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1、普通車床主軸變速箱設(shè)計說明書(總20頁)-本頁僅作為文檔封面,使用時請直接刪除即可-內(nèi)頁可以根據(jù)需求調(diào)整合適字體及大小-金屬切削機床課程設(shè)計說明書加Q87獲取Cad裝配圖,零件圖設(shè)計題目:普通車床主軸變速箱設(shè)計學(xué)院:安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟技術(shù)學(xué)院專業(yè):機械設(shè)計制造及其自動化姓名:00000學(xué)號:00000指導(dǎo)老師:00000設(shè)計題目:普通車床主軸變速箱設(shè)計二、設(shè)計參數(shù):主電機功率:KW主軸最高轉(zhuǎn)速:1360r/min主軸最低轉(zhuǎn)速:35r/min三、設(shè)計要求1、主軸變速箱裝配圖1張(A0)(展開圖和主要的橫向剖視圖)2、主零件工作圖(A3)和傳動系統(tǒng)圖(A3)3、設(shè)計計算說明書1份3目錄一、傳動設(shè)計電
2、機的選擇6運動參數(shù)6擬定結(jié)構(gòu)式6傳動結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇6傳動組和傳動副數(shù)可能的方案6結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式各種方案的選擇6各方案的分析比較7轉(zhuǎn)速圖和系統(tǒng)圖的擬定7確定帶輪直徑8確定計算功率8選擇V帶類型8確定帶輪直徑并驗算帶速V8確定帶傳動的中心距和帶的基準(zhǔn)長度8驗算小帶輪的包角8確定帶的根數(shù)8計算帶的張緊力F09計算作用在軸上的壓軸力9確定各變速組傳動副齒數(shù)9繪制傳動系統(tǒng)圖10二、動力設(shè)計10確定傳動件計算轉(zhuǎn)速10主軸計算轉(zhuǎn)速10各傳動軸計算轉(zhuǎn)速11各齒輪計算轉(zhuǎn)速11核算主軸轉(zhuǎn)速誤差11各傳動組齒輪模數(shù)的確定和校核11.校核a傳動組齒輪13校核b傳動組齒輪14校核c傳動組齒輪14主軸撓度的校核15
3、確定各軸最小直徑15軸的校核16片式摩擦離合器的選擇及計算16決定外摩擦片的內(nèi)徑d016選擇摩擦片尺寸17計算摩擦面對數(shù)Z17計算摩擦片片數(shù)18計算軸向壓力Q1818帶輪的設(shè)計18主軸換向機構(gòu)的設(shè)計18制動機構(gòu)的設(shè)計19齒輪塊的設(shè)計19軸承的選擇19主軸組件的設(shè)計19各部分尺寸的選擇19主軸通孔直徑19軸頸直徑19支承跨距及懸伸長度20主軸軸承的選擇20潤滑系統(tǒng)的設(shè)計20205一、傳動設(shè)計電機的選擇(1)床身上最大回轉(zhuǎn)直徑:400mm(2)主電機功率:(3)主軸最高轉(zhuǎn)速:1360r/min參考機床主軸變速箱設(shè)計指導(dǎo)(以下簡稱設(shè)計指導(dǎo))P16選擇Y100L2-4型異步電動機。運動參數(shù)變速范圍Rn
4、=vmax=1360/35=Z1vmin對于中型車床,=或=此處取=得轉(zhuǎn)速級數(shù)Z=17。查設(shè)計指導(dǎo)P6標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表得轉(zhuǎn)速系列為:334455698710613217021226533542553067085010601360擬定結(jié)構(gòu)式1、確定公比小根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù),公比小=2、求出主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)Z由題目可知,轉(zhuǎn)速級數(shù)Z=173、確定結(jié)構(gòu)式(1)確定傳動組和傳動副數(shù)由于總級數(shù)為17,先按18設(shè)計再減掉一組。共有以下幾種方案:18=3*3*218=3*2*318=2*3*3根據(jù)傳動副前多后少原則,以減少傳動副結(jié)構(gòu)尺寸選擇第一組方案即:18=3*3*2(2)確定結(jié)構(gòu)式按前密后疏原則設(shè)計結(jié)構(gòu)式中的級比指數(shù),得
5、到:1R=3段乂4減掉一組轉(zhuǎn)速為:17=3由54對于該結(jié)構(gòu)式中的第二擴大組三二雙叢=2,因此五二,一二1,26一二6.3”$該方案符合開二降四原則轉(zhuǎn)速圖和系統(tǒng)圖的擬定由于車床I軸轉(zhuǎn)速一般取7001000r/min。在中型通用機床中,通常傳動比u=1的范圍內(nèi),u=u主/uI=1440/850=故初選I軸轉(zhuǎn)速為850r/min。擬定轉(zhuǎn)速圖如圖1確定帶輪直徑確定計算功率Pca由機械設(shè)計表87查得工作情況系數(shù)Ka-故Pca=KAP=x=選;f¥V帶類型據(jù)PcaN1的值由機械設(shè)計圖811選才?A型帶。確定帶輪直徑并驗算帶速V由機械設(shè)計表87、表89,取基準(zhǔn)直徑d1=100mm。驗算帶速VV=兀
6、d1nE/(60X1000)=兀X100X1440/(60X1000)=s因為5m/s<V<25m/s,所以帶輪合適。定大帶輪直徑d2d2=id1=100X2=200mm據(jù)機械設(shè)計表87,取基準(zhǔn)直徑d2=200mm。確定帶傳動的中心距和帶的基準(zhǔn)長度設(shè)中心距為a0,則0.7(d1d2)a2(d1d2)于是210a600,初取中心距為a。400mm。(d-d.)2帶長L02a0d2)9'=127724a0/2=477mm查表取相近的基準(zhǔn)長度Ld,Ld=1430mm。帶傳動實際中心距a=a。+(Ld-L)驗算小帶輪的包角一般小帶輪的包角不應(yīng)小于120c120。合適。1180d2d
7、157.3168a確定帶的根數(shù)ZPca(P0P0)kkL其中:P0-i1時傳遞功率的增量;k-按小輪包角,查得的包角系數(shù);kL-長度系數(shù);為避免V型帶工作時各根帶受力嚴重不均勻,限制根數(shù)不大于10。Zpca=6(P0p()kh計算帶的張緊力FoPca/2.5k2Fo500()qvvZk其中:Pca-帶的傳動功率,KW;徘速,m/s;的米帶的質(zhì)量,kg/m;取q=m。v=1440r/min=sPca岸.5k2F0500(-()qv=vZk計算作用在軸上的壓軸力Fp=2ZFSin(a/2)=1568N確定各變速組傳動副齒數(shù)(1)確定變速組齒輪傳動副的齒數(shù)變速組a:變速組a有三個傳動副,傳動比分別為
8、ai1=1/ai2=1/ai3=1/2由參考文獻1表5-1查得:ai1=1/時:sz6163、65、66、68、70、72、74ai2=1/時:sz6265、67、69、70、72、73ai3=1/2時:sz6366、69、72、75、78可取Sz72,查表可得軸I主動齒輪齒數(shù)分別為:32、28、24。根據(jù)相應(yīng)傳動比,可得軸R上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為:40、44、48變速組b:變速組b有三個傳動副,傳動比分別是bi1=1,bi2=1/2,bi3=1/4,查表得:bi1=1時:sz8082、84、86、88、90、92bi2=1/2 時:s81 84、86、87、89、90、92bi3=1/4時:
9、sz8081、84、85、86、89、90可取Sz90,于是可得軸H上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為:45、30、18于是根據(jù)相應(yīng)傳動比,得軸加上兩齒輪的齒數(shù)分別為:45、60、72。變速組c:查表8-1,g1/4,ic22Cii1/4時:Sz84、85、89、90、94、95ic22時:Sz72、75、78、81、84、87、89、90可取Sz90.Ci11/4為降速傳動,取軸加齒輪齒數(shù)為18;ic22為升速傳動,取軸IV齒輪齒數(shù)為30。于是得G118/72,ic260/30得軸in兩聯(lián)動齒輪的齒數(shù)分別為18,60;得軸IV兩齒輪齒數(shù)分別為72,30繪制傳動系統(tǒng)圖22二、動力設(shè)計確定傳動件計算轉(zhuǎn)速主軸
10、計算轉(zhuǎn)速主軸計算轉(zhuǎn)速是第一個三分之一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最高一級轉(zhuǎn)速,即Z_1nj=nmin3=100r/min即n4=100r/min;各傳動軸計算轉(zhuǎn)速軸田可從主軸100r/min按72/18的傳動副找上去,軸田的計算轉(zhuǎn)速400r/min;.而變速組C有兩個傳動副,軸田的最低轉(zhuǎn)速為106r/min時,通過60/30的傳動副可使主軸獲得250r/min的轉(zhuǎn)速,250r/min>105r/min,能傳遞全部功率,所以軸田的計算轉(zhuǎn)速為106r/min,軸II的計算轉(zhuǎn)速為425r/min;軸I的計算轉(zhuǎn)速為850r/min。各齒輪計算轉(zhuǎn)速傳動組c中,18/72只需計算z=18的齒輪,計算轉(zhuǎn)速為475r/
11、min;60/30只需計算z=30的齒輪,計算轉(zhuǎn)速為355r/min;傳動組b計算z=45的齒輪,計算轉(zhuǎn)速為425r/min;傳動組a應(yīng)計算z=32的齒輪,計算轉(zhuǎn)速為850r/min。(n實 n標(biāo))n標(biāo)100% 1.64% 5%所以合適。各傳動組齒輪模數(shù)的確定和校核一般同一變速組中的齒輪取同一模數(shù),選擇負荷最重的小齒輪,按簡化的接觸疲勞強度下列公式進行計算:mj163383(u1)Nd,22KZiUqnj其中,m-按接觸疲勞強度計算的齒輪模數(shù);u-大小齒輪齒數(shù)比;Nd-電動機功率kw,Nd=;心-齒寬系數(shù),取6m8;Z1-小齒輪齒數(shù)q-齒輪傳動許用接觸應(yīng)力、-計算齒輪計算轉(zhuǎn)速(r/min)。齒
12、輪材料初選45鋼調(diào)質(zhì)+表面淬火(硬度約45HRQ,按較高可靠度選擇安全系數(shù)為,得:1 學(xué)看896Mpa變速組a:ma1633831(u21)N2一163383!2(2152.18mm,也mZ1d(Tjnj8242896850取ma=得軸I上齒輪的直徑:da1=*32=80mm,da2=*28=70mm,da3=*24=60軸n上兩聯(lián)齒輪的直徑分別為:Da1=*40=100mm,Da2=*44=110mm,Da3=*48=120mm變速組b:mb163383,(u21)。16338J2(4。523.13mm,mmZ1dOjnjV8184896425取mb35mm于是軸R齒輪的直徑分別為:db1=
13、*45=158mm,db2=*30=105mm,db3=*18=63mm軸加上與軸H三聯(lián)齒輪嚙合的兩齒輪直徑分別為:163383 8 202(44 18962 3353.16mm ,Db1=*45=158mm,Db2=*60=210mm,Db3=*72=252mm變速組c:mc1633831(u21)Nd,6mZ14qnj取mc35mm軸加上齒輪的直徑分別為:dc1=*18=63mm,dc2=*60=210mm軸四上兩齒輪的直徑分別為:Dc1=*72=252mm,Dc2=*30=105mm齒輪強度校核:計算公式2KTiYFaYsabm校核a傳動組齒輪校核齒數(shù)為32的即可,確定各項參數(shù)P=,n=
14、850r/min,T=*10A6*850=*10A確定動載系數(shù):v=*d*n/(60*1000)=s齒輪精度為7級,由機械設(shè)計查得使用系數(shù)Kv=b=8*2=16mm確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)d1非對稱Kh1.120.1810.6d2d20.23103b=b/h=16/(2*2)=4,查機械設(shè)計得KFb=確定齒間載荷分配系數(shù):Ft=2T/d=1200NKA*Ft/b=75<100N/mm由機械設(shè)計查得KHKF1.21.6確定動載系數(shù):KKAKvKFKH1.01.051.21.27查表10-5YFa2.65FSa1.58計算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限FE540MP
15、a。圖10-18查得Kn0.9,S=f0.9 5401.3374MpafYFaYsa3742.65 1.5889.3 ,KFt/(bm)=<故合適。校核b傳動組齒輪校核齒數(shù)為45的即可,確定各項參數(shù)P=,n=425r/min,丁=*好6*425=*10A確定動載系數(shù):v=*d*n/(60*1000)=s齒輪精度為7級,由機械設(shè)計查得使用系數(shù)Kv1.0b=8*3=24mm確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)d1223非對稱Kh1.120,1810.6dd0.2310b=b/h=24/(3*=,查機械設(shè)計得Kf1.27確定齒間載荷分配系數(shù):Ft=2T/d=KA*Ft/b=<100N/mm由
16、機械設(shè)計查得KfKh1.1確定動載系數(shù):KKAKvKFKH1.01.01.11.271.397查表10-5YFa2.72Fsa1.57計算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限FE540MPa。圖10-18查得Kn0.9,S=f0.9 5401.3374MpafYFaYsa3742.72 1.5787.5 ,KFt/(bm)=<故合適。校核c傳動組齒輪校核齒數(shù)為18的即可,確定各項參數(shù)P=,n=475r/min,T=*10A6*475=*10a確定動載系數(shù):v=*d*n/(60*1000)=s齒輪精度為7級,由機械設(shè)計查得使用系數(shù)Kv0.9b=8*3=24確定齒向載荷分配系數(shù):
17、取齒寬系數(shù)d1非對稱Kh1.120.1810.6d2d20.23103b=b/h=24/(3*4)=2,查機械設(shè)計得Kf1.27確定齒間載荷分配系數(shù):Ft=2T/d=3311NKA*Ft/b=<100N/mm由機械設(shè)計查得1.2573KFKh1.1確定動載系數(shù):KKAKvKFKh1.00.91.11.27查表10-5YFa2.91Fsa1.53計算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限FE540Mpa。圖10-18查得Kn0.9,S=F0.95401.3374Mpa37484,FYFaYSa2.911.53KFt/(bm)=<84故合適。主軸撓度的校核確定各軸最小直徑2
18、I軸的直徑:Njd914=33mm'n3 II軸的直徑:Njccd914=38mm:n3田軸的直徑:,Njdrn9141=54mm.n4主軸的直徑:,寸dw9141=59mm1nlV軸的校核I軸的校核:通過受力分析,在一軸的三對嚙合齒輪副中,中間的兩對齒輪對I軸中點處的撓度影響最大,所以,選擇中間齒輪嚙合來進行校核T=*10A6*850=*10AFt=2T/d=1341NP=F=1836N已知:d=30mm,E=200*10A9Pay=*2=X=300mm,b=228mm、,Fbxl2x2b2YB6EIl0.91103mmYby,所以合格。ii軸、in軸的校核同上。片式摩擦離合器的選擇
19、及計算決定外摩擦片的內(nèi)徑do結(jié)構(gòu)為軸裝式,則外摩擦片的內(nèi)徑do比安裝軸的軸徑D大26mm有d0=D+(26)=36+(26)=3842mm取d0=42mm選擇摩擦片尺寸參考設(shè)計指導(dǎo)P41表摩擦片尺寸及花鍵規(guī)格自行設(shè)計摩擦片的尺寸如圖所示計算摩擦面對數(shù)Z12MnK103KzZ33冗fp】(Dd0)KvKm式中Mn額定動扭矩;Mn=9550»n=mnj代;取K=;f-摩擦片間的摩擦系數(shù);查設(shè)計指導(dǎo)表12f=(摩擦片材料10鋼,油潤)P摩擦片基本許用比壓;查設(shè)計指導(dǎo)表12P=(摩擦片材料10鋼,油潤);D摩擦片內(nèi)片外徑mm;d0外摩擦片的內(nèi)徑mm;Kv速度修正系數(shù);根據(jù)平均圓周速度(s)查
20、設(shè)計指導(dǎo)表13近似取為;Km結(jié)合次數(shù)修正系數(shù);查設(shè)計指導(dǎo)表13取為;Kz接合面修正系數(shù);把數(shù)據(jù)代入公式得KzZ=查設(shè)計指導(dǎo)表13取2=14計算摩擦片片數(shù)摩擦片總片數(shù)(Z+1)=15片計算軸向壓力QQ=(D2do2)pKv40二一(902422)XX40二478N三、結(jié)構(gòu)設(shè)計帶輪的設(shè)計根據(jù)V帶計算,選用5根A型V帶。由于I軸安裝摩擦離合器及傳動齒輪,為了改善它們的工作條件,保證加工精度,采用卸荷式帶輪結(jié)構(gòu)輸入。如圖所示,帶輪支承在軸承外圓上,而兩軸承裝在與箱體固定的法蘭盤上,扭矩從端頭花鍵傳入。主軸換向機構(gòu)的設(shè)計主軸換向比較頻繁,才用雙向片式摩擦離合器。這種離合器由內(nèi)摩擦片、外摩擦片、滑動套筒、
21、螺母、鋼球和空套齒輪等組成。離合器左右兩部門結(jié)構(gòu)是相同的。左離合器傳動主軸正轉(zhuǎn),用于切削加工。需要傳遞的轉(zhuǎn)矩較大,片數(shù)較多。右離合器用來傳動主軸反轉(zhuǎn),主要用于退回,片數(shù)較少。這種離合器的工作原理是,內(nèi)摩擦片的花鍵孔裝在軸I的花鍵上,隨軸旋轉(zhuǎn)。外摩擦片的孔為圓孔,直徑略大于花鍵外徑。外圓上有4個凸起,嵌在空套齒輪的缺口之中。內(nèi)外摩擦片相間安裝。移動套筒4時,鋼球沿斜面向中心移動并使滑塊3、螺母1向左移動,將內(nèi)片與外片相互壓緊。軸I的轉(zhuǎn)矩便通過摩擦片間的摩擦力矩傳遞給齒輪,使主軸正傳。同理,當(dāng)滑塊7、螺母8向右時,使主軸反轉(zhuǎn)。處于中間位置時,左、右離合器都脫開,軸II以后的各軸停轉(zhuǎn)。摩擦片的間隙可
22、通過放松銷6和螺母8來進行調(diào)整。摩擦片的軸向定位是由兩個帶花鍵孔的圓盤實現(xiàn)。其中一個圓盤裝在花鍵上,另一個裝在花鍵軸的一個環(huán)形溝槽里,并轉(zhuǎn)過一個花鍵齒,和軸上的花鍵對正,然后用螺釘把錯開的兩個圓盤連接起來。制動機構(gòu)的設(shè)計根據(jù)制動器的設(shè)計原理,將其安裝在靠近主軸的較高轉(zhuǎn)速的軸田,在離合器脫開時制動主軸,以縮短輔助時間。此次設(shè)計采用帶式制動器。該制動器制動盤是一個鋼制圓盤,與軸用花鍵聯(lián)接,周邊圍著制動帶。制動帶是一條剛帶,內(nèi)側(cè)有一層酚醛石棉以增加摩擦。制動帶的一端與杠桿連接。另一端與箱體連接。為了操縱方便并保證離合器與制動器的聯(lián)鎖運動,采用一個操縱手柄控制。當(dāng)離合器脫開時,齒條處于中間位置,將制動
23、帶拉緊。齒條軸凸起的左、右邊都是凹槽。左、右離合器中任一個結(jié)合時,杠桿都按順時針方向擺動,使制動帶放松。齒輪塊的設(shè)計機床的變速系統(tǒng)采用了滑移齒輪變速機構(gòu)。根據(jù)各傳動軸的工作特點,基本組(傳動組b)滑移齒輪采用平鍵聯(lián)接裝配式齒輪,固定齒輪用獨立式;第一擴大組(傳動組a)的滑移齒輪采用了整體式滑移齒輪;第二擴大組(傳動組c)傳動轉(zhuǎn)矩較大用平鍵聯(lián)接裝配式齒輪,此時平鍵傳遞轉(zhuǎn)矩,彈性擋圈軸向固定,簡單、工藝性好、結(jié)構(gòu)方便。所有滑移齒輪與傳動軸間均采用花鍵聯(lián)接。從工藝角度考慮,其他固定齒輪(主軸上的齒輪除外)也采用花鍵聯(lián)接。由于主軸直徑較大,為了降低加工成本而采用了單鍵聯(lián)接。由各軸的圓周速度參考設(shè)計指導(dǎo)P53Jm軸間傳動齒輪精度為877Dc,田IV軸間齒輪精度為766Dco齒輪材料為45鋼,采用整體淬火處理。軸承的選擇為了方便安裝,I軸上傳動件的外徑均小于箱體左側(cè)支承孔直徑,均采用深溝球軸承。為了便于裝配和軸承
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