機械系統(tǒng)設計課程設計說明書

.-nIIj=355r/min。3、確定各傳動軸的計算轉速。由機械設計知識可知,一對嚙合齒輪只需要校核危險的小齒輪,因此只需求出危險小齒輪的計算轉速?？汕蟮闷溆鄡蓪Ш淆X輪中危險齒輪的計算轉速即各計算轉速入表3-1。表3-1各軸計算轉速軸號Ⅰ軸Ⅱ軸Ⅲ軸計算轉速r/min355355112確定齒輪副的計算轉速。齒輪Z裝在主軸上轉速,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算轉速,如表3-2。表3-2齒輪副計算轉速序號Z1Z2Z3Z4Z5Z6n3553552002001121123.3齒輪模數(shù)計算及驗算1、計算各傳動軸的輸出功率2.85<kw>2.71<kw>2.60<kw>3、軸徑設計及鍵的選取軸一：,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。對于普通車床,主軸內孔直徑,故主軸內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,因為ф=0.50~~1.0所以取值較大,計算的軸的直徑為最小直徑,也是危險直徑,所以實際裝配時可選用軸徑更大的軸。4、模數(shù)計算,一般同一變速組內的齒輪取同一模數(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),如表3-3所示。45號鋼整體淬火,按接觸疲勞計算齒輪模數(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)組號基本組第一擴大組模數(shù)mm33〔2基本組齒輪計算?；窘M齒輪幾何尺寸見下表齒輪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算。小齒輪用40Cr,調質處理,硬度241HB～286HB,平均取260HB,大齒輪用45鋼,調質處理,硬度229HB～286HB,平均取240HB。計算如下：①齒面接觸疲勞強度計算：接觸應力驗算公式為彎曲應力驗算公式為：式中N傳遞的額定功率〔kW,這里取N為電動機功率,N=4kW;計算轉速〔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.;齒輪的最低轉速〔r/min,=500〔r/min基準循環(huán)次數(shù),接觸載荷取=,彎曲載荷取=m疲勞曲線指數(shù),接觸載荷取m=3；彎曲載荷取m=6;轉速變化系數(shù),查[5]2上,取=0.60功率利用系數(shù),查[5]2上,取=0.78材料強化系數(shù),查[5]2上,=0.60工作狀況系數(shù),取=1.1動載荷系數(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；許用接觸應力〔MPa,查[4],表4-7,取=650Mpa；許用彎曲應力〔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擴大組齒輪計算。第一擴大組齒輪幾何尺寸見下表齒輪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按擴大組最小齒輪計算。小齒輪用40Cr,調質處理,硬度241HB～286HB,平均取260HB,大齒輪用45鋼,調質處理,硬度229HB～286HB,平均取240HB。同理根據(jù)基本組的計算,查文獻[6],可得=0.62,=0.77,=0.60,=1.1,=1,=1,m=3.5,=355；可求得：=619Mpa=135Mpa3.5主軸合理跨距的計算由于電動機功率P=3KW,根據(jù)[1]表3.20,前軸徑應為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,主軸最大輸出轉矩T=9550=9550×=255.8N.m假設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[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)結構的需要,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。主要零部件的選擇4.1電動機的選擇轉速n＝1430r/min,功率P＝3kW選用Y系列三相異步電動機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。III軸：靠近帶輪一側安裝深溝球軸承6007,中間安裝深溝球軸承6007,后端安裝深溝球軸承619084.3變速操縱機構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,由于小齒輪的傳動力大,這里以小齒輪來進行計算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計算〔在垂直平面,,,,,,計算〔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。由軸承壽命的計算公式：預期的使用壽命[L10h]=15000hL10h=×=×=h≥[L10h]=15000h軸承壽命滿足要求。第6章結構設計及說明6.1結構設計的內容、技術要求和方案設計主軸變速箱的結構包括傳動件〔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、潤滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)結件的結構設計與布置,用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設計由于時間的限制,一般只畫展開圖。主軸變速箱是機床的重要部件。設計時除考慮一般機械傳動的有關要求外,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,結構工藝性,操作方便、安全、可靠原則,遵循標準化和通用化的原則。主軸變速箱結構設計時整個機床設計的重點,由于結構復雜,設計中不可避免要經(jīng)過反復思考和多次修改。在正式畫圖前應該先畫草圖。目的是：1布置傳動件及選擇結構方案。2檢驗傳動設計的結果中有無干涉、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徑的約束,齒根圓的直徑必須大于離合器的外徑,負責齒輪無法加工。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,得到一級反向轉動,右邊接通得到三級反向轉動。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構?？偛贾脮r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。結論分級變速主傳動系統(tǒng)設計的結構及部分計算,到這里基本結束了,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)主要部分進行設計和校核,有許多地方處理不夠妥當,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)過這次課程設計,使我對機械系統(tǒng)設計這門課當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,并且對設計工作有了更深入的認識,在同學們一起進行設計任務的過程中,不僅增進了友誼,而且對于課程設計的課題有了更深的理解。參考文獻[1]、候珍秀.《機械系統(tǒng)設計》.XX工業(yè)大學出版社,修訂版；[2]、于惠力主編《機械設計》科學出版社第一版[3]、戴曙主編《金屬切削機床設計》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[4]、趙XX主編《材料力學》XX工業(yè)大學出版社第一版[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《機械設計課程設計》科學出版社致謝在課程設計過程中