裝配設(shè)計(jì)---臥式車(chē)床主軸變速箱體設(shè)計(jì)

1、目錄第一章設(shè)計(jì)目的2 第二章機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求2 第三章運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)23.1車(chē)床的設(shè)計(jì)條件23.2主運(yùn)動(dòng)參數(shù)23.3主傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)3第四章動(dòng)力設(shè)計(jì)104.1電動(dòng)機(jī)的選擇104.2各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速104.3確定主軸支承軸頸直徑124.4估算傳動(dòng)軸直徑124.5估算齒輪模數(shù)134.6主要傳動(dòng)件的驗(yàn)算144.7齒輪強(qiáng)度校核174.8各軸強(qiáng)度的驗(yàn)算20第五章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)235.1齒輪塊設(shè)計(jì)235.2軸承的選擇235.3主軸組件235.4密封裝置設(shè)計(jì)23一、設(shè)計(jì)目的通過(guò)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在擬定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過(guò)程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫(xiě)技

2、術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。掌握機(jī)床設(shè)計(jì)的過(guò)程和方法，使原有的知識(shí)有了進(jìn)一步的加深。課程設(shè)計(jì)屬于機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課的延續(xù)，通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)踐，進(jìn)一步學(xué)習(xí)掌握機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法；培養(yǎng)綜合運(yùn)用機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、精度設(shè)計(jì)、金屬工藝學(xué)、材料熱處理及結(jié)構(gòu)工藝等相關(guān)知識(shí)，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的能力；培養(yǎng)使用手冊(cè)、圖冊(cè)、有關(guān)資料及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的能力；提高技術(shù)總結(jié)及編制技術(shù)文件的能力；是畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)實(shí)施的技術(shù)準(zhǔn)備。二、機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求：主軸具有一定得轉(zhuǎn)速和足夠的轉(zhuǎn)速范圍、轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開(kāi)停、變速、換向和制動(dòng)

3、，以滿(mǎn)足機(jī)床的運(yùn)動(dòng)要求。主電動(dòng)機(jī)具有足夠的功率，全部機(jī)構(gòu)和元件具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以滿(mǎn)足機(jī)床的動(dòng)力要求；主運(yùn)動(dòng)的有關(guān)結(jié)構(gòu)，特別是主軸組件要有足夠的精度、抗振興，溫升和噪聲要小，傳動(dòng)效率要高，以滿(mǎn)足機(jī)床的工作性能要求；操縱靈活可靠，調(diào)整維修方便，潤(rùn)滑密封良好，以滿(mǎn)足機(jī)床的使用要求；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，工藝性好，成本低，以滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)性要求。三、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)3.1已知某臥式車(chē)床設(shè)計(jì)條件主軸轉(zhuǎn)速范圍：主軸最小轉(zhuǎn)速給定公比：轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的功率P電 =4kw車(chē)床功率 P車(chē)=4 kw3.2主運(yùn)動(dòng)參數(shù)根據(jù)機(jī)械制造裝備P42設(shè)計(jì)表2-2標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列選定主軸最小轉(zhuǎn)速由，Z=12則相應(yīng)轉(zhuǎn)速數(shù)列可由37.5按相隔6

4、級(jí)取值，即40、56、80、112、160、224、315、450、630、900、1250、1800因此，主軸最高轉(zhuǎn)速3.3主傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)：(1)擬訂結(jié)構(gòu)式：1） 確定變速組的個(gè)數(shù)和傳動(dòng)副數(shù)。由于主軸轉(zhuǎn)速為12級(jí)的變速系統(tǒng)，因此有兩種選擇：其一可用三個(gè)變速組。其中一個(gè)三聯(lián)滑移齒輪變速組和兩個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪變速組；其二可用兩個(gè)變速組，即四聯(lián)和三聯(lián)滑移齒輪變速組。2） 確定變速組傳動(dòng)副數(shù)目：實(shí)現(xiàn)12級(jí)主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動(dòng)系統(tǒng)可以寫(xiě)成多種傳動(dòng)副組合： A12=3*4 B. 12=4*3 C.12=3*2*2 D12=2*3*2 E.12=2*2*3 方案A、B可節(jié)省一根傳動(dòng)軸。但是，其中一個(gè)傳動(dòng)組

5、內(nèi)有四個(gè)變速傳動(dòng)副，增大了該軸的軸向尺寸。這種方案不宜采用。但需注意采用其可能性以及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)措施之后也在考慮范圍之內(nèi)根據(jù)傳動(dòng)副數(shù)目分配應(yīng)“前多后少”的原則，方案B、C可取。3） 確定變速組擴(kuò)大順序：12=4*3的傳動(dòng)副組合，其傳動(dòng)組的擴(kuò)大順序又可以有以下2種形式A.12=41*34 B. 12=43*3112=3*2*2的傳動(dòng)副組合，其傳動(dòng)組的擴(kuò)大順序又可以有以下6種形式： A12=31*23*26 B. 12=31*26*23C12 =32*21*26 D. 12=34*21*22E12=32*26*21 F. 12=34*22*21根據(jù)級(jí)比指數(shù)分配應(yīng)“前疏后密”的原則，二者均應(yīng)選用第一種

6、方案。即12=41*34 12=31*23*264） 檢驗(yàn)最后擴(kuò)大組的變速范圍。結(jié)構(gòu)式12=41*34最后擴(kuò)大組的變速范圍為r1=x1(P1-1)= =1.418=168，不允許結(jié)構(gòu)式12=31*23*26最后擴(kuò)大組的變速范圍為r1=x1(P1-1)= =1.416=8，允許因此，結(jié)構(gòu)式方案確定為12=31*23*26。由此確定了變速組為三聯(lián)滑移齒輪變速組5） 畫(huà)結(jié)構(gòu)網(wǎng)。根據(jù)已確定的結(jié)構(gòu)方案畫(huà)出結(jié)構(gòu)網(wǎng)，如下圖所示對(duì)稱(chēng)分部的結(jié)構(gòu)網(wǎng)(2)繪制轉(zhuǎn)速圖：1）確定V帶傳動(dòng)。.初定軸I的轉(zhuǎn)速考慮I軸的轉(zhuǎn)速不宜過(guò)低（結(jié)構(gòu)尺寸增大），也不宜過(guò)高（帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡引起的振動(dòng)、噪聲），初定從動(dòng)軸nI=900r/mi

7、n。.確定計(jì)算功率Pc 根據(jù)工作情況，由課程設(shè)計(jì)實(shí)例與機(jī)械設(shè)計(jì)參考書(shū)P32頁(yè)表4-1查得，工況系數(shù)KA=1.2，因此Pc=1.2×P電=1.2×4=4.8（kW）.選擇V帶型號(hào)根據(jù) Pc=4.8kW和n電=1440r/min，由課程設(shè)計(jì)實(shí)例與機(jī)械設(shè)計(jì)參考書(shū)P35頁(yè)圖4-1查得，選A型V帶.計(jì)算傳動(dòng)比i i= =1.6.確定小帶輪直徑d1由課程設(shè)計(jì)實(shí)例與機(jī)械設(shè)計(jì)參考書(shū)P33頁(yè)表4-4查得，dmin=75mm，因此選d1=125mm.確定大帶輪直徑d2大帶輪直徑d2=id1（1-），取彈性滑動(dòng)率=0.02，由此d2=1.6×125×（1-0.02）=196m

8、m查表4-4得 d2=200mm實(shí)際傳動(dòng)比i=1.63I軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速nI=（r/min）轉(zhuǎn)速誤差n2= 對(duì)于帶式傳送裝置，轉(zhuǎn)速誤差允許在±5%范圍內(nèi).驗(yàn)算帶速v v= 9.42（m/s）在規(guī)定的5m/s25m/s范圍內(nèi)，合理.初選中心距a0因?yàn)?.7（d1+d2）2（d1+d2）所以由上面數(shù)據(jù)得0.7×（125+200）2×（125+200）即227.5650選取a0=400mm.初選長(zhǎng)度L0L0+（d1+d2）+=2×400+（125+200）+=1313.766（mm）.選擇V帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld由課程設(shè)計(jì)實(shí)例與機(jī)械設(shè)計(jì)參考書(shū)P33頁(yè)查表4-5得與L

9、0相近的數(shù)據(jù)Ld=1400mm.實(shí)際中心距aaa0+=400+= 443.12mm.驗(yàn)算小帶輪包角=180°-×57.3°=180°-×57.3°=170.3°120°因此，小帶輪的包角取值合理.計(jì)算單根V帶的基本額定功率P0根據(jù)d1=125mm和n電=1440r/min，由課程設(shè)計(jì)實(shí)例與機(jī)械設(shè)計(jì)參考書(shū)P34頁(yè)查表4-7，用插值法，取得A型V帶的額定功率P0=1.91kW.額定功率的增量P0根據(jù)n電=1440r/min和i=1.6，由課程設(shè)計(jì)實(shí)例與機(jī)械設(shè)計(jì)參考書(shū)P35頁(yè)查表4-8，用插值法，取得A型V帶的額定功率增

10、量P0=0.148kW.計(jì)算V帶根數(shù)z根據(jù)=170.3°，P33查表4-2得包角系數(shù)=0.98；根據(jù)Ld=1400mm，P34查表4-6得帶長(zhǎng)修正系數(shù)KL=0.96，因此由下列公式計(jì)算V帶根數(shù)z=2.48將z圓整后取z=3根.確定單根V帶的預(yù)緊力F0F0= 140.6N其中q的值由P33頁(yè)表4-3查得，每米長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.1kg/m.確定帶對(duì)軸的壓力FQ FQ=2zF0sin=2×3×140.6×sin=839.3N.帶輪結(jié)構(gòu)工作圖帶型號(hào)帶長(zhǎng)/mm帶根數(shù)帶輪直徑/mm中心距/mm作用于軸上壓力FQ/N大帶輪小帶輪A14003200125443.12839

11、.3帶輪結(jié)構(gòu)工作圖以大帶輪為例（見(jiàn)工程圖附圖）2）畫(huà)轉(zhuǎn)速圖的格線該變速系統(tǒng)具有定比傳動(dòng)和三個(gè)變速組，如下圖中的傳動(dòng)軸和轉(zhuǎn)速格線，標(biāo)定出了各軸號(hào)、主軸各轉(zhuǎn)速點(diǎn)及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速點(diǎn)的轉(zhuǎn)速值。3）分配傳動(dòng)比分配第三變速組（-軸間）的傳動(dòng)比。由結(jié)構(gòu)式12=31×23×26可知，第三變速組即第二擴(kuò)大組的傳動(dòng)副數(shù)p2=2，幾比指數(shù)x2=6.因此，現(xiàn)在軸上找到相距6格的兩個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)E和E1。根據(jù)傳動(dòng)比1/4u2，=1.14，則軸上相應(yīng)主動(dòng)轉(zhuǎn)速點(diǎn)D只能有唯一位置，即uc1=-4=1.41-4=1/4，uc2=2=1.412=2。分配第二變速組（-軸間）的傳動(dòng)比。第二變速組即第一擴(kuò)大組又兩個(gè)傳動(dòng)副，

12、x1=3.因此，由軸上的D點(diǎn)可定出D1點(diǎn)。軸上相應(yīng)主動(dòng)轉(zhuǎn)速點(diǎn)C的位置只允許在C1C1范圍內(nèi)選定。若選點(diǎn)C1點(diǎn)，則軸轉(zhuǎn)速過(guò)低且聲速傳動(dòng)比達(dá)到極限值；若選C1點(diǎn)，則軸轉(zhuǎn)速速度偏高且降速傳動(dòng)比達(dá)極限值。綜合上述問(wèn)題，現(xiàn)選定C點(diǎn)位置，其傳動(dòng)比ub1=-3=1.41-3=1/2.8，ub2=0=1。分配第一變速組（-軸間）的傳動(dòng)比。第一變速組即基本組有三個(gè)傳動(dòng)副x0=1，故于軸上自C點(diǎn)向上取相鄰三點(diǎn)C、C1、C2。其軸上相應(yīng)轉(zhuǎn)速點(diǎn)B只能在BB范圍內(nèi)選定，考慮結(jié)構(gòu)尺寸和傳動(dòng)性能，以及nI=832.37m/s，選定在B點(diǎn)。畫(huà)全傳動(dòng)線，繪制轉(zhuǎn)速圖。如下圖所示4）確定齒輪齒數(shù)。在滿(mǎn)足齒輪齒數(shù)確定的原則前提下由機(jī)

13、械制造裝備設(shè)計(jì)書(shū)P62頁(yè)表2-5查得A第一變速組:，時(shí)：57、60、63、66、69、72、75、78時(shí)：58、60、63、65、67、68、70、72、73、75、77、79時(shí)：58、60、62、64、66、68、70、72、74、76、78可取72,于是可得軸齒輪齒數(shù)分別為：24、30、36。于是，可得軸上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為：48、42、36。B第二變速組:，時(shí)：69、72、73、76、77、80、81、84、87、88、91、92、95、96時(shí)：70、72、74、76、78、80、82、84、86、88、90、92、94、96可取84，于是可得軸上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：22、42。于是

14、，得軸上兩齒輪的齒數(shù)分別為：62、42。C第三變速組:,時(shí)：69、70、74、75、79、80、84、85、89、90、94、95時(shí)：72、75、78、81、84、86、87、89、90、92、93、95、96可取95.為降速傳動(dòng)，取軸齒輪齒數(shù)為19；為升速傳動(dòng)，取軸齒輪齒數(shù)為32。于是得,得軸兩聯(lián)動(dòng)齒輪的齒數(shù)分別為19，63；得軸兩齒輪齒數(shù)分別為76，32。變速組第一變速組第二變速組第三變速組齒數(shù)和S728495齒數(shù)名zz1z2z3z4z5z6z7z8z9z10z11z12z13z14齒數(shù)2448304236362262424219766332傳動(dòng)過(guò)程中，會(huì)采用三聯(lián)滑移齒輪，為避免齒輪滑移中

15、的干涉，檢驗(yàn)z2-z3=48-30=184，因此所選齒輪的齒數(shù)符合設(shè)計(jì)要求的三聯(lián)滑移齒輪中最大和次大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于4。5）驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速誤差：主軸各級(jí)實(shí)際轉(zhuǎn)速值用下式計(jì)算： n= n電*(1-)ia ibic =882 ia ibic式中 ia、 ib、ic分別為第一、第二、第三變速組齒輪傳動(dòng)比。取0.02轉(zhuǎn)速誤差用主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速相對(duì)誤差的絕對(duì)值表示：n = | |10（-1）% 其中主軸標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速誤差表主軸轉(zhuǎn)速n1n2n3n4n5n6標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速（m/s）405680112160224實(shí)際轉(zhuǎn)速（m/s）39.0155.7378.02110.25157.5220.5轉(zhuǎn)速誤差%2.4

16、80.482.4751.561.561.56主軸轉(zhuǎn)速n7n8n9n10n11n12標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速（m/s）31545063090012501800實(shí)際轉(zhuǎn)速（m/s）312.1445.85624.1888212601764轉(zhuǎn)速誤差%0.920.920.9220.82經(jīng)計(jì)算10（-1）% =10×（1.41-1）%=4.1%，上述均轉(zhuǎn)速誤差滿(mǎn)足要求。6）繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖四、動(dòng)力設(shè)計(jì)4.1電動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)電動(dòng)機(jī)功率P電=4KW 由機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)P32頁(yè)表2-2查得，選用Y112M-4型三相異步電動(dòng)機(jī)。由P33頁(yè)表2-3查得Y系列電動(dòng)機(jī)的外型尺寸機(jī)座號(hào)級(jí)數(shù)ABCDEFGHKABACAD

17、HDBBL112M2、4、6190140706082411212245230190265 1804004.2各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。由機(jī)械制造裝配設(shè)計(jì)課本P73頁(yè)表2-6查得，主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速是第一個(gè)三分之一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最高一級(jí)轉(zhuǎn)速，即nc = nmin= n=112r/min;傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速軸計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定：a.軸共有6級(jí)實(shí)際工作轉(zhuǎn)速160-900r/min。b.主軸在40r/min至1800r/min之間的所有轉(zhuǎn)速都能傳遞全部功率，此時(shí)軸若經(jīng)齒輪副z11/z12傳動(dòng)主軸，只有450-900r/min的3級(jí)轉(zhuǎn)速才能傳遞全部功率；若經(jīng)齒輪副z13/z14傳動(dòng)主軸，則160-900r/m

18、in的6級(jí)轉(zhuǎn)速都能傳遞全部功率；因此，具有的6級(jí)轉(zhuǎn)速都能傳遞全部功率。c.其中，能夠傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速n=160r/min即為軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（用黑點(diǎn)表示）。其余依次類(lèi)推，得各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為：nI=900r/min，n=450r/min.齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速齒輪z13的計(jì)算轉(zhuǎn)速。z13裝在軸上，共有160-900r/min6級(jí)轉(zhuǎn)速；經(jīng)z13/z14傳動(dòng)，主軸所得到的6級(jí)轉(zhuǎn)速315-1800r/min都能傳遞全部功率，故z13的這6級(jí)轉(zhuǎn)速也能傳遞全部功率；其中最低轉(zhuǎn)速160r/min即為z13的計(jì)算轉(zhuǎn)速。齒輪z14的計(jì)算轉(zhuǎn)速。z14裝在軸上，共有315-1800r/min6級(jí)轉(zhuǎn)速；它們都能傳遞全部

19、功率；其中在最低轉(zhuǎn)速450r/min即為z14的計(jì)算轉(zhuǎn)速。齒輪z11的計(jì)算轉(zhuǎn)速。z11裝在軸上，共有160-900r/min 6級(jí)轉(zhuǎn)速；其中只有在450-900r/min的3級(jí)轉(zhuǎn)速時(shí)，經(jīng)z11/z12傳動(dòng)主軸所得到的112-224r/min3級(jí)轉(zhuǎn)速才能傳遞全部功率，而z11在160-315 r/min3級(jí)轉(zhuǎn)速時(shí)，經(jīng)z11/z12傳動(dòng)主軸所得到的40-80r/min3級(jí)轉(zhuǎn)速都低于主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速112r/min,故不能傳遞全部功率，因此z11只有在450-900r/min這3級(jí)轉(zhuǎn)速才能傳遞全部功率；其中最低轉(zhuǎn)速450r/min即為z11的計(jì)算轉(zhuǎn)速。齒輪z12的計(jì)算轉(zhuǎn)速。z12裝在軸上，共有40-2

20、24r/min6級(jí)轉(zhuǎn)速，其中只有112-224r/min這3級(jí)轉(zhuǎn)速才能傳遞全部功率；其中最低轉(zhuǎn)速112r/min即為z12的計(jì)算轉(zhuǎn)速。其余依次類(lèi)推，各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速見(jiàn)下表齒輪序號(hào)z1z2z3z4z5z6z7z8z9z10z11z12z13z14nc（r/min）9004509006309009004501604504504501121121604504.3確定主軸支承軸頸直徑。主軸前軸頸直徑D1 = 75mm，后軸頸直徑D2= （0.70.85）D1，取D2 = 60 mm。選擇材料，材料選用45鋼正火處理。由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)實(shí)例與禁忌P68表5-1，材料強(qiáng)度極限b=600MPa；由P73頁(yè)表

21、5-5，對(duì)稱(chēng)循環(huán)狀態(tài)下的許用應(yīng)力-1b=55MPa。計(jì)算基本直徑dmin由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)實(shí)例與禁忌P73頁(yè)表5-4，軸的材料及載荷系數(shù)為C=110.當(dāng)軸端彎矩較小時(shí)，查機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)P35頁(yè)，取V帶傳動(dòng)效率=0.96，齒輪傳動(dòng)效率為1=0.98，滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率為2=0.99（一對(duì)）P=4×0.96×0.98×0.99×0.98×0.99×0.98×0.99=3.51dC=110×=33.45mm由于安裝有鍵需加大4%-5%，因?yàn)橹鬏S為空心查機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)P389頁(yè)表7-12估算k=d

22、/D=33.45/750.446要大，選取k=1.04，d=35.31×1.05×1.04=38.56mm；再查機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)P376頁(yè)表7-1選車(chē)床最大回轉(zhuǎn)直徑Dmax=320mm，因此主軸內(nèi)孔直徑d = 0.1 Dmax±10 mm ，其中Dmax為最大加工直徑。取d =45 mm。4.4估算傳動(dòng)軸直徑：（忽略各傳動(dòng)功率損失）按扭轉(zhuǎn)剛度初步計(jì)算傳動(dòng)軸直徑：d式中d 傳動(dòng)軸直徑；P 該傳動(dòng)軸的輸入功率（kW），P=P電； P電為電動(dòng)機(jī)額定功率，為電動(dòng)機(jī)到該軸間的傳動(dòng)效率，查機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)P35頁(yè)，取V帶傳動(dòng)效率=0.96，齒輪傳動(dòng)效率

23、為1=0.98，滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率為2=0.99（一對(duì)）該軸計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）； 該軸每米長(zhǎng)度允許扭轉(zhuǎn)角，這些軸都是一般傳動(dòng)軸，由機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)P389頁(yè)表7-12得，取=10/m。代入以上計(jì)算轉(zhuǎn)速的值，計(jì)算各傳動(dòng)軸的直徑：軸：dI=23.26mm，為了傳遞轉(zhuǎn)矩，選用花鍵軸，所以dI=23.26×（1-7%）=21.63mm，圓整后取dI=30mm軸：d=27.45mm，為了傳遞轉(zhuǎn)矩，選用花鍵軸，所以d=27.45×（1-7%）=25.53mm，圓整后取d=30mm軸：d=35.55mm，為了傳遞轉(zhuǎn)矩，選用花鍵軸，所以d=35.55×（1-7%）=

24、33.06圓整后取d=36mm4.5估算齒輪模數(shù)(1)齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度mw的估算：mw32，單位為mm；其中z ，nj應(yīng)為同一齒輪的齒數(shù)和計(jì)算轉(zhuǎn)速，并取znj乘積之小之代入上式，nj的單位為r/min。.第一變速組：z1n1=24×900=21600；z2n2=48×450=21600；z3n3=30×900=27000；z4n4=42×630=26460；z5n5=36×900=32400；z6n6=36×900=32400因此znj乘積中最小是21600。mw32=32×=1.82；查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)實(shí)例與禁忌P45頁(yè)表

25、4-17，取mw=2。第二變速組：z7n7=22×450=9900；z8n8=62×160=9920；z9n9=42×450=18900；z10n10=42×450=18900因此znj乘積中最小是9900。mw32=32×=2.37；查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)實(shí)例與禁忌P45頁(yè)表4-17，取mw=2.5。第三變速組：z11n11=19×450=8550；z12n12=76×112=8512；z13n13=63×160=10080；z14n14=32×450=14400因此znj乘積中最小是8512。mw32=3

26、2×=2.54；查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)實(shí)例與禁忌P45頁(yè)表4-17，取mw=2.5。（2）齒輪接觸疲勞強(qiáng)度mj的估算mj=，其中齒輪中心距A為A370，mj、A的單位均為mm；P電為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率，單位為kW；nj為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，單位為r/min；zi-1、zi分別為主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪的齒數(shù)。.第一變速組：z1+z2=z3+z4=z5+z6=72 ；A370=370×=76.65mmmj=2.13，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)實(shí)例與禁忌P45頁(yè)表4-17，取mj=2。第二變速組：z7+z8=z9+z10=84；A370=370×=108.19mm；mj=2.58，查機(jī)械設(shè)

27、計(jì)課程設(shè)計(jì)實(shí)例與禁忌P45頁(yè)表4-17，取mj=2.5。第三變速組：z11+z12=z13+z14=95；A370=370×=121.85mmmj=2.57，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)實(shí)例與禁忌P45頁(yè)表4-17，取mj=2.5。根據(jù)估算所得mw、mj的值進(jìn)行比較第一變速組：m1=2；第二變速組：m2=2.5；第三變速組：m3=2.5。4.6主要傳動(dòng)件的驗(yàn)算齒輪模數(shù)的驗(yàn)算因?yàn)樵O(shè)計(jì)的是機(jī)床,所以齒輪對(duì)強(qiáng)度速度及精度都應(yīng)有一定的要求,齒輪應(yīng)具有高強(qiáng)度及齒面具有高硬度；齒輪選用的是40Cr調(diào)質(zhì)處理，硬度250-280HBW。驗(yàn)算時(shí)選相同模數(shù)中承受載荷最大齒數(shù)最小的齒輪，一般對(duì)高速傳動(dòng)齒輪以驗(yàn)算接觸

28、疲勞強(qiáng)度為主，對(duì)低速傳動(dòng)的齒輪以驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度為主，對(duì)硬齒面軟齒芯的滲碳淬火齒輪，一定要驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度。按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)mj（單位為mm）mj按彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)mw（單位為mm）mw1）第一變速組：相同模數(shù)中承受載荷最大齒數(shù)最小的齒輪為z1。z1/z2中，取z1驗(yàn)算：z1位于軸屬高速軸按照接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算齒輪選用精度。mj其中：P被驗(yàn)算齒輪所傳遞的功率，P=Pd；P和Pd（電動(dòng)機(jī)的功率）單位均為kW，為電動(dòng)機(jī)到該軸間的傳動(dòng)效率查機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)P35頁(yè)，取V帶傳動(dòng)效率=0.96，齒輪傳動(dòng)效率為1=0.98，滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率為2=0.99（一對(duì)），第一軸P=4&

29、#215;0.96=3.84kW；K1工況系數(shù)，考慮載荷沖擊的影響：輕微沖擊取K1=1；K2動(dòng)載荷系數(shù)，查機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)P393頁(yè)表7-16通常機(jī)床齒輪公差等級(jí)得K2=1.3；K3齒向載荷分布系數(shù)，查表7-17P393頁(yè)K3=1；Ks壽命系數(shù)，Ks=KTKnKpKq，Ks的極限值KSmax、KSmin查表7-18P393頁(yè)，當(dāng)KsKSmax時(shí)，取KsKSmax，當(dāng)KsKSmin時(shí)，取KsKSmin；KSmax=0.6，KSmin=0.27；KT工作期限系數(shù)，KT=，其中n為齒輪的最低轉(zhuǎn)速，單位為r/min；m為交變載荷下的疲勞曲線指數(shù)，C0為基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，m和C0均查表7-19P

30、394頁(yè)接觸載荷m=3，C0=107；彎曲載荷m=6，C0=2×108；T為額定的齒輪工作期限，由于中型機(jī)床取T=15000h；Kn轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，查表7-20P394頁(yè)Kn=0.90； Kp功率利用系數(shù)，查表7-21P394頁(yè)由接觸載荷Kp=0.58；由彎曲載荷Kp=0.78； Kq材料強(qiáng)化系數(shù)，查表7-22P394頁(yè)由接觸載荷Kq=0.64；由彎曲載荷Kq=0.77；所以接觸Ks=×0.90×0.58×0.64=1.147KSmax=0.6，所以取Ksu大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比，因?yàn)槭峭鈬Ш?，所以取?”；zj、nj被計(jì)算齒輪的齒數(shù)（小齒輪）和計(jì)算轉(zhuǎn)

31、速（單位為r/min）zj=24，nj=900r/minB/m=6-10，B為齒寬，m為模數(shù)，B與m的單位為mm；取=10；許用接觸、彎曲應(yīng)力，單位為MPa，查表7-23P395頁(yè)；=650，=275Y齒形系數(shù)，查表7-24P395頁(yè)。mj=16300×=2.07查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)實(shí)例與禁忌P45頁(yè)表4-17，取mj=2。所以m1=22）第二變速組：相同模數(shù)中承受載荷最大齒數(shù)最小的齒輪為z7。按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)mj，u=62/22,K1=1,K2=1.3,K3=1,Ks=×0.90×0.58×0.64=0.813KSmax=0.6，所以取Ks,P

32、=3.84×0.98×0.99=3.73,取=10,；=650。zj=22，nj=450r/minmj=16300×=2.65查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)實(shí)例與禁忌P45頁(yè)表4-17，取mj=3。按彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)mw，K1=1,K2=1.3,K3=1,Ks=×0.90×0.78×0.77=0.484KSmax=0.8，（KSmin0.484。取Ks =0.484，=10,；=275。zj=22，nj=450r/min。Y=0.408mw=275=275×=1.638查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)實(shí)例與禁忌P45頁(yè)表4-17，取mw=2。

33、所以m2=3。2）第三變速組：相同模數(shù)中承受載荷最大齒數(shù)最小的齒輪為z11。按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)mj，u=19/76,K1=1,K2=1.3,K3=1,Ks=×0.90×0.58×0.64=0.722KSmax=0.6，所以取Ks；P=3.73×0.98×0.99=3.61,取=10,；=650。zj=19，nj=450r/min；mj=16300×=2.81查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)實(shí)例與禁忌P45頁(yè)表4-17，取mj=3。按彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)mw，K1=1,K2=1.3,K3=1,Ks=×0.90×0.78

34、×0.77=0.48KSmax=0.8，（KSmin0.48。取Ks =0.48，=10,；=275。zj=19，nj=425r/min。Y=0.386mw=275=275×=1.73查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)實(shí)例與禁忌P45頁(yè)表4-17，取mw=2。所以比較看m3=3。經(jīng)驗(yàn)算和初算得結(jié)果一致！即第一變速組m1=2，第二變速組m2=3，第三變速組m3=3。z1z2z3z4z5z6z7z8z9z10z11z12z13z14齒數(shù)2448304236362262424219766332模數(shù)23 3分度圓直徑489660847272661861261265722818996齒根高( ha*

35、+*c)m=1.25×2=2.53.75 3.75齒頂高h(yuǎn)aha*m=12=23 3齒頂圓直徑da52100648876767219213213263234195102齒根圓直徑df43915579676758.5178.5118.5118.549.5220.5181.588.5中心距 72126142.5齒寬 20 30 304.7齒輪強(qiáng)度校核：計(jì)算公式查機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)P35頁(yè)，取V帶傳動(dòng)效率=0.96，齒輪傳動(dòng)效率為1=0.98，滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率為2=0.99（一對(duì)）校核第一變速組齒輪校核齒數(shù)為24的即可，確定各項(xiàng)參數(shù)1 P=×P電=3.84kW,n=90

36、0r/min,2 定動(dòng)載系數(shù)：齒輪精度為7級(jí)，由機(jī)械設(shè)計(jì)P194圖10-8查得使用系數(shù)Kv=1.113 齒寬4 確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)非對(duì)稱(chēng),查機(jī)械設(shè)計(jì)P198圖10-13得（5）定齒間載荷分配系數(shù): 由機(jī)械設(shè)計(jì)P193表10-2查得使用系數(shù)KA=1.0由機(jī)械設(shè)計(jì)P195表10-3查得=1.2（6）定動(dòng)載系數(shù): 機(jī)械設(shè)計(jì)P200頁(yè)查表 10-5 7 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力由機(jī)械設(shè)計(jì)P208圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。圖10-18查得,S = 1.3，故合適。校核第二變速組齒輪校核齒數(shù)為22的即可，確定各項(xiàng)參數(shù) P=P電12=0.96×4×0.98&#

37、215;0.99=3.73,n=450r/min,確定動(dòng)載系數(shù)：齒輪精度為7級(jí)，由機(jī)械設(shè)計(jì)P194圖10-8查得使用系數(shù)確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)非對(duì)稱(chēng),查機(jī)械設(shè)計(jì)P198圖10-13得確定齒間載荷分配系數(shù): 由機(jī)械設(shè)計(jì)P195表10-3查得=1.2（6）定動(dòng)載系數(shù): 機(jī)械設(shè)計(jì)P200頁(yè)查表 10-5 （8）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力由機(jī)械設(shè)計(jì)P208圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。圖10-18查得,S = 1.3，故合適。校核第三變速組齒輪校核齒數(shù)為19的即可，確定各項(xiàng)參數(shù)（1）P=P電12=0.96×4×0.98×0.99×0.98

38、15;0.99=3.61kW,n=160r/min,確定動(dòng)載系數(shù)：齒輪精度為7級(jí)，由機(jī)械設(shè)計(jì)P194圖10-8查得使用系數(shù)確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)非對(duì)稱(chēng),查機(jī)械設(shè)計(jì)P198圖10-13得確定齒間載荷分配系數(shù): 由機(jī)械設(shè)計(jì)P195表10-3查得=1.2（6）定動(dòng)載系數(shù): 機(jī)械設(shè)計(jì)P200頁(yè)查表 10-58 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力由機(jī)械設(shè)計(jì)P208圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。圖10-18查得,S = 1.25，故合適。4.8各軸的強(qiáng)度驗(yàn)算A主軸的驗(yàn)算：由機(jī)械設(shè)計(jì),齒輪傳遞扭距和力為主軸轉(zhuǎn)距，齒輪受的切向力齒輪受的徑向力軸傳遞給主軸的功率為P=3.61kW由材料力學(xué)84頁(yè)空心軸抗扭截面系數(shù)為,其中經(jīng)過(guò)13-14齒輪傳遞時(shí)受力分析大齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速為150r/min,則主軸轉(zhuǎn)距齒輪受的切