9級分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計【N=45~710；Z=9；公比為1.41；P=4kW；電機轉(zhuǎn)速n=1440含5張CAD圖】
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I分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計摘 要設(shè)計傳動系統(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。分級變速是指傳動鏈執(zhí)行件的輸出速度在一定范圍內(nèi)分級變化，即在變速范圍內(nèi)輸出一組速度值。本設(shè)計中分級變速傳動系統(tǒng)采用滑移齒輪實現(xiàn)傳動變速。從主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)入手，通過查詢有關(guān)工程手冊，確定最佳主軸功率與轉(zhuǎn)矩特性匹配方案，計算和校核相關(guān)運動參數(shù)和動力參數(shù)。本說明書著重研究機床主傳動系統(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。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II目 錄摘 要 ..................................................................................................................I第 1 章 緒論 .........................................................................................................11.1 課程設(shè)計的目的 ........................................................................................11.2 課程設(shè)計的內(nèi)容 .........................................................................................11.2.1 理論分析與設(shè)計計算 .........................................................................11.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計 .....................................................................................11.2.3 編制技術(shù)文件 ......................................................................................11.3 課程設(shè)計題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求 ............................................21.3.1 課程設(shè)計題目和主要技術(shù)參數(shù) .......................................................21.3.2 技術(shù)要求 ..............................................................................................2第 2 章 運動設(shè)計 .................................................................................................32.1 運動參數(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)速圖和傳動系統(tǒng)圖 ..................................................................42.2 確定各變速組此論傳動副齒數(shù) ................................................................42.3 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 ....................................................................................5第 3 章 動力計算 .................................................................................................73.1 帶傳動設(shè)計 ................................................................................................73.1.1 計算設(shè)計功率 Pd.................................................................................73.1.2 選擇帶型 ..............................................................................................83.1.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗證帶速 ......................................................83.1.4 確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長度并驗算小輪包角 ..............................93.1.5 確定帶的根數(shù) z .................................................................................103.1.6 確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 ....................................................................103.1.7 確定帶的張緊裝置 ............................................................................103.1.8 計算壓軸力 ........................................................................................103.2 計算轉(zhuǎn)速的計算 ......................................................................................123.3 齒輪模數(shù)計算及驗算 ..............................................................................133.5 主軸合理跨距的計算 ..............................................................................16第 4 章 主要零部件的選擇 ...............................................................................184.1 電動機的選擇 ...........................................................................................184.2 軸承的選擇 ..............................................................................................184.3 變速操縱機構(gòu)的選擇 ...............................................................................18III第 5 章 校核 .......................................................................................................195.1 軸的校核 ..................................................................................................195.2 軸承壽命校核 ..........................................................................................21第 6 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計及說明 ...................................................................................226.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 ......................................................226.2 展開圖及其布置 ......................................................................................22結(jié)論 .....................................................................................................................23參考文獻 .............................................................................................................24致謝 .....................................................................................................................251第 1 章 緒論1.1 課程設(shè)計的目的《機械系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計是在學(xué)完本課程后，進行一次學(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，分析比較機械系統(tǒng)中的某些典型機構(gòu)，進行選擇和改進；結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計，進行設(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，并為進行機械系統(tǒng)設(shè)計創(chuàng)造一定的條件。1.2 課程設(shè)計的內(nèi)容《機械系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計內(nèi)容由理論分析與設(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。1.2.1 理論分析與設(shè)計計算（1）機械系統(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)，進行傳動系統(tǒng)運動設(shè)計和計算。（3）根據(jù)設(shè)計方案和零部件選擇情況，進行有關(guān)動力計算和校核。1.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計（1）選擇系統(tǒng)中的主要機件。（2）工程技術(shù)圖樣的設(shè)計與繪制。1.2.3 編制技術(shù)文件（1）對于課程設(shè)計內(nèi)容進行自我經(jīng)濟技術(shù)評價。（2）編制設(shè)計計算說明書。21.3 課程設(shè)計題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求1.3.1 課程設(shè)計題目和主要技術(shù)參數(shù)題目 17：分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)參數(shù)：Nmin=45r/min；Nmax=710r/min ；Z=9 級；公比為 1.41；電動機功率 P=4kW；電機轉(zhuǎn)速 n=1440r/min1.3.2 技術(shù)要求（1）利用電動機完成換向和制動。（2）各滑移齒輪塊采用單獨操縱機構(gòu)。（3）進給傳動系統(tǒng)采用單獨電動機驅(qū)動3第 2 章 運動設(shè)計2.1 運動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定2.1.1 轉(zhuǎn)速范圍Rn= = ==15.78minaxN457102.1.2 轉(zhuǎn)速數(shù)列轉(zhuǎn)速數(shù)列。查《機械系統(tǒng)設(shè)計》表 2-9 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表，首先找到45r/min、然后每隔 5 個數(shù)取一個值（1.41=1.06 6） ， 得出主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為45r/min、63r/min、90r/min、125r/min、180r/min、 250 r/min，350 r/min， 500 r/min、710r/min 共 9 級。2.1.3 確定結(jié)構(gòu)式對于 Z=9 可分解為：Z=3 1×33。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,選取傳動方案 Z=21×22×24,易知第二擴大組的變速范圍 r=φ (P3-1)x=1.416=7.85〈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)速圖和傳動系統(tǒng)圖（1）選擇電動機：采用 Y 系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。（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 2-3：1-2 軸最小中心距：A 1_2min>1/2(Zmaxm+2m+D)軸最小齒數(shù)和:S zmin>(Zmax+2+D/m)2.2 確定各變速組此論傳動副齒數(shù)(1)Sz 100-120,中型機床 Sz=70-100?(2)直齒圓柱齒輪 Zmin 18-20?5圖 2-3 主傳動系統(tǒng)圖（7）齒輪齒數(shù)的確定。據(jù)設(shè)計要求 Zmin≥18—20,由表 4.1，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 2-1。表 2-1 齒輪齒數(shù)2.3 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，一般不應(yīng)超過±10( -1)％,即?基本組 第一擴大組傳動比 1:41 1:2 1:2.78 2：1 1:1.41 1：4代號 Z1Z 'Z2Z 'Z3Z 'Z4Z 'Z5Z 'Z6Z '齒數(shù) 30 42 24 48 19 53 66 33 41 58 20 796〈10( -1)％n標(biāo) 準(zhǔn) 轉(zhuǎn) 速標(biāo) 準(zhǔn) 轉(zhuǎn) 速實 際 轉(zhuǎn) 速 ??對 Nmax=710r/m 實際轉(zhuǎn)速 Nmax=1440× × × =697.96r/min28095436則有=1.6％〈4.1％7106.9?因此滿足要求。同理，根據(jù)計算得出其他各組的數(shù)據(jù)如下表：各級轉(zhuǎn)速誤差表 2-2 轉(zhuǎn)速誤差分析表n 710 500 350 250 180 125 90 63 45n` 697. 507 357.5 253.5 183.4 126.7 91.7 71.35 45.63誤差 1.6％ 1.4％ 2.1％ 1.4％ 2.1％ 1.4％ 2.1％ 0.49％ 1.4％所有計算結(jié)果都小于 4.1％，因此不需要修改齒數(shù)。7第 3 章 動力計算3.1 帶傳動設(shè)計輸出功率 P=4kW,轉(zhuǎn)速 n1=1440r/min,n2=500r/min3.1.1 計算設(shè)計功率 PdedAdPK?表 3-1 工作情況系數(shù) AK原動機ⅰ類 ⅱ類一天工作時間 /h工作機 10?10~16 16?0?10~16 16?載荷平穩(wěn)液體攪拌機；離心式水泵；通風(fēng)機和鼓風(fēng)機（） ；離心式壓縮機；7.5kW?輕型運輸機1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3載荷變動小帶式運輸機（運送砂石、谷物） ，通風(fēng)機（ ） ；發(fā)電機；旋.k?轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機床；剪床；壓力機；印刷機；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輸機；斗式上料機；往復(fù)式水泵和壓縮機；鍛錘；磨粉機；鋸木機和木工機械；紡織機械1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6載荷變動很大破碎機（旋轉(zhuǎn)式、顎式等） ；球磨機；棒磨機；起重機；挖掘機；橡膠輥壓機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《機械設(shè)計》P 296表 4，取 KA＝1.1。即 1.4.kWdAedPK???83.1.2 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《機械設(shè)計》如圖 3-1 選取。圖 3-1 V 帶選型圖根據(jù)算出的 Pd＝4.4kW 及小帶輪轉(zhuǎn)速 n1＝1440r/min ，查圖得：dd=80～100 可知應(yīng)選取 A 型 V 帶。3.1.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗證帶速由《機械設(shè)計》P 298表 13－7 查得，小帶輪基準(zhǔn)直徑為 80～100mm則取 dd1= 95mm> ddmin.=75 mm（d d1根據(jù) P295表 13-4 查得）表 3-2 V 帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑 mind槽型 Y Z A B C D Emind20 50 75 125 200 355 50021 240=.8,=95.73.5dd??所 以 由《機械設(shè)計》P 295表 13-4 查“V 帶輪的基準(zhǔn)直徑” ，得 =280mm2d9① 誤差驗算傳動比： （ 為彈性滑2180=3.()95(12%)di?????誤 ?動率）誤差 符合要求13.08%04.52i???誤 ＜帶速 v=7.54滿足 5m/s300mm，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。3.1.7 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。3.1.8 計算壓軸力表 3-5 查得，A 型帶的初拉力 F0＝131.55N，上面已得到=158.67oz=4，則1a 1a158.672sin=43.sinN=034.22ooFz???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11表面加工精度要高，以減少帶的磨損。轉(zhuǎn)速高時要進行動平衡，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 3-5 普通 V 帶輪的輪槽尺寸槽型 項目 符號 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 32° ≤ 60 - - - - - - 34° - ≤ 80 ≤ 118 ≤ 190 ≤ 315 - - 36° 60 - - - - ≤ 475 ≤ 600 38° 對應(yīng)的基準(zhǔn)直徑 d d - ＞ 80 ＞ 118 ＞ 190 ＞ 315 ＞ 475 ＞ 600 輪 槽 角 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(d d≤(2.5～ 3)d 時)，如圖 3-2a。 12（2） 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪 (dd≤ 300mm 時) ，如圖 3-2b。 （3） 孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪((d d－d)＞ 100 mm 時) ，如圖 3-2c 。 （4） 橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(d d＞ 500mm 時)，如圖 3-2d。（a） （b） （c） （d）圖 3-2 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）3.2 計算轉(zhuǎn)速的計算（1）主軸的計算轉(zhuǎn)速 nj，由公式 n =n 得，主軸的計算轉(zhuǎn)速jmi)13/(??znj=90r/min。（2）確定各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速。Ⅱ軸共有 3 級轉(zhuǎn)速：160 r/min、 224r/min、315 r/min。若經(jīng)傳動副 Z / Z 傳動主軸，則只有6'6315r/min 傳遞全功率；若經(jīng)傳動副 Z / Z 傳動主軸，全部傳遞全功率，其5'中 160r/min 是傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速， 故其計算轉(zhuǎn)速 nⅡ j=160 r/min；Ⅰ 軸有 1 級轉(zhuǎn)速，且都傳遞全功率，所以其計算轉(zhuǎn)速 nⅠ j=450 r/min。各計算轉(zhuǎn)速入表。表 3-6 各軸計算轉(zhuǎn)速（3） 確定齒輪副的計算轉(zhuǎn)速。齒輪 Z 裝在主軸上并具有'640、56、80r/min 共 3 級轉(zhuǎn)速，其中只有 80r/min 傳遞全功率，故 Z j=80 '6r/min。齒輪 Z 裝在Ⅱ軸上，有 160-315 r/min 共 4 級轉(zhuǎn)速，但經(jīng)齒輪副 Z / Z6軸 號 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸計算轉(zhuǎn)速 r/min 450 160 8013傳動主軸，則只有 315r/min 傳遞全功率，故 Z j=315r/min。依次可以得'6 6出其余齒輪的計算轉(zhuǎn)速，如表 3-7表 3-7 齒輪副計算轉(zhuǎn)速序號Z1Z2Z3Z `4Z5Z6n j450 450 450 315 160 3153.3 齒輪模數(shù)計算及驗算（1）模數(shù)計算。一般同一變速組內(nèi)的齒輪取同一模數(shù)，選取負荷最重的小齒輪，按簡化的接觸疲勞強度公式進行計算，即 mj=16338可得各組的模數(shù)321][)(jjmnuzP???式中 mj——按接觸疲勞強度計算的齒輪模數(shù)（mm） ；——驅(qū)動電動機功率（kW ） ；dN——被計算齒輪的計算轉(zhuǎn)速（r/min） ；jn——大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比，外嚙合取“+” ，內(nèi)嚙合取“-” ；u——小齒輪的齒數(shù)（齒） ；1z——齒寬系數(shù)， （B 為齒寬，m 為模數(shù)） ， ；m???4~10m??——材料的許用接觸應(yīng)力（ ） 。j????? MPa得：基本組的模數(shù) mj=3.5 第一擴大組的模數(shù) mj=3.5（2）基本組齒輪計算。表 3-8 基本組齒輪幾何尺寸齒輪 Z1 Z1`Z2 Z2`Z3 Z3`齒數(shù) 30 42 24 48 19 53分度圓直徑 105 147 84 168 66.5 185.5齒頂圓直徑 108.5 150.5 87.5 171.5 70 189齒根圓直徑 100.6 142.6 79.6 163.6 62.12 181.1齒寬 24.5 24.5 24.5 24.5 24.5 24.514按基本組最小齒輪計算。小齒輪用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～256HB，平均取 260HB，大齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB～256HB，平均取 240HB。計算如下：① 齒面接觸疲勞強度計算：接觸應(yīng)力驗算公式為??jfsj MPauBnNKzm??????)()1(02832彎曲應(yīng)力驗算公式為： ??wsw aYnzK)(109235式中 N----傳遞的額定功率（kW） ，這里取 N 為電動機功率，N=3kW;-----計算轉(zhuǎn)速（r/min） . =450（r/min）;jnjm-----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;-----壽命系數(shù)；sK= TnNq----工作期限系數(shù)；mTC016?T------齒輪工作期限，這里取 T=15000h.;----基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，接觸載荷取 = ，彎曲載荷取 =0 0C710C612?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 =0.60nKnK----功率利用系數(shù)，取 =0.78NN15-----材料強化系數(shù)， =0.60qKqK-----工作狀況系數(shù)，取 =1.13 3-----動載荷系數(shù)，取 =12 2------齒向載荷分布系數(shù)， =1 1 1Y------齒形系數(shù)， Y=0.386；----許用接觸應(yīng)力（MPa）,取 =650 Mpa；??j???j?---許用彎曲應(yīng)力（MPa） ，取 =275 Mpa；w w根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得：=635 Mpa j???j?=78 Mpaw?w（3）擴大組齒輪計算。表 3-9 擴大組齒輪幾何尺寸 齒輪 Z4 Z4`Z5 Z5` Z6 Z6`齒數(shù) 66 33 41 58 20 79分度圓直徑 231 115.5 143.5 203 70 276.5齒頂圓直徑 234.5 119 147 206.5 73.5 250齒根圓直徑 226.6 111.12 139.12 198.6 65.6 272.12齒寬 25 25 25 2525 25按擴大組最小齒輪計算。小齒輪用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～256HB，平均取 260HB，大齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB～256HB，平均取 240HB。同理根據(jù)基本組的計算，可得 =0.62， =0.77， =0.60， =1.1，nKNqK3=1， =1，m=3.5， =355；21jn16可求得：=619 Mpa j????j?=135Mpa ww傳動軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下式計算：d=1.64 （mm）??4?Tn或 d=91 （mm）4jN式中 d---傳動軸直徑（mm）Tn---該軸傳遞的額定扭矩（N*mm） T=9550000 ；JnN?N----該軸傳遞的功率（KW）----該軸的計算轉(zhuǎn)速jn---該軸每米長度的允許扭轉(zhuǎn)角， =0.5 ~ 。??????01表 3-10 各軸最小軸徑3.5 主軸合理 跨距的計算由于電動機功率 P=4KW，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 T=9550 =9550× =318.3N.mnP45假設(shè)該機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= =4716N09.318軸 號 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸最小軸徑 mm 35 4017背向力（沿 x 軸） Fp=0.5 Fc=2358N總作用力 F= =5272.65N2pC?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RA=F× =5272.65× =7908.97Nla?2401RB=F× =5272.65× =2636.325N根據(jù) 文獻【1】式 3.7 得：Kr=3.39 得前支承的剛1.0Fr8.La9.0)(iza.1cos度：K A= 1689.69 N/ ；K B= 785.57 N/ ； = =2.15m?m?BAK57.6主軸的當(dāng)量外徑 de=(80+60)/2=70mm，故慣性矩為I= =113.8×10-8m464)03.7.(???η= = =0.143aKEA63810.98.2??得 =2.0，與原假設(shè)接近，所以最佳跨距 =120×2.0=240mml0 0l合理跨距為（0.75-1.5） ，取合理跨距 l=360mm。0l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=100mm，后軸徑 d=80mm。前軸承采用雙列圓柱滾子軸承，后支承采用背對背安裝的角接觸球軸承。18第 4 章 主要零部件的選擇4.1 電動機的選擇轉(zhuǎn)速n＝1440r/min，功率P＝4kW選擇 Y 系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。由文獻[3]附錄 2 得：電動機型號為 Y112M-4，額定功率 4KW。由附錄 3 得：安裝尺寸 A=190mm，AB=245mm，HD=265mm。4.2 軸承的選擇I軸：另一安裝深溝球軸承6007/6005II軸：對稱布置深溝球軸承6009III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。4.3 變速操縱機構(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。19第 5 章 校核5.1 軸的校核（a） 主軸的前端部撓度 []0.250.1sy????（b） 主軸在前軸承處的傾角 []rad??容 許 值 軸 承（c） 在安裝齒輪處的傾角 .容 許 值 齒65170850236851095D1.07 879il mL??????? ??平 均 總E 取為 ，52.MPa44 407()()()668dI???????43 3910.9251.951262zpF Ndn????主 計件 （ ），.7()yzN0.7()xzFN由于小齒輪的傳動力大，這里以小齒輪來進行計算 442951029513.85QPmzn?????主計主 主 （將其分解為垂直分力和水平分力由公式 ,tatanyQnQzyFF????可得 2105(),647()zyN801352)3ZMl Nm???A件 (yyF件176)2xxd件主軸載荷圖如圖 5-1 所示：20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計算（在水平面）, ,1()6QyabclI??2()yclI??3()(23)6yxMclI?211230.17syy??， ，()QFabEIl??齒 (23)6yFlcEI???齒 2()(3yxMlcEI????齒 35.8??齒 y齒 1齒 2齒 3， ，()6yIl??軸 承 ylI軸 承 2()yxlI軸 承 35.10????軸 承 軸 承 1軸 承 2軸 承 3合成： 20.8.sszyy??25?齒 齒 齒 .30.1???軸 承 軸 承 Z軸 承 Y5.2 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=XF r+YFaX=1，Y=0。對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。由軸承壽命的計算公式：預(yù)期的使用壽命 [L10h]=15000hL10h= × = × =n1670?)PC(180673)2.810(?h≥[L10h]=15000h 軸承壽命3.4.954??滿足要求。22第 6 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計及說明6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案設(shè)計主軸變速箱的結(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)計與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計由于時間的限制，一般只畫展開圖。主軸變速箱是機床的重要部件。設(shè)計時除考慮一般機械傳動的有關(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)計時整個機床設(shè)計的重點，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計中不可避免要經(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 檢驗傳動設(shè)計的結(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和受力方向，為軸和軸承的驗算提供必要的數(shù)據(jù)。6.2 展開圖及其布置展開圖就是按照傳動軸傳遞運動的先后順序，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。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。23結(jié)論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，由于筆者水平有限，加之時間倉促，僅對分級變速主傳動系統(tǒng)主要部分進行設(shè)計和校核，有許多地方處理不夠妥當(dāng)，因為沒有接觸過生產(chǎn)實際，所以可能有的地方存在錯誤，希望老師多提寶貴意見。經(jīng)過這次課程設(shè)計，使我對機械系統(tǒng)設(shè)計這門課當(dāng)中許多原理公式有了進一步的了解，對于機械類的書籍，軟件的使用能力得到了提升，并且對設(shè)計工作有了更深入的認識，在同學(xué)們一起進行設(shè)計任務(wù)的過程中，不僅增進了友誼，而且對于課程設(shè)計的課題有了更深的理解。在設(shè)計過程中，得到王仲文老師的精心指導(dǎo)和幫助，在此表示衷心的感謝。24參考文獻[1] 候珍秀.《 機械系統(tǒng)設(shè)計》.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，修訂版；[2] 于惠力 主編 《機械設(shè)計》 科學(xué)出版社 第一版[3] 戴 曙 主編 《金屬切削機床設(shè)計》 機械工業(yè)出版社[4] 戴 曙 主編 《金屬切削機床》 機械工業(yè)出版社 第一版[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 《機械原理》 高等教育出版社 第七版[7] 于惠力 主編 《機械設(shè)計課程設(shè)計》 科學(xué)出版社 25致謝課程設(shè)計結(jié)束了，回首那些奔波、拼搏、積極向上、孜孜不倦的審議感，歷歷在目，仿佛就在昨天。通過這次課程設(shè)計，使我對以前掌握的知識印象更加深刻。并且學(xué)到了很多書本上學(xué)不到的東西，這次使我受益匪淺。在老師的細心指導(dǎo)下，我學(xué)到了不少專業(yè)知識，為我這次課程設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)。但是這次課程設(shè)計與以往的課程設(shè)計有所不同，它是將以前所學(xué)習(xí)的專業(yè)知識匯總起來的依次綜合運用。這為我們即將走上工作崗位，即將從事相關(guān)機械專業(yè)打好了基礎(chǔ)，積累了更多實際經(jīng)驗。另外，我還要對本次課程設(shè)計輔導(dǎo)老師王仲文表示最衷心的感謝，為我們講解和分析我們在設(shè)計過程中碰到的疑難問題，對我們進行耐心細致的輔導(dǎo)。使我從他身上學(xué)到的不僅僅是知識，更多的是他那種嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度，所有的這些都為我以后走上工作崗位樹立了一面優(yōu)秀的旗幟。其次，在整個設(shè)計過程中，也有不少同學(xué)給我提出了寶貴的意見和建議，在此我一并對他們表示深深的感謝！畢業(yè)在即，往日朝夕相處、攜手共渡的好朋友們，好同學(xué)們就要各奔東西，各奔前程了，十分不舍得，可沒有不散的宴席，分開了是為了更好的相聚。在此，我祝福我的同學(xué)、我的朋友們都有好的運氣，前程似錦；所有在校期間，教過我們，沒教過我們的尊敬的老師們，我深深的祝福你們工作順利，身體健康；一日為師，終生為父，老師們，謝謝你們的培育和教導(dǎo)，有了你們的教誨，才有了我們今天的成長！