木工機床課程設計MB106A進給系統(tǒng)有級變速裝置設計

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1、1緒論 1.1 木工機床課程設計目的和內(nèi)容 (1)木工機床課程設計目的 木工機床課程設計是《木工機床設計》課程的一個實踐教學環(huán)節(jié)，其目的在于，通過機床的傳動設計，使學生受到方案比較、結構分析、零件計算、機械制圖、技術條件編寫及技術資料查閱的綜合訓練，培養(yǎng)初步具有機床部件的設計能力。 (2)木工機床課程設計的內(nèi)容 包括以下幾項： 1）傳動設計 根據(jù)設計題目給定的設計原始數(shù)據(jù)確定其他有關運動參數(shù)，選定各級轉速值；通過分析比較，選擇傳動方案；擬定結構式或結構網(wǎng)，擬定轉速圖；確定齒輪及帶輪直徑；繪制傳動系統(tǒng)圖。 2）動力設計 根據(jù)設計題目給定的機床類型和電動機功率，確定各傳動件的轉速，

2、初定傳動軸直徑、齒輪模數(shù)，確定傳動帶型號及根數(shù)；裝備草圖完成后要驗算傳動件（傳動軸、主軸、齒輪、滾動軸承）的強度、剛度和壽命。 3）結構設計 完成傳動設計和動力設計后，要將主傳動方案“結構化”，設計進給變速箱裝備圖及零件工作圖，側重進行傳動軸組件、變速機構、操縱機構、箱體、潤滑與密封，以及傳動軸和滑移齒輪零件等的設計。 1.2 木工機床課程設計要求 木工機床課程設計的內(nèi)容體現(xiàn)在設計圖紙和設計計算說明說中，因此圖紙和說明說的質(zhì)量應并重。其具體要求如下： （1）進給變速箱部件裝備圖 它用以表明該部件的結構、機構工作原理，零件的功用、形狀、尺寸、位置、相互連接方法、配合及傳動關系等。進給變速

3、箱轉配圖通常由外觀圖、展開圖和若干橫向剖式圖等組成。若受學時所限，可以繪制展開圖和主要橫向剖視圖。 在裝配圖上，零件要標注件號、參數(shù)及數(shù)量，各軸要標注軸號。展開圖上標注各傳動軸組件的主要配合尺寸（如軸承、花鍵等），還要標注一個能影響軸向裝備尺寸的軸向尺寸鏈。橫向剖視圖應完整表達一個操縱機構，標注嚙合齒輪的中心距及公差，標注主要零件輪廓尺寸，定位及聯(lián)系尺寸等。裝配圖的方案和結構要合理，圖面整潔清晰，尺寸標注正確，符合國家標準。 （2）零件工作圖 繪制若干個零件（如傳動軸、滑移齒輪等）工作圖，應能正確表達零件的結構形狀、材料及熱處理，尺寸公差和形位公差、表面粗糙度和技術條件等，符

4、合有關標準規(guī)定。 （3）設計計算說明書 時機計算說明書是對設計部件的性能、主要結構、系統(tǒng)等方面進行分析及理論計算的技術文件，應論證合理，論據(jù)充分，計算正確，條例清晰，文句通順，標點正確，圖標清晰，字跡工整；篇幅不少于5000字，一律采用國家法定計量單位，引用參考文獻的有關結論及公式用方括號注出。其主要內(nèi)容：概述（機床的用途、使用范圍、主要技術參數(shù)及特點等，同類機床對比分析）；運動設計；動力設計（包括零件的初算及驗算）；結構設計（主要結構的分析、操縱機構、潤滑劑密封方式的說明）；其他（另需說明或論證的有關問題）；參考文獻。 1.3 木工機床課程設計的任務 1.3.1 設計的題目 將MB1

5、06A進給系統(tǒng)中的無級變速裝置該為六級有級變速裝置，并進行系統(tǒng)的設計與計算。 1.3.2 設計原始數(shù)據(jù) 加工木料最大寬度 600mm 加工木料最大厚度 200mm 最小刨削長度 290mm 最大刨削厚度 5mm 刀頭切削園直徑 128mm 刀軸轉速 6000r/min 刀片數(shù) 4片 進料輥筒直徑 90mm 進料速度 7—32m/min 主電機功率 5.5kw 加

6、工材種 軟、硬雜木 木材含水率 10%---15% 1.3.3 課程設計的工作量 （1）編寫設計計算說明書 a.機床用途說明 b.運動計算——擬定結構圖，轉速圖和傳動系統(tǒng)圖 c.動力計算——通過計算，決定進給電機功率和主要零件的尺寸和材料 d.設計方案的分析比較 （2）設計圖紙 a.繪制進給變速箱體圖1張，表明齒輪傳動關系，操縱機構的裝配關系和工作位置關系 b.繪制主要零件工作圖1張 c.繪制傳動系統(tǒng)圖1張 1.3.4 課程設計的時間安排 木工機床課程設計的時

7、間為3周 （1）分析題目、并擬定設計方案 8% （2）初步計算零件 8% （3）初步繪制部件裝配圖 40% （4）驗算主要零件 10% （5）繪制主要零件工作圖 10% （6）修訂裝配圖 4% （7）編寫說明書 10% （8）考查 10%

8、 1.4 木工機床課程設計步驟 （1）設計準備工作 根據(jù)給定的設計題目，應明確設計任務、內(nèi)容、要求和步驟。擬定工作計劃；手機查閱技術資料；對1—2臺同類機床進給傳動部件進行分析研究、做到理解、消化并能有所改進，在此基礎上進行設計構思。 （2）傳動設計 （3）傳動件選擇及初算 繪制裝配草圖之前，需要初步定出各傳動件的結構尺寸，如傳動軸的直徑、齒輪的模數(shù)及寬度、v帶的型號及根數(shù)、滾動軸承的類型及配置等。 （4）繪制部件的裝配草圖 （5）零件驗算 零件的位置和尺寸確定之后，即可分析其受力狀態(tài)，并進行較為精確的驗算，驗算指定的零件及其項目，一般可以驗算傳動軸彎曲剛度及抗振性、花鍵軸側擠壓應

9、力、直齒圓柱齒輪疲勞強度、滾動軸承疲勞壽命等。 （6）加深部件裝配圖 根據(jù)驗算結果修改草圖，進一步完善草圖，經(jīng)審查同意后，按制圖標準加深裝配圖。要先畫展開圖，后畫橫向剖視圖，必要時還要交叉進行，并按要求完成部件裝配圖 （7）繪制零件圖 （8）編寫設計計算說明書 設計過程中的計算與分析要及時整理，待圖紙完成后，要對說明書草稿進行認真修改，抄清完成。 1.5 木工機床課程設計指導 在木工機床課程設計過程中，學生應運用所學知識獨立進行工作，指導教師要充分發(fā)揮學生的主動性和創(chuàng)造性，要啟發(fā)學生獨立思考，認真主動地查閱文獻資料，注意培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。同時，教師應認真負責，注意審閱

10、。課程設計要分段進行，審閱后才能轉入下階段的工作。特別注意方案和結構上的原則性問題，要把集中布置和個別指導結合起來，集中布置壓迫強調(diào)共性問題，如介紹木工機床課程設計的目的、要求、內(nèi)容及工作量；運動設計步驟；進給變速箱展開圖草圖、橫向剖視圖草圖繪制，零件驗算；進給變速箱裝配圖加深，零件工作圖繪制及設計計算說明書編寫，以及布置有關答辯事項等。 2 運動設計 2.1 選擇傳動方案 應根據(jù)機床的使用要求和結構性能綜合考慮，參考同類型機床，合理選擇傳動方案并加以論證，初步擬出傳動系統(tǒng)示意圖。 （1）選擇傳動布局 選擇集中傳動式或者分離傳動式 （2）選擇變速方式 變速方式分為

11、無級和有級變速，本課程設計要求選用有級變速方式，變速裝置可選用滑移齒輪變速機構、交換齒輪變速機構或者離合器變速機構。也可以把上述方法組合使用，本方案選用滑移齒輪變速機構，選擇布局方式如圖2-1 圖2-1 分離傳動式布局 2.2 進給電機的選擇(P29) 根據(jù)工作要求運用木材切削原理有關知識進行進給電動機型號選擇如下： 進給速度v=7~32m/min 進料滾筒直徑d= 90mm 變速范圍 該結構為六級變速，故Z=6 公比， 取標準值 查表2-2知各級轉速如下： ,,,,, 動力設計：

12、進給功率 (1)被加工材料為軟木（以松木為例） 式中 其中 當切削厚度e<0.1mm時為薄切削，e0.1mm時為厚切削 由最大切削厚度為5mm知薄切削與厚切削均要滿足。 厚切削時， 摩擦系數(shù)0,25~0.3 選0.3 摩擦角θ=15°~17° 取 為不同含水率條件下的修正系數(shù)，故查表1-3【2】取1.05 修正系數(shù)，切削刃的變鈍程度用工作時數(shù)T 表示 由表1-1選 由刀軸轉速6000r/min，刀軸直徑128mm知切削速度 由表1-2選得切削松木 =0.020 =0.007 =0.55 =0.0022δ

13、 =0.074 =0.020 =1.9 =0.42 由刨削厚度知 齒距，由 故每齒進給量 刨削寬度b取600mm（原始數(shù)據(jù)） 薄切削時由最大刨削厚度0.1知 可得 可知，薄切削遠小于厚切削時的切削力，可不予考慮 又有 其中 (1) 被加工材料為硬木（以櫟木為例） 取3mm， u取15m/min 取0.70 由軟木，硬木知選擇電動機時選用軟木的切削力 =1185.45 =0.63224 采用Y系列三相異步電動機Y100L-6 電機參數(shù)：同步轉速n

14、=940r/min,額定功率。 2.3 傳動原理 最小轉速: 最大轉速： 變速范圍： 公 比： 取=1.41 選取轉速：22.4，31.5，45，63，90，125. 結構式：6=31×23， 6=21×32， 6=23×31， 6=32×21 由降速“前慢后快”，級數(shù)排列“前多后少”，轉速分布“前密后疏”，轉速變換“升早降晚”， 選擇：結構式為：6=31×23 結構網(wǎng)和轉速圖依次分別如下：【1】 圖2-2 結構網(wǎng)圖

15、 圖2-3 轉速圖 確定齒輪齒數(shù) 根據(jù)轉速分布圖進行計算各傳動副齒輪的齒數(shù) A組傳動副齒輪齒數(shù)的選擇，查表3-1得 表1 A組傳動副齒輪齒數(shù)的選擇 傳動比 小齒數(shù) 大齒數(shù) 72 36 36 72 30 42 72 24 48 B組傳動副齒輪齒數(shù)的選擇，查表3-1【1】得 表2 B組傳動副齒輪齒數(shù)的選擇 傳動比 小齒數(shù) 大齒數(shù) 68 34 34 68 18 50 傳動原理圖如下 圖3-2水平面內(nèi)分析 垂直面內(nèi) 圖3-3垂直面內(nèi)分析

16、 合成彎矩圖 圖3-4彎矩圖 圖3-6當量彎矩圖 因齒輪單向回轉，視扭矩為脈動循環(huán) 最大危險處為C點處，其當量彎矩 彎曲應力 由表6-4【4】查得，對于45號鋼 故軸的強度足夠 2.4 軸承壽命的計算 在變速系統(tǒng)中，2軸的最高轉速為500r/min，轉速最高承受的徑向力較大。所以對軸2軸承進行校核 A點受力 , D點受力 A點徑向載荷 B點徑向載荷 B點徑向載荷 A點徑向載荷,故按B點處軸承計算軸承壽命。 由于工作溫度低于120°，由表7-7【4】

17、查得 由此可求得 2.5 鏈輪的設計 （1） 確定計算功率 查表3-6【4】取工況系數(shù), 可得 得 p=1.315kw （2） 選擇鏈輪齒數(shù) 1） 根據(jù)傳動比i = 3,查表3-6得，取 2） 大鏈輪齒數(shù) ,?。ㄅ紨?shù)） 3） 實際傳動比 4） 驗算傳動比 =4%<5% 合格 （3） 初定中心距 （4） 確定鏈節(jié)數(shù) 取偶數(shù)Lp=130 （5） 計算額定功率 1） 采用單排鏈，查3-4 表 2） 小鏈輪齒數(shù)系數(shù) (查表3-5【4】) 3） 鏈長系數(shù)

18、 (按圖3.13【4】曲線1查找) 4） 計算額定功率 （6） 確定鏈條節(jié)距 由和，查圖3.12【4】，選單排08A滾子鏈， 油表3-1【4】查得，鏈節(jié)距p=12.7mm。 （7） 驗算鏈速 合格 （8） 計算實際中心距 （9） 確定鏈條長度 （10） 結構設計 小鏈輪直徑 2.6 鍵的選擇 均選普通平鍵A型鍵 表3-1 鍵的選擇 鍵的位置 型號尺寸 帶輪小輪 6×5×19 齒數(shù)30齒輪 8×8×18 齒數(shù)24齒輪 8×8

19、×18 齒數(shù)36齒輪 8×8×18 齒數(shù)18齒輪 10×8×28 齒數(shù)34齒輪 10×8×28 鏈輪小輪 8×10×36 2.7 螺栓及其相關件的選擇 附件尺寸均參考對應螺釘或螺栓【5】 表3-1 螺栓的選擇 螺釘位置 型號尺寸 數(shù)量（個） 帶輪螺母 20M15 1 軸承端蓋螺釘 35M6 12 箱蓋鏈接螺栓 40M8 4 鏈輪螺母 25M30 1 窺孔蓋螺釘 16M8 8 3 操縱機構方案設計 選擇單獨操縱機構，擺

20、動式操縱機構原理圖如圖【8】 圖4-1擺動式操縱原理圖 設計步驟 （1） 三聯(lián)滑移齒輪操縱機構設計： L=96mm 考慮結構形狀，取H=100mm 則得 滑塊長度取L=30mm R=H+e=100+5.76=105.76mm 得 所以滿足條件 （2） 雙聯(lián)滑移齒輪操縱機構設計 L=82 考慮結構形狀，取H=90mm 則得 滑塊高度取h=20mm R=H+e=90+4.76=94.76mm 可得 所以滿足條件。 4 變速箱的潤滑與密封 （1）潤滑 潤滑對機械設備的正常運轉起著重要的作用，其作用為：控制摩擦、減少磨損、

21、降低溫度、防止腐蝕、保護金屬表面、密封作用、減震防噪等。 1軸承潤滑 該裝置軸承轉速較低，采用脂潤滑，滾動軸承轉速n與其內(nèi)徑d乘積dn是選用脂潤滑的重要依據(jù)， 具體計算如下： 由于，所以該裝置采用脂潤滑。 據(jù)此選用鈉基脂或者鈣－鈉基脂。 2齒輪潤滑 據(jù)齒輪圓周速度 查表10-5 采用浸油潤滑。 3鏈輪潤滑 根據(jù)鏈輪速度和小齒輪齒數(shù)，用油刷或油壺定期潤滑。 （2）密封 為防止液體、氣體工作介質(zhì)或潤滑劑泄漏，防止灰塵、水分進入潤滑部位必須設有密封裝置。密封不僅能大量節(jié)約潤滑劑，保證機器正常工作，提高機器壽命，而且改善工作環(huán)境，對工人健康有利。 箱體上下接合

22、面處采用密封膠，密封效果好，其他結合面處可加墊片以消除間隙起到密封作用。軸承蓋處密封采用氈圈密封。 5 課程設計感想 在x老師的耐心的、細致的指導下，我完成了課程設計的全部內(nèi)容。通過本次三周的課程設計，我們提高了自己的綜合分析能力，明白了許多設計問題并獲得了一些實踐經(jīng)驗。 在設計過程中，我進行了部分零部件的設計計算，查閱了相關專業(yè)書籍和設計手冊。將近三周的設計計算過程，使我們的設計水平和能力有了很大提高。同時，CAD和手繪作圖能力也在此次的課程設計中得到鍛煉。 本次課程設計是一次實踐教學環(huán)節(jié)。通過對MB106A木工機床無級變速裝置的改進設計，使我們受到了方案比較，結構分

23、析，零件設計與計算，CAD輔助機械制圖，技術條件編寫及技術資料查找等方面的綜合訓練，培養(yǎng)了木工機床變速裝置的設計能力。 再次感謝x老師的悉心指導！ 參考文獻 [1] 花軍.現(xiàn)代木工機床設計.哈爾濱:東北林業(yè)大學出版社.2004.10 [2] 花軍.現(xiàn)代木工機床結構.哈爾濱:東北林業(yè)大學出版社.2006.6        [3] 孫玉芹、孟兆新.機械精度設計基礎.北京：科學出版社.2005.2 [4] 呂宏 機械設計 北京：北京大學出版社 2009.9 [5] 王連明 宋守玉 機

24、械設計課程設計 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社2008.1 [6] 哈爾濱工業(yè)大學.材料力學.北京：高等教育出版社.2005.10 [7] 何名新、錢可強.機械制圖.北京：高等教育出版社.2004.11 [8] 劉誠 機械制造裝備設計課程設計 哈爾濱：東北林業(yè)大學出版社.2010.10 [9] 金維洙 木材切削與木工刀具 哈爾濱：東北林業(yè)大學出版社 2005.9    [8] 孔凌嘉 張春林 械制基礎綜合課程設計 北京：北京理工大學出版社.2004.2 [9] 韓繼光 機械設計基礎學習指南 北京：機械工業(yè)出版社 1996.2   18 / 18文檔可自由編輯打印