四級變速箱設(shè)計說明書

1、精品文檔MB106A進給系統(tǒng)四級變速裝置設(shè)計1 概述1.1 設(shè)計目的和內(nèi)容（1）木工機床課程設(shè)計目的：木工機床課程設(shè)計是木工機床設(shè)計課程的一個實 踐教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的在于，通過機床的傳動設(shè)計，使學(xué)生受到方案比較、結(jié)構(gòu)分析、零件 計算、機械制圖、 技術(shù)條件編寫及技術(shù)資料查閱等方面的綜合訓(xùn)練， 培養(yǎng)初步具有機床部 件的設(shè)計能力。（2 ）木工機床課程設(shè)計內(nèi)容： 包括以下幾項：1 ）運動設(shè)計 根據(jù)設(shè)計題目給定的設(shè)計原始數(shù)據(jù)確定其他有關(guān)運動參數(shù)，選定各級 轉(zhuǎn)速值；通過分析比較，選擇傳動方案；擬訂結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)網(wǎng)，擬訂轉(zhuǎn)速圖；確定齒輪齒 數(shù)及帶輪直徑；繪制傳動系統(tǒng)圖。2 ）動力設(shè)計 根據(jù)設(shè)計題目給定的機床類型

2、和電動機功率，確定各傳動件的設(shè)計轉(zhuǎn) 速，初定傳動軸直徑、齒輪模數(shù)，確定傳動帶型號及根數(shù)，摩擦片尺寸及數(shù)目；裝配草圖 完成后要驗算傳動件（傳動軸、主軸、齒輪、滾動軸承）的強度、剛度或壽命。3 ）結(jié)構(gòu)設(shè)計 完成運動設(shè)計和動力設(shè)計后，要將主傳動方案“結(jié)構(gòu)化” ，設(shè)計進給 變速箱裝配圖及零件工作圖，側(cè)重進行傳動軸組件、變速機構(gòu)、操縱機構(gòu)、箱體、潤滑與 密封，以及傳動軸和滑移齒輪零件的設(shè)計。1.2 設(shè)計要求木工機床課程設(shè)計的內(nèi)容體現(xiàn)在設(shè)計圖紙和設(shè)計計算說明書中，因此圖紙和說明書 的質(zhì)量應(yīng)并重，其具體要求如下：（1）進給變速箱部件裝配圖。它用以表明該部件的結(jié)構(gòu)、機構(gòu)工作原理、各零件的 功用、形狀、尺寸、位

3、置、相互聯(lián)接方法、配合及傳動關(guān)系等。進給變速箱的裝配圖通常 由外觀圖、展開圖和若干橫向剖視圖等組成。 如受學(xué)時所限， 可繪制展開圖和主要橫向視 圖。在裝配圖上，零件要標(biāo)注件號、 參數(shù)及數(shù)量，各軸要標(biāo)注軸號。 展開圖上要標(biāo)注各傳 動軸組件的主要配合尺寸（如軸承、花鍵等） ，還要標(biāo)注一個能影響軸向裝配尺寸的軸向 尺寸鏈，橫向剖視圖應(yīng)完整表達出一個操縱機構(gòu)， 標(biāo)注嚙合齒輪的中心距及公差， 標(biāo)注主 要輪廓尺寸、定位及聯(lián)系尺寸等， 裝配圖的方案和結(jié)構(gòu)要合理，圖面整潔清晰，尺寸標(biāo)注 正確，符合國家標(biāo)準。（2）零件工作圖。繪制若干個零件（如傳動軸、滑行齒輪等）工作圖，應(yīng)能正確表 達零件的結(jié)構(gòu)形狀、 材料及熱

4、處理、 尺寸公差和形位公差、表面粗糙度和技術(shù)條件等， 符 合有關(guān)標(biāo)準規(guī)定。（3）設(shè)計計算說明書，設(shè)計計算說明書是對所設(shè)計部件的性能、主要結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)等 方面進行設(shè)計分析及理論計算的技術(shù)文件，應(yīng)誰合理，依據(jù)充分，計算正確，條理清晰， 文句通順，標(biāo)點正確，圖表清晰，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(guān)結(jié)論及公式需用方括號標(biāo)出， 其主要內(nèi)容：概述（機床的用 途使用范圍、主要技術(shù)參數(shù)及特點等，同類型機床對比分析） ；運動設(shè)計；動力設(shè)計（包 括零件的初算及驗算） 結(jié)構(gòu)設(shè)計 （主要結(jié)構(gòu)的分析、操縱機構(gòu)、潤滑及密封方式的說明） ； 其他（另需說明或誰的有關(guān)問題）

5、；參考文獻。1.3 設(shè)計的任務(wù)1.3.1 設(shè)計的題目將 MB106A 進給系統(tǒng)中的無級調(diào)速裝置改為六級有級變速裝置， 并進行系統(tǒng)的設(shè)計 與計算。1.3.2 設(shè)計原始數(shù)據(jù)加工木料最大寬度加工木料最大厚度 最小刨削長度 最大刨削厚度 刀頭切削圓直徑 刀軸轉(zhuǎn)速 刀片數(shù) 進料輥筒直徑 進料速度 主電機功率 加工材種 木材含水率1.3.2 課程設(shè)計的工作量（1）編寫設(shè)計計算說明書a. 機床用途說明600mm200mm290mm5mm128mm6000r/min4片90mm8,12,16,24m/min5.5kW 軟、硬雜木 10%-15%b. 運動計算擬定結(jié)構(gòu)圖，轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)c. 動力計算通過計算，

6、決定進給電機功率和主要零件的尺寸和材料d. 設(shè)計方案的分析比較2） 設(shè)計圖紙a. 繪制進給變速箱裝配圖（ 1 張或 2 張），表明齒輪傳動關(guān)系，操縱機構(gòu)的裝配關(guān)系和工作位置關(guān)系b. 繪制主要零件工作圖 1 張1.4 設(shè)計步驟(1)設(shè)計準備工作。根據(jù)給定的設(shè)計題目，應(yīng)明確設(shè)計任務(wù)、內(nèi)容、要求及步驟。擬定 工作計劃；收集查閱技術(shù)資料； 對 1-2 臺同類型機床進給運動部件分析研究， 做到理解、 消化交流工作經(jīng)驗?zāi)苡兴倪M，在此基礎(chǔ)上進行設(shè)計構(gòu)思。(2) 運動設(shè)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(jié)構(gòu)尺寸。 如傳 動軸直徑、齒輪的模數(shù)及寬度、 V 帶的型號及根數(shù)

7、、摩擦片的尺寸及片數(shù)、滾動軸承的 類型及配置等。(4) 繪制部件裝配草圖。(5) 零件驗算。 零件在部件中的位置和尺寸確定之后， 即可分析其受力狀態(tài)， 并進行較 精確的驗算，驗算指定的零件及其項目，一般可驗算傳動軸彎曲剛度及抗振性，花鍵側(cè) 擠壓應(yīng)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(jié)果修改草圖， 進一步完善草圖，經(jīng)審查同意后， 按制 圖標(biāo)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(shè)計計算說明書， 設(shè)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

8、修改抄清完成?？删庉嬀肺臋n2 傳動系統(tǒng)的運動設(shè)計2.1 選擇傳動方案應(yīng)根據(jù)機床的使用要求和結(jié)構(gòu)性能綜合考慮， 參考同類機床， 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 ）選擇傳動布局選擇分離傳動式。（2 ）選擇變速方式有級變速，選用滑移齒輪變速機構(gòu) 1,2,3 。2.2 進給電機功率的確定 壓刨床在加工的過程中，對木材的作用力有主切削力 FX 和垂直分力 FY 進給力 Fu=FxCon B+FySin 0+ KFyCon 0-Fxsin 0） 5壓刨加工深度一般為 2-3mm, 可認為是厚切削，則Fx 9.807(awaqq 了訊嚴山U z sin p垂直分力：Fyf2F2

9、6(f2為推力，F(xiàn)2為拉力，其中f29.807(1x)H(N/mm) 1可編輯awanH x 、 bhxU z ,F2 9.807(awaqq Ur；)90)3摩擦系數(shù)卩=0.2-0.3，取0.3 ;摩擦角 =15 0-17 0，取160壓刨床在加工的過程中，主要進行的是縱端向刨削，取切削角S =55 0，忙60，假設(shè)當(dāng)時木材含水率為12%，刨削木材為松木，切削速度為40m/s,切削厚度為3mm,刀的工作小時數(shù)為 4h,查表得：aq =1.20, a h=1.85, aw =1.03,x=0.45,e=3mm,b=600mm7a a ih端向切削時的單位切削力：Kawaq(A B v C )

10、wh =19.053MPa12ea a ih縱向切削時的單位切削力：K/awaq(A/B” v C ) wh - =10.774MPa12e單位切削力 K K” (KKJsin1.25 1=17.7MPa12切削功率 P=Fxv/1000kW=1279.8w=1.2798 kW12所以選用電機型號：Y100L-6， 額定功率：1.5kW， 同步轉(zhuǎn)速：1000r/min ，滿載轉(zhuǎn)速：940r/mi n的電機2.3擬定結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)和轉(zhuǎn)速圖13最小轉(zhuǎn)速:n min最大轉(zhuǎn)速：nmax8000ir /min28.31r / min9024000變速范圍：Rnn max24n min31184.93r/

11、min 11公比：z1 Rn 3 3 1.442查表取=1.41結(jié)構(gòu)式：4=2 (1 )X 2 (2 ),4=2 (2 )X 2 (1 )。由降速“前慢后快”，級數(shù)排列“前多后少”，轉(zhuǎn)速分布“前密后疏”，轉(zhuǎn)速變換“升早降晚”，選擇：結(jié)構(gòu)式為：4=2( 1)X 2 (2)圖一：結(jié)構(gòu)網(wǎng)轉(zhuǎn)速圖:(1 )確定總傳動比：由電動機轉(zhuǎn)速 no=94Or/min ，到主軸最小轉(zhuǎn)速 n1 =28.31r/min，總傳動比為：I總=28.3194033.2從電動機轉(zhuǎn)速到主軸最小轉(zhuǎn)速之間用虛線連接起來，這虛線斜率即表示總傳動比變化 趨勢。(2) 由于電動機轉(zhuǎn)速較高(1000r/mi n )，因此傳動鏈始端采用三角皮

12、帶傳動，傳動比為：;末端由于MB106A原系統(tǒng)采用鏈輪傳動，采用傳動比為i6=1.4121.412(3) 中間各軸之間的傳動比根據(jù)速比擬定原則：降速“前慢后快”，級數(shù)排列“前多后少”，轉(zhuǎn)速分布 “前密后疏”，轉(zhuǎn)速變換“升早降晚”進行分配。精品文檔可編輯圖二：轉(zhuǎn)速圖879.E562 3 122.4 b7.26:1、k、1 nf312、l4且乙-Z24）圖三：傳動系統(tǒng)圖精品文檔可編輯精品文檔3主要零件的設(shè)計計算3.1帶傳動設(shè)計已知：電動機功率 P=1.5kW,轉(zhuǎn)速n i=940r/min, 變速器輸入軸轉(zhuǎn)速 n 2=442.3r/min，載荷變動小，每天工作8h，要求結(jié)構(gòu)緊湊。(1) 確定V帶截型

13、工況系數(shù)設(shè)計功率Pd =Ka P=1.5 X 1.1=1.65kWV帶截型(2) 確定帶輪直徑小帶輪基準直徑驗算帶速dd1 n13.14 100 940 4.9 560 1000 60 1000大帶輪基準直徑 d2=d1 n1 =100 X 940/442.3212.5n2傳動比i=d 2/ d 1=224/100(3) 確定中心距及V帶基準長度初定中心距由 0.7(d 1+d 2) ac 2(d 1+d 2)知226.8 aoW 648初定V帶基準長度Lo=2a 0+ n2(d 1+d2)+(d2-d 1 )2/4a 0 =1417.22V帶基準長度傳動中心距a a+(Ld-Lo)/2=45

14、0+(1400-1417.22)/2小帶輪包角 a=180- (d2-d 1) /a X 57.3 0 =163.9 0主要結(jié)果Ka=1.1Pd=1.65kW選取A型d1 選取 100mm在允許范圍選取 d2=224mm i=2.24 a=450mm取 Ld=1400mma=442mma=163.9 0P1=0.94kw可編輯田=0.107Ka=0.96Kl=0.96 取Z=2B=37mmP2=1.43kWP3=1.32kWP4=1.22kWP5=1.08kW(4) 確定V帶根數(shù)單根V帶的基本額定功率額定功率增量包角修正系數(shù)帶長修正系數(shù)V 帶根數(shù) Z=Pd/(P i + APi)Ka x kL

15、1.98(5) 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計帶輪寬度 B=(z-1)e+2f=(2-1) x 15+2 x 11=37其他結(jié)構(gòu)尺寸的確定參見機械零件設(shè)計手冊。3.2傳動軸設(shè)計(1)各軸的傳遞功率閉式圓柱齒輪傳動效率：0.960.98 , V帶傳動效率：0.950.96 ,滾動軸承傳動效率：0.980.99 ,鏈傳動效率：0.900.92II 軸:P2=P n =1.5 x 0.95=1.43kW川軸：P3=P2 nn=1.43 x 0.96 x 0.98 2=1.32kWW軸：P4=P3 nn=1.32 x0.98 2x0.96=1.22kWV 軸：P5=P4 nn=1.22 x 0.98 2 x0.92=1

16、.08kW軸徑計算:P (kw)N(r/mi n)I1.5940I1.43442.3川1.32313.67IV1.22157.77V1.0879.360.8軸徑增大5%軸的材料采用45鋼調(diào)質(zhì)處理由公式d 914： P 8 N其中：P為各軸的輸入功率，n為各軸的相應(yīng)計算轉(zhuǎn)速。軸允許的扭轉(zhuǎn)角，一般軸0.5 1一般情況下，開一個鍵槽，軸徑應(yīng)增大4%5% ;花鍵軸可將估算的d值減少7%作為其小徑。由已知數(shù)據(jù)，求得各軸的軸徑為：p1i 43d2 914|93% 9代*93% 22v NX 442.3 0.8da 914- 91*132 24.5N 313.67 0.8d4 91493% 91咚2 93%

17、 26.5V NY 157.77 0.83.3齒輪模數(shù)計算以U軸上的齒輪為依據(jù)進行計算1閉式軟齒面齒輪傳動，小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面平均硬度240HBS ;大齒輪選用45鋼正火，齒面平均硬度200HBS。(1)許用接觸應(yīng)力：極限應(yīng)力：glm=0.87HBS+380安全系數(shù)：取許用接觸應(yīng)力：汕=亠応6Sh根據(jù)結(jié)果查標(biāo)準取得：d2=25mmd3=25mmd4=30mm旳血=589MPa0Him2 =554MPaSh =1.1oh1 =535MPaoh2 =504MPaT1 =3.09 x 104N mm齒寬系數(shù)：d =1載荷系數(shù)：K=1.4(2)計算小齒輪分度圓直徑：小齒輪轉(zhuǎn)矩：RP1 43.=

18、9.55 X 106 X _ =9.55 X 106x 2=3.09 X 104N mm 4 ni442.3小齒輪計算直徑：d13,l(ZEZH)22KT1i 12Y h：(189.8 25)2 2 X 3.09 1043 =46.6mm V 535122確定幾何尺寸：齒數(shù)：取乙=20Z2 =i Z 1 =2 X 20模數(shù)：m=d 1 / Z 1 =46.6/20=2.33,取標(biāo)準模數(shù)分度圓直徑 d=mz根據(jù)模數(shù)計算所有齒輪的相關(guān)尺寸參數(shù)。其中，為減小箱體尺寸，齒寬米用20mm和35mm 。3校核齒根彎曲疲勞強度(1)許用齒根應(yīng)力極限應(yīng)力oFlim =0.7HBS+275安全系數(shù)取節(jié)點區(qū)域系數(shù)

19、：Zh=2.5彈性系數(shù)：Ze=189.8 jMPaZ2=40m=2.5d1=50mmd2=100mmoFlim1 =443MPaOim2 =415MPaSf =1.40 =316MPa0f2 =296MPaYfs1 =4.05Yfs2 =4.00oF1 =140MPa oF2=138MPaKa=1.1許用齒根應(yīng)力金=OFlim /S F(2)驗算齒根應(yīng)力復(fù)合齒形系數(shù)齒根應(yīng)力 ofi =(2KT i/bd i m) 丫 Fsi 1O2 = Ol YfS2 /Y fsiOF1 Of1OF2 267 310 395 20 612Kfp” =1.5Kv =1.004Kfb =1.5KFa=1.0Y f

20、s =4.24X =0.57m = 10n c=395r/m in 乙=20Sfp =612MPamFa 1.5Y4mmL=64mmh=15mm=1.5m=2.51.5齒輪模數(shù)符合要求3.4操縱機構(gòu)設(shè)計(1)單獨操縱機構(gòu)本變速箱米用兩個單獨的操縱機構(gòu)操縱機構(gòu)1:滑移齒輪1的總移動量L=2b+2 A+10+3 X 2=64滑塊高度滑塊偏移量為a為使滑塊不脫離齒輪的環(huán)形槽而正常工作，一般要求a L2/4.8h擺桿的擺角為si n 一L2 2R 2(A a)操縱機構(gòu)2 :滑移齒輪2的總移動量滑塊高度滑塊偏移量為a擺桿軸線與齒輪軸線之間的距離 A L2/4.8ha=62 L=64mmh=10mm a=

21、2.5mmA=86mma=59 擺桿的擺角為(2)操縱機構(gòu)的定位sin2L2RL2(A a)7采用鋼球定位圖四：操縱機構(gòu)圖3.5鏈輪設(shè)計鏈輪齒數(shù)確定：小帶輪轉(zhuǎn)速 13 取Z2=iZ i =1.41 2 X 13鏈條節(jié)距:初定中心距：a=3050p , ao=4Op計算鏈長:Lp=( Z 1 + Z2 )/2 +2a o/p +(p/ao) (Z2 - Z1 )/2 詢25乙=13Z2=27查圖表p=25.4mm ao=1O16mmLp=100.12mmKa=1.3Kz=0.66Kl=1.04Kp=1P=2.3kWp=31.75mma=714.02mmd=132mmda=142mmdf=120m

22、m計算額定功率：工況系數(shù)Ka :查表中等沖擊電動機小鏈輪齒數(shù)系數(shù)：k z=(77)1.08鏈長系數(shù):多排鏈系數(shù)Kp：查表鏈排數(shù)為1PoKaPKzKlKp=3.09 x 104NmmFa=1236NFr=449.9NFp=657.67NLh=441141.6hd1 =50mm=3.09 x 104NmmFt=1.236 x 103 N鏈節(jié)距：取 20Ap=31.75mm實際中心距：PZi Z?hZi Z 2 2 Z2 Z1 2a 才【(LP -) (Lp -) 8(-) 6分度圓直徑：d P.180sinZ齒頂圓直徑：齒根圓直徑：其他尺寸參見機械零件設(shè)計手冊4主要零件校核4.1軸承的選擇與校核各

23、軸都選擇深溝球軸承，采用的軸承代號如下：U軸：6205 川軸：6205 W軸：6206以軸U為依據(jù)進行計算：選擇 6205系列該軸上的齒輪分度圓直徑為：d 1 =50mm傳遞功率 P=1.43kW轉(zhuǎn)速 n=442.3r/min轉(zhuǎn)距：T,9.55 106 P 9.55 X 106 X 1.43/442.3=3.09X 104NmmnFa=2/d i=1236NFr=Fatg a=1236 Xtg20 0=449.9N由于軸承只承受徑向載荷，故當(dāng)量動載荷即為軸承承受的徑向載荷FjFt2 Fr2P 26Lh 10 ( ftC ) =345832h 460n fpFp其中 C=22.4 X 103Nf

24、t=1.0 fp=1.5e=3MB106A 變速箱用軸承的額定壽命為：14000-30000h計算實際使用壽命遠大于額定壽命，兀全付合要求。4.2軸的校核以II軸為計算依據(jù)，對軸的強度進行校核該軸上的小齒輪分度圓直徑：傳遞的轉(zhuǎn)矩為：作用在齒輪上的切向力：Ft=2T 1/d 1徑向力：Fr=Ft tga法向力：Fn=Ft/cosa(其中a=20o )軸的材料采用45鋼調(diào)質(zhì)水平支反力：Fah=Fbh =Ft/2Fr=449.9 NFn=1.315 X 103NF ah =F bh =618N(L1 =82mm)Mch =5. X 104NmmFbv=234NFav=215.9N(L=298mm)(

25、L2=216mm)MCV=-1. X 10 4NmmM cv=5. X 10 4NmmMC=5.07 X 104NmmM c=7.1X104NmmT=1.5 X 104Nmmg = 0.6)Me=7.2 X 104Nmmd 23mm水平面彎矩：M CH = F AH L垂直面支反力：Fbv= (FrL i+Fn-)/L 9Fav= Fr- F bv垂直面彎矩：Mcv=FavLCV =F BV L合成彎矩：Me JmCh M Cv 9M CM CH M CV轉(zhuǎn)矩計算：T= Ft X d/2根據(jù)彎矩圖可知齒輪對稱中面處的軸截面為危險截面，應(yīng)計算其當(dāng)量彎矩I1 22Me 皿(aT)2或 Me=M C

26、取兩者中大者計算軸徑：根據(jù)軸的材料，查得軸的抗拉強度c b=650MPa對稱循環(huán)的許用彎曲應(yīng)力cw=60MPa由公式9d 24mm考慮鍵槽的影響，該截面軸徑應(yīng)加大 4%，貝U,直徑經(jīng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計比較，該截面的計算直徑小于其結(jié)構(gòu)設(shè)計確定的(25mm )，故軸的強度符合要求5潤滑齒輪潤滑：v=3.14 X 180 X 56.28 - 60000=0.53m/s12m/s通用的閉式齒輪傳動，其潤滑方法根據(jù)齒輪的圓周速度大小而定。當(dāng)齒輪 的圓周速度Vv 12m /s時，常將大齒輪的輪齒浸入油地中進行浸油潤滑。 這樣，齒輪在傳動時，就把潤滑油帶到嚙合的齒面上，同時也將油甩到箱 壁上，借以散熱。用L-FC3工業(yè)齒輪油，適用于主軸承，輕載工業(yè)齒輪。滾動軸承潤滑：采用潤滑脂潤滑，通過擋油環(huán)阻止機箱內(nèi)的油進入軸承腔內(nèi)，以免污染 潤滑脂，降低軸承壽命，用通用鋰基潤滑脂，其適用于