機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

.-nIIj=355r/min。3、確定各傳動(dòng)軸的計(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?？汕蟮闷溆鄡蓪?duì)嚙合齒輪中危險(xiǎn)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速即各計(jì)算轉(zhuǎn)速入表3-1。表3-1各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速軸號(hào)Ⅰ軸Ⅱ軸Ⅲ軸計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min355355112確定齒輪副的計(jì)算轉(zhuǎn)速。齒輪Z裝在主軸上轉(zhuǎn)速,其中只有200r/min傳遞全功率,故Zj=200r/min。依次可以得出其余齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速,如表3-2。表3-2齒輪副計(jì)算轉(zhuǎn)速序號(hào)Z1Z2Z3Z4Z5Z6n3553552002001121123.3齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算1、計(jì)算各傳動(dòng)軸的輸出功率2.85<kw>2.71<kw>2.60<kw>3、軸徑設(shè)計(jì)及鍵的選取軸一：,取帶入公式：有,d=27.9mm,圓整取d=30選花鍵：軸二：,取帶入公式：有,d=31.87mm,圓整取d=35mm選花鍵：8×36×40×7主軸：選擇主軸前端直徑D1=90mm,后端直徑D2=<0.75~0.85>D1取D2=65,則平均直徑D=77.5。對(duì)于普通車(chē)床,主軸內(nèi)孔直徑,故主軸內(nèi)孔直徑取為支承形式選擇兩支撐,初取懸伸量,支撐跨距。選擇平鍵連接,因?yàn)椐?0.50~~1.0所以取值較大,計(jì)算的軸的直徑為最小直徑,也是危險(xiǎn)直徑,所以實(shí)際裝配時(shí)可選用軸徑更大的軸。4、模數(shù)計(jì)算,一般同一變速組內(nèi)的齒輪取同一模數(shù),選取負(fù)荷最重的小齒輪,按簡(jiǎn)化的接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算,即mj=16338可得各組的模數(shù),如表3-3所示。45號(hào)鋼整體淬火,按接觸疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)m1-2軸由公式mj=16338可得=2.6,取m=3mm2-3軸由公式mj=16338可得,m=3mm3-主軸由公式mj=16338可得,m=3.0mm一般同一變速組內(nèi)的齒輪取同一模數(shù),所以根據(jù)情況都取一樣的模數(shù)。表3-3模數(shù)組號(hào)基本組第一擴(kuò)大組模數(shù)mm33〔2基本組齒輪計(jì)算?；窘M齒輪幾何尺寸見(jiàn)下表齒輪Z1Z1Z2Z2`齒數(shù)28282036分度圓直徑848060108齒頂圓直徑909066114齒根圓直徑76.576.542.5100.5齒寬24242424按基本組最小齒輪計(jì)算。小齒輪用40Cr,調(diào)質(zhì)處理,硬度241HB～286HB,平均取260HB,大齒輪用45鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度229HB～286HB,平均取240HB。計(jì)算如下：①齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算：接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式為彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為：式中N傳遞的額定功率〔kW,這里取N為電動(dòng)機(jī)功率,N=4kW;計(jì)算轉(zhuǎn)速〔r/min.=500〔r/min;m初算的齒輪模數(shù)〔mm,m=3〔mm;B齒寬〔mm;B=24〔mm;z小齒輪齒數(shù)；z=18;u小齒輪齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之比,u=2;壽命系數(shù)；=工作期限系數(shù)；T齒輪工作期限,這里取T=15000h.;齒輪的最低轉(zhuǎn)速〔r/min,=500〔r/min基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù),接觸載荷取=,彎曲載荷取=m疲勞曲線(xiàn)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),查[5]2上,取=0.60功率利用系數(shù),查[5]2上,取=0.78材料強(qiáng)化系數(shù),查[5]2上,=0.60工作狀況系數(shù),取=1.1動(dòng)載荷系數(shù),查[5]2上,取=1齒向載荷分布系數(shù),查[5]2上,=1Y齒形系數(shù),查[5]2上,Y=0.386；許用接觸應(yīng)力〔MPa,查[4],表4-7,取=650Mpa；許用彎曲應(yīng)力〔MPa,查[4],表4-7,取=275Mpa；根據(jù)上述公式,可求得及查取值可求得：=635Mpa=78Mpa〔3擴(kuò)大組齒輪計(jì)算。第一擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸見(jiàn)下表齒輪Z3Z3`Z4Z4`齒數(shù)53532581分度圓直徑10710775243齒頂圓直徑11311381249齒根圓直徑99.599.567.5235.5齒寬24242424按擴(kuò)大組最小齒輪計(jì)算。小齒輪用40Cr,調(diào)質(zhì)處理,硬度241HB～286HB,平均取260HB,大齒輪用45鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度229HB～286HB,平均取240HB。同理根據(jù)基本組的計(jì)算,查文獻(xiàn)[6],可得=0.62,=0.77,=0.60,=1.1,=1,=1,m=3.5,=355；可求得：=619Mpa=135Mpa3.5主軸合理跨距的計(jì)算由于電動(dòng)機(jī)功率P=3KW,根據(jù)[1]表3.20,前軸徑應(yīng)為60~90mm。初步選取d1=80mm。后軸徑的d2=〔0.7~0.9d1,取d2=60mm。根據(jù)設(shè)計(jì)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×=255.8N.m假設(shè)該機(jī)床為車(chē)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(jì)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==2842.2N背向力〔沿x軸Fp=0.5Fc=1421.1N總作用力F==3177.7N此力作用于工件上,主軸端受力為F=3177.7N。先假設(shè)l/a=2,l=3a=240mm。前后支承反力RA和RB分別為RA=F×=3177.7×=4766.55NRB=F×=3177.7×=1588.85N根據(jù)文獻(xiàn)[1]式3.7得：Kr=3.39得前支承的剛度：KA=1689.69N/；KB=785.57N/；==2.15主軸的當(dāng)量外徑de=<80+60>/2=70mm,故慣性矩為I==113.8×10-8m4 η===0.14查[1]圖3-38得=2.0,與原假設(shè)接近,所以最佳跨距=120×2.0=240mm合理跨距為〔0.75-1.5,取合理跨距l(xiāng)=360mm。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=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(duì)背安裝的角接觸球軸承。主要零部件的選擇4.1電動(dòng)機(jī)的選擇轉(zhuǎn)速n＝1430r/min,功率P＝3kW選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)4.2軸承的選擇I軸：與帶輪靠近段安裝深溝球軸承6007,另一端安裝深溝球軸承6006II軸：安裝深溝球軸承6007,兩個(gè)。III軸：靠近帶輪一側(cè)安裝深溝球軸承6007,中間安裝深溝球軸承6007,后端安裝深溝球軸承619084.3變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇選用左右擺動(dòng)的操縱桿使其通過(guò)桿的推力來(lái)控制II軸上的三聯(lián)滑移齒輪和二聯(lián)滑移齒輪。第5章校核5.1軸的校核主軸的前端部撓度主軸在前軸承處的傾角在安裝齒輪處的傾角=77.27E取為,730805.11mm4,由于小齒輪的傳動(dòng)力大,這里以小齒輪來(lái)進(jìn)行計(jì)算1756.46將其分解為垂直分力和水平分力由公式可得主軸載荷圖如圖5-1所示：圖5-1主軸載荷圖由上圖可知如下數(shù)據(jù)：a=235mm,b=190mm,l=425mm,c=75mm計(jì)算〔在垂直平面,,,,,,計(jì)算〔在水平面,,,,,,合成：5.2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=XFr+YFaX=1,Y=0。對(duì)Ⅱ軸受力分析如圖5-2所示。圖5-2Ⅱ軸受力分析圖得：前支承的徑向力Fr=2642.32N。由軸承壽命的計(jì)算公式：預(yù)期的使用壽命[L10h]=15000hL10h=×=×=h≥[L10h]=15000h軸承壽命滿(mǎn)足要求。第6章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明6.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案設(shè)計(jì)主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動(dòng)件〔傳動(dòng)軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動(dòng)器等、主軸組件、操縱機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置,用一張展開(kāi)圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計(jì)由于時(shí)間的限制,一般只畫(huà)展開(kāi)圖。主軸變速箱是機(jī)床的重要部件。設(shè)計(jì)時(shí)除考慮一般機(jī)械傳動(dòng)的有關(guān)要求外,著重考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。精度方面的要求,剛度和抗震性的要求,傳動(dòng)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(jì)時(shí)整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)的重點(diǎn),由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜,設(shè)計(jì)中不可避免要經(jīng)過(guò)反復(fù)思考和多次修改。在正式畫(huà)圖前應(yīng)該先畫(huà)草圖。目的是：1布置傳動(dòng)件及選擇結(jié)構(gòu)方案。2檢驗(yàn)傳動(dòng)設(shè)計(jì)的結(jié)果中有無(wú)干涉、碰撞或其他不合理的情況,以便及時(shí)改正。3確定傳動(dòng)軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對(duì)位置,以確定各軸的受力點(diǎn)和受力方向,為軸和軸承的驗(yàn)算提供必要的數(shù)據(jù)。6.2展開(kāi)圖及其布置展開(kāi)圖就是按照傳動(dòng)軸傳遞運(yùn)動(dòng)的先后順序,假想將各軸沿其軸線(xiàn)剖開(kāi)并將這些剖切面平整展開(kāi)在同一個(gè)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(jí)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(fù)責(zé)齒輪無(wú)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(xiàn)的軸上,左邊部分接通,得到一級(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng),右邊接通得到三級(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第一種方案,通過(guò)空心軸中的拉桿來(lái)操縱離合器的結(jié)構(gòu)?？偛贾脮r(shí)需要考慮制動(dòng)器的位置。制動(dòng)器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。制動(dòng)器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上,以免制動(dòng)扭矩太大,是制動(dòng)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。結(jié)論分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)及部分計(jì)算,到這里基本結(jié)束了,由于筆者水平有限,加之時(shí)間倉(cāng)促,僅對(duì)分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)主要部分進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核,有許多地方處理不夠妥當(dāng),因?yàn)闆](méi)有接觸過(guò)生產(chǎn)實(shí)際,所以可能有的地方存在錯(cuò)誤,希望老師多提寶貴意見(jiàn)。經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì),使我對(duì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)這門(mén)課當(dāng)中許多原理公式有了進(jìn)一步的了解,對(duì)于機(jī)械類(lèi)的書(shū)籍,軟件的使用能力得到了提升,并且對(duì)設(shè)計(jì)工作有了更深入的認(rèn)識(shí),在同學(xué)們一起進(jìn)行設(shè)計(jì)任務(wù)的過(guò)程中,不僅增進(jìn)了友誼,而且對(duì)于課程設(shè)計(jì)的課題有了更深的理解。參考文獻(xiàn)[1]、候珍秀.《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》.XX工業(yè)大學(xué)出版社,修訂版；[2]、于惠力主編《機(jī)械設(shè)計(jì)》科學(xué)出版社第一版[3]、戴曙主編《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》機(jī)械工業(yè)出版社[4]、戴曙主編《金屬切削機(jī)床》機(jī)械工業(yè)出版社第一版[4]、趙XX主編《材料力學(xué)》XX工業(yè)大學(xué)出版社第一版[6]、鄭文經(jīng)主編《機(jī)械原理》高等教育出版社第七版[7]、于惠力主編《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》科學(xué)出版社致謝在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中