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課程設(shè)計(jì)
題，，，，，，，目:分級變速主傳動系統(tǒng)
院，，，，，，，系:機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化，
姓，，，，，，，名:
指 導(dǎo) 教 師:
目，，，，錄，
摘要，...................................................................................................................I
第，1，章，課程設(shè)計(jì)的目的，...............................................................................1
第，2，章，課程設(shè)計(jì)題目?主要設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)要求........................................2
2.1，課程設(shè)計(jì)題目和主要技術(shù)參數(shù)，...............................................2
2.2技術(shù)要求，......................................................................................2
第，3，章，運(yùn)動設(shè)計(jì)，...........................................................................................3
3.1，運(yùn)動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定，.......................................................3
3.2，核算主軸轉(zhuǎn)速誤差，...................................................................5
第，4，章，動力計(jì)算，............................................................................................6
4.1，帶傳動設(shè)計(jì)，.................................................................. ...............6
4.2，計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算，..........................................................................7
4.3，齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算，..................................................................8
4.4，傳動軸最小軸徑的初定，.............................................................11
4.5，執(zhí)行軸軸頸直徑的確定?，.........................................................12
4.6，軸承的選擇:，...............................................................................12
4.7，花鍵的選擇?，.............................................................................12
第，5，章，主要零部件的選擇，...........................................................................13
5.1，擺桿式操作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，...........................................................13
5.2，電動機(jī)的選擇，...........................................................................13
第，6，章，校核，....................................................................................................14
6.1，Ⅳ軸剛度校核，...........................................................................14
6.2，軸承壽命校核，...........................................................................15
第，7，章，潤滑與密封，........................................................................................16
第，8，章，設(shè)計(jì)結(jié)論，............................................................................................17
參考文獻(xiàn)，..........................................................................................................18
摘 要
設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)算和校核相關(guān)運(yùn)動參數(shù)
和動力參數(shù)。
這次說明書著重研究機(jī)床主傳動系統(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(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。本文通過對主傳動系統(tǒng)中三聯(lián)滑
移齒輪傳動特點(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。
I，
第1章，課程設(shè)計(jì)的目的
(1)、課程設(shè)計(jì)屬于機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課的延續(xù)?通過設(shè)計(jì)實(shí)踐?進(jìn)一步學(xué)習(xí)掌
握機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法。
(2)、培養(yǎng)綜合運(yùn)用機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、精度設(shè)計(jì)、金屬工藝學(xué)、材
料熱處理及結(jié)構(gòu)工藝等相關(guān)知識?進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的能力。
(3)、培養(yǎng)使用手冊、圖冊、有關(guān)資料及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的能力。
(4)、提高技術(shù)總結(jié)及編制技術(shù)文件的能力。
(5)、是畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)實(shí)施的技術(shù)準(zhǔn)備。
第2章 課程設(shè)計(jì)題目主要設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)要求
2.1課程設(shè)計(jì)題目和主要技術(shù)參數(shù)
題目10：分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)，
技術(shù)參數(shù)：Nmin=40r/min，Nmax=450r/min，Z=8，級，公比為，1.41，電動
機(jī)功率，P=3KW，電機(jī)轉(zhuǎn)速，n=1430r/min，
2.2，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(dú)操縱機(jī)構(gòu)。
3.，進(jìn)給傳動系統(tǒng)采用單獨(dú)電動機(jī)驅(qū)動。
2，
哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，
第3，章
運(yùn)動設(shè)計(jì)
3.1運(yùn)動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定
3.1.1轉(zhuǎn)速范圍
Rn==
3.1.2轉(zhuǎn)速數(shù)列
轉(zhuǎn)速數(shù)列。查《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》表，2-9標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表，首先找到40r/min、然后每隔5個數(shù)取一個值（1.41=1.066），得出主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為40r/min、56r/min、80r/min、112r/min、160r/min、224，r/min，315，r/min，450，r/min共8級。
3.1.3，確定傳動組數(shù)和傳動副數(shù)。，
因?yàn)椋琙=8，可分解為Z=21×22×24。這種結(jié)構(gòu)式可以使傳動組結(jié)構(gòu)緊
湊，再設(shè)計(jì)時不至于使整體結(jié)構(gòu)過大。，
3.1.4寫傳動結(jié)構(gòu)式,畫結(jié)構(gòu)圖。
根據(jù)“前多后少”，“先降后升”，“前密后疏”,“升，2，降，4”的原
則,選取傳動方案，Z=21×22×24，,易知第一擴(kuò)大組的變速范圍，，r=φ
=1.41，=3.95〈8，符合“升，2，降，4”原則，其結(jié)，構(gòu)，網(wǎng)，如，圖，
結(jié)構(gòu)網(wǎng)，，Z=21×22×24
3.1.5畫轉(zhuǎn)速圖。轉(zhuǎn)速圖如下圖，
系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖
3.1.6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)
哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，
3.1.7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≥17,齒數(shù)和
Sz≤100~120,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， 齒輪齒數(shù)
傳
基本組
第一擴(kuò)大組
第二擴(kuò)大組
1:1.41
1:2
1:1.41
1:2.8
1:1
1:4
代
Z1
Z1ˋ
Z2
Z2ˋ
Z3
Z3ˋ
Z4
Z4ˋ
Z5
Z5ˋ
Z6
Z6ˋ
齒
30
42
24
48
35
49
22
62
45
45
18
72
3.2，核算主軸轉(zhuǎn)速誤差，
實(shí)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
〈10(-1)％
對Nmax=450r/min，實(shí)際轉(zhuǎn)速Nmax=1430×××=462.1r/min，，
則有
=2.68％〈4.1％
因此滿足要求。
各級轉(zhuǎn)速誤差
n
450
315
224
160
112
80
56
40
n`
462.02
323.45
229.55
160.68
115.52
80.86
57.39
40.17
誤差
2.68%
2.68%
2.48%
0.43%
3.14%
1.08%
2.48%
0.43%
各級轉(zhuǎn)速誤差都都小于，4.1%,因此不需要修改齒數(shù)。
第4，章 動力計(jì)算
4.1帶傳動設(shè)計(jì)
(1)，直徑計(jì)算，
計(jì)算功率，Pd=Ka*P=1.1*3=3.3KW，
查普通，V，帶選型圖,可得，d=80~100mm，
初取小帶輪直徑，d:，，取，d=100mm，，，，A，型，V，帶，
大帶輪直徑，D=n1d/n2=1430X100/900=158.9mm取
d=160mm，
根據(jù)，V，帶帶輪基準(zhǔn)直徑系列,取，D=160mm，
(2)計(jì)算帶長
求，Dm，，Dm=(D，1，+D，2，)/2=(95+150)/2=122.5mm，
求△，
△=(D，1-D，2，)/2=(160-100)/2=30mm
根據(jù)，0.7(D1+D2)≤a≤2(D1+D2)，
即,182≤a0≤520mm取中心距,a0=450mm
Ld0≈2a0+(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a0=1286.84mm
，，，，
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表，3.2，選取標(biāo)準(zhǔn)，Ld，，，，得.,Ld=1250mm，
(3)求實(shí)際中心距和包角，
實(shí)際中心距，a≈a0+(Ld-L)/2=450-18.42=431.58mm，
中心距調(diào)整范圍，amax=a+0.03Ld=469.08mm，
amin=a-0.015Ld=412.83mm，
小輪包角，1=1800-（d1-d2）/aX57.30=1720>1200
(4)求帶根數(shù)，
計(jì)算傳動比，i，并驗(yàn)算傳動比相對誤差:，
理論傳動比，i0=3.575，
實(shí)際傳動比，i=n1，/n，2，=160/100=1.60，
6，
哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，
確定，V，帶根數(shù)，Z,，，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表，3.6,P
K?，=0.98;，
=1.30KW;由表，3.8,
由表，3.9,K
L
=0.95;由表，3.7,△P0=0.15KW
所以，Z≥P
C
/{(P
0
+△P0)×K
?
×K
L
}，
=3.3/(1.30+0.15)×0.98×0.95=2.44，
取，Z=3，根，
4.2，計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算，
(1)主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，，nj,由公式得，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速nj=70.92r/min，取主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，nj=80，r/min。
(2)確定各傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。Ⅲ軸共有，4，級轉(zhuǎn)速：160，r/min、224r/min、
315，r/min、450r/min。若經(jīng)傳動副傳動主軸?全部傳遞全功率，其中，160/min
是傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速，故其計(jì)算轉(zhuǎn)速，nⅢj=160，r/min，Ⅱ，軸共有，2，級
轉(zhuǎn)速：450，r/min、630，r/min。若經(jīng)轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動主軸，全部傳遞全功率，其
中，450/min，是傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速，，故其計(jì)算轉(zhuǎn)速，nⅡj=450，r/min；Ⅰ，軸
有，1，級轉(zhuǎn)速，且都傳遞全功率，所以其計(jì)算轉(zhuǎn)速，nⅠj=900，r/min。各計(jì)算轉(zhuǎn)
速入表。，
各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速
軸號
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
Ⅳ軸
計(jì)算轉(zhuǎn)速，r/min
900
450
160
80
(3)確定齒輪副的計(jì)算轉(zhuǎn)速。齒輪
Z
6
'
裝在主軸上并具有
40、56、80、
'
112r/min，共，4，級轉(zhuǎn)速，其中有，80、112r/min，傳遞全功率，故，Z
6
j=80，r/min。，
齒輪，Z
Z，6，/，Z，6
6
'
裝在Ⅲ軸上，有，160、224、315、450r/min，共，4，級轉(zhuǎn)速，經(jīng)齒輪副
傳動主軸，則，4，個轉(zhuǎn)速都傳遞全功率?故，Z6，j=160r/min。依次可以
得出其余齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，如表：
齒輪副計(jì)算轉(zhuǎn)速
序號
Z1
Z1`
Z2
Z2`
Z3
Z3`
Z4`
Z4`
Z5
Z5`
Z6
Z6`
n，j
900
630
900
450
450
315
450
160
160
160
315
80
2
4.3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，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)
式中mj——按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù)（mm）；
——驅(qū)動電動機(jī)功率（kW）；
——被計(jì)算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）；
——大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比，外嚙合取“+”，內(nèi)嚙合取“-”；
——小齒輪的齒數(shù)（齒）；
——齒寬系數(shù)，（B為齒寬，m為模數(shù)），；=8
——材料的許用接觸應(yīng)力（）。取=650 Mpa
mj=16338
得：基本組的模數(shù)，mj=3
，第一擴(kuò)大組的模數(shù)，mj=3
，第二擴(kuò)大組的模數(shù)mj=4
（2）基本組齒輪計(jì)算。
基本組齒輪幾何尺寸見下表，
齒輪
Z1
Z1`
Z2
Z2`
齒數(shù)
30
42
24
48
分度圓直徑
90
126
92
144
齒頂圓直徑
96
132
98
150
齒根圓直徑
82.5
118.5
84.5
136.5
齒寬
15
15
15
15
8
哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，
8
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，
彎曲應(yīng)力驗(yàn)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;，
m-----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;，
K，s，-----壽命系數(shù)；，
=
K，T，----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），=500（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)，查【5】2上，取=0.60
----功率利用系數(shù)，查【5】2上，取=0.78
-----材料強(qiáng)化系數(shù)，查【5】2上， =0.60
-----工作狀況系數(shù)，取=1.1
-----動載荷系數(shù)，查【5】2上，取=1
------齒向載荷分布系數(shù)，查【5】2上，=1
Y------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 Mpa；
---許用彎曲應(yīng)力（MPa），查【4】，表4-7，取=275 Mpa；
根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得：
=635 Mpa
=78 Mpa
（3）擴(kuò)大組齒輪計(jì)算。
第一擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸見下表，
齒輪
Z3
Z3`
Z4
Z4`
齒數(shù)
35
49
22
62
分度圓直徑
105
147
66
186
齒頂圓直徑
111
153
72
192
齒根圓直徑
97.5
139.5
58.5
178.5
齒寬
30
30
30
30
第二擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸見下表
齒輪
Z5
Z5`
Z6
Z6`
齒數(shù)
45
45
18
72
分度圓直徑
180
180
72
288
齒頂圓直徑
188
188
80
296
齒根圓直徑
170
170
62
278
齒寬
40
40
40
40
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
可得=0.62，，=0.77，=0.60，=1.1
=1，=1，m=3.5，=280；
可求得：
=620.73Mpa，
=136.24Mpa
4.4，傳動軸最小軸徑的初定，
由【5】式6，傳動軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下式計(jì)算：
d=1.64（mm）
或 d=91（mm）
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(jì)算轉(zhuǎn)速
---該軸每米長度的允許扭轉(zhuǎn)角，==。
各軸最小軸徑如表3-3。
表3-3 最小軸徑
軸 號
Ⅰ 軸
Ⅱ 軸
III 軸
最小軸徑mm
35
40
45
4.5，執(zhí)行軸軸頸直徑的確定，
執(zhí)行軸的前軸勁，D1，尺寸由教材，4-9，表得到,D1=75mm，
后軸勁，D2=(0.7~0.9)D1，所以取，D2=0.8D1=60mm，
初步計(jì)算,取當(dāng)量外徑，D=0.5(D1+D2)=67.5mm，
執(zhí)行軸選用階梯狀中空結(jié)構(gòu),內(nèi)徑直徑，d=0.4D=0.4*67.5=27mm，
4.6，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7007C 另一安裝深溝球軸承6012
II軸：對稱布置深溝球軸承6009
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
軸承布置見展開
4.7，花鍵的選擇:
I軸安裝帶輪處選擇普通平鍵規(guī)格：
BXL=10X56
II軸選擇花鍵規(guī)格：
N× d×D×B =8X36X40X7
III軸選擇鍵規(guī)格：BXL=14X90
第5，章 主要零部件的選擇
5.1，擺桿式操作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，
(1)幾何條件;，
(2)不自鎖條件。，
具體結(jié)構(gòu)見，CAD，圖，
5.2，電動機(jī)的選擇，
選擇，Y，系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機(jī)。，
由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》附錄，K，得：電動機(jī)型號為，Y100L2-4，額定功率，3KW。
由表，K3，得：安裝尺寸，A=160mm，AB=205mm，HD=245mm。
第6章 校核
6.1 Ⅳ軸剛度校核
1、Ⅳ軸撓度校核
單一載荷下?軸中心處的撓度采用如下的公式計(jì)算?:，
L-----兩支承的跨距;，
D-----軸的平均直徑;，
X=，a，i，/L:，a，i，-----齒輪工作位置處距較近支承點(diǎn)的距離;，
N-----軸傳遞的全功率;，
，---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°。，
查文獻(xiàn)，6,帶齒輪軸的許用撓度[y，]=5/10000*L，即[y，]=0.268。
因合成撓度小于許用撓度,故軸的撓度滿足要求。
傳動軸在支承點(diǎn)A，B處的傾角可按下式近似計(jì)算：
將上式計(jì)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。
哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，
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(jì)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。
第7章，潤滑與密封
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(jī)
械壽命?提高經(jīng)濟(jì)效益，冷卻，要求隨時將摩擦熱排出機(jī)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(fù)荷和緩和沖擊及減震，動能傳遞，液壓系統(tǒng)和遙控馬達(dá)及摩擦
無級變速等。
由于帶輪轉(zhuǎn)速為，450r/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(jìn)入軸承防止?jié)櫥瑒┑牧魇?。采?
密封圈密封即可滿足要求。
第8章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明
8.1 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(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)由于時間的限制，一0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(jì)時整個機(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 布置傳動件及選擇結(jié)構(gòu)方案。
2 檢驗(yàn)傳動設(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(diǎn)和受力方向，為軸和軸承的驗(yàn)算提供必要的數(shù)據(jù)。
8.2 展開圖及其布置
展開圖就是按照傳動軸傳遞運(yùn)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。
I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)。
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。
第9章 設(shè)計(jì)結(jié)論
經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)，使我對機(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，并且對設(shè)計(jì)工作有了更深入的認(rèn)識。懂得了.理論和實(shí)
踐同等重要。理論能指導(dǎo)實(shí)踐，使你能事半功倍，實(shí)踐能上升成為理論
為以后的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。從校門走出后,一定要重視實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累,要
多學(xué)多問。把學(xué)校學(xué)習(xí)的專業(yè)知識綜合的應(yīng)用起來，這非常重要。體會到
把技術(shù)搞好就必須安心的學(xué)習(xí)，虛心向別人請教，耐心的對待每一個問題
不放過任何一個自己遇到的問題，要善于發(fā)現(xiàn)問題。
在設(shè)計(jì)過程中，得到老師的精心指導(dǎo)和幫助，由于經(jīng)驗(yàn)尚淺，知識把
握不熟練，設(shè)計(jì)中定有許多地方處理不夠妥當(dāng)，有些部分甚至可能存在錯
誤,望老師多提寶貴意見。
參考文獻(xiàn)
1.段鐵群.《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》.科學(xué)出版社
2.于惠力，向敬忠，張春宜.《機(jī)械設(shè)計(jì)》.科學(xué)出版社
3.于惠力，張春宜，潘承怡.《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》哈爾濱理工大學(xué)
4.戴署.《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》.機(jī)械工業(yè)出版社
5.陳易新.《金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》
6.《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》2，上冊
7.濮良貴.《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》。
哈
爾
濱 理 工
大
學(xué)
題 目? 分級變速主傳動系統(tǒng)
院 系?機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
姓 名?
指導(dǎo)教師?
年
月
日
哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
目 錄
摘要 ................................................................................................................... I
第 1 章 課程設(shè)計(jì)的目的 .................................................................................. 1
第 2 章 課程設(shè)計(jì)題目?主要設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)要求 ........................................ 2
2.1 課程設(shè)計(jì)題目和主要技術(shù)參數(shù) .................................................. 2
2.2 技術(shù)要求 .................................................................................... 2
第 3 章 運(yùn)動設(shè)計(jì) .............................................................................................. 3
3.1 運(yùn)動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定 ......................................................... 3
3.2 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 ..................................................................... 5
第 4 章 動力計(jì)算 .............................................................................................. 6
4.1 帶傳動設(shè)計(jì) ............................................................................... 6
4.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算 .......................................................................... 7
4.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算 .................................................................. 8
4.4 傳動軸最小軸徑的初定 ............................................................. 11
4.5 執(zhí)行軸軸頸直徑的確定? .........................................................12
4.6 軸承的選擇: ...............................................................................12
4.7 花鍵的選擇? .............................................................................12
第 5 章 主要零部件的選擇 ..............................................................................13
5.1 擺桿式操作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ............................................................13
5.2 電動機(jī)的選擇 ............................................................................13
第 6 章 校核 .....................................................................................................14
6.1 Ⅳ軸剛度校核 ............................................................................14
6.2 軸承壽命校核 ............................................................................15
第 7 章 潤滑與密封 .........................................................................................16
第 8 章 設(shè)計(jì)結(jié)論 .............................................................................................17
參考文獻(xiàn) ..........................................................................................................18
哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
摘要
設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)算和校核相關(guān)運(yùn)動參數(shù)
和動力參數(shù)。
這次說明書著重研究機(jī)床主傳動系統(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(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。本文通過對主傳動系統(tǒng)中三聯(lián)滑
移齒輪傳動特點(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。
I
哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
第 1 章 課程設(shè)計(jì)的目的
(1)、課程設(shè)計(jì)屬于機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課的延續(xù)?通過設(shè)計(jì)實(shí)踐?進(jìn)一步學(xué)習(xí)掌
握機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法。
(2)、培養(yǎng)綜合運(yùn)用機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、精度設(shè)計(jì)、金屬工藝學(xué)、材
料熱處理及結(jié)構(gòu)工藝等相關(guān)知識?進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的能力。
(3)、培養(yǎng)使用手冊、圖冊、有關(guān)資料及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的能力。
(4)、提高技術(shù)總結(jié)及編制技術(shù)文件的能力。
(5)、是畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)實(shí)施的技術(shù)準(zhǔn)備。
- 1 -
哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
第 2 章 課程設(shè)計(jì)題目?主要設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)要求
2.1 課程設(shè)計(jì)題目和主要技術(shù)參數(shù)
題目?分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)?Nmin=40r/min?Nmax=450r/min?Z=8 級?公比為 1.41?電動
機(jī)功率 P=3KW?電機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1430r/min
2.2 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(dú)操縱機(jī)構(gòu)。
3. 進(jìn)給傳動系統(tǒng)采用單獨(dú)電動機(jī)驅(qū)動。
2
哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
第 3 章
運(yùn)動設(shè)計(jì)
450
?1? 轉(zhuǎn)速范圍。Rn= =
3.1 運(yùn)動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定
N min 40
=11.25
? 2? 轉(zhuǎn)速 數(shù)列。首 先找到
6
40r/min 、然后 每隔
5
個數(shù) 取一個值
p1(x1-1) 4
?1.41=1.06 ??故得出主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為?
40 r/min、56r/min、80 r/min、112 r/min、160 r/min、224 r/min?
315 r/min?450r/min?共 9 級。
?3? 確定傳動組數(shù)和傳動副數(shù)。
因?yàn)?Z=8?可分解為?Z=21×22×24。這種結(jié)構(gòu)式可以使傳動組結(jié)構(gòu)緊
湊?再設(shè)計(jì)時不至于使整體結(jié)構(gòu)過大。
?4?寫傳動結(jié)構(gòu)式,畫結(jié)構(gòu)圖。
根據(jù)“前多后少” , “先降后升” , “前密后疏”,“升 2 降 4”的原
則,選取傳動方案 Z=21×22×24 ,易知第一擴(kuò)大組的變速范圍 r=φ
=1.41 =3.95〈8 符合“升 2 降 4”原則?其結(jié) 構(gòu) 網(wǎng) 如 圖
結(jié)構(gòu)網(wǎng) Z=21×22×24
3
哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
?5? 畫轉(zhuǎn)速圖。轉(zhuǎn)速圖如下圖
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?
主傳動系統(tǒng)圖
4
傳
基本組
第一擴(kuò)大組
第二擴(kuò)大組
1:1.41
1:2
1?1.41
1:2.80
1:1
1:4
代
Z1
Z1ˋ
Z2
Z2ˋ
Z3
Z3ˋ
Z4
Z4ˋ
Z5
Z5ˋ
Z6
Z6ˋ
齒
30
42
24
48
35
49
22
62
45
45
18
72
哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
?7?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≥17,齒數(shù)和
Sz≤100?120?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?
齒輪齒數(shù)
比
3.2 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差
實(shí)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(shí) 際 轉(zhuǎn) 速 n
'
? 標(biāo) 準(zhǔn) 轉(zhuǎn) 速 n
|? 1 0 (? ? 1 )%
對
Nmax=450r/min
?
462 .1 ? 450
標(biāo) 準(zhǔn) 轉(zhuǎn) 速 n
Nmax`=1430*95/150*30/42*45/453=462.1r/min
則有
=2.68?〈4.1?
450
因此滿足要求。
各級轉(zhuǎn)速誤差
n
450
315
224
160
112
80
56
40
n`
462.02
323.45
229.55
160.68
115.52
80.86
57.39
40.17
誤差
2.68%
2.68?
2.48?
0.43?
3.14?
1.08?
2.48?
0.43?
各級轉(zhuǎn)速誤差都都小于 4.1??因此不需要修改齒數(shù)。
5
哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
第 4 章
動力計(jì)算
dn 100 ? 1430
900
4.1 帶傳動設(shè)計(jì)
(1) 直徑計(jì)算
計(jì)算功率 Pd=Ka*P=1.1*3=3.3KW
查普通 V 帶選型圖?可得 d=80~100mm
初取小帶輪直徑 d? 取 d=100mm A 型 V 帶
大帶輪直徑 D? D= = =158.9mm
2
根據(jù) V 帶帶輪基準(zhǔn)直徑系列?取 D=160mm
?2?計(jì)算帶長
求 Dm Dm=(D 1 +D 2 )/2=(95+150)/2=122.5mm
求△ △=?D1 -D
2
?/2=?160-100?/2=30mm
根據(jù) 0.7?D1+D2?≤a≤2?D1+D2?
即?182≤a0≤520mm
初取中心距?a0=450mm
帶長 L= ? ×Dm+2×a0+△
2
/a0=1286.84 mm
? ? ? ?
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 3.2 選取標(biāo)準(zhǔn) Ld 得?Ld=1250mm
?3?求實(shí)際中心距和包角
實(shí)際中心距 a≈a0+(Ld-L)/2=450-18.42=431.58mm
中心距調(diào)整范圍 amax=a+0.03Ld=469.08mm
amin=a-0.015Ld=412.83mm
小輪包角 ? 1 =180 -?D 1 -D 2 ?/a×57.3 =172 >120
?4?求帶根數(shù)
驗(yàn)算帶速? ? ? =∏D 1 n 1 /60×1000=3.14×100×1430/(60×1000)=
7.49m/s
5≤? ≤25?合格
計(jì)算傳動比 i 并驗(yàn)算傳動比相對誤差?
理論傳動比 i0=3.575
實(shí)際傳動比 i=n1 /n 2 =160/100=1.60
6
哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
確定 V 帶根數(shù) Z? 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 3.6?P
K? =0.98?
0
=1.30KW?由表 3.8?
由表 3.9?K
L
=0.95?由表 3.7?△P0=0.15KW?
所以 Z≥P
C
/??P
0
+△P0?×K
?
×K
L
?
=3.3/(1.30+0.15)×0.98×0.95=2.44
取 Z=3 根
4.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算
?1?主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 nj?由公式
n
j
=n
m in
?
( z / 3 ?1)
得?主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速
nj=70.92r/min?取主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 nj=80 r/min。
?2?確定各傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。Ⅲ軸共有 4 級轉(zhuǎn)速?160 r/min、224r/min、
315 r/min、450r/min。若經(jīng)傳動副傳動主軸?全部傳遞全功率?其中 160/min
是傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速? 故其計(jì)算轉(zhuǎn)速 nⅢj=160 r/min?Ⅱ 軸共有 2 級
轉(zhuǎn)速?450 r/min、630 r/min。若經(jīng)轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動主軸?全部傳遞全功率?其
中 450/min 是傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速? 故其計(jì)算轉(zhuǎn)速 nⅡj=450 r/min?Ⅰ 軸
有 1 級轉(zhuǎn)速?且都傳遞全功率?所以其計(jì)算轉(zhuǎn)速 nⅠj=900 r/min。各計(jì)算轉(zhuǎn)
速入表。
各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速
軸號
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
Ⅳ軸
計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/min
900
450
160
80
?3? 確定齒輪副的計(jì)算轉(zhuǎn)速。齒輪
Z
6
'
裝在主軸上并具有
40、56、80、
'
112r/min 共 4 級轉(zhuǎn)速?其中有 80、112r/min 傳遞全功率?故 Z
6
j=80 r/min。
齒輪 Z
Z 6 / Z 6
6
'
裝在Ⅲ軸上?有 160、224、315、450r/min 共 4 級轉(zhuǎn)速?經(jīng)齒輪副
傳動主軸?則 4 個轉(zhuǎn)速都傳遞全功率?故 Z6 j=160r/min。依次可以
得出其余齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速?如表
7
哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
齒輪副計(jì)算轉(zhuǎn)速
序號
Z1
Z1`
Z2
Z2`
Z3
Z3`
Z4`
Z4`
Z5
Z5`
Z6
Z6`
n j
900
630
900
450
450
315
450
160
160
160
315
80
( u ? 1) P
m =16338 可得各組的模數(shù)
2
4.3 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 化 的 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 公 式 進(jìn) 行 計(jì) 算 ? 即
? m z 1 u [? j ] n j
?
m
——材料的許用接觸應(yīng)力? M P a ?。
式中 mj——按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù)?mm??
N d ——驅(qū)動電動機(jī)功率?kW??
n j ——被計(jì)算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速?r/min??
u ——大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比?外嚙合取“+”?內(nèi)嚙合取“-”?
z 1 ——小齒輪的齒數(shù)?齒??
m m m
? j ?
得?基本組的模數(shù) mj=3 第一擴(kuò)大組的模數(shù) mj=3 第二擴(kuò)大組的模數(shù)
mj=4
?2?基本組齒輪計(jì)算。
基本組齒輪幾何尺寸見下表
齒輪
Z1
Z1`
Z2
Z2`
齒數(shù)
30
42
24
48
分度圓直徑
90
126
92
144
齒頂圓直徑
96
132
98
150
齒根圓直徑
82.5
118.5
84.5
136.5
齒寬
15
15
15
15
8
哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
8
( u ? 1) K K K K N
1 2 3 s
? ? ( MPa ) ? ?? ?
5
191 ? 10 K K K K N
? ? ( MPa ) ? ?? ?
2
n n
K
m
60 n T
1
K ?
7 6
----基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)?接觸載荷取 = ?彎曲載荷取 =
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
zm uBn f
彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為?
zm BYn
式中 N----傳遞的額定功率?kW??這里取 N 為電動機(jī)功率?N=3kW;
j j
m-----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;
K s -----壽命系數(shù)?
s T n N q
K T ----工作期限系數(shù)?
C 0
T------齒輪工作期限?這里取 T=15000h.;
n 1 -----齒輪的最低轉(zhuǎn)速?r/min?, n 1 =400?r/min?
0 0 0
m----疲勞曲線指數(shù)?接觸載荷取 m=3?彎曲載荷取 m=6;
9
哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
K
K
K
n
N
q
----轉(zhuǎn)速變化系數(shù)?取 K
----功率利用系數(shù)?取 K
-----材料強(qiáng)化系數(shù)? K
n
N
q
=0.60
=0.78
=0.60
K
3
-----工作狀況系數(shù)?取 K
3
=1.1
K
2
-----動載荷系數(shù)?取
K
2
=1
K
1
------齒向載荷分布系數(shù)? K
1
=1
Y------齒形系數(shù)? Y=0.386?
?? j ?----許用接觸應(yīng)力?MPa?,取 ??
j
?=650 Mpa?
??
w
?---許用彎曲應(yīng)力?MPa??取??
w
?=275 Mpa?
根據(jù)上述公式?可求得及查取值可求得?
? j =639.47 Mpa ? ?? j ?
? w =78.72 Mpa ? ?? w ?
?3?擴(kuò)大組齒輪計(jì)算。
第一擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸見下表
齒輪
Z3
Z3`
Z4
Z4`
齒數(shù)
35
49
22
62
分度圓直徑
105
147
66
186
齒頂圓直徑
111
153
72
192
齒根圓直徑
97.5
139.5
58.5
178.5
齒寬
30
30
30
30
10
哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
第二擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸見下表
齒輪
Z5
Z5`
Z6
Z6`
齒數(shù)
45
45
18
72
分度圓直徑
180
180
72
288
齒頂圓直徑
188
188
80
296
齒根圓直徑
170
170
62
278
齒寬
40
40
40
40
K K K K
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?
n N q 3
K 2 =1? K 1 =1?m=3.5? n j =280?
可求得?
? j =620.73 Mpa ? ?? j ?
? w =136.24Mpa ? ?? w ?
4.4 傳動軸最小軸徑的初定
傳動軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下式計(jì)算?
d=1.64
4
Tn
?? ?
?mm?
或 d=91 4
N
?? ?nj
?mm?
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?
?
N
n J
?
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哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
n
j
----該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速
0
0
?? ?---該軸每米長度的允許扭轉(zhuǎn)角?
各軸最小軸徑如表
?? ?
=0.5
~
1
。
軸 號
Ⅰ 軸
Ⅱ 軸
Ⅲ軸
最小軸徑 mm
30
35
40
4.5 執(zhí)行軸軸頸直徑的確定?
執(zhí)行軸的前軸勁 D1 尺寸由教材 4-9 表得到?D1=75mm
后軸勁 D2=?0.7~0.9?D1 所以取 D2=0.8D1=60mm
初步計(jì)算?取當(dāng)量外徑 D=0.5?D1+D2?=67.5mm
執(zhí)行軸選用階梯狀中空結(jié)構(gòu)?內(nèi)徑直徑 d=0.4D=0.4*67.5=27mm
4.6 軸承的選擇:
一軸?深溝球軸承?代號 6006,6007
二軸?圓錐滾子軸承?代號 30207
三軸?圓錐滾子軸承?代號 30208
四軸?深溝球軸承?代號 6015
圓錐滾軸承?代號 30214
雙列圓柱滾子軸承?代號 N220E
軸承布置見展開圖
4.7 花鍵的選擇?
一軸?N*d*D*B=8*32*36*6
二軸?N*d*D*B=8*36*40*7
三軸?N*d*D*B=8*42*46*8
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第 5 章
主要零部件的選擇
5.1 擺桿式操作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
?1?幾何條件?
?2?不自鎖條件。
具體結(jié)構(gòu)見 CAD 圖
5.2 電動機(jī)的選擇
選擇 Y 系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機(jī)。
由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》附錄 K 得?電動機(jī)型號為 Y100L2-4?額定功率 3KW。
由表 K.3 得?安裝尺寸 A=160mm?AB=205mm?HD=245mm。
13
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第 6 章 校核
3 3
? ?
Y ?Y ? ? 171 .39 ? ?Y ?
4
2 2
Y ? Y ? Y ? 2Y Y cos ? ? ?Y ?
Y
2 2
6.1 Ⅳ軸剛度校核
?1?Ⅳ軸撓度校核
單一載荷下?軸中心處的撓度采用如下的公式計(jì)算?:
D mZn
L-----兩支承的跨距?
D-----軸的平均直徑?
X= a i /L? a i -----齒輪工作位置處距較近支承點(diǎn)的距離?
N-----軸傳遞的全功率?
校核合成撓度
a
a
Y b -------輸出扭距齒輪撓度
? ? ? ? 2 (? ? ? ) ?
? ---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? y a 2 =0.022? y a 3 =0.081? y a 1 =0.120?
y b 5 =0.198? y b 4 =0.093? y b 6 =0.065。
合成撓度 Y h ? y a 1 ? y b 5 ? 2 y a1 y b 5 c os ? =0.202
查文獻(xiàn) 6?帶齒輪軸的許用撓度 ?y ?=5/10000*L
即 ?y ?=0.268。
因合成撓度小于許用撓度?故軸的撓度滿足要求。
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?2? П
軸扭轉(zhuǎn)角的校核
傳動軸在支承點(diǎn) A?B 處的傾角?
A
, ?
B
可按下式近似計(jì)算?
?
A
?
??
B
?
3 y
l
h
?rad
? ? ?? ?
將上式計(jì)算的結(jié)果代入得?
? A ? ?? B ? 0 .00042 ?rad ?
由文獻(xiàn) 6?查得支承處的 ?? ?=0.001
因? A ? ?? B ? 0 .00042 〈0.001?故軸的轉(zhuǎn)角也滿足要求。
16670 C 16670 29.5 ? 1000
6.2 軸承壽命校核
由 П 軸最小軸徑可取軸承為 6212 深溝球軸承,壽命指數(shù) ε
X=1?Y=0。
對Ⅳ軸受力分析
得?前支承的徑向力 Fr=2541.33N。
由軸承壽命的計(jì)算公式?預(yù)期的使用壽命 [L10h]=15000h
( ) ( )
=3?P=XFr+YFa
L
=
×
=
×
=93123.82h
≥
[L
10h
]=15000h
n
P
280
2238.38
10h
軸承壽命滿足要求。
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第 7 章 潤滑與密封
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(jī)
械壽命?提高經(jīng)濟(jì)效益?冷卻?要求隨時將摩擦熱排出機(jī)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(fù)荷和緩和沖擊及減震?動能傳遞?液壓系統(tǒng)和遙控馬達(dá)及摩擦
無級變速等。
由于帶輪轉(zhuǎn)速為 450r/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(jìn)入軸承?防止?jié)櫥瑒┑牧魇?。采?
密封圈密封即可滿足要求。
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第 8 章 設(shè)計(jì)結(jié)論
經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)?使我對機(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?并且對設(shè)計(jì)工作有了更深入的認(rèn)識。懂得了.理論和實(shí)
踐同等重要。理論能指導(dǎo)實(shí)踐?使你能事半功倍?實(shí)踐能上升成為理論?
為以后的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。 從校門走出后,一定要重視實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累,要
多學(xué)多問。把學(xué)校學(xué)習(xí)的專業(yè)知識綜合的應(yīng)用起來?這非常重要。體會到
把技術(shù)搞好就必須安心的學(xué)習(xí)?虛心向別人請教?耐心的對待每一個問題?
不放過任何一個自己遇到的問題?要善于發(fā)現(xiàn)問題。
在設(shè)計(jì)過程中?得到老師的精心指導(dǎo)和幫助?由于經(jīng)驗(yàn)尚淺?知識把
握不熟練?設(shè)計(jì)中定有許多地方處理不夠妥當(dāng)?有些部分甚至可能存在錯
誤?望老師多提寶貴意見。
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哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
參考文獻(xiàn)
1.段鐵群.《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》.科學(xué)出版社?
2.于惠力?向敬忠?張春宜.《機(jī)械設(shè)計(jì)》.科學(xué)出版社?
3.于惠力?張春宜?潘承怡.《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》?哈爾濱理工大學(xué)?
4.戴署.《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》.機(jī)械工業(yè)出版社?
5.陳易新.《金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》?
6.《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》2 上冊?
7.濮良貴.《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》。
18