3 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?6〈10( -1)％n標 準 轉(zhuǎn) 速標 準 轉(zhuǎn) 速實 際 轉(zhuǎn) 速 ??對 Nmax=560r/min，實際轉(zhuǎn)速 Nmax=1430× × × =575.5r/min 35942036則有=2.76％〈4.1％560.7?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)速誤差表 2-2 轉(zhuǎn)速誤差分析表n 560 400 280 200 140 100 71 50 35.5n 575.5 402.8 287.7 203.3 142.38 102.08 72.84 50.99 36.56誤差 2.76% 0.71％ 2.76% 1.70% 1.70％ 2.08％ 2.59％ 1.98％ 2.99％所有計算結(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 為工作情況系數(shù)，查[1]表 3-5. 取K=1.0pd=kAP=1.0?3=3.3kw2、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=95mm3、確定帶輪直徑 d1,d2小帶輪直徑 d1=95mm驗算帶速 v= d1n1/(60?1000)= ?100?1430/(60?1000)=7.536m/s??從動輪直徑 d2=n1d1/n2=1430?95/400=339.624mm 取 d2=335mm查[1]表 3.3計算實際傳動比 i=d2/d1=335/95=3.54、定中心矩 a 和基準帶長 Ld[1]初定中心距 a00.7(d1+d2) a0 2(d1+d2))?301 a0 1000 取 ao=450mm[2]帶的計算基準長度Ld0≈2a0+ (d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a0?≈2?450+ (95+335)/2+(335-95)2/4?450≈1607.44 mm查[1]表 3.2 取 Ld0=1600mm[3]計算實際中心距a≈a0+(Ld-Ld0)/2=450+(1607.44-1600) /2=446.3mm[4]確定中心距調(diào)整范圍amax=a+0.03Ld=446.3+0.03?1600=494.3mmamin=a-0.015Ld=450-0.015?1600=426mm5、驗算包角: 1=180o-（d 2-d1）/a? 57.3o=145.6o>120o ?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=1.3kw查[1]表 3-7 得功率增量△P 0=0.17kw查[1]表 3-8 得包角系數(shù) K =0.91?查[1]表 3-9 得長度系數(shù) Kl=0.998確定帶根數(shù)：Z=P /｛（P +△P ）×K ×K ｝C0?L=3.3/(1.3+0.17) ?0.99?0.91=2.49 取 Z=33.2 計算轉(zhuǎn)速的計算1、主軸的計算轉(zhuǎn)速 由《機械系統(tǒng)設(shè)計》表3-2中的公式 ＝35.5 =70.57r/min )13/9(4.?取計算轉(zhuǎn)速為71r/min2、傳動軸的計算轉(zhuǎn)速 在轉(zhuǎn)速圖上，軸Ⅲ在最低轉(zhuǎn)速35.5r/min時經(jīng)過傳動組傳動副，得到主軸轉(zhuǎn)速為71 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/min3、確定各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速。由機械設(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'671r/min 傳遞全功率，故 Z j=71 r/min。依次可以得出其余齒輪的計算轉(zhuǎn)'6速，如表 3-2。表 3-2 齒輪副計算轉(zhuǎn)速軸 號 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸計算轉(zhuǎn)速 r/min 560 140 719序號 Z1 Z1` Z2 Z2` Z3 Z3` Z4 Z4` Z5 Z5` Z6n j560 280 560 200 560 140 280 140 140 112 2803.3 齒輪模數(shù)計算及驗算（1）模數(shù)計算。一般同一變速組內(nèi)的齒輪取同一模數(shù)，選取負荷最重的小齒輪，按簡化的接觸疲勞強度公式進行計算，即 mj=16338可得各組的模數(shù)321][)(jjmnuzP???式中 mj——按接觸疲勞強度計算的齒輪模數(shù)（mm） ；——驅(qū)動電動機功率（kW） ；dN——被計算齒輪的計算轉(zhuǎn)速（r/min） ；j——大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比，外嚙合取“+” ，u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（ ） 。j????? MPa得：基本組的模數(shù) mj=3.5 第一擴大組的模數(shù) mj=3.5（2）基本組齒輪計算?；窘M齒輪幾何尺寸見下表 3-3表 3-3 基本組齒輪幾何尺寸齒輪 Z1 Z1` Z2 Z2` Z3 Z3`齒數(shù) 33 65 26 72 20 78分度圓直徑 105 147 84 168 66.5 185.5齒頂圓直徑 108.5 150.5 87.5 171.5 70 189齒根圓直徑 100.6 142.6 79.6 163.6 62.12 181.1齒寬 24.5 24.5 24.5 24.5 24.5 24.5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10229HB～286HB，平均取 240HB。計算如下：① 齒面接觸疲勞強度計算：接觸應(yīng)力驗算公式為??jfsj MPauBnNKzm??????)()1(02832彎曲應(yīng)力驗算公式為：??wswPaBYnz?????)(109235式中 N----傳遞的額定功率（kW） ，這里取 N 為電動機功率，N=3kW;-----計算轉(zhuǎn)速（r/min）. =400（r/min）;jnjm-----初算的齒輪模數(shù)（mm）, m=3.5（mm）;B----齒寬（mm）;B=24.5（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=2.79;-----壽命系數(shù)；sK=sTKnNq----工作期限系數(shù)；TmTCn016?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）1n 1n11----基準循環(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)，取 =0.60nKnK----功率利用系數(shù)，取 =0.78NN-----材料強化系數(shù)， =0.60q q-----工作狀況系數(shù)，取 =1.13K3K-----動載荷系數(shù)，取 =12 2------齒向載荷分布系數(shù)， =1 1 1Y------齒形系數(shù)， Y=0.386；----許用接觸應(yīng)力（MPa）,取 =650 Mpa；??j???j?---許用彎曲應(yīng)力（MPa） ，取 =275 Mpa；w w根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得：=639.47 Mpa j????j?=78.72 Mpaww（3）擴大組齒輪計算。擴大組齒輪幾何尺寸見下表所示表 3-3 擴大組齒輪幾何尺寸齒輪 Z4 Z4` Z5 Z5` Z6 Z6`齒數(shù) 66 33 41 58 20 7912分度圓直徑 231 115.5 143.5 203 70 276.5齒頂圓直徑 234.5 119 147 206.5 73.5 280齒根圓直徑 226.6 111.12 139.12 198.6 65.6 272.12齒寬 28 28 28 28 28 28按擴大組最小齒輪計算。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，可得 =0.62， =0.77， =0.60， =1.1，nKNqK3=1， =1，m=3.5， =280；21jn可求得：=620.73 Mpa j????j?=136.24Mpa ww3.4 主軸合理跨距的計算由于電動機功率 P=3KW，根據(jù)表 3-20，前軸徑初步選取 d1=50mm。后軸徑的 d2=（0.7~0.9 ） d1，取 d2=40mm。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 T=9550 =9550× =318.3N.mnP903假設(shè)該機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= =4716N09.318背向力（沿 x 軸） Fp=0.5 Fc=2358N13總作用力 F= =5272.65N2pCF?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【1】式 3-7 得：Kr=3.39 得前支承的剛度：1.0Fr8.La9.0)(iza.1cosKA= 1689.69 N/ ；K B= 785.57 N/ ； = =2.15m?m?BAK57.6主軸的當量外徑 de=(80+60)/2=70mm，故慣性矩為I= =113.8×10-8m464)03.7.(???η= = =0.143aEIA6381.980.2??查【1】圖 3-8 得 =2.0，與原假設(shè)接近，所以最佳跨距al=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。第 4 章 主要零部件的選擇4.1 電動機的選擇轉(zhuǎn)速n＝1430r/min，功率P＝3kW選用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。 144.2 軸承的選擇I 軸：選用深溝球軸承，型號：6008。II軸：選用深溝球軸承，型號：6008。III 軸：主軸是傳動系統(tǒng)之中最為關(guān)鍵的部分，因此應(yīng)該合理的選擇軸承。從主軸末端到前端依次選擇軸承為角接觸球軸承，型號：7010C;推力軸承，30213；雙列圓柱滾子軸承。4.3 鍵的選?。?）I 軸：d=46mm，選花鍵：8×32×36×6（2）II 軸：d=52mm，選花鍵：8×46×50×9 平鍵選用 8×7（3）III 軸：選擇平鍵連接， b h=22 14?4.4 變速操縱機構(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軸上的三聯(lián)滑移齒輪和二聯(lián)滑移齒輪。第 5 章 校核5.1 軸的校核1.П 軸撓度校核單一載荷下，軸中心處的撓度采用文獻【5】中的公式計算：:15??????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的距離；iiN-----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)計算得： =0.022； =0.081； =0.120；2ay3ay1ay=0.198； =0.093； =0.065。5b4b6b合成撓度 =0.202?cos511aahY???查文獻 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)角的校核傳動軸在支承點 A，B 處的傾角 可按下式近似計算：BA?,????????radlyhBA3將上式計算的結(jié)果代入得：042.由文獻 6，查得支承處的 =0.001?因 〈0.001，故軸的轉(zhuǎn)角也滿足要求.??BA?5.2 軸承壽命校核由 П 軸最小軸徑可取軸承為 6208 深溝球軸承,壽命指數(shù)ε=3；P=XF r+YFaX=1，Y=0 。16對Ⅱ軸受力分析得：前支承的徑向力 Fr=2541.33N。由軸承壽命的計算公式：預(yù)期的使用壽命 [L10h]=15000hL10h= × = × =93123.82h≥[L10h]=15000hn1670?)PC(2801673).81095(?軸承壽命滿足要求。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。17主軸變速箱是機床的重要部件。設(shè)計時除考慮一般機械傳動的有關(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，遵循標準化和通用化的原則。主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計時整個機床設(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 密封與潤滑潤滑與密封：減摩抗磨，降低摩擦阻力以節(jié)約能源，減少磨損以延長機械壽命，提高經(jīng)濟效益；冷卻，要求隨時將摩擦熱排出機外； 密封，要求防泄漏、防塵、防竄氣； 清凈沖洗，要求把摩擦面積垢清洗排除；應(yīng)力分散緩沖，分散負荷和緩和沖擊及減震； 動能傳遞，液壓系統(tǒng)和遙控馬達及摩擦無級變速等。由于帶輪轉(zhuǎn)速為 560r/min 故，采用油潤滑，可以減少摩擦阻力和減輕磨損。密封是為了阻止灰塵水分等雜物進入軸承，防止?jié)櫥瑒┑牧魇?。采用密封圈密封即可滿足要求。6.3 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，負責齒輪無法加工。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)。總布置時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18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。結(jié)論經(jīng)過此次課程設(shè)計，內(nèi)心感觸頗深，課程設(shè)計環(huán)節(jié)可以說既是對我們在校學習成果的檢驗，又是一次綜合運用所學知識的一次機會。以前也曾做過類似的設(shè)計，但那些都是一方面的，不像此次設(shè)計內(nèi)容考核這樣全面，含蓋面很廣，其中包含運用所學過的基礎(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)實習等實踐技能，通過課程設(shè)計，分析比較機械系統(tǒng)中19的某些典型機構(gòu)，進行選擇和改進；結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計，進行設(shè)計計算并編寫技術(shù)文件；完成系統(tǒng)主傳動設(shè)計，達到學習設(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)計標準和資料的方法，達到積累設(shè)計知識和設(shè)計技巧等很多方面及內(nèi)容。此次設(shè)計不僅考核了我們對知識的掌握程度，更重要的是加深了我們對所學知識的印象，為我們步入工作崗位奠定了基礎(chǔ)。設(shè)計過程不僅要依賴于課本及資料上的理論知識，也要結(jié)合實際進行設(shè)計，只有在理論結(jié)合實際的基礎(chǔ)上做出的設(shè)計才能滿足于現(xiàn)場生產(chǎn)的需求，只有滿足現(xiàn)場需求的設(shè)計才是一份合格的設(shè)計。我們的設(shè)計做的還不夠全面，不夠完善，缺少實踐的驗證。但我相信我們通過此次設(shè)計所積累的設(shè)計經(jīng)驗以及理論經(jīng)驗對于我們而言也是一份很難得很寶貴的財富。當然設(shè)計內(nèi)容一定有很多欠缺的地方，有很多不完善的地方，望老師批評指正。致謝在學習中,老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富淵博的知識、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風范是我們終生學習的楷模，老師們的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學精神，將永遠激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，王老師都始終給予我細心的指導(dǎo)和不懈的支持，在此，謹向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！另外，感謝校方給予我這樣一次機會，能夠獨立地完成一個課程設(shè)計，20并在這個過程當中，我們受益匪淺，感謝所有任課老師和所有同學在這四年來給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我們?nèi)绾螌W習，教會了我們?nèi)绾巫鋈?。正是由于他們，我們才能在各方面取得顯著的進步，在此向他們表示我由衷的謝意。 最后，再一次感謝所有在設(shè)計中幫助過我的良師益友和同學。參考文獻【1】候珍秀.《機械系統(tǒng)設(shè)計》.哈爾濱工業(yè)大學出版社，修訂版；【2】于惠力 主編 《機械設(shè)計》 科學出版社 第一版【3】戴 曙 主編 《金屬切削機床設(shè)計》 機械工業(yè)出版社【4】戴 曙 主編 《金屬切削機床》 機械工業(yè)出版社 第一版【4】趙九江 主編 《材料力學》 哈爾濱工業(yè)大學出版社 第一版【6】鄭文經(jīng) 主編 《機械原理》 高等教育出版社 第七版【7】于惠力 主編 《機械設(shè)計課程設(shè)計》 科學出版社 21