三速變速箱及其操縱機構(gòu)設計說明書

三速變速箱及其操縱機構(gòu)設計內(nèi)容摘要作為傳統(tǒng)機械的變速箱,在交通設施，機床變速機構(gòu)中都起著舉足輕重的作用。在科技日益發(fā)達及經(jīng)濟全球化的浪潮中，變速箱也在日益變化著，進步著。如今的變速箱種類繁多，如直齒圓柱齒輪變速箱，斜齒圓柱齒輪變速箱，有一級、二級和多級的，根據(jù)不同的要求采用不同的變速箱。我所設計的三級變速箱主要用于機床在不停車的情況下利用撥叉波動三聯(lián)滑移齒輪，使三對齒輪分別在不同的轉(zhuǎn)速要求下嚙合，從而達到變速的目的。其中在設計齒輪的時候由于考慮到傳動比較小，為了彼此平衡，所以采用了直齒圓柱齒輪。由于為了能讓三聯(lián)滑移齒輪在正確的軌道上滑行并與每個齒輪正確嚙合，還設計了一個操縱機構(gòu)，此操縱機構(gòu)為齒輪齒條，它傳動平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，比較適用與在這樣的機構(gòu)當中。簡而言之，對三速變速箱的設計主要是傳動方案的確定，三聯(lián)滑移齒輪的設計及齒輪齒條操縱機構(gòu)的設計。關鍵詞：齒輪變速ContentsummaryAstraditionmechanicalgearbox,intrafficfacility,lathechangespeedorganizationveryimportantconductarises.Thegearbooftodayisvariousinstyle,suchasthecylindergearwheelgearboxofstraighttooth,thecylindergearwheelgearboxofobliquetooth,thereisonegrade,secondandmultistage.Adoptdifferentgearboxesaccordingtodifferentdemands.TertiarygearboxthatIdesignusedinlatheisitsetasideforkisitthreeuniteslipperytomovethegearwheeltofluctuatetoutilizeincaseofnotparkingmainly,Enableclenchingtheteethtothegearwheelunderdifferentdemandsseparatelythreetimes,andachievethegoalofchangingspeed.Amongthemconsiderwhendesignthegearwheelthetransmissionissmaller,forbeingbalancedeachother,soadoptthecylindergearwheelofstraighttooth.Becauselocationmakeslipperytomovegearwheelitslidestobeandcorrecttoclenchtheteethwithanothergearwheelatcorrecttrack,havealsodesignedanoperatingorganization,thisoperatingorganizationisarackofagearwheel,itstransmissionissteady,ofsimplestructure,relativelysuitableforsuchanorganization.Inbrief,thedesignofthegearboxofspeedthreeismainlythesurenessoftheschemeoftransmission,unitetheslipperydesignwhichmovethegearwheelanddesignoftherackoperatingorganizationofthegearwheelthreetimes.Keyword:GearwheelChangespeed目錄內(nèi)容摘要 1前言 41. 三速變速箱設計基本概述 51.1設計目的及意義 51.2三速變速箱的認識和市場調(diào)查 51.2.1查閱資料進行了解 51.2.2市場調(diào)研 51.3設計難點及指導思想 62.設計題目的研究 61》設計題目介紹 63.總體方案的擬定 74.原動機的選擇 7Y90L-2 85.確定傳動裝置的總體的傳動比和分配各級傳動比 95.1計算總的轉(zhuǎn)動比 95.2選擇V帶傳動比 95.3分配各級傳動比 106.傳動裝置的運動和動力參數(shù) 106.1高速軸和低速軸轉(zhuǎn)速計算 106.2合軸的功率 116.3計算合軸的轉(zhuǎn)矩 11帶傳動設計 118.齒輪傳動設計 138.1選擇材料及確定許用應力 138.2齒輪設計 148.2.1第一對齒輪的設計計算 14 第二對齒輪的設計計算 15 第三對齒輪的設計計算 168.3齒輪的結(jié)構(gòu)設計 179.變速箱傳動軸的設計計算 189.1花鍵軸的設計計算 18 第二根軸的設計計算 189.3花鍵軸的強度校核 199.4第二根軸的強度校核 2010.軸承的選擇 2511.離合器與制動器的選擇 2512.聯(lián)軸器的選擇 2613.鍵的選擇及強度校核 2614.操縱機構(gòu)的設計 2815.箱體的設計 30參考文獻 34

三速變速箱前言機械設計是一門古老的學科，作為人類設計活動的延續(xù)和發(fā)展。它有悠久的歷史和淵源，人類通過長期的生產(chǎn)實踐,逐漸創(chuàng)造了機器。隨著機械化生產(chǎn)規(guī)模的日益擴大，除機械制造部門外，在動力、交通設施的變速機構(gòu)，都會經(jīng)常接觸各種類型的通用和專用機械。而機械設計是指規(guī)劃和設計實現(xiàn)預期功能的前提下，性能好，效率高，成本低，在預期期限內(nèi)使用安全可靠，操縱方便，維修簡單和造型優(yōu)美等。一部機器的誕生，從感到某種需要，萌生設計念頭，明確設計要求開始，經(jīng)過設計，制造，鑒定到產(chǎn)品定型是一個復雜的過程。三速變速箱作為傳統(tǒng)的機械在交通設施，機床變速機構(gòu)等方面起著很重要的作用。它的傳動方式比較簡單，由電動機作為動力源輸出動力，經(jīng)過齒輪傳動裝置，最后使得所要求的不同傳速。在要結(jié)合實際情況加以綜合分析，可以考慮接見前人的優(yōu)秀設計經(jīng)驗，也要自己有所創(chuàng)新，以達到最佳的結(jié)合，使設計出的產(chǎn)品具有真正的使用價值。畢業(yè)設計是教學的基本要求規(guī)定，每個學生必須要完成的一個課題的設計，它是學生課程最后一個重要的教學環(huán)節(jié)，也是高等理工科院校大多數(shù)專業(yè)的學生的一次全面的設計能力的訓練，是對學生綜合運用所學的理論知識和實驗實踐解決實際問題的能力的檢驗，同時反映了高校的教學質(zhì)量，使學生盡可能的將理論聯(lián)系，具體問題具體分析，不僅反映學生的專業(yè)知識，而且反映了學生綜合分析問題的能力，也是培養(yǎng)學生分析和解決一些機械實際問題的一個很好的機會，為今后的工作提供一些經(jīng)驗，也為今后學習新的機械理論，新的技術(shù)打下比較寬廣而鞏固的基礎，以適應現(xiàn)代化人才的要求。在現(xiàn)代的企業(yè)生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)的產(chǎn)品多樣化，結(jié)構(gòu)形狀的多樣化，所以在滿足各種不同加工要求，同時對執(zhí)行機構(gòu)提出速度運動要求以滿足生產(chǎn)的要求，提高效率。課題的基本目的有以下幾點：培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的設計思想，訓練綜合運用機械設計和有關課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)實際分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、加深，和擴展有關的機械設計方面的知識，通過指定設計方案合理選擇傳動機構(gòu)和零件類型，正確計算零件工作能力，確定尺寸和選擇材料，以及較全面的考慮制造工藝，使用和維護要求，之后進行結(jié)構(gòu)設計，達到了解和掌握機械零件，機械傳動裝置或簡單機械的設計過程和方法，進行設計基本技能的訓練。例如計算，繪畫，熟悉和運用設計資料（手冊，圖冊，標準和規(guī)范等）以及使用進行經(jīng)驗估算和處理數(shù)據(jù)的能力。設計的內(nèi)容是一個三速變速箱的傳動裝置的結(jié)構(gòu)和操縱機構(gòu)的設計，主要的過程和內(nèi)容：傳動裝置的總體設計方案，選擇電動機，計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)，傳動裝置（齒輪），傳動軸設計計算，軸承，連接件，潤滑密封和連軸器，離合器的選擇和校核計算，機體結(jié)構(gòu)及附件的設計，繪制軸系裝配圖及齒輪零件工作圖，編寫畢業(yè)論文及進行答辯。設計解決的問題，強度計算與結(jié)構(gòu)，工藝等要求的關系，機械零件的尺寸不可能完全由理論計算確定而要考慮結(jié)構(gòu)，加工和裝配工藝，經(jīng)濟性和使用條件等要求，標準在設計中的重要性，正確使用標準，結(jié)構(gòu)與工藝的關系，零件工藝性的考慮，創(chuàng)新與繼承的關系。變速箱的設計綜合了所有的大部分機械急促知識，如機械設計基礎，機械制圖，機械制造工藝學，機械原理，機械零件基礎，形位公差與互換性，金屬工藝學，機械工程材料等等。需要學生查閱大量的與本設計相關的專業(yè)及專業(yè)基礎書記，是對機械的一個局部的闡述和研討。主要是通過數(shù)據(jù)的計算得出響應的結(jié)論。通過各種書記和工具的輔助圓滿的完成設計任務。三速變速箱設計基本概述1.1設計目的及意義分析本設計，主要是根據(jù)條件，設計出三速變速箱的總體傳動方案，并且準確合理的設計三速變速箱的傳動裝置以及使三聯(lián)滑移齒輪滑移的操縱機構(gòu)，設計出的機器應能夠用與工業(yè)。它有原動機，傳動裝置和操縱機構(gòu)三部分組成。該裝置中原動機采用電動機。傳動裝置在原動機與工作之間傳動運動和動力，并借以改變運動形式，速度大小和轉(zhuǎn)矩大小。傳動裝置一般包括傳動件（齒輪傳動，帶傳動等）和支撐件（軸承，軸，機體等）兩部分。操作機構(gòu)是用以操縱三連齒輪滑移的。它的重量和成本在機器中占有很大比重，其性能和質(zhì)量對機器的工作影響也很大，因此合理設計傳動方案具有重要的意義。1.2三速變速箱的認識和市場調(diào)查變速箱是工業(yè)和交通工具的主要組成部分，由于傳動方案簡單，操作方便，使用成本低，對作業(yè)環(huán)境適應性強等特點。變速箱的種類很多，如果平行軸斜齒輪變速箱，十字軸變速箱，斜齒圓柱變速箱，直齒圓柱變速箱，一級，兩級，三級，無級變速箱等。1.2.1查閱資料進行了解在做設計的前期，不僅查閱大量資料而且還對成都機電市場上銷售的三速變速箱有哪些種類。1.2.2市場調(diào)研在做設計的前期，不僅查閱大量資料而且還對成都機電市場有關銷售變速箱的相關情況做了市場調(diào)查，其中主要是了解市場上銷售的變速箱有哪些種類，其中具體的傳動件是由什么構(gòu)成的，其中尺寸的大小以及成品的質(zhì)量等。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，由于三速變速箱屬于傳統(tǒng)的變速機構(gòu)，它傳動方案簡單，電動機作為原動機，可以簡單的傳動裝置就可以達到傳動要求。它的成本不高主要是根據(jù)電動機功率的大小確定，在市場上最常見的就是圓柱直齒變速箱，它的傳動裝置采用市場現(xiàn)有產(chǎn)品，這樣，只需將各個型號的產(chǎn)品加以組合就可以制造出不同的機器來。由于三速變速箱的工作環(huán)境，所以其制造加工需要一定的要求。在調(diào)查中我們沒有得到更多關于三速變速箱的先進的制造工藝和先進的產(chǎn)品類型。根據(jù)分析主要是因為它自身工作特性及現(xiàn)在制造業(yè)生產(chǎn)水平限制了它的發(fā)展，如果采用大量的數(shù)控技術(shù)，雖然三速變速箱有了很大的革命性的發(fā)展，但它的成本也有很大的提高。目前國內(nèi)有了很大的革命性進展，但它成本也有很大的提高。目前國內(nèi)有為數(shù)不多的廠家制造了比較先進的三速變速箱，主要是采用了數(shù)控技術(shù)，由于價格非常昂貴，所以不管是在市場占有還是在技術(shù)方面都不是很成熟。傳統(tǒng)的三速變速箱雖然還是比較簡陋。但是其穩(wěn)定性還能滿足一般工作的要求，所以傳統(tǒng)機型成為主流產(chǎn)品。1.3設計難點及指導思想通過以上的分析，我們可以知道該設計的重要難點在于根據(jù)給定的技術(shù)參數(shù)，設計出符合要求的三速變速箱總體傳動方案和傳動裝置，以及操縱機構(gòu)。我們無法采用市面上一定規(guī)格和型號的成品，只有根據(jù)原始數(shù)據(jù)，計算出相關的數(shù)據(jù)。再設計擬訂出多種參考方案，分析每一個方案的優(yōu)缺點及根據(jù)具體條件分析其具體的工作條件。設計出的傳動方案應該準確合理，包括傳動裝置的設計不僅僅能夠達到傳動運動的要求，還要結(jié)合三速變速箱實際的工作情況做大量的分析。最后，設計出機器在保證一定的使用壽命下的維護要求，甚至在制造成本方面也要做響應的考慮。由于收集了相關的資料并且做了一定的市場調(diào)查在設計中我們可以季節(jié)按三速變速箱已有的先進技術(shù)成果，同時要求不斷查閱資料，對設計不斷的加以分析改進，不僅在技術(shù)結(jié)果上要滿足要求，也要在實際運用中能保證要求。在提出方案后要不斷的分析比較，最后得到理想的設計方案。2.設計題目的研究1》設計題目介紹設計一個三速變速箱，其中有一個三聯(lián)滑移齒輪，通過操縱機構(gòu)使它分別與齒輪1，2，3嚙合，從而獲得三種不同的輸出轉(zhuǎn)速。（1）數(shù)據(jù)及設計要求工作條件：單班制，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，室內(nèi)工作；使用期：10N，大修期：3N；生產(chǎn)批量：100臺；動力：三相交流電；輸出軸轉(zhuǎn)速允許誤差小于正負5%。（2）設計參數(shù)電動機額定功率電動機額定轉(zhuǎn)速r/min940輸出軸轉(zhuǎn)速r/minn1160輸出軸轉(zhuǎn)速r/minn2230輸出軸轉(zhuǎn)速r/minn3330（3）設計工作量軸系裝配圖一張;設計一個移動三聯(lián)齒輪Z4,Z5,Z6的操縱機構(gòu);齒輪零件圖一張;畢業(yè)論文一份。由于要求設計題目中以上的要求，所以我擬定了兩套方案，第一套是以電動機為原動力，通過V帶輪、離合器，在通過利用操縱機構(gòu)對三聯(lián)滑移齒輪的手動控制以達到它和輸出的三個齒輪嚙合而得到所要求的不同的輸出轉(zhuǎn)速，從而達到變速的目的。而第二種方案是在上一種方案的基礎上取消帶輪的設置。經(jīng)過分析和思考，雖然整個裝置的傳動比比較小，不采用帶輪滿足要求的同時，還可以減小整個裝置的成本，但是經(jīng)過調(diào)查并到學校的金工基地參觀，聽了老師和基地師傅的介紹發(fā)現(xiàn)如果沒有帶輪的設置將帶來整個裝置在機床上設置的位置問題，并且?guī)л嗊€有減振使電動機輸出給軸的轉(zhuǎn)速更平穩(wěn)，同時在帶輪上將減小一部分的傳動比，那么可以使齒輪的結(jié)構(gòu)更加緊湊，所以選擇第一套方案。4.原動機的選擇大多數(shù)機器的原動機是由電動機組成，該三速變速箱的原動機即為電動機。主要有原動機產(chǎn)生動力，通過傳遞，使得工作機正常工作。根據(jù)題目給定的要求，動力源采用三相交流電380V，電動機正反向運轉(zhuǎn)，載荷比較平穩(wěn)。在交流電動機中主要有異步與同步之分，它們有著各自的特點：同步電動機的主要性能是：負載轉(zhuǎn)矩在不需調(diào)速的高壓、低速和大容量機械上采用，能提高功率因素。異步電動機又分為籠型和繞線式電動機兩種?；\型電動機的性能：簡單、耐用、可靠、易維護、價格低、特別硬，但是啟動和調(diào)速性能差，輕載時功率因素低，一般無調(diào)速要求廣泛采用。繞線式電動機的性能：因有滑環(huán)，比籠型電動機維護麻煩，價格也稍貴，轉(zhuǎn)子串電阻的特性屬于軟特性，隨負載轉(zhuǎn)矩的增加，電動機的轉(zhuǎn)速顯著下降，但它啟動時功率因素高，并了進行小范圍的速度調(diào)節(jié)，控制設備簡單，對于30KW以及啟動不是很頻繁而電網(wǎng)容量大又許可滿壓啟動的場所，一般采用籠型電動機。在選擇電動機時應該考慮許多綜合問題：1)根據(jù)機械的負載性和生產(chǎn)工藝對電動機的啟動、制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求選擇電動機的類型。2)根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩，速度變化范圍等要求，選擇電動機的功率。3)根據(jù)使用場所的環(huán)境條件，選擇電動機的結(jié)構(gòu)形式。除此之外，選擇電動機還必須符合節(jié)能的要求，考慮運行可靠性，設備的供貨情況，備品備件的通用性，安全過程中前后期電動機功率變化關系等因素。通過以上的分析，并且借鑒相關的技術(shù)經(jīng)驗，綜合總體因素可優(yōu)選用Y系列全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機。該電動機的主要性能及其特點如下：效率高，耗電量少，總體性能好，噪音低，振動小，體積小，重量輕，運行可靠，維修方便。采用B級絕緣，能防止灰塵，鐵削，雜物侵入電動機內(nèi)部，它廣泛應用于工業(yè)粉塵多，環(huán)境較差的場所。在選擇電動機的階段，我和指導老師對是否采用Y系列電動機進行了一些探討。Y系列電動機屬于正規(guī)的機械專用電動機，它的優(yōu)點主要是適應工作制的理想選擇，而且通過仔細的探討發(fā)現(xiàn)，Y系列電動機常用在工業(yè)變速機器中，對于本設計比較小的功率如果采用其它大功率系列的電動機，在工作中有很多的功率都將浪費掉。并且Y系列電動機的造價比較合適。在100臺的年產(chǎn)量中如果采用它的話，制造成本會加大很多，這樣對總體的經(jīng)濟成本不利。根據(jù)市場調(diào)研我們也發(fā)現(xiàn)，市面上絕大多數(shù)產(chǎn)品均采用Y系列電動機作為首選。因此，最終確定選擇Y系列三相異步電動機。1》電動機的選擇關鍵是電動機容量的選擇，其次才是轉(zhuǎn)速，形式，電壓等選擇。功率過大，造成浪費選擇的過小電動機將會超載運行，將造成降低電動機的壽命和降低負載的使用難以充分發(fā)揮機床的效能。正確的選擇電動機型號的原則是在滿足生產(chǎn)機械要求的條件下，合理確定電動機的功率。選擇的時候應該根據(jù)機床的功能要求所設計結(jié)構(gòu)，工作狀態(tài)等全面考慮。2》選擇電動機的容量Pe=Pmax/Pmin(kw)Pmax——機床最大的切削功率Pmin——機床傳動的最低功率3》選擇電動機的型號由已知條件，對型號有以下幾種選擇：方案型號額定功率(kw)滿載轉(zhuǎn)速(r/min)滿載時電流(A)1Y90L-228402Y2-100L1-414303Y112M-69404Y2-90L-428805Y132S-87106Y2-112M-62.29407Y100L1-41430又由于已知電動機額定轉(zhuǎn)速為940r/min,所以初步確定方案3(Y112M-6)和方案6(Y2-112M-6)兩種。型號功率(%)功率因數(shù)重量(kg)長(mm)寬(mm)高(mm)額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩Y112M-640400245265Y2-112M-645400240300由上表根據(jù)比較，在加上市場價格Y2-112M-6高于Y112M-6所以最終選擇型號為Y112M-6的電動機。4》Y112M-6電動機的示意圖5.確定傳動裝置的總體的傳動比和分配各級傳動比機械傳動和摩擦副的效率：9級精度的齒輪傳動（油潤滑）：V帶傳動：球軸承：彈性聯(lián)軸器：離合器：5.1計算總的轉(zhuǎn)動比齒輪1嚙合時：齒輪2嚙合時：齒輪3嚙合時：5.2選擇V帶傳動比普通V帶傳動比:iΔ=2～4i1=i△*i2=i△*i3=i△*由于傳動比比較小，初步取iΔ=2，齒輪各級傳動比為：=2.94=2.055.3分配各級傳動比總傳動比V帶傳動比齒輪傳動比齒輪12齒輪22齒輪326.1高速軸和低速軸轉(zhuǎn)速計算齒輪1嚙合時：計算誤差：(160-159.9)/160*100%=0.08%滿足誤差小于正負0.5%,合適齒輪2嚙合時：計算誤差：(230-229)/230*100%=0.32%滿足誤差小于正負0.5%,合適齒輪3嚙合時：計算誤差：(330-329)/330*100%=0.4%滿足誤差小于正負0.5%,合適6.2合軸的功率齒輪1：P1=Peη齒輪2：P2=Peη齒輪3：P3=Peη23=26.3計算合軸的轉(zhuǎn)矩第一根軸的轉(zhuǎn)矩：第二根軸的轉(zhuǎn)矩齒輪1：齒輪2：齒輪3：1》求計算功率Pc2》選普通V帶型號根據(jù)Pc=2.2kw，nm=940r/min，由圖13-15查出此坐標點位于A型。3》求大、小帶輪基準直徑d2、d1由于屬于A型，最好取d1≥100mm取小帶輪直徑d1=106mm，滑動率ε1大帶輪直徑：查教材表13-7,取d2=212mm4》檢驗帶速v由于v=m/s在5~25m/s的范圍內(nèi),所以小帶輪直徑合適.5》計算V帶基準長度Ld和中心距a由于(d1+d2)<a<2(d1+d2),初步選取中心距：=1.5(d1+d2)=1.5*(106+212)=477mm取帶長:對A型帶選用Ld=1600mm實際中心距6》驗算小帶輪包角α合適7》求V帶根數(shù)z根據(jù)d1=106mm及n1=940r/min,查教材表13-3得到單根v帶的基本額定功率P0=0.99kw傳動比i=d2/[d1（1-ε）]=2.02查教材表13-4，然后由內(nèi)差齒法計算得：△P0=0.01KW由а1=169°查表13-5得：7,查表13-2得：從而V帶的根數(shù)

z=Pc/[（P0+△P0）*Ka*KL]=2.29所以取3根.8》求作用在帶輪軸上的壓力FQq=0.10kg/m,故得單根V帶的初始拉力=114N作用在軸上的壓力FQ=2*z*F0sinα1/2=2*3*114*sin169°/2=681N9》帶輪結(jié)構(gòu)設計設計帶輪時，應該使其結(jié)構(gòu)便于制造，質(zhì)量分布均勻，重量輕，并避免由于鑄造產(chǎn)生過大的內(nèi)應力。V>5m/s要進行靜平衡。輪槽工作表面應光滑，以減少V帶磨損，選用HT200。已知：載荷平穩(wěn)，室內(nèi)工作，因為在設計的要求中要用三聯(lián)滑移齒輪的滑移來分別和三對齒輪嚙合以達到不同的輸出速度，需要平穩(wěn)的嚙合所以我在設計齒輪的時候?qū)⑵湓O計成圓柱直齒齒輪。8.1選擇材料及確定許用應力三聯(lián)滑移齒輪用45調(diào)質(zhì)，齒面硬度200HBS第二根軸上的齒輪用45正火，齒面硬度180HBS因，安全系數(shù)根據(jù)公式求出許用接觸應力，

因，安全系數(shù)根據(jù)公式許用彎曲應力，8.2齒輪設計設齒輪按9級精度制造。取載荷系數(shù)K=1.2,齒寬系數(shù)三聯(lián)滑移齒輪上的轉(zhuǎn)矩：8.2.1第一對齒輪的設計計算(1)計算中心距：因μ=i′1a圓整取115mm,120mm,125mmm取2,2.5,3,4初取a=115mm,m=2齒數(shù)Z1=29，Z2=86則實際傳動比：傳動比誤差△i=（i理-i實）/i理*100%=-1.02%屬于±3%∽±5%范圍內(nèi)，允許。驗證：2/2（29+86）=170mm=a故：取a=115mm，m=2，Z1=29，Z2=86合適。齒寬取b1=50mmb2=45mm(2)驗算齒輪彎曲強度取齒型系數(shù)由得：，因此設計安全。(3)齒輪的圓周速度查教材表11-2可知9級精是合宜的。(4)齒輪結(jié)構(gòu)小齒輪:d1=m*z1=58mmda1=d1+2*ha1=62mm大齒輪:d2=m*z2=172mmda2=d2+2*ha2=176mm第二對齒輪的設計計算(1)計算中心距：因μ=i′2a圓整取105mm,110mm,115mmm取2,2.5,3,4齒數(shù)Z1=31，Z2=61則實際傳動比：傳動比誤差△i=（i理-i實）/i理*100%=3.9%屬于±3%∽±5%范圍內(nèi)，允許。驗證：2.5/2（31+61）=115mm=a故：取a=115mm，m=2.5，Z1=31，Z2=61合適。齒寬取b1=50mmb2=45mm(2)驗算齒輪彎曲強度取齒型系數(shù)由得：，因此設計安全。(3)齒輪的圓周速度查教材表11-2可知9級精是合宜的。(4)齒輪結(jié)構(gòu)小齒輪:d1=m*z1=77.5mmda1=d1+2*ha1大齒輪:d2=m*z2=152.5mmda2=d2+2*ha2第三對齒輪的設計計算(1)計算中心距：因μ=i′3a圓整取95mm,110mm,115mmm取2,2.5,3,4初取a=115mm,m=3齒數(shù)Z1=32，Z2=45則實際傳動比：傳動比誤差△i=（i理-i實）/i理*100%=1.3%屬于±3%∽±5%范圍內(nèi)，允許。驗證：3/2（32+45）=115mm=a故：取a=115mm，m=3，Z1=32，Z2=45合適。齒寬取b1=50mmb2=45mm(2)驗算齒輪彎曲強度取齒型系數(shù)由得：，因此設計安全。(3)齒輪的圓周速度查教材表11-2可知9級精是合宜的。(4)齒輪結(jié)構(gòu)小齒輪:d1=m*z1=96mmda1=d1+2*ha1=102mm大齒輪:d2=m*z2=135mmda2=d2+2*ha2=141mm8.3齒輪的結(jié)構(gòu)設計(1)第一根軸上齒輪設計常見的滑移齒輪結(jié)構(gòu)形式有整體式和組合式兩種。整體式滑移齒輪各端面之間必須留有足夠的空刀槽。組合式滑移齒輪可縮小多聯(lián)齒輪的軸向尺寸，加工方便，但是增加了組裝的工藝?；讫X輪撥叉厚度不應小于5mm，以免熱處理時開裂。為了使滑移齒輪的輪齒能順利進入固定齒輪的齒槽，應設計成直齒圓柱齒輪傳動，相對嚙合的齒端應有倒角或倒圓（或倒尖、倒棱）。非相對嚙合的齒端也應倒角（m*45°）。為了保證良好的導向性，滑移齒輪的輪轂孔徑d與長度l之比必需滿足l/d≥(1.5～2)。為了使操縱機構(gòu)不發(fā)生自鎖，滑移齒輪的軸心線至撥叉動部位的徑向距離應小于輪轂長度。所以將三個滑移齒輪做成整體式三聯(lián)滑移齒輪，每兩個齒輪之間的軸環(huán)為10mm，并且與花鍵聯(lián)接。(2)第二根軸上齒輪的設計，，，，采用分離式齒輪采用分離式齒輪采用分離式齒輪齒輪1齒輪2齒輪3材料45#45#45#齒面硬度180HBS180HBS180HBS中心距(mm)115115115模數(shù)23齒寬(mm)455045分度圓直徑(mm)172135軸的材料選用45#，可取C=1129.1花鍵軸的設計計算則取軸的最細端直徑圓整成標準值：花鍵軸的基本尺寸：大徑D=32mm小徑d=28mm鍵寬B=7mm鍵數(shù)N=6內(nèi)花鍵大徑尺寸公差第二根軸的設計計算最細端直徑：各軸段長度：總長：9.3花鍵軸的強度校核(1)校核許用壓強·m各齒載荷分布不均系數(shù)ψh=m=3rm=32mmZ=6L=440mm許用壓強[P]=5～15MPa<[P]安全(2)校核花鍵軸的強度選用材料為低碳合金鋼，表面滲碳蘸火，硬度為58～64HBS輸入轉(zhuǎn)矩：名義切向應力：單位載荷：齒面接觸疲勞強度：許用應力：<安全(3)齒根抗彎強度計算(4)外花鍵的抗彎與抗扭強度當量應力:<安全9.4第二根軸的強度校核(1)第一危險截面的軸的強度校核圓周力:徑向力:聯(lián)軸器作用下產(chǎn)生的力:F在支點上產(chǎn)生的反力 e.繪制垂直面、水平面和力F的彎距圖a截面處F產(chǎn)生的彎距為考慮彎距最不利的情況，把與直接相加g.軸傳遞轉(zhuǎn)距：T由圖知a-a截面為危險截面由于該軸選用45#鋼調(diào)質(zhì)，查教材表14-3=650MPa=60MPa考慮到鍵槽對軸的削弱，由前面設計知：故軸徑設計安全。(2)第二危險截面的軸的強度校核圓周力:徑向力:聯(lián)軸器作用下產(chǎn)生的力:F在支點上產(chǎn)生的反力 e.繪制垂直面、水平面和力F的彎距圖a-a截面處F產(chǎn)生的彎距為考慮彎距最不利的情況，把與直接相加g.軸傳遞轉(zhuǎn)距：T由圖知a-a截面為危險截面由于該軸選用45#鋼調(diào)質(zhì)，查教材表14-3=650MPa=60MPa考慮到鍵槽對軸的削弱，由前面設計知：故軸徑設計安全。(3)第三危險截面的軸的強度校核圓周力:徑向力:聯(lián)軸器作用下產(chǎn)生的力:F在支點上產(chǎn)生的反力 e.繪制垂直面、水平面和力F的彎距圖a-a截面處F產(chǎn)生的彎距為考慮彎距最不利的情況，把與直接相加g.軸傳遞轉(zhuǎn)距：T由圖知a-a截面為危險截面由于該軸選用45#鋼調(diào)質(zhì)，查教材表14-3=650MPa=60MPa考慮到鍵槽對軸的削弱，由前面設計知：故軸徑設計安全。軸承代號dDBrsdaDarasCrCor軸1第一端軸承6206306216136561軸1第二端軸承6205255215131461軸2兩端的軸承620735721742651（1）離合器主要分為牙切式和摩擦式兩類。另外，還有電磁離合器和自動離合器。電磁離合器在自動化機械作為控制轉(zhuǎn)動的元件而被廣泛應用。自動離合器能夠在特定的工作條件下自動連接或結(jié)合，但是價格比較貴，所以我選擇電磁式摩擦離合器。選擇離合器的型號：根據(jù)轉(zhuǎn)矩42.99N.m以及為了實現(xiàn)在不停止電機的情況下實現(xiàn)軸的離合，所以選擇DLM3-5摩擦電磁離合器。許用轉(zhuǎn)矩：50(動)80(靜)花鍵孔:32mmL1=19mm(主動)L2這種離合器具有離合速度快并且可實現(xiàn)動靜兩種狀態(tài)的離合。（2）制動器是用來減低機械速度或迫使機械停止的裝置。它多采用摩擦制動的原理，即利用摩擦元件之間產(chǎn)生摩擦阻力矩來消耗機械運動部件的功能，以達到制動的目的。制動器主要由制動架、摩擦元件和驅(qū)動裝置三部分組成。制動器的選擇應滿足以下要求：構(gòu)造簡單、尺寸小，制動時間應盡量短些。為了保證使用安全，制動機構(gòu)與開停機構(gòu)必須互鎖。即離合器脫開時，制動器應制動；接通離合器前，制動器必須先斷開。最簡單的互鎖方法是用同一個操縱機構(gòu)，同時操縱離合器和制動器。所以選擇帶式制動器。聯(lián)軸器主要用于軸與軸之間的聯(lián)接，使它們一起回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩，用聯(lián)軸器聯(lián)接的兩根軸，只有機器停車后經(jīng)過拆卸才能把它們分離。聯(lián)軸器剛性和彈性兩大類。剛性聯(lián)軸器由剛性傳力件組成，又可分為固定式和可移動式兩種。固定式剛性聯(lián)軸器不能補償兩軸的相對位移?？梢苿邮絼傂月?lián)軸器能補償兩軸的相對位移，并且有吸收振動和緩沖的能力，價格合適，所以我選擇彈性聯(lián)軸器。選擇聯(lián)軸器：根據(jù)以上計算選擇D=120mm徑向補償ΔY，軸向補償ΔX，角度補償0°30′彈性柱銷聯(lián)軸器是利用若干非金屬材料制成的柱銷至于兩個半聯(lián)軸器凸緣的孔件中，以實現(xiàn)兩軸的聯(lián)接。柱銷通常用尼龍材料制成，具有一定的彈性，更換方便。為了防止柱銷滑出，在柱銷兩端設置擋板。裝配擋板時應注意留出間隙。在聯(lián)軸器中，動力從主動軸通過彈性件傳遞到從動軸，因此，它能緩和沖力，吸收振動，適用于正反向變化多，啟動頻繁的高速軸。最大轉(zhuǎn)矩可達8000r/min，使用溫度-20～60℃。這種聯(lián)軸器能補償大的軸向位移，依靠彈性柱銷的變化，允許有微量的徑向位移和角度位移。但若徑向位移和角度位移過大的話，則會加速彈性柱銷的磨損。因此采用時仍須仔細的安裝。(1)與帶輪的聯(lián)接鍵型號材料bhcLtt1l=L-bA鑄鐵664640強度校核:所以滿足強度,安全。(2)與離合器的聯(lián)接鍵型號材料bhcLtt1l=L-bA鑄鐵874638強度校核:所以滿足強度,安全。(3)在軸1上與聯(lián)軸器的聯(lián)接鍵型號材料bhcLtt1l=L-bA鑄鋼875648強度校核:所以滿足強度,安全。(4)在軸2上與齒輪1的聯(lián)接鍵型號材料bhcLtt1l=L-bA鑄鐵1286048強度校核:所以滿足強度,安全。(5)在軸2上與齒輪2的聯(lián)接鍵型號材料bhcLtt1l=L-bA鑄鐵1496046強度校核:所以滿足強度,安全。(6)在軸2上與齒輪3的聯(lián)接鍵型號材料bhcLtt1l=L-bA鑄鐵1496046強度校核:所以滿足強度,安全。操縱機構(gòu)是由操作者加以控制,從而使機器中有關部件（一般為主軸、刀架、工作臺等）的動作做相應改變的機構(gòu)。操縱機構(gòu)一般由以下幾個部分組成：eq\o\ac(○,1)操縱桿安裝在機體外部，由操作者直接操作的器件，如按鈕、手柄、手輪eq\o\ac(○,2)傳動裝置將操縱件的動作傳遞給執(zhí)行元件。eq\o\ac(○,3)控制元件控制執(zhí)行元件運動不致發(fā)生錯位的元件，如孔盤、凸輪、限位器等。eq\o\ac(○,4)執(zhí)行元件直接改變運動可變機構(gòu)位置的元件，如滑塊、撥叉、電磁鐵等。（一）常見的機械式操縱機構(gòu)有凸輪順序操縱機構(gòu)、齒輪齒條操縱機構(gòu)、搖桿滑塊操縱機構(gòu)、凸輪搖桿操縱機構(gòu)。對它們進行分析比較如下：1）凸輪順序結(jié)構(gòu)是滑頭利用不規(guī)則曲線輪廓凹槽，其輪廓的曲線形狀在平面上是凹凸不平的。在凹槽內(nèi)滑動從而使與滑頭連接在一起的撥叉在水平位置上進行移動。撥叉再撥動齒輪到相應的位置以達到變換齒輪分別嚙合的目的。這種操縱機構(gòu)雖然精度較高，但是在制造加工凸輪凹槽時難度較高。2）搖桿滑塊操縱機構(gòu)是利用手柄的擺動將使和它連結(jié)在一起的滑塊擺動，滑塊撥動齒輪使三聯(lián)滑移齒輪滑移。它的結(jié)構(gòu)雖然簡單，但是在擺桿擺動的角度上不是很精確。3）凸輪搖桿操縱機構(gòu)是利用連桿和凸輪結(jié)合，通過凸輪的轉(zhuǎn)動來使搖桿擺動，而搖桿是和三聯(lián)滑移齒輪連結(jié)在一起的，所以也就使三聯(lián)滑移齒輪移動了。這種結(jié)構(gòu)雖簡單，但是比較難設計和加工凸輪。4）齒輪齒條操縱機構(gòu)是利用齒輪齒條的嚙合，通過手柄的轉(zhuǎn)動使齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪再帶動齒條移動而使撥叉來撥動三聯(lián)滑移齒輪。這種結(jié)構(gòu)簡單，定位準確，所以我選擇齒輪齒條操縱機構(gòu)。（二）齒輪齒條操縱機構(gòu)簡圖：所以是成立的。（三）齒輪的設計計算考慮到傳動的力比較小，所以取m=2，z=19，d=mz=38mm（四）齒條的設計計算（五）由于手柄所傳遞的力比較小，大致在10牛頓左右，所以將不再對其校核強度，并選擇35#的材料，正火處理，硬度150～180HBS。由于手柄和齒輪之間聯(lián)接的這段軸是懸臂的，因此為了提高它的剛度，在懸臂軸上設置肋板，并盡量靠近齒輪傳動件。在肋板孔與懸臂軸之間設計裝有滾動軸承，懸臂軸與手柄連結(jié)處的箱壁上也設計裝有滾動軸承。懸臂軸的直徑：取d=25mm選用軸承代號為6205的滾動軸承：軸承代號dDBrsdaDarasCrCor62