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機(jī) 床 主 傳 動 設(shè) 計 說 明 書
哈 爾 濱 理 工 大 學(xué)
課 程 設(shè) 計
題 目： 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計
院 、 系： 機(jī)械動力工程學(xué)院
班 級： 機(jī)械10-8班
姓 名： 楊 洋
學(xué) 號： 1001010828
指導(dǎo)教師： 段 鐵 群
2013年08月30日
分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計
摘要
《機(jī)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(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(yùn)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(jìn)行自我技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價。
（2）編制設(shè)計計算說明書。
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，計算轉(zhuǎn)速
目錄
一、課程設(shè)計目的 5
二、課程設(shè)計題目和主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求 5
1．課程設(shè)計題目和技術(shù)參數(shù) 5
2．技術(shù)要求 5
三、運(yùn)動設(shè)計 5
1.確定變速范圍 5
2.轉(zhuǎn)速數(shù)列和傳動組數(shù)的確定： 6
3.根據(jù)結(jié)構(gòu)式畫結(jié)構(gòu)圖 6
4．繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖: 6
5.齒輪齒數(shù)的確定 7
6.主軸傳動件計算 8
7.核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 9
四、動力計算 9
1.主軸、傳動軸直徑初選 9
2.齒輪參數(shù)確定、齒輪應(yīng)力計算 10
3.帶傳動設(shè)計 14
4.主軸合理跨距的計算 16
五、主要零部件的選擇和校核 17
1.選擇電動機(jī)、軸承、鍵和操縱機(jī)構(gòu) 16
2.Ⅱ軸剛度校核 17
3.軸承壽命校核 18
六、結(jié)束語 19
七、參考文獻(xiàn) 20
八、學(xué)習(xí)心得 20
一、課程設(shè)計目的
《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(yùn)用所學(xué)過的基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的有關(guān)理論知識，及生產(chǎn)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)中的某些典型結(jié)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)主轉(zhuǎn)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。
二、課程設(shè)計題目和主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求
1．課程設(shè)計題目和技術(shù)參數(shù)
題目16：分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計
技術(shù)參數(shù)：Nmin=45r/min; Nmax=450r/min; Z=6級；
公比為1.58；電動機(jī)功率P=3kw;n=1430r/min
2．技術(shù)要求
（1）利用電動機(jī)完成換向和制動。
（2）各滑移齒輪采用單獨操縱機(jī)構(gòu)。
（3）進(jìn)給傳動系統(tǒng)采用單獨電動機(jī)驅(qū)動。
三、運(yùn)動設(shè)計
1.確定變速范圍
2.轉(zhuǎn)速數(shù)列和傳動組數(shù)的確定：
3.根據(jù)結(jié)構(gòu)式畫結(jié)構(gòu)圖
滿足升2降4原則 其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖：
4．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：
（3）根據(jù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖和已知的技術(shù)參數(shù)畫主傳動系統(tǒng)圖
5.齒輪齒數(shù)的確定
根據(jù)齒數(shù)和不宜過大原則一般推薦齒數(shù)和在100~120之間，和據(jù)設(shè)計要求 齒原則。并且變速組內(nèi)取模數(shù)相等，變速組內(nèi)由《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》表3-1，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)如下
基本組：
取,小齒輪齒數(shù)分別為:
第二擴(kuò)大組：
取,小齒輪齒數(shù):
6.主軸傳動件計算
（1） 主軸的計算轉(zhuǎn)速
本設(shè)計所選的是中型普通車床，所以由《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》表3-2中的公式 取
（2） 傳動軸的計算轉(zhuǎn)速
在轉(zhuǎn)速圖上，軸Ⅱ在最低轉(zhuǎn)速時經(jīng)過傳動組b的1:1 傳動副，得到主軸轉(zhuǎn)速為。這個轉(zhuǎn)速等于主軸計算轉(zhuǎn)速，在恒功率區(qū)間內(nèi)，因此軸Ⅱ的最低轉(zhuǎn)速為該軸的計算轉(zhuǎn)速即同理可求得軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速為
（3） 確定各齒輪計算轉(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，因此只需求取危險小齒輪的計算轉(zhuǎn)速。傳動組a中的危險齒輪為和
傳動組b中的危險齒輪為,齒輪在Ⅱ軸上，具有的轉(zhuǎn)速為，，與相對應(yīng)的的轉(zhuǎn)速為，，，主軸的計算轉(zhuǎn)速為，在轉(zhuǎn)速圖上大致對應(yīng)齒輪的轉(zhuǎn)速值為，即齒數(shù)轉(zhuǎn)速為，時，相嚙合齒輪的轉(zhuǎn)速為，，均在恒功率區(qū)，都要求能夠傳遞的最大功率；而齒輪轉(zhuǎn)速為，，均在恒功率區(qū)，都要求能夠傳遞最大功率；而齒輪為時，對應(yīng)的齒輪的轉(zhuǎn)速為，在恒扭矩區(qū)間內(nèi)，不要求傳遞傳遞最大功率。因此的計算轉(zhuǎn)速為。同理的計算轉(zhuǎn)速。
7.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，一般不超過
因此滿足要求。
均滿足要求，因此不需要修改齒輪。
四、動力計算
1.主軸、傳動軸直徑初選
(1)主軸軸徑的確定：在設(shè)計初期，由于主軸的結(jié)構(gòu)尚未確定，所以只能根據(jù)現(xiàn)有的資料初步確定主軸直徑。由《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》表4-9初選取前軸徑后軸徑的軸徑為前軸徑，所以
(2) 傳動軸直徑初定：傳動軸直徑按文獻(xiàn)[5] 公式（6）進(jìn)行概算
--
取
軸Ⅰ：
；
軸Ⅱ：
軸Ⅲ：
2.齒輪參數(shù)確定、齒輪應(yīng)力計算
（1）齒輪模式的初步計算
一般同一組變速組中的齒輪取同一模數(shù)，懸著負(fù)荷最小的齒輪，按簡化的接觸疲勞強(qiáng)度由文獻(xiàn)【5】公式8進(jìn)行計算：
：
為了不產(chǎn)生根切現(xiàn)象，并且考慮到軸的直徑，防止在裝配時干涉，對齒輪模數(shù)作如下計算和選擇：
軸Ⅱ-軸Ⅲ：以最小齒輪齒數(shù)20為準(zhǔn)
（2）齒輪參數(shù)的確定：
計算公式如下：
分度圓直徑
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
齒寬 取
由已選定的齒數(shù)和計算確定的模數(shù)，將各個齒輪的參數(shù)計算如下表
（3）基本組齒輪計算。
基本組齒輪集合尺寸見下表
齒輪
齒數(shù)
46
73
34
85
24
95
分度圓直徑
115
183
85
213
60
238
齒頂圓直徑
120
188
90
218
65
243
齒根圓直徑
108
176
78
206
53
231
齒寬
20
20
20
20
20
20
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
彎曲應(yīng)力驗算公式為：
式中
根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得；
(4) 擴(kuò)大組齒輪計算。
齒輪
齒數(shù)
50
50
20
80
分度圓直徑
200
200
80
320
齒頂圓直徑
208
208
88
328
齒根圓直徑
190
190
70
310
齒寬
32
32
32
32
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)基本組計算，查文獻(xiàn)，可得
可求得：
3.帶傳動設(shè)計
帶傳動設(shè)計。
1. 確定計算功率查表3.5得工況系數(shù)。
2. 選取V帶型號
根據(jù)參考圖3.16及表3.3選帶型及小帶輪直徑，，被選為A型V帶
3. 確定帶輪直徑
（1） 選小帶輪 參考圖3.16及表3.3取。
（2） 驗算帶速
（3） 確定從動輪基準(zhǔn)直徑
按表3.3取標(biāo)準(zhǔn)值。
(4) 計算實際傳動比
當(dāng)忽略滑動功率時
（5） 驗算傳動比相對誤差
4. 定中心距和基準(zhǔn)帶長
（1） 初定中心距
(2) 計算帶的計算基準(zhǔn)長度 查表3.2取標(biāo)準(zhǔn)值
(3) 計算實際中心距
(4) 確定中心距調(diào)整范圍
(5) 驗算包角
5. 確定V帶根數(shù)
（1） 確定額定功率 由及查表3.6并用線性插值法求得
（2） 確定各修正參數(shù)
功率增加量;查表3.7得
包角系數(shù);查表3.8得
長度系數(shù);查表 3.9得
（3） 確定帶根數(shù)
6. 確定單根帶 初拉力
查表3.1的單位長度
7. 計算壓軸力
A型
滿足要求
取
合格
取
合格
4.主軸合理跨距的計算
設(shè)機(jī)床最大加工回轉(zhuǎn)直徑為，電動機(jī)功率,主軸計算轉(zhuǎn)速啊為。
已選定的前后軸徑為
定懸伸量，主軸孔徑為
軸承剛度，主軸最大的輸出轉(zhuǎn)矩
設(shè)該車床的最大加工直徑為。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，這里取，即，故半徑為；
切削力（沿y軸）
背向力（沿x軸）
總作用力
先假設(shè) 。前后支承反力和分別為
根據(jù)《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》得：的前支承的剛度：
主軸的當(dāng)量外徑，故慣性矩為
查《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》圖 得，與原假設(shè)接近，所以最佳跨距 合理跨距為
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，后軸徑。后支承采用背對背安裝的角接觸球軸承。
五、主要零部件的選擇和校核
1.選擇電動機(jī)、軸承、鍵和操縱機(jī)構(gòu)
（1）電動機(jī)的選擇：
轉(zhuǎn)速，功率
選用Y系列三相異步雙速電動機(jī)
（2）軸承的選擇：（軸承代號均采用新軸承代號）
Ⅰ軸：與帶輪靠近段安裝雙列角接觸球軸承代號7005C 另一安裝端角接觸球軸承代號7006C
Ⅱ軸：前端布置角接觸球軸承代號7007C
后端布置角接觸球軸承代號7007C
Ⅲ軸：前端安裝角接觸球軸承代號7008C
前端上半段角接觸球軸承代號7009C
后端雙列角接觸球軸承代號7008C
（3）鍵的選擇
Ⅰ軸安裝帶輪處選擇普通平鍵規(guī)格：
Ⅰ軸安裝平鍵規(guī)格：
Ⅱ軸選擇花鍵規(guī)格：
Ⅲ軸選擇平鍵規(guī)格：
（4）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軸上的三聯(lián)滑移齒輪和二聯(lián)滑移齒輪。
2.Ⅱ軸剛度校核
（1)Ⅱ軸撓度校核
單一載荷下，軸中心處的撓度采用文獻(xiàn)【5】中的公式計算：
;
校核合成撓度
嚙合角，齒輪摩擦角。
代入數(shù)據(jù)算得：
合成撓度
查文獻(xiàn)【6】，帶齒輪軸的許用撓度 即
因合成撓度小于許用撓度，故軸的撓度滿足要求。
（2） Ⅱ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：
將上式計算的結(jié)果代入得：
由文獻(xiàn)【6】，查得支承處的
因故軸的轉(zhuǎn)角也滿足要求。
3.軸承壽命校核
由Ⅱ軸最小軸徑可取軸承為7007c角接觸軸承，
對Ⅱ軸受力分析
得：前支承的徑向力.
由軸承壽命的計算公式：預(yù)期的使用壽命
軸承壽命滿足要求。
六、結(jié)束語
1、本次課程設(shè)計是針對《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》專業(yè)課程基礎(chǔ)知識的一次綜合性
應(yīng)用設(shè)計，設(shè)計過程應(yīng)用了《機(jī)械制圖》、《機(jī)械原理》、《工程力學(xué)》等
2、本次課程設(shè)計充分應(yīng)用了以前所學(xué)習(xí)的知識，并應(yīng)用這些知識來分析和
解決實際問題。
3、本次課程設(shè)計進(jìn)一步掌握了一般設(shè)計的設(shè)計思路和設(shè)計切入點，同時對
機(jī)械部件的傳動設(shè)計和動力計算也提高了應(yīng)用各種資料和實際動手的能力。
4、本次課程設(shè)計進(jìn)一步規(guī)范了制圖要求，掌握了機(jī)械設(shè)計的基本技能。
5、本次課程設(shè)計由于學(xué)習(xí)知識面的狹窄和對一些概念的理解不夠深刻
，以及缺乏實際設(shè)計經(jīng)驗，使得設(shè)計黨中出現(xiàn)了許多不妥和錯誤之處，
誠請老師給予指正和教導(dǎo)。
七、參考文獻(xiàn)
【1】、段鐵群 主編 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》 科學(xué)出版社 第一版
【2】、孫全穎 《機(jī)械精度設(shè)計與質(zhì)量保證》 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社
【3】、于惠力，向敬忠《機(jī)械設(shè)計》 高等教育出版社，第四版
【4】、于惠力，張春宜《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》，科學(xué)出版社
【5】、戴署《金屬切削機(jī)床設(shè)計》 機(jī)械工業(yè)出版社
【6】、 陳易新，《金屬切削機(jī)床課程設(shè)計指導(dǎo)書》
【7】 《金屬切削機(jī)床典型結(jié)構(gòu)圖集》 主傳動部件
【8】 《機(jī)床設(shè)計手冊》2上冊
八、學(xué)習(xí)心得
經(jīng)過了兩周的課程設(shè)計，使我們對課本的知識有了更深一步的了解，以前不懂的知識也在這次課程設(shè)計中加深了鞏固。尤其對分級變速主傳動系統(tǒng)的一系列設(shè)計過程有很深的感觸。
我的題目是6級的，在一開始設(shè)計時遇到了一些問題，但經(jīng)過看書和問老師已經(jīng)得到了解決。且對轉(zhuǎn)速重合掌握的很好。經(jīng)過查閱大量資料基本對這次設(shè)計有了初步了解，要想很深了解還要以后進(jìn)一步學(xué)習(xí)。
主軸箱展開圖、橫剖圖、零件圖都是由CAD一點點畫出來的，經(jīng)過一個星期的制圖已對制圖掌握的很好。出現(xiàn)的問題也在老師和同學(xué)的幫助下解決了。
這次課程設(shè)計使我受益非淺，學(xué)到了很多東西，不僅對本課程有了進(jìn)一步了解，對相關(guān)的科目也了解了很多。
21
寧哈爾濱理工大學(xué)
課程設(shè)計(論文)
分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計(題目16)
所在學(xué)院
機(jī)械學(xué)院
專 業(yè)
機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
班 級
機(jī)械10-8班
姓 名
楊 洋
學(xué) 號
1001010828
指導(dǎo)老師
段鐵群
2013年 08月 30日
《目錄》
摘要…………………………………………………………1
第1章 緒論…………………………………………….3
第2章 運(yùn)動設(shè)計…………………………………………4
第3章 動力計算…………………………………………9
第4章 主要零部件的選擇………………………………18
第5章 校核…………………………………..…………19
結(jié)束語…………………………………………………….21
參考文獻(xiàn)……………………………………………… …21.
摘 要
設(shè)計機(jī)床得主傳動變速系統(tǒng)時首先利用傳動系統(tǒng)設(shè)計方法求出理想解和多個合理解。根據(jù)數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)及主軸功率與轉(zhuǎn)矩特性要求，分析了機(jī)電關(guān)聯(lián)分級調(diào)速主傳動系統(tǒng)的設(shè)計原理和方法。從主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)入手，確定最佳機(jī)床主軸功率與轉(zhuǎn)矩特性匹配方案，計算和校核相關(guān)運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)。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(yùn)動參數(shù)以變速箱展開圖的總中心距最小為目標(biāo)，擬定變速系統(tǒng)的變速方案，以獲得最優(yōu)方案以及較高的設(shè)計效率。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。
第一章 緒論
（一） 課程設(shè)計的目的
《機(jī)械系統(tǒng)課程設(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(yùn)用所學(xué)過的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的有關(guān)理論知識，及生產(chǎn)實習(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。
（二） 課程設(shè)計題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求
1 課程設(shè)計題目和主要技術(shù)參數(shù)
題目16：分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=45r/min；Nmax=450r/min；
Z=6級；公比為1.58；電動機(jī)功率P=3kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1430r/min
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)。
3. 進(jìn)給傳動系統(tǒng)采用單獨電動機(jī)驅(qū)動。
第二章 運(yùn)動設(shè)計
1 運(yùn)動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定
（1） 轉(zhuǎn)速范圍。Rn== 450/45=10
（2） 轉(zhuǎn)速數(shù)列。查《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》表 2-9標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表，然后每隔7個數(shù)取一個值（1.58=1.068）首先找到40r/min，得出主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為45 r/min、71 r/min、112r/min、180 r/min、280 r/min、450 r/min共6級。
（3） 定傳動組數(shù)，選出結(jié)構(gòu)式。對于Z=6可按z=6寫出結(jié)構(gòu)式，并且有一級速度重復(fù)。即：Z=6=31×23。
（4）根據(jù)傳動結(jié)構(gòu)式,畫結(jié)構(gòu)圖。
根據(jù)“前多后少”,“ 前密后疏”，“升2降4”,“前滿后快”的原則,選取傳動方案 Z=31×23,可知第二擴(kuò)大組的變速范圍r2=1.583×（2-1）3.95＜8 滿足“升2降4”要求，其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖。
圖2-1 結(jié)構(gòu)網(wǎng) Z=6=31×23
（5） 畫轉(zhuǎn)速圖。轉(zhuǎn)速圖如下圖2-2。
圖2-2 系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖
（6）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：
圖2-3 主傳動系統(tǒng)圖
（7）齒輪齒數(shù)的確定。根據(jù)齒數(shù)和不宜過大原則一般推薦齒數(shù)和在100～120之間，和據(jù)設(shè)計要求Zmin≥17,原則。并且變速組內(nèi)取模數(shù)相等，變速組內(nèi)由《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》表3-1，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2-2。
表2-2 齒輪齒數(shù)
傳動比
基本組
第一擴(kuò)大組
1:1.6
1:2.5
1:4
1：1
1:4
代號
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
齒數(shù)
33
52
24
61
17
68
45
45
18
72
2 主軸.傳動件計算
2.1 計算轉(zhuǎn)速
（1）.主軸的計算轉(zhuǎn)速
由《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》表3-2中的公式
＝451.586/3-1 ＝71.1r/min 取71 r/min
(2). 傳動軸的計算轉(zhuǎn)速
軸2=280 r/min，軸3=710 r/min。
（3）確定各齒輪計算轉(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。在傳動組b中Z45在軸Ⅲ上具有的轉(zhuǎn)速分別為 180r/min,280r/min,450r/min這三種轉(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Z46的計算轉(zhuǎn)速為這三種轉(zhuǎn)速的最小值即njz45=180r/min
同理可求得其余兩對嚙合齒輪中危險齒輪的計算轉(zhuǎn)速即
, njz17=710r/min njz18=280r/min
2驗算主軸轉(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
|實際轉(zhuǎn)速n`-標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速n|
------------------------------- 〈 10(-1)％
標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速n
對于標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速n=45r/min時，其實際轉(zhuǎn)速n`=710×17/68×18/72=44.375r/min
(45-44.375)/45=1.56％〈10(1.58-1)％=5.8%
因此滿足要求。
同理可得各級轉(zhuǎn)速誤差如表
各級轉(zhuǎn)速誤差
n
45
71
112
180
280
450
n`
44.375
71.97
111.9
177.5
247.9
399.8
誤差
1.56％
1.64％
0.05％
1.56％
0.85％
0.05％
各級轉(zhuǎn)速都滿足要求，因此不需要修改齒數(shù)。
第三章 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=710r/min
3.1.1計算設(shè)計功率Pd
表4 工作情況系數(shù)
工作機(jī)
原動機(jī)
ⅰ類
ⅱ類
一天工作時間/h
10~16
10~16
載荷
平穩(wěn)
液體攪拌機(jī)；離心式水泵；通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（）；離心式壓縮機(jī)；輕型運(yùn)輸機(jī)
1.0
1.1
1.2
1.1
1.2
1.3
載荷
變動小
帶式運(yùn)輸機(jī)（運(yùn)送砂石、谷物），通風(fēng)機(jī)（）；發(fā)電機(jī)；旋轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機(jī)床；剪床；壓力機(jī)；印刷機(jī)；振動篩
1.1
1.2
1.3
1.2
1.3
1.4
載荷
變動較大
螺旋式運(yùn)輸機(jī)；斗式上料機(jī)；往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)；鍛錘；磨粉機(jī)；鋸木機(jī)和木工機(jī)械；紡織機(jī)械
1.2
1.3
1.4
1.4
1.5
1.6
載荷
變動很大
破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）；球磨機(jī)；棒磨機(jī)；起重機(jī)；挖掘機(jī)；橡膠輥壓機(jī)
1.3
1.4
1.5
1.5
1.6
1.8
根據(jù)V帶的載荷平穩(wěn)，兩班工作制（16小時），查《機(jī)械設(shè)計》P296表4，
取KA＝1.1。即
3.3.2選擇帶型
普通V帶的帶型根據(jù)傳動的設(shè)計功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1按《機(jī)械設(shè)計》P297圖13－11選取。
根據(jù)算出的Pd＝3.3kW及小帶輪轉(zhuǎn)速n1＝1430r/min ，查圖得：d d=80～100可知應(yīng)選取A型V帶。
3.3.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗證帶速
由《機(jī)械設(shè)計》P298表13－7查得，小帶輪基準(zhǔn)直徑為80～100mm
則取dd1= 100mm> ddmin.=75 mm（dd1根據(jù)P295表13-4查得）
表3. V帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑
槽型
Y
Z
A
B
C
D
E
20
50
75
125
200
355
500
由《機(jī)械設(shè)計》P295表13-4查“V帶輪的基準(zhǔn)直徑”，得=200mm
① 誤差驗算傳動比： （為彈性滑動率）
誤差 符合要求
② 帶速
滿足5m/s
300mm，所以宜選用E型輪輻式帶輪。
總之，小帶輪選H型孔板式結(jié)構(gòu)，大帶輪選擇E型輪輻式結(jié)構(gòu)。
帶輪的材料：選用灰鑄鐵，HT200。
3.3.7確定帶的張緊裝置
選用結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。
3.3.8計算壓軸力
由《機(jī)械設(shè)計》P303表13－12查得，A型帶的初拉力F0＝123.31N，上面已得到=165.17o，z=3，則
對帶輪的主要要求是質(zhì)量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表面加工精度要高，以減少帶的磨損。轉(zhuǎn)速高時要進(jìn)行動平衡，對于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應(yīng)力要小, 帶輪由輪緣、腹板（輪輻）和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱為輪緣，輪緣是帶輪的工作部分，用以安裝傳動帶，制有梯形輪槽。由于普通V帶兩側(cè)面間的夾角是40°，為了適應(yīng)V帶在帶輪上彎曲時截面變形而使楔角減小，故規(guī)定普通V帶輪槽角 為32°、34°、36°、38°（按帶的型號及帶輪直徑確定），輪槽尺寸見表7-3。裝在軸上的筒形部分稱為輪轂，是帶輪與軸的聯(lián)接部分。中間部分稱為輪幅（腹板），用來聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。
表 普通V帶輪的輪槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92）
項目
?
符號
槽型
Y
Z
A
B
C
D
E
基準(zhǔn)寬度
b p
5.3
8.5
11.0
14.0
19.0
27.0
32.0
基準(zhǔn)線上槽深
h amin
1.6
2.0
2.75
3.5
4.8
8.1
9.6
基準(zhǔn)線下槽深
h fmin
4.7
7.0
8.7
10.8
14.3
19.9
23.4
槽間距
e
8 ± 0.3
12 ± 0.3
15 ± 0.3
19 ± 0.4
25.5 ± 0.5
37 ± 0.6
44.5 ± 0.7
第一槽對稱面至端面的距離
f min
6
7
9
11.5
16
23
28
最小輪緣厚
5
5.5
6
7.5
10
12
15
帶輪寬
B
B =( z -1) e + 2 f ? z —輪槽數(shù)
外徑
d a
輪 槽 角
32°
對應(yīng)的基準(zhǔn)直徑 d d
≤ 60
-
-
-
-
-
-
34°
-
≤ 80
≤ 118
≤ 190
≤ 315
-
-
36°
60
-
-
-
-
≤ 475
≤ 600
38°
-
＞ 80
＞ 118
＞ 190
＞ 315
＞ 475
＞ 600
極限偏差
± 1
± 0.5
V帶輪按腹板（輪輻）結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式：
（1） 實心帶輪：用于尺寸較小的帶輪(dd≤(2.5～3)d時)，如圖7 -6a。
（2） 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(dd≤ 300mm 時)，如圖7-6b。
（3） 孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪((dd－d)＞ 100 mm 時)，如圖7 -6c 。
（4） 橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(dd＞ 500mm 時)，如圖7-6d。
（a） （b） （c） （d）
圖7-6 帶輪結(jié)構(gòu)類型
根據(jù)設(shè)計結(jié)果，可以得出結(jié)論：小帶輪選擇實心帶輪，如圖（a）,大帶輪選擇腹板帶輪如圖（b）
1 主軸.傳動軸直徑初選
（1）主軸軸徑的確定
在設(shè)計初期，由于主軸的結(jié)構(gòu)尚未確定，所以只能根據(jù)現(xiàn)有的資料初步確定主軸直徑。由<<機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計>>表4-9初選取前軸徑 ，后軸頸的軸徑為前軸徑，所以。
（2）傳動軸直徑初定
傳動軸直徑按文獻(xiàn)[5]公式（6）進(jìn)行概算
式中 d---傳動軸直徑（mm）
Tn---該軸傳遞的額定扭矩（N*mm） T=9550000；
N----該軸傳遞的功率（KW）
----該軸的計算轉(zhuǎn)速
---該軸每米長度的允許扭轉(zhuǎn)角，=~。
取=
=3Kw。
N1=P1=P0×0.96=2.88Kw
N2=P2=P1×0.955×0.97=2.78Kw
N3=P3=P2×0.995×0.99=2.74Kw
軸Ⅰ： =955×104×(2.88/630)=43657(N.mm)
=1.64× =28.2mm 取29mm
軸Ⅱ： ＝955×104×(2.78/250)＝106196（N.mm）
=1.64× =35.2mm 取36mm
軸Ⅲ： ＝955×104×(2.74/63)＝415349（N.mm）
=1.64× =49.5mm 取50mm
2 齒輪參數(shù)確定、齒輪應(yīng)力計算
（1） 齒輪模數(shù)的初步計算
一般同一組變速組中的齒輪取同一模數(shù)，選擇負(fù)荷最小的齒輪，按簡化的接觸疲勞強(qiáng)度由文獻(xiàn)[5]公式（8）進(jìn)行計算：
式中：
為了不產(chǎn)生根切現(xiàn)象，并且考慮到軸的直徑，防止在裝配時干涉，對齒輪的模數(shù)作如下計算和選擇：
軸Ⅰ-軸Ⅱ：以最小齒輪齒數(shù)17為準(zhǔn)
m=16338× =3.147 取m=3.5
軸Ⅱ-軸Ⅲ：以最小齒輪齒數(shù)18為準(zhǔn)
m=16338×=4.12 取m=5
（2） 齒輪參數(shù)的確定
計算公式如下：
分度圓直徑
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
齒寬 =6
由已選定的齒數(shù)和計算確定的模數(shù)，將各個齒輪的參數(shù)計算如下表
（2）基本組齒輪計算。
基本組齒輪幾何尺寸見下表
齒輪
Z1
Z1`
Z2
Z2`
Z3
Z3`
齒數(shù)
33
52
24
61
17
68
分度圓直徑
115.5
182
84
213.5
59.5
238
齒頂圓直徑
122.5
189
91
220.5
66.5
245
齒根圓直徑
106.75
173.25
75.25
204.75
50.75
229.25
齒寬
30
30
30
30
30
30
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：
① 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算：
接觸應(yīng)力驗算公式為
彎曲應(yīng)力驗算公式為：
式中 N----傳遞的額定功率（kW），這里取N為電動機(jī)功率，N=3kW;
-----計算轉(zhuǎn)速（r/min）. =63（r/min）;
m-----初算的齒輪模數(shù)（mm）, m=5（mm）;
B----齒寬（mm）;B=30（mm）;
z----小齒輪齒數(shù)；z=17;
u----小齒輪齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之比,u=4;
-----壽命系數(shù)；
=
----工作期限系數(shù)；
T------齒輪工作期限，這里取T=15000h.;
-----齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）, =160（r/min）
----基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，接觸載荷取=，彎曲載荷取=
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=0.60
----功率利用系數(shù)，取=0.78
-----材料強(qiáng)化系數(shù)， =0.60
-----工作狀況系數(shù)，取=1.1
-----動載荷系數(shù)，取=1
------齒向載荷分布系數(shù)，=1
Y------齒形系數(shù)，Y=0.386；
----許用接觸應(yīng)力（MPa）,查表，取=650 Mpa；
---許用彎曲應(yīng)力（MPa），查表4-7，取=275 Mpa；
根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得：
=135.2 Mpa
=236.5Mpa
（3）擴(kuò)大組齒輪計算。
擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸見下表
齒輪
Z4
Z4`
Z5
Z5`
齒數(shù)
45
45
18
72
分度圓直徑
225
225
90
360
齒頂圓直徑
235
235
100
370
齒根圓直徑
212.5
212.5
77.5
347.5
齒寬
30
30
30
30
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)，可得 =0.62， =0.77，=0.60，=1.1，
=1，=1，m=5，=63；
可求得：
=286.8Mpa
=111.4Mpa
4 主軸合理跨距的計算
設(shè)機(jī)床最大加工回轉(zhuǎn)直徑為?400mm,電動機(jī)功率P=3 kw，,主軸計算轉(zhuǎn)速為71r/min。已選定的前后軸徑為 ：，
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
＝955×104×(2.74/63)＝415349（N.mm）設(shè)該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=415.349/0.09=4615N
背向力（沿x軸） Fp=0.5 Fc=2307N
總作用力 F==5159.72N
此力作用于工件上，主軸端受力為F=2522.28N。
先假設(shè)l/a=2，l=3a=240mm。前后支承反力RA和RB分別為
RA=F×=5159.72×=7739.58N
RB=F×=5159.72×=2579.86N
根據(jù)《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》得：Kr=3.39得前支承的剛度：KA= 1815.06 N/ ；KB= 1626.2 N/；==1.12
主軸的當(dāng)量外徑de=(80+60)/2=70mm，故慣性矩為
I==113.8×10-8m4
η==0.13
查《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》圖 得 =2.0，與原假設(shè)接近，所以最佳跨距=120×2.0=240mm
合理跨距為（0.75-1.5），取合理跨距l(xiāng)=360mm。
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=62mm，后軸徑d=55mm。后支承采用背對背安裝的角接觸球軸承。
第四章 主要零部件的選擇
3.5 選擇電動機(jī),軸承，鍵和操縱機(jī)構(gòu)
3.5.1電動機(jī)的選擇：
轉(zhuǎn)速n＝1430r/min，功率P＝3kW
選用Y100L2-4
3.5.2 軸承的選擇：（軸承代號均采用新軸承代號）
I軸：與帶輪靠近段安裝雙列角接觸球軸承代號7007C 另一安裝端角接觸球軸承代號7008C
II軸：對稱布置角接觸球軸承代號7008C
中間布置角接觸球軸承代號7010C
III軸：后端安裝雙列角接觸球軸承代號7015C
另一安裝端角接觸球軸承代號7010C
中間布置角接觸球軸承代號7012C
3.5.3 單位（mm）
I軸安裝帶輪處選擇普通平鍵規(guī)格：
=8
安裝齒輪處選擇花鍵規(guī)格：
N d
II軸選擇花鍵規(guī)格：
N d
III軸選擇花鍵規(guī)格：
N d
3.5.4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軸上的三聯(lián)滑移齒輪和二聯(lián)滑移齒輪。
第五章 校核
一 Ⅱ軸剛度校核
（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】中的公式計算：:
L-----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；
N-----軸傳遞的全功率；
校核合成撓度
-----輸入扭距齒輪撓度；
-------輸出扭距齒輪撓度
；
---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：=0.026；=0.084；=0.160；
=0.205；=0.088；=0.025。
合成撓度 =0.238
查文獻(xiàn)【6】，帶齒輪軸的許用撓度=5/10000*L
即=0.268。
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：
將上式計算的結(jié)果代入得：
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。
二 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=XFr+YFa
X=1，Y=0。
對Ⅱ軸受力分析
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]=15000h
L10h=×=×=h≥[L10h]=15000h
軸承壽命滿足要求。
結(jié)束語
經(jīng)過兩周的課程設(shè)計，在老師的耐心指導(dǎo)和自己的努力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，這次課程設(shè)計使我充分應(yīng)用了以前所學(xué)的知識，并應(yīng)用這些知識來分析和解決實際問題，進(jìn)一步鞏固和深化了以前的所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識， 同時也是對《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》學(xué)習(xí)的一個深入認(rèn)識和理解的過程。同時也鍛煉了自己獨立完成工作的能力，熟悉了一些設(shè)計思想懂得了一些設(shè)計中的注意事項.本次課程設(shè)計進(jìn)一步規(guī)范了制圖要求，學(xué)會應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，和查閱相關(guān)資料的本領(lǐng)，掌握了機(jī)械設(shè)計的基本技能，對以后的工作有很大的幫助。
參考文獻(xiàn)
【1】 鍛鐵群.《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》，科學(xué)出版社，第一版；
【2】 孫全穎.《機(jī)械精度設(shè)計與質(zhì)量保證》哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社
【3】于惠力,向敬忠.《機(jī)械設(shè)計》.高等教育出版社，第四版；
【4】于惠力,張春宜. 《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》，科學(xué)出版社；
【5】戴署.《金屬切削機(jī)床設(shè)計》.機(jī)械工業(yè)出版社；
【6】陳易新，《金屬切削機(jī)床課程設(shè)計指導(dǎo)書》；
【7】《金屬切削機(jī)床典型結(jié)構(gòu)圖集》主傳動部件
【8】《機(jī)床設(shè)計手冊》2 上冊。
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