機械基礎(chǔ)課程設(shè)計---普通車床主軸變速箱設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計實訓(xùn)報告</b></p><p>　　課程名稱： 《機械基礎(chǔ)》 </p><p>　　設(shè)計題目： 《普通車床主軸變速箱設(shè)計》</p><p>　　系 別： 機電工程系 </p><p>　　專業(yè)班級：

2、 機電一體化6班 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué) 號： 02043093262 </p><p>　　指導(dǎo)老師： </p><

3、p>　　設(shè)計時間： 2010年10月 </p><p>　　《機械基礎(chǔ)》課程設(shè)計任務(wù)書</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、運動設(shè)計………………………………………………………3</p><p>　　二、動力計算………………………………………………………6&

4、lt;/p><p>　　三、主軸組件的計算選取 ……………………………………11 </p><p>　　四、主軸校核……………………………………………………12</p><p>　　五、參考文獻……………………………………………………15</p><p><b>　　一、運動設(shè)計</b></p><p&

5、gt;<b>　　確定變速級數(shù):</b></p><p>　　由本小組設(shè)計題目可知 公比</p><p>　　主軸極限轉(zhuǎn)速變速范圍</p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)Z的確定</p><p><b>　　由</b></p><p>　　轉(zhuǎn)速級數(shù)結(jié)構(gòu)式的確定:</p>

6、<p>　　確定變速組傳動副數(shù)目：</p><p>　　實現(xiàn)12級主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動系統(tǒng)可以寫成多種傳動副組合：</p><p>　　A．12=3*4 B. 12=4*3 C。12=3*2*2 </p><p>　　D．12=2*3*2 E。12=2*2*3 </p><p>　　方案A、B可節(jié)省一根傳動軸。但

7、是，其中一個傳動組內(nèi)有四個變</p><p>　　傳動副，增大了該軸的軸向尺寸。這種方案不宜采用。</p><p>　　根據(jù)傳動副數(shù)目分配應(yīng)“前多后少”的原則，方案C是可取的。確定變速組擴大順序：12=3*2*2的傳動副組合，根據(jù)級比指數(shù)非陪要“前疏后密”的原則，應(yīng)選用第一種方案。然而，對于所設(shè)計的機構(gòu)，將會出現(xiàn)兩個問題：</p><p>　　如果第一變速組采用升速

8、傳動（圖1b），則Ⅰ軸至主軸間的降速傳動只能由后兩個變速組承擔(dān)。為了避免出現(xiàn)降速比小于允許的極限值，常常需要增加一個定比降速傳動組，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。這種傳動也不是理想的。</p><p>　　如果采用方案12 =30*21*22，則可解決上述存在的問題（見圖1c）。</p><p>　　其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖2所示。</p><p><b>　　圖2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)<

9、/b></p><p>　　(5) 由《機械工程及其自動化簡明設(shè)計手冊》表2-2查得,選用額定電壓為4p/kw,滿載轉(zhuǎn)速為1400r/min.額定轉(zhuǎn)距為2.2,型號為Y112M-4型的電動機.</p><p>　　(6) 確定是否需要增加降的定比傳動副:</p><p>　　該機床的主傳動系統(tǒng)的總降速比u，如每一組的最小降速比均取0.25，則3個變速組的總降速

10、比可達，故無需增加一個降速傳動。但是，為使中間的2個變速組降速緩慢，以利于減少變速箱的徑向尺寸，故在電動機軸和1軸間增加一對降速的帶傳動</p><p>　?。?）由《機械工程及其自動化簡明設(shè)計手冊（2）》查得。可得主軸轉(zhuǎn)速系列為：35.5，50，71，100，140，200，280，400，560，800，1120，1600。</p><p><b>　　(二) 轉(zhuǎn)速圖<

11、/b></p><p>　　(三) 確定齒輪齒數(shù)</p><p>　　1．先計算第一擴大組的齒輪的齒數(shù)</p><p>　　(1) ua1=1,ua2=</p><p>　　(2) 查表在u=2.82中找出最小齒輪齒數(shù),其最小齒數(shù)和</p><p>　　(3) 查教材表2.1,同時滿足傳動比要求的齒數(shù)和有84,8

12、8等.</p><p>　　(4) 在具體結(jié)構(gòu)允許的情況下,選用齒數(shù)和較少的為宜,取</p><p>　　(5).確定各齒輪副齒數(shù)</p><p>　　由u=1一行找出Za1=42. Z’a1=84-42=42</p><p>　　由u=2.82一行找出Za2=22. Za2’=84-22=62</p><p><

13、;b>　　2.基本組齒輪齒數(shù)</b></p><p>　　(1). ub1=1,ub2=,</p><p>　　(2) 查表在u=2中找出最小齒輪齒數(shù),其最小齒數(shù)和</p><p>　　(3) 查教材表2.1,同時滿足傳動比要求的齒數(shù)和有72,84,90等.</p><p>　　(4) 考慮到減速器的尺寸,取</p&g

14、t;<p>　　(5).確定各齒輪副齒數(shù)</p><p>　　由u=1一行找出Zb1=42. Z’b1=84-42=42</p><p>　　由u=2.82一行找出ZB2=35. Zb2’=84-35=49</p><p>　　由u=2.82一行找出Zb3=28. Zb3’=84-28=56</p><p>　　3.第二擴大組的

15、齒輪齒數(shù)</p><p>　　(1).已知uc1=2. uc2=</p><p>　　(2).在u=3.98中找出最小齒輪齒數(shù),其最小齒數(shù)和</p><p>　　(3). 查教材表2.1,同時滿足傳動比要求的齒數(shù)和有110,114等.</p><p>　　(4). 在具體結(jié)構(gòu)允許的情況下,選用齒數(shù)和較少的為宜,取</p><

16、;p>　　(5).確定各齒輪副齒數(shù).</p><p>　　由u=2一行找出Zc1=37. Zc1’=110-37=73.</p><p>　　由u=3.98一行中找出Zc2=22. Zc2’=110-22=88.</p><p>　　(四) 傳動系統(tǒng)圖:</p><p><b>　　二、動力計算</b></p

17、><p><b>　　（一）傳動件的計算</b></p><p>　　1.傳動軸直徑d的計算.</p><p>　　(1)查表2-4,可得電動機到軸間的傳動效率為0.97.由設(shè)計要求知電動機額定功率為4KW.</p><p>　　(2)查表7-11,可得傳動軸每米長度上允許的扭角為0.50 10,取{}=0.50.</

18、p><p>　　(3)傳動軸IV的計算轉(zhuǎn)數(shù)為nIV=n1=(35.51.413)r/min=100r/min</p><p>　　(4)又轉(zhuǎn)速圖可知,I.II.III軸的計算轉(zhuǎn)速分別為800,400,140.</p><p>　　(5)計算各傳動軸的輸出功率</p><p>　　===3.51(KW)</p><p>　　

19、(6)估算傳動軸直徑d</p><p><b>　　=91mm</b></p><p><b>　　=91=91</b></p><p><b>　　=91=91</b></p><p><b>　　=91=91</b></p><p&

20、gt;　　(7)修正各轉(zhuǎn)動軸的直徑</p><p>　　d1’=(-0.07+1)x30=28mm</p><p>　　d2’=(-0.07+1)x34=32mm</p><p>　　d3’=(-0.07+1)x44=41mm</p><p>　　d4’=(0.05+1)x48=51mm</p><p>　　(3)計算

21、各傳動軸的扭矩</p><p>　　T1=9550=9550</p><p>　　T2=9550=9550</p><p>　　T1=9550=9550</p><p>　　T1=9550=9550</p><p>　　(二) 設(shè)計齒輪模數(shù)</p><p><b>　　1 齒輪模數(shù)的估

22、算</b></p><p>　　(1)由轉(zhuǎn)速圖可知Z=22和Z=37的計算轉(zhuǎn)速為280</p><p>　　(2)齒輪彎曲疲勞強度</p><p>　　(3)齒輪接觸疲勞強度的估算</p><p>　　齒輪中心距A=370</p><p>　　(4)查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表6-1，取齒輪模數(shù)為3mm</p

23、><p>　　2.齒輪模數(shù)的驗算。</p><p>　　（1）按接觸疲勞強度計算齒輪模數(shù)mj</p><p>　　查表7-18.取m’=3,c0=107,n=140則有</p><p>　　KT===2.93mm</p><p>　　查表7-19.取kn=0.93</p><p><b>

24、　　查表7-1 取</b></p><p><b>　　查表7-21 取</b></p><p><b>　　查表7-17 取</b></p><p><b>　　取k </b></p><p><b>　　查表7-16 取</b><

25、/p><p>　　(2)按彎曲疲勞強度計算齒輪模數(shù)</p><p>　　1/ 查表7-23 取齒形系數(shù)</p><p>　　2/ 查表7-22 取[220</p><p>　　3/ 查表7-17 取</p><p>　　4/ mn=275=2.22mm</p><p>　

26、　宗上所述,查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表6-1,取齒輪模數(shù)為3mm.</p><p>　　(三)齒輪幾何尺寸的計算</p><p><b>　　(四)軸承的選取</b></p><p>　　(五)帶輪的設(shè)計計算</p><p><b>　　(1)確定計算功率</b></p><p>

27、　　p=4kw,k為工作情況系數(shù),去K=1.0 PJ=KP=1.0X4.0=4.0KW</p><p>　　(2)選擇三角帶的型號</p><p>　　由PJ=4.0KW和n額=1440r/min查表選擇B型帶</p><p>　　(3)取D1=125mm,則D1=1=180 D2==225mm</p><p>　　(4)核算膠帶速度V

28、</p><p><b>　　,</b></p><p><b>　　初定中心距</b></p><p><b>　　計算膠帶的長度</b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　核算膠帶的彎

29、曲次數(shù)</b></p><p><b>　　計算實際中心距</b></p><p><b>　　圓整取623</b></p><p><b>　　核算小帶輪的包角</b></p><p>　　(10)確定膠帶的根數(shù)</p><p><b

30、>　　取整Z=3</b></p><p><b>　　B</b></p><p>　　e=19 f=12.5 (查機械設(shè)計表8-10)</p><p>　　(11)大帶輪結(jié)構(gòu)如下圖:</p><p><b>　　225</b></p><p>　　三、主軸

31、組件的計算選取:</p><p>　　(一) I軸與IV軸平鍵的選取</p><p>　?。?）IV軸：L=60 bXh=14X9</p><p>　　(2 ) I軸: L=80 bXh=25X14 </p><p>　　(二)離合器的設(shè)計計算:</p><p>　　1.離合器的選用及要求</p>

32、<p>　　一般應(yīng)使選用和設(shè)計的離合器的額定靜扭矩M和額定動扭矩M滿足工作要求。只需按其結(jié)合后的靜負載扭矩來選，即</p><p>　　MKM=kX9550X</p><p>　　P——離合器需傳遞的功率，單位為KW；</p><p>　　n——離合器所在的軸的計算轉(zhuǎn)速，單位為r/min;</p><p>　　——電動機至裝離合器的

33、軸的傳動效率，</p><p>　　M——按離合器傳動功率求得的扭矩，單位為N。M</p><p>　　K——安全系數(shù)，一般取1.5-1.7</p><p>　　MKM=kX9550X=1.6X9550X=70.4</p><p>　　2.片式摩擦離合器的計算</p><p>　　1）決定外摩擦片的內(nèi)徑</p&g

34、t;<p>　　軸裝式：D=d+（2～6）=51+4=55mm</p><p><b>　　2）選定系數(shù)值</b></p><p>　　確定內(nèi)摩擦片外徑D,單位為mm；系數(shù)=0.55～0.77，通常取0.7</p><p>　　D= D/=55/0.7=79</p><p>　　3)計算摩擦面中徑D及摩擦面

35、平均線速度V</p><p>　　4）計算摩擦面對數(shù)Z=</p><p>　　式中 f——摩擦片的摩擦因數(shù)，查表7-13</p><p>　　[p]——許用壓強，單位為MPa，查表7-13</p><p>　　D，D——內(nèi) 外摩擦片的外徑和內(nèi)徑,單位為mm</p><p>　　———速度修正系數(shù),結(jié)合次數(shù)修正系數(shù).&

36、lt;/p><p>　　———摩擦面對數(shù)修正系數(shù)，查表7-14</p><p><b>　　———安全系數(shù)。</b></p><p>　　———離合器需要傳遞的扭矩，單位為N.m。</p><p>　?。?）確定摩擦片片數(shù):</p><p><b>　　Z==</b></p

37、><p><b>　　總片數(shù)=+1=12</b></p><p>　　取摩擦片厚度為2mm</p><p><b>　　四、主軸校核</b></p><p>　　主軸的前端部撓度=0.0002430=0.082</p><p>　　主軸在前軸承處的傾角</p>&l

38、t;p><b>　　在安裝齒輪處的傾角</b></p><p><b>　　D==79mm</b></p><p>　　E取為，I= （1-）=（1-）=768329mm</p><p>　　由于小齒輪的傳動力大，這里以小齒輪來進行計算</p><p>　　將其分解為垂直分力和水平分力<

39、/p><p><b>　　由公式</b></p><p><b>　　可得</b></p><p>　　主軸載荷圖如下所示：</p><p>　　由上圖可知如下數(shù)據(jù)：a=420mm,b=170mm,l=590mm,c=85mm</p><p><b>　　計算（在垂直平

40、面）</b></p><p><b>　　,,</b></p><p><b>　　，，</b></p><p><b>　　，，</b></p><p><b>　　計算（在水平面）</b></p><p><b

41、>　　,,</b></p><p><b>　　，，</b></p><p><b>　　，，</b></p><p><b>　　合成：</b></p><p><b>　　五、參考文獻</b></p><p>

42、　　隋冬杰，謝亞青.機械基礎(chǔ).上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2010</p><p>　　【2】機械工程及自動化簡明設(shè)計手冊（上冊第二版） 葉偉昌主編. 北京：機械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　【3】機械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計 陳立德主編. 北京：高等教育出版社，2007</p><p>　　【4】機械設(shè)計課程設(shè)計 王大康 盧頌峰主編. 北京：北京工業(yè)大學(xué)

43、出版社，2000</p><p>　　【5】機械制圖 何銘新 錢可強主編. 北京：高等教育出版社，2004 </p><p>　　【6】機械設(shè)計（第七版） 濮良貴 紀名剛主編. 北京: 高等教育出版社,2001</p><p>　　【7】、吳宗澤，羅圣國.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊.3版.北京：高等教育出版社，1999</p><p>