8級(jí)分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)【N=40~450；Z=8級(jí)；公比為1.41；P=3kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1430含2張CAD圖】
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機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)小組 班級(jí) 專業(yè)姓名 學(xué)號(hào) 任務(wù)分工 姓名 學(xué)號(hào) 任務(wù)分工繪圖 計(jì)算 繪圖小組成員計(jì)算 繪圖主要技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)：Nmin=40r/min；Nmax=450r/min ；Z=8 級(jí)；公比為 1.41；電動(dòng)機(jī)功率 P=3kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1430r/min指導(dǎo)教師 聯(lián)系方式設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)：根據(jù)給定的極限轉(zhuǎn)速、變速級(jí)數(shù)、及公比值，確定其轉(zhuǎn)速范圍、轉(zhuǎn)速數(shù)列、結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)，繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖，確定齒輪齒數(shù)，計(jì)算轉(zhuǎn)速誤差。2、動(dòng)力計(jì)算：根據(jù)給定的有關(guān)參數(shù)，確定各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速；確定各傳動(dòng)軸和主軸的軸徑，確定并驗(yàn)算各傳動(dòng)齒輪的模數(shù)，計(jì)算主軸的合理跨距；對(duì)靠近主軸的傳動(dòng)軸進(jìn)行剛度校核，并驗(yàn)算該軸上軸承的壽命。3、繪制下列圖紙：（1）主軸箱橫剖面圖 1 張（A1 或 A0）。（2）主軸零件工作圖（A2 或 A3），并附在設(shè)計(jì)計(jì)算說明書內(nèi)。4、編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書（約 8000 字左右）：設(shè)計(jì)計(jì)算說明書書寫格式梗概摘要；目錄；課程設(shè)計(jì)的目的；課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)；動(dòng)力計(jì)算；主要零部件的選擇；校核；結(jié)束語；參考資料等5、提交課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書及圖紙打印稿和電子稿，并準(zhǔn)備答辯。課程設(shè)計(jì)時(shí)間：20XX 年 12 月 22 日至 20XX 年 01 月 02 日答辯時(shí)間：20XX 年 01 月 02 日主要參考文獻(xiàn)、資料： 【1】、趙韓.《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》.高等教育出版社；【2】、周堃敏.《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》.高等教育出版社【3】、于惠力 主編 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 科學(xué)出版社 第一版【4】、戴 曙 主編 《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》 機(jī)械工業(yè)出版社【5】、趙九江 主編 《材料力學(xué)》 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 第一版【6】、鄭文經(jīng) 主編 《機(jī)械原理》 高等教育出版社 第七版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II目 錄摘 要 ...............................................................................................................II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) ...............................................................42.3 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 ...................................................................................5第 3 章 動(dòng)力計(jì)算 ................................................................................................73.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) ...............................................................................................73.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算 .......................................................................................83.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算 ...............................................................................93.5 主軸合理跨距的計(jì)算 .............................................................................13第 4 章 主要零部件的選擇 ..............................................................................154.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 ..........................................................................................154.2 軸承的選擇 .............................................................................................154.3 變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇 ..............................................................................15第 5 章 校核 ......................................................................................................165.1 軸的校核 .................................................................................................165.2 軸承壽命校核 .........................................................................................18第 6 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明 ..................................................................................196.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 .....................................................196.2 展開圖及其布置 .....................................................................................19結(jié)論 ....................................................................................................................20III參考文獻(xiàn) ............................................................................................................21致謝 ....................................................................................................................221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。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 4：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)：Nmin=40r/min；Nmax=450r/min ；Z=8 級(jí)；公比為 1.41；電動(dòng)機(jī)功率 P=3kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1430r/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)。1.3.3 任務(wù)分配成員 學(xué)號(hào) 任務(wù)計(jì)算、繪圖計(jì)算繪圖繪圖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= = =11.25minaxN4052.1.2 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(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 40r/min、56r/min、80r/min、112r/min、160r/min 、224 r/min，315 r/min， 450r/min 共 8 級(jí)。2.1.3 確定結(jié)構(gòu)式對(duì)于 Z=8 可分解為：Z=2 1×22×24。。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(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，滿足要求滿足要求，其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖 2-1。圖 2-1 結(jié)構(gòu)網(wǎng)42.1.5 繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖（1）選擇電動(dòng)機(jī)：采用 Y 系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。（2）繪制轉(zhuǎn)速圖，如圖 2-2 所示：圖 2-2 轉(zhuǎn)速圖（3）畫主傳動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)圖如圖 2-3：1-2 軸最小中心距： D)+2m(Z1>Aax2min-軸最小齒數(shù)和: )M+(Saxzi2.2 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?5圖 2-3 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖（7）齒輪齒數(shù)的確定。據(jù)設(shè)計(jì)要求 Zmin≥18—20,由表 4.1，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 1 擴(kuò)大組 第 2 擴(kuò)大組傳動(dòng)比 1:1 1:2 1:1.41 1：2 2：1 1:2代號(hào) Z1Z 'Z2Z 'Z3Z 'Z4Z 'Z5Z 'Z6Z '齒數(shù) 27 27 18 36 25 35 20 40 79 39 39 792.3 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?6)%1(0n????標(biāo) 準(zhǔn) 轉(zhuǎn) 速標(biāo) 準(zhǔn) 轉(zhuǎn) 速實(shí) 際 轉(zhuǎn) 速對(duì) Nmax=450r/min，實(shí)際轉(zhuǎn)速為 min/460397524013maxrN????則有 %1.2.6??因此滿足要求。同理，根據(jù)計(jì)算得出其他各組的數(shù)據(jù)如下表：因此滿足要求。各級(jí)轉(zhuǎn)速誤差表 2-2 轉(zhuǎn)速誤差分析表n 450 315 224 160 112 80 56 40n` 507 322 229.9 161 112.1 78.4 56.02 39.2誤差 1.4％ 2.1％ 2.6％ 0.6％ 0.09％ 0.02％ 0.03％ 2％所有計(jì)算結(jié)果都小于 4.1％，因此不需要修改齒數(shù)。7第 3 章 動(dòng)力計(jì)算3.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 輸出功率 P=3kw,轉(zhuǎn)速 n1=1430r/min,n2=315r/min1、確定計(jì)算功率:按最大的情況計(jì)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=3kw2、選擇 V 帶的型號(hào):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=100mm3、確定帶輪直徑 d1,d2小帶輪直徑 d1=100mm驗(yàn)算帶速 v=πd1n1/(60×1000)=π×100×1430/(60×1000)=7.536m/s從動(dòng)輪直徑 d2=n1d1/n2=1430×100/350=408.6mm 取 d2=400mm 查[1]表 3.3計(jì)算實(shí)際傳動(dòng)比 i=d2/d1=400/100=44、定中心矩 a 和基準(zhǔn)帶長 Ld[1]初定中心距 a00.7(d1+d2) a0 2(d1+d2))?420 a0 1000 取 ao=700mm[2]帶的計(jì)算基準(zhǔn)長度Ld0≈2a0+π(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a0≈2x700+π(100+400)/2+(400-100)2/4×700≈2399mm查[1]表 3.2 取 Ld0=2400mm[3]計(jì)算實(shí)際中心距a≈a0+(Ld-Ld0)/2=700+(2400-2399)=700.5mm[4]確定中心距調(diào)整范圍amax=a+0.03Ld=700.5+0.03×2400=772.5mmamin=a-0.015Ld=700.5-0.015×2400=664.5mm5、驗(yàn)算包角:1=1800-（d 2-d1）/a×57.3 0=1800-(180-90)/290×57.30=1720>1200?6、確定 V 帶根數(shù)：確定額定功率：P 08由查表并用線性插值得 P0=0.15kw查[1]表 37 得功率增量 P0=0.13kw?查[1]表 38 得包角系數(shù) =0.99?K查[1]表 3 得長度系數(shù) Kl=0.81確定帶根數(shù)：Z=Pc/｛（P 0+ P0）× × ｝?lK=3.85/(1.05+0.13)×0.99×0.81=4.07 取 Z=53.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算1、主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 由《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》表3-2中的公式 71.r/min 4.0)3/8()32(min?????Ij?取計(jì)算轉(zhuǎn)速為80r/min2、傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 在轉(zhuǎn)速圖上，軸IV在最低轉(zhuǎn)速40r/min時(shí)經(jīng)過傳動(dòng)組傳動(dòng)副，得到主軸轉(zhuǎn)速為80 r/min。這個(gè)轉(zhuǎn)速高于主軸計(jì)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(jì)算轉(zhuǎn)速即nⅢj=160/min,同理可求得軸Ⅱ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 =315r/min、軸Ⅰ計(jì)算轉(zhuǎn)速為 =315 r/minj Ⅰj Ⅰn3、確定各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。由機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)可知，一對(duì)嚙合齒輪只需要校核危險(xiǎn)的小齒輪，因此只需求出危險(xiǎn)小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速?？汕蟮闷溆鄡蓪?duì)嚙合齒輪中危險(xiǎn)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速即 =100r/min， =100r/min28jzn36jzn各計(jì)算轉(zhuǎn)速入表 3-1。表 3-1 各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速4、確定齒輪副的計(jì)算轉(zhuǎn)速。齒輪 裝在主軸上轉(zhuǎn)速，其中只有'6Z90r/min 傳遞全功率，故 =90 r/min。依次可以得出其余齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，j'6如表 3-2。軸 號(hào) Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸 IV 軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/min 315 315 160 809表 3-2 齒輪副計(jì)算轉(zhuǎn)速序號(hào) Z2Z '2Z3Z '4Z5Z6n j315 315 160 160 80 803.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算1、計(jì)算各傳動(dòng)軸的輸出功率)(85.29.06.3nkwprb????額 7185212g .6.71.3r ()g主3、軸徑設(shè)計(jì)及鍵的選取軸一： =2.85Kw，取[Φ]=0.9 帶入公式：1P??28m=dⅠ28.,=d94???jnpd選花鍵：6×26×30×6軸二： =2.7Kw，取[Φ]=0.9 帶入公式：2??28=d28.4,=d914???jnpd選花鍵：8×32×36×6軸三： =2.6Kw，取[Φ]=0.9 帶入公式：3P??3m=dⅠ3.,=d914???jnpd選花鍵： 8×36×40×7主軸：選擇主軸前端直徑 =90mm，后端直徑 =(0.75~0.85) ,取1D2D1=65mm,則平均直徑 D=77.5mm。2D對(duì)于普通車床,主軸內(nèi)孔直徑 d=(0.55-0.6)D,故本例之中，主軸內(nèi)孔直徑取為 d=45mm，支承形式選擇兩支撐，初取懸伸量 α=90mm，支撐跨距L=520mm，選擇平鍵連接， b×h=22×14,l=100mm。因?yàn)?ф=0.50~1.0 所以取值較大，計(jì)算的軸的直徑為最小直徑，也是危險(xiǎn)直徑，所以實(shí)際裝配時(shí)可選用軸徑更大的軸。104、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 Ⅰ3-Ⅰ][)1(1638=m2j jmnuzP????45 號(hào)鋼整體淬火, =1100MPj按接觸疲勞計(jì)算齒輪模數(shù) m 3m=,6.2,][)1(1638=Ⅰ2-1 j2j ??可 得jnuzP??.5,Ⅰ3 j321j jm 3.0=2.6,][)(68=- j321j ??jnuzP??一般同一變速組內(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)。表 3-3 模數(shù)（2）基本組齒輪計(jì)算。表 3-4 基本組齒輪幾何尺寸見下表齒輪 Z1Z ' Z 2 Z '2齒數(shù) 27 27 18 36分度圓直徑 81 81 54 108齒頂圓直徑 87 87 66 114齒根圓直徑 73.5 73.5 46.5 100.5齒寬 24 24 24 24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：組號(hào) 基本組 第一擴(kuò)大組 第二擴(kuò)大組模數(shù) mm 3 3 311① 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：??wswaYnz)(109235式中 N----傳遞的額定功率（Kw），這里取 N 為電動(dòng)機(jī)功率，N=4kW;-----計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min ）； =500（r/min ）;jnjm-----初算的齒輪模數(shù)（mm）；m=3（mm）;B----齒寬（mm）；B=24（mm）;Z----小齒輪齒數(shù)；z=18;U----小齒輪齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之比,u=2;-----壽命系數(shù)；sK?sTnNKq----工作期限系數(shù)；TmC016T------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 0C70C612?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 =1.13 312-----動(dòng)載荷系數(shù)，查【5】2 上，取 =1K2K------齒向載荷分布系數(shù)，查【5】2 上， =1 1 1Y------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， =650Mpa；??j? ??j?---許用彎曲應(yīng)力（ MPa），查【4】，表 4-7， =275Mpa；w w根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得：=635 Mpa j????j?=78 Mpaww（3）擴(kuò)大組齒輪計(jì)算。表 3-5 第一擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸見下表齒輪 Z3 Z3` Z4 Z4`齒數(shù) 25 35 20 40分度圓直徑 75 105 60 120齒頂圓直徑 81 111 66 126齒根圓直徑 67.5 97.5 52.5 112.5齒寬 24 24 24 24表 3-6 第二擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸見下表齒輪 Z5 Z5` Z6 Z6`齒數(shù) 79 39 39 79分度圓直徑 237 117 117 237齒頂圓直徑 243 123 123 243齒根圓直徑 229.5 109.5 109.5 229.5齒寬 24 24 24 24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13241HB～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， nK=0.77， =0.60， =1.1， =1， =1，m=3.5 ， =355；NKq321jn可求得：=619 Mpa j????j?=135 Mpaww3.5 主軸合理跨距的計(jì)算由于電動(dòng)機(jī)功率 P=3Kw，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 nPT??950318.Nm90×5=假設(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；4716=09.38FcⅠy?背向力（沿 x 軸） Fp=0.5, Fc=2358N52.N= 2C?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×7.6=×FRAla7908.N=241?52B3.50根據(jù) 文獻(xiàn)【1】式 3.7 得：Kr=3.39 得前支承的???9.1.08.1.cosizLFra剛度：K A= 1689.69 N/ , =785.57N/um，umbK1415.27.869?baK主軸的當(dāng)量外徑 de=(80+60)/2=70mm，故慣性矩為48-4m0×3.=6)0..(=I????3ηaEA .1.918.263??查【1】圖 3-38 得 =2.0，與原假設(shè)接近，所以最佳跨距?0l=120 2.0=240mm,合理跨距為（0.75-1.5） ，取合理跨距 l=360mm。0l?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。15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＝1430r/min，功率P＝3kw選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī) 4.2 軸承的選擇I軸：與帶輪靠近段安裝深溝球軸承6007，另一端安裝深溝球軸6006II軸：靠近帶輪一側(cè)安裝深溝球軸承6007，中間安裝深溝球軸6007，后端安裝深溝球軸承61908III軸：安裝深溝球軸承6007兩個(gè)。4.3 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。16第 5 章 校核5.1 軸的校核（a） 主軸的前端部撓度 ??105.20.????ys（b） 主軸在前軸承處的傾角 rad?軸 承容 許 值 ?（c） 在安裝齒輪處的傾角 .軸 承容 許 值?6517085023685109D1.07 879il mL??????? ??平 均 總E 取為 ，MPa5.244 4087(1)(1)3560()66dI m????43 39.921.79512682zpF Nn???? ?主 計(jì)件 （ ），0.57()yzN.()xzFN由于小齒輪的傳動(dòng)力大，這里以小齒輪來進(jìn)行計(jì)算 44291295103.785QPmzn?????主計(jì)主 主 （將其分解為垂直分力和水平分力，由公式 ,tatanynQzyFF????可得 2105()647()QzyN??2810352()3ZMl Nm?A件yyF件176()2xxd??件主軸載荷圖如圖 5-1 所示：17圖 5-1 主軸載荷圖由上圖可知如下數(shù)據(jù)：a=364mm,b=161mm,l=525mm,c=87mm計(jì)算（在垂直平面）, ,1()6QZFabclyEI???2()3ZFcylEI??3(23)6zMcylEI??230.17sz， ，()ZIl?齒 1 (2)6ZlcI?齒 2 ()ZlcI?齒 35.9?????齒 齒 齒 2齒 3， ，()6QZFabEIl?軸 承 1 zFlEI軸 承 2ZlI?軸 承 35.10???軸 承 軸 承 軸 承 2軸 承 3計(jì)算（在水平面）18, ,1()6QyFabclEI???2()3yFclEI??3()(23)6yxMclEI???230.17sy， ，()QIl?齒 1 (2)6ylcI?齒 2()(yxlcI?齒 35.8?????齒 y齒 齒 2齒 3， ，()6yFabEIl?軸 承 1 yFlEI軸 承 2()yxMlEI??軸 承 35.10???軸 承 軸 承 軸 承 2軸 承 3合成： 20.18.sszyy???25?齒 齒 齒 .30.1??軸 承 軸 承 Z軸 承 Y5.2 軸承壽命校核由 II 軸最小軸徑可取軸承為 7008C 角接觸球軸承,ε=3；Y=0 ，P=XF r+YFaX=1，對(duì)Ⅱ軸受力分析如圖 5-2 所示。圖 5-2 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]=15000h19??hLhPCnLZh15094.281 32.641015738.208676700??? ??????????????????????軸承壽命滿足要求。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。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(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。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(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，是制動(dòng)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。21結(jié)論在設(shè)計(jì)過程中，得到王仲文和丁艷艷兩位老師的精心指導(dǎo)和幫助，在此表示衷心的感謝。通過本次課程設(shè)計(jì)不僅培養(yǎng)了我們獨(dú)立思考的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺，要面對(duì)社會(huì)的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐，這對(duì)于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情，就像中國提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后變的更加成熟，會(huì)面對(duì)需要面對(duì)的事情，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，由于學(xué)生水平有限，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，有許多地方處理不夠妥當(dāng)，因?yàn)闆]有接觸過生產(chǎn)實(shí)際，所以可能有的地方存在錯(cuò)誤，希望老師多提寶貴意見。經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)，使我對(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，對(duì)于機(jī)械類的書籍，軟件的使用能力得到了提升，并且對(duì)設(shè)計(jì)工作有了更深入的認(rèn)識(shí)，在同學(xué)們一起進(jìn)行設(shè)計(jì)任務(wù)的過程中，不僅增進(jìn)了友誼，而且對(duì)于課程設(shè)計(jì)的課題有了更深的理解。 22參考文獻(xiàn)【1】《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 候珍秀主編 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2010.【2】《機(jī)械設(shè)計(jì)》 于惠力主編 科學(xué)出版社 第一版,2011.【3】《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》戴曙主編 機(jī)械工業(yè)出版社,2008.【4】《金屬切削機(jī)床》 戴曙主編 機(jī)械工業(yè)出版社 第一版,2007.【4】《材料力學(xué)》 趙九江主編 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 第一版,2011.【6】《機(jī)械原理》 鄭文經(jīng)主編 高等教育出版社 第七版,2006.【7】《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 于惠力主編 科學(xué)出版社,2009.23致謝分級(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，由于學(xué)生水平有限，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)。在設(shè)計(jì)過程中，得到王仲文和丁艷艷老師的精心指導(dǎo)和幫助，在此表示衷心的感謝。