1 分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 第一章 緒論 （一） 課程設(shè)計(jì)的目的 機(jī)械系統(tǒng)課程設(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(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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。 （二） 課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求 1 課程設(shè)計(jì)題目和主要技術(shù)參數(shù) 題目：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 技術(shù)參數(shù)： 5r/50r/Z=11 級(jí)；公比為 動(dòng)機(jī)功率 P=機(jī)轉(zhuǎn)速 n=710/1420r/ 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)。 2 第二章 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 1 運(yùn)動(dòng)參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定 （ 1） 轉(zhuǎn)速范圍。 Rn=750/75=10 （ 2） 轉(zhuǎn)速數(shù)列。查機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)表 2準(zhǔn)數(shù)列表，首先找到75r/后每隔 3 個(gè)數(shù)取一個(gè)值，得出主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為 75 r/95 r/118r/150 r/190 r/236 r/300 r/375 r/75r/600r/750r/ 11 級(jí)。 （ 3） 定傳動(dòng)組數(shù)，選出結(jié)構(gòu)式。對(duì)于 Z=11 可按 z=12 寫出結(jié)構(gòu)式，并且有一級(jí)速度重復(fù)。即： Z=11=31 23 25。 （ 4）根據(jù)傳動(dòng)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(dòng)方案 Z=31 23 25,可知第二擴(kuò)大組的變速范圍 22( 1 ) 52 m i 2 6 3 . 1 8 8px 滿足 “升 2降 4” 要求， 其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖 2 圖 2構(gòu)網(wǎng) Z=11=31 23 25 （ 5） 畫轉(zhuǎn)速圖。轉(zhuǎn)速圖如下圖 2 3 圖 2統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖 （ 6）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 4 710/1420r/主傳動(dòng)系統(tǒng)圖 （ 7） 齒輪齒數(shù)的確定。根據(jù)齒數(shù)和不宜過(guò)大原則一般推薦齒數(shù)和在 100120之間，和 據(jù)設(shè)計(jì)要求 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(jì)表 3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 表 2 齒輪齒數(shù) 傳動(dòng)比 基本組 第一擴(kuò)大組 1:2 1:1 1:2 代號(hào) Z1 Z2 Z3 4 5 齒數(shù) 46 74 40 80 34 86 74 46 40 80 2 主軸 5 算轉(zhuǎn)速 （ 1） 本設(shè)計(jì)所選的是中型普通車床，所以由 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)表 3 75錯(cuò)誤 !未找到引用源。 11( 1) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 150 r/2). 傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 在轉(zhuǎn)速圖上，軸 在最低轉(zhuǎn)速 150r/4:46傳動(dòng)副，得到主軸轉(zhuǎn)速為 236r/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 2的最低轉(zhuǎn)速為該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速即 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =150/理可求得軸 1的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =375r/ 3）確定各齒輪計(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。在傳動(dòng)組 46在軸 上具有的轉(zhuǎn)分別為236r/00r/75r/75/00r/50r/六種轉(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 36r/理可求得其余兩對(duì)嚙合齒輪中危險(xiǎn)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速即 , 3475r/ 4000r/ 驗(yàn)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(guò) 10( ,即 |實(shí)際轉(zhuǎn)速 nn| 10( 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 n 對(duì) 于 標(biāo) 準(zhǔn) 轉(zhuǎn) 速 n=75r/ ， 其 實(shí) 際 轉(zhuǎn) 速 n=375 34/86 40/80= 7 4 7 575 10( =因此滿足要求。 同理可得各級(jí)轉(zhuǎn)速誤差如表 各級(jí)轉(zhuǎn)速誤差 6 n 75 95 118 150 190 236 300 475 600 950 n 00 475 600 950 誤差 0 0 0 0 各級(jí)轉(zhuǎn)速都滿足要求 ，因此不需要修改齒數(shù)。 7 第三章 動(dòng)力計(jì)算 1 主軸 （ 1）主軸軸徑的確定 在設(shè)計(jì)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 表 42d 后 軸 頸 的 軸 徑 為 前 軸 徑 ， 所 以21( 0 . 7 0 . 8 5 ) 5 5d d m m。 （ 2）傳動(dòng)軸直徑初定 傳動(dòng)軸直徑按文獻(xiàn) 5公式（ 6）進(jìn)行概算 式中 N* T=9550000； = 01 。 取 = 00算 1 1 0 0 . 9 6 3 . 3 6N P P K w 2 2 1 0 . 9 9 5 0 . 9 7 3 . 2 4N P P K w 3 3 2 0 . 9 9 5 0 . 9 9 3 . 1 9N P P K w 軸 ： 錯(cuò)誤 ! 未找到引用源。 =955錯(cuò)誤 ! 未找到引用源。=85568(d= 取 36 ： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 955錯(cuò)誤 !未找到引用源。 206280（ 錯(cuò)誤 ! 未找到引用源。 =誤 ! 未找到引用源。 8 = 取 42 ： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 955錯(cuò)誤 !未找到引用源。 203096（ 錯(cuò)誤 ! 未找到引用源。 =誤 ! 未找到引用源。 = 取 422 齒輪參數(shù)確定、齒輪應(yīng)力計(jì)算 （ 1） 齒輪模數(shù)的初步計(jì)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(jiǎn)化的接觸疲勞強(qiáng)度由文獻(xiàn) 5公式（ 8）進(jìn)行計(jì)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(shí)干涉，對(duì)齒輪的模數(shù)作如下計(jì)算和選擇： 軸 以最小齒輪齒數(shù) 34為準(zhǔn) m=16338錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =取 m=3 軸 以最小齒輪齒數(shù) 40為準(zhǔn) m=16338 32280( 1 ) 3 . 540808 4 0 5 5 1 1 5 040 =取 m=3 9 （ 2） 齒輪參數(shù)的確定 計(jì)算公式如下： 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒寬 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =6錯(cuò)誤 !未找到引用源。 取 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =8 由已選定的齒數(shù)和計(jì)算確定的模數(shù)，將各個(gè)齒輪的參數(shù)計(jì)算如下表 （ 2） 基本組齒輪計(jì)算 。 基本組齒輪幾何尺寸見下表 齒輪 1 2 3 齒數(shù) 46 74 34 86 40 80 分度圓直徑 138 222 102 258 120 240 齒頂圓直徑 144 1228 108 264 126 246 齒根圓直徑 寬 25 25 25 25 25 25 按 基本組最小齒輪計(jì)算 。 小齒輪用 40質(zhì)處理，硬度 24186均 取 260齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度 229286均取 240算如下： 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算： 接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式為 P n )()1(102088 3218彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為： P )(101 9 12 3215 10 式中 這里取 N=r/. 50（ r/; , m=3（ ; ;B=25（ ; z=40; u=2; K 里取 T=15000h.; 1n r/, 1n =150（ r/ 0觸載荷取0C= 710 ，彎曲載荷取0C= 6102 觸載荷取 m=3；彎曲載荷取 m=6; 取取 3K=K 取 2K =1 1K 1K =1 Y= j ,查 表，取 j =650 w 查 表 4 w =275 11 根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得： j=635 jw=78 w（ 3） 擴(kuò)大組齒輪計(jì)算 。 擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸見下表 齒輪 4 5 齒數(shù) 74 46 40 80 分度圓直徑 222 138 120 240 齒頂圓直徑 1228 144 126 246 齒根圓直徑 寬 25 25 25 25 按 擴(kuò)大組最小齒輪計(jì)算 。 小齒輪用 40質(zhì)處理，硬度 24186均取 260 齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度 229286均取 240 同理根據(jù)基本組的計(jì)算， 查文獻(xiàn) ， 可得 K= 2K =1， 1K =1， m=355； 可求得： j=619 jw=135 w3 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 12 定 (1) (2) (3). (4) (5) (6) 驗(yàn)算帶速 計(jì)算帶長(zhǎng) (1) (2). 計(jì)算帶 (3). 計(jì)算實(shí)際中心距 (4)確定中心距調(diào)整范圍 由機(jī)械設(shè)計(jì)表 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 P 未找到引用源。 據(jù)參考圖 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （ 1 ） 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （ 1 錯(cuò)誤 !未找到引用源。2錯(cuò)誤 !未找到引用源。 100錯(cuò)誤 !未找到引用源。 198表 1 3 . 1 4 1 0 0 7 1 06 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 =s 1 2 1 20 . 7 ( ) 2 ( ) 2 1 0 6 0 0D D a D D a 2210 1 2()2 ( )24a D D a =表 00 2 =m a xm i 0 3 4 5 2 . 50 . 0 1 5 3 9 6 . 2 5d da a La a L 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 誤 !未找到引用源。 型 取1D 100 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 200足要求 0a 400mm 250mm a=41513 (13)小輪包角 . 求帶根數(shù) (1)誤 !未找到引用源。 (2) 確定各修正系數(shù) （ 3）確定 求軸上載荷 (1) 確定單根 (2) 計(jì)算壓軸力 （ 3） 帶輪結(jié)構(gòu) . 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 -（ 100/415）誤 !未找到引用源。 由 誤 !未找到引用源。 =機(jī)械設(shè)計(jì)表 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =機(jī)械設(shè)計(jì)表 誤 !未找到引用源。 =機(jī)械設(shè)計(jì)表 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 機(jī)械設(shè)計(jì)表 ） = 1 6 6 . 22 6 1 4 0 s i =1660N 略 . 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 合格 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =誤 !未找到引用源。 =誤 !未找到引用源。 = 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 = z=6 0F=140N 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =1660N 14 4 主軸合理跨距的計(jì)算 設(shè)機(jī)床最大加工回轉(zhuǎn)直徑為 400動(dòng)機(jī)功率P=,主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速為 150r/ 已 選 定 的 前 后 軸 徑 為 ：1 62d 21( 0 . 7 0 . 8 5 ) 5 5d d m m， 定懸伸量 a=120軸孔徑為 30 軸承剛度，主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 955 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 203096（ 該車床的最大加工直徑為 300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 180 切削力（沿 y 軸） 256N 背向力（沿 x 軸） c=1128N 總作用力 F= 22F =力作用于工件上，主軸端受力為 F= 先假設(shè) l/a=2， l=3a=240后 支承反力 B 分別為 40240120 =B=F40120=據(jù) 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 得： iz 前 支承的剛度： ； N/ m ；軸的當(dāng)量外徑 80+60)/2=70慣性矩為 15 I=64 )4 =10 =38 9 = 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 圖 得 原假設(shè)接近，所以最佳跨距0l=12040理跨距為（ l，取合理跨距 l=360 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=62軸徑 d=55后支承采用背對(duì)背安裝的角接觸球軸承。 16 第 四 章 主要零部件的選擇 擇電動(dòng)機(jī) ,軸承，鍵和操縱機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)速 n 710/1420r/率 P 用 承的選擇：（軸承代號(hào)均采用新軸承代號(hào)） 帶輪靠近段安裝雙列角接觸球軸承代號(hào) 7007C 另一安裝端角接觸球軸承代號(hào) 7008C 稱布置角接觸球軸承代號(hào) 7008C 中間布置角接觸球軸承代號(hào) 7010C 端安裝雙列角接觸球軸承代號(hào) 7015C 另一安裝端角接觸球軸承代號(hào) 7010C 中間布置角接觸球軸承代號(hào) 7012C 位（ 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =8錯(cuò)誤 !未找到引用源。 安裝齒輪處選擇花鍵規(guī)格： 未找到引用源 。 未找到引用源。 8 3 6 4 2 7 未找到引用源。 未找到引用源。 8 4 2 4 8 8 未找到 引用源。 未找到引用源。 8 6 2 7 2 1 2 用左右擺動(dòng)的操縱桿使其通過(guò)桿的推力來(lái)控制 17 第五章 校核 一 軸剛度校核 （ 1） 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(jì)算： : nD 433 1 X=； 校核合成撓度 c o )(2 ； =144 嚙合角 =20 ，齒面摩擦角 =。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：2 5 合成撓度 c =文獻(xiàn) 【 6】，帶齒輪軸的許用撓度 y =5/10000*L 即 y = 因合成撓度小于許用撓度，故軸的撓度滿足要求。 （ 2） 軸 扭轉(zhuǎn)角的校核 傳動(dòng)軸在支承點(diǎn) A， B 處的傾角 , 可按下式近似計(jì)算： r a 將上式計(jì)算的結(jié)果代入得： r 0 0 5 由文獻(xiàn) 【 6】，查得支承處的 = 軸的轉(zhuǎn)角也滿足要求。 18 二 軸承壽命校核。 由 軸