題目26-分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì):Nmin=80rmin;Nmax=630rmin;Z=10級(jí);公比為1.26;電動(dòng)機(jī)功率P=2.5-3.5kW;電機(jī)轉(zhuǎn)速n=710-1420rmin
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寧XX大學(xué)課程設(shè)計(jì)分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)(題目26)所在學(xué)院機(jī)械動(dòng)力工程學(xué)院專(zhuān) 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)姓 名學(xué) 號(hào)指導(dǎo)老師段鐵群 2013年 8 月 29 日5摘 要設(shè)計(jì)機(jī)床得主傳動(dòng)變速系統(tǒng)時(shí)首先利用傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法求出理想解和多個(gè)合理解。根據(jù)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸功率與轉(zhuǎn)矩特性要求,分析了機(jī)電關(guān)聯(lián)分級(jí)調(diào)速主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和方法。從主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)入手,確定最佳機(jī)床主軸功率與轉(zhuǎn)矩特性匹配方案,計(jì)算和校核相關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。本說(shuō)明書(shū)著重研究機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)方法,根據(jù)已確定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)以變速箱展開(kāi)圖的總中心距最小為目標(biāo),擬定變速系統(tǒng)的變速方案,以獲得最優(yōu)方案以及較高的設(shè)計(jì)效率。在機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)中,為減少齒輪數(shù)目,簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu),縮短軸向尺寸,用齒輪齒數(shù)的設(shè)計(jì)方法是試算,湊算法,計(jì)算麻煩且不易找出合理的設(shè)計(jì)方案。本文通過(guò)對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)中三聯(lián)滑移齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)的分析與研究,繪制零件工作圖與主軸箱展開(kāi)圖及剖視圖。關(guān)鍵詞 分級(jí)變速;傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),傳動(dòng)副,結(jié)構(gòu)網(wǎng),結(jié)構(gòu)式,齒輪模數(shù),傳動(dòng)比目 錄摘 要2目 錄4第1章 緒論61.1 課程設(shè)計(jì)的目的61.2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容61.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算61.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)61.2.3編制技術(shù)文件61.3 課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求71.3.1課程設(shè)計(jì)題目和主要技術(shù)參數(shù)71.3.2技術(shù)要求7第2章 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)82.1運(yùn)動(dòng)參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定82.1.1 轉(zhuǎn)速范圍82.1.2 轉(zhuǎn)速數(shù)列82.1.3確定結(jié)構(gòu)式82.1.4確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)82.1.5繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖92.2 確定各變速組此論傳動(dòng)副齒數(shù)102.3 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差11第3章 動(dòng)力計(jì)算133.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)133.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算173.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算183.4 傳動(dòng)軸最小軸徑的初定213.5 主軸合理跨距的計(jì)算22第4章 主要零部件的選擇234.1電動(dòng)機(jī)的選擇234.2 軸承的選擇234.3 鍵的規(guī)格234.4變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇24第5章 校核245.1 剛度校核245.2 軸承壽命校核25第6章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明266.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案266.2 展開(kāi)圖及其布置26結(jié) 論27參考文獻(xiàn)28致 謝29 第1章 緒論1.1 課程設(shè)計(jì)的目的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完本課程后,進(jìn)行一次學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的綜合性練習(xí)。通過(guò)課程設(shè)計(jì),使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課的有關(guān)理論知識(shí),及生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐技能,達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識(shí)的目的。通過(guò)課程設(shè)計(jì),分析比較機(jī)械系統(tǒng)中的某些典型機(jī)構(gòu),進(jìn)行選擇和改進(jìn);結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算并編寫(xiě)技術(shù)文件;完成系統(tǒng)主傳動(dòng)設(shè)計(jì),達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)步驟和方法的目的。通過(guò)設(shè)計(jì),掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和資料的方法,達(dá)到積累設(shè)計(jì)知識(shí)和設(shè)計(jì)技巧,提高學(xué)生設(shè)計(jì)能力的目的。通過(guò)設(shè)計(jì),使學(xué)生獲得機(jī)械系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)技能的訓(xùn)練,提高分析和解決工程技術(shù)問(wèn)題的能力,并為進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)造一定的條件。1.2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容由理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算、圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)和技術(shù)文件編制三部分組成。1.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算(1)機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方案的分析,最佳功能原理方案的確定。(2)根據(jù)總體設(shè)計(jì)參數(shù),進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)和計(jì)算。(3)根據(jù)設(shè)計(jì)方案和零部件選擇情況,進(jìn)行有關(guān)動(dòng)力計(jì)算和校核。1.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)(1)選擇系統(tǒng)中的主要機(jī)件。(2)工程技術(shù)圖樣的設(shè)計(jì)與繪制。1.2.3編制技術(shù)文件(1)對(duì)于課程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行自我經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)。(2)編制設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。1.3 課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求1.3.1課程設(shè)計(jì)題目和主要技術(shù)參數(shù)題目26:分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù):Nmin=80r/min;Nmax=630r/min;Z=10級(jí);公比為1.26;電動(dòng)機(jī)功率P=2.5/3.5kW;電機(jī)轉(zhuǎn)速n=710/1420r/min1.3.2技術(shù)要求(1)利用電動(dòng)機(jī)完成換向和制動(dòng)。(2)各滑移齒輪塊采用單獨(dú)操縱機(jī)構(gòu)。(3)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)采用單獨(dú)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。29分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文第2章 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)2.1運(yùn)動(dòng)參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定2.1.1 轉(zhuǎn)速范圍Rn=7.8752.1.2 轉(zhuǎn)速數(shù)列查1表2.12,首先找到80r/min、然后每隔3個(gè)數(shù)取一個(gè)值(1.26=1.064),得出主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為80r/min、100 r/min、125 r/min、160 r/min、200r/min、250r/min、315r/min、400 r/min、500 r/min、630 r/min共10級(jí)。2.1.3確定結(jié)構(gòu)式對(duì)于Z=10可以按照Z(yǔ)=12,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:1234 124312322 12232 1222312=232。在上列兩行方案中,第一行的方案有時(shí)可以節(jié)省一根傳動(dòng)軸,缺點(diǎn)是有一個(gè)傳動(dòng)組內(nèi)有四個(gè)傳動(dòng)副。如用一個(gè)四聯(lián)滑移齒輪,則會(huì)增加軸向尺寸;如果用兩個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪,操縱機(jī)構(gòu)必須互鎖以防止兩個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪同時(shí)嚙合,所以少用。根據(jù)傳動(dòng)副數(shù)目分配應(yīng)“前多后少”的原則,方案12322是可取的。但是,由于主軸換向采用雙向離合器結(jié)構(gòu),致使軸尺寸加大,此方案也不宜采用,而應(yīng)選用方案12232。2.1.4確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)12=232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: A、12=213226 B、12=213422 C、12 =233126 D、12=263123 E、12=223421 F、12=263221根據(jù)“前多后少” , “先降后升” , 前密后疏,結(jié)構(gòu)緊湊的原則, 選取傳動(dòng)方案 Z=12=233126其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖2-1。已知該題設(shè)選用電機(jī)為二級(jí)調(diào)速電機(jī),其分?jǐn)偭?-1級(jí)的2個(gè)級(jí)別的變速。圖2-1結(jié)構(gòu)網(wǎng) 2.1.5繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖(1)選擇電動(dòng)機(jī):采用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。(2)繪制轉(zhuǎn)速圖 圖2-2 轉(zhuǎn)速圖(3)畫(huà)主傳動(dòng)系統(tǒng)圖。根據(jù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖及已知的技術(shù)參數(shù),畫(huà)主傳動(dòng)系統(tǒng)圖如圖2-3:1-2軸最小中心距:A1_2min1/2(Zmaxm+2m+D)軸最小齒數(shù)和:Szmin(Zmax+2+D/m)2.2 確定各變速組此論傳動(dòng)副齒數(shù)(1)Sz100-120,中型機(jī)床Sz=70-100(2)直齒圓柱齒輪Zmin18-20 圖2-3 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖(7)齒輪齒數(shù)的確定。據(jù)設(shè)計(jì)要求Zmin1820,齒數(shù)和Sz100120,由表4.1,根據(jù)各變速組公比,可得各傳動(dòng)比和齒輪齒數(shù),各齒輪齒數(shù)如表2-2。 表2-2 齒輪齒數(shù)傳動(dòng)比基本組第一擴(kuò)大組1:1.581:1.261:11.26:11:2代號(hào)ZZZZZZZZZZ齒數(shù)27 43 3139 353567 53 40802.3 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差實(shí)際傳動(dòng)比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差,一般不應(yīng)超過(guò)10(-1),即10(-1)選一種情況計(jì)算對(duì)Nmax=630r/min,實(shí)際轉(zhuǎn)速Nmax=1420=641.11r/min 則有=1.762.6對(duì)Nmin=80r/min,實(shí)際轉(zhuǎn)速Nmin=710=79.61r/min 則有=0.482.6因此滿(mǎn)足要求。同理,根據(jù)計(jì)算得出其他各組的數(shù)據(jù)如下表:各級(jí)轉(zhuǎn)速誤差n 63050040031525020016012510080n641.1151340832225820516212910379.61誤差2.362.592.012.362.222.56%1.27%2.22%2.560.48轉(zhuǎn)速誤差都小于2.6,因此不需要修改齒數(shù)。第3章 動(dòng)力計(jì)算3.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)輸出功率P=2.5/3.5kw,轉(zhuǎn)速n1=710/1420r/min,n2=315/630r/min3.1計(jì)算設(shè)計(jì)功率Pd表4 工作情況系數(shù)工作機(jī)原動(dòng)機(jī)類(lèi)類(lèi)一天工作時(shí)間/h10161016載荷平穩(wěn)液體攪拌機(jī);離心式水泵;通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)();離心式壓縮機(jī);輕型運(yùn)輸機(jī)1.01.11.21.11.21.3載荷變動(dòng)小帶式運(yùn)輸機(jī)(運(yùn)送砂石、谷物),通風(fēng)機(jī)();發(fā)電機(jī);旋轉(zhuǎn)式水泵;金屬切削機(jī)床;剪床;壓力機(jī);印刷機(jī);振動(dòng)篩1.11.21.31.21.31.4載荷變動(dòng)較大螺旋式運(yùn)輸機(jī);斗式上料機(jī);往復(fù)式水泵和壓縮機(jī);鍛錘;磨粉機(jī);鋸木機(jī)和木工機(jī)械;紡織機(jī)械1.21.31.41.41.51.6載荷變動(dòng)很大破碎機(jī)(旋轉(zhuǎn)式、顎式等);球磨機(jī);棒磨機(jī);起重機(jī);挖掘機(jī);橡膠輥壓機(jī)1.31.41.51.51.61.8根據(jù)V帶的載荷平穩(wěn),兩班工作制(16小時(shí)),查機(jī)械設(shè)計(jì)P296表4,取KA1.1。即3.2選擇帶型普通V帶的帶型根據(jù)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1按機(jī)械設(shè)計(jì)P297圖1311選取。根據(jù)算出的Pd3.85kW及小帶輪轉(zhuǎn)速n11420r/min ,查圖得:d d=80100 mm可知應(yīng)選取A型V帶。3.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速由機(jī)械設(shè)計(jì)P298表137查得,小帶輪基準(zhǔn)直徑為80100mm則取dd1= 100mm ddmin.=75 mm(dd1根據(jù)P295表13-4查得)表3. V帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑槽型YZABCDE205075125200355500由機(jī)械設(shè)計(jì)P295表13-4查“V帶輪的基準(zhǔn)直徑”,得=280mm 誤差驗(yàn)算傳動(dòng)比:(為彈性滑動(dòng)率)誤差,符合要求 帶速 滿(mǎn)足5m/sv300mm,所以宜選用E型輪輻式帶輪??傊?,小帶輪選H型孔板式結(jié)構(gòu),大帶輪選擇E型輪輻式結(jié)構(gòu)。帶輪的材料:選用灰鑄鐵,HT200。3.7確定帶的張緊裝置 選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。3.8計(jì)算壓軸力 由機(jī)械設(shè)計(jì)P303表1312查得,A型帶的初拉力F0147.2N,上面已得到=159.1o,z=3,則3.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算(1)主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速nj,由公式n=n得,主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速nj=137.18r/min,取160 r/min。(2). 傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 軸共有6級(jí)轉(zhuǎn)速:200r/min、250 r/min、315 r/min、400r/min、500r/min、630r/min。若經(jīng)傳動(dòng)副Z/ Z傳動(dòng)主軸,則全部傳遞全功率;若經(jīng)傳動(dòng)副Z/ Z傳動(dòng)主軸,全部傳遞全功率,其中200r/min是傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速, 故其計(jì)算轉(zhuǎn)速nj=200 r/min; 軸有2級(jí)轉(zhuǎn)速,且都傳遞全功率,所以其計(jì)算轉(zhuǎn)速nj=315 r/min。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) 軸 軸 軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/min315200160 (3) 確定齒輪副的計(jì)算轉(zhuǎn)速。確定齒輪副的計(jì)算轉(zhuǎn)速。齒輪Z裝在主軸上并具有315-1000r/min共6級(jí)轉(zhuǎn)速,它們都傳遞全功率,故Zj=315 r/min。 齒輪Z裝在軸上,有200-630 r/min共6級(jí)轉(zhuǎn)速,但經(jīng)齒輪副Z/ Z傳動(dòng)主軸,則全部傳遞全功率,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 單位:(rmin) 序號(hào)ZZZ ZZZZZZZn 315200315250315315200802003153.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算(1)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),式中 mj按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù)(mm);驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率(kW);被計(jì)算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速(r/min); 大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比,外嚙合取“+”,內(nèi)嚙合取“-”; 小齒輪的齒數(shù)(齒); 齒寬系數(shù),(B為齒寬,m為模數(shù)),;=8 材料的許用接觸應(yīng)力()。取=650 Mpa(2)基本組的齒輪參數(shù)計(jì)算III軸:結(jié)合齒輪的模數(shù)標(biāo)準(zhǔn),取標(biāo)準(zhǔn)值m=3(3)擴(kuò)大組的齒輪參數(shù)計(jì)算IIIII軸:取整后模數(shù)為:III軸:3mm;IIIII軸:3mm。如表3-3所示。表3-3 模數(shù)組號(hào)基本組擴(kuò)大組模數(shù) mm 33(2)基本組齒輪計(jì)算。 基本組齒輪幾何尺寸見(jiàn)下表齒輪齒數(shù)分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑齒寬Z27818773.524Z43129135121.524Z31939985.524Z39117123109.524Z3510511197.524Z3510511197.524按基本組最小齒輪計(jì)算。小齒輪用40Cr,調(diào)質(zhì)處理,硬度241HB286HB,平均取260HB,大齒輪用45鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度229HB286HB,平均取240HB。計(jì)算如下: 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=3.5kW; -計(jì)算轉(zhuǎn)速(r/min). =630(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=27; u-小齒輪齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之比,u=2.78; -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) -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,=1 Y-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=650 Mpa;-許用彎曲應(yīng)力(MPa),查【4】,表4-7,取=275 Mpa;根據(jù)上述公式,可求得及查取值可求得:=635 Mpa =78 Mpa(3)擴(kuò)大組齒輪計(jì)算。 擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸見(jiàn)下表 齒輪Z4Z4Z5Z5齒數(shù)67534080分度圓直徑201159120240齒頂圓直徑207165126246齒根圓直徑193.5151.5112.5332.5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241HB286HB,平均取260HB,大齒輪用45鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度229HB286HB,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:=619 Mpa =135Mpa 3.4 傳動(dòng)軸最小軸徑的初定由【5】式6,傳動(dòng)軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下式計(jì)算: d=1.64(mm) 或 d=91(mm)式中 d-傳動(dòng)軸直徑(mm) Tn-該軸傳遞的額定扭矩(N*mm) T=9550000; N-該軸傳遞的功率(KW) -該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 -該軸每米長(zhǎng)度的允許扭轉(zhuǎn)角,=。各軸最小軸徑如表3-3。 表3-3 最小軸徑軸 號(hào) 軸 軸III 軸最小軸徑mm 354045 3.5 主軸合理跨距的計(jì)算由于電動(dòng)機(jī)功率P=2.5/3.5kw,根據(jù)【1】表3.20,前軸徑應(yīng)為6090mm。初步選取d1=80mm。后軸徑的d2=(0.70.9)d1,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=341.07Nm假設(shè)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=4716N背向力(沿x軸) Fp=0.5 Fc=2358N總作用力 F=5272.65N此力作用于工件上,主軸端受力為F=5272.65N。先假設(shè)l/a=2,l=3a=240mm。前后支承反力RA和RB分別為RA=F=5272.65=7908.97NRB=F=5272.65=2636.325N根據(jù)文獻(xiàn)【1】式3.7 得:Kr=3.39得前支承的剛度:KA= 1689.69 N/ ;KB= 785.57 N/;=2.15 主軸的當(dāng)量外徑de=(80+60)/2=70mm,故慣性矩為: I=113.810-8m4 =0.14查【1】圖3-38得 =2.0,與原假設(shè)接近,所以最佳跨距=1202.0=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。第4章 主要零部件的選擇 4.1電動(dòng)機(jī)的選擇轉(zhuǎn)速n710/1420r/min,功率P2.5/3.5kW選用Y系列三相異步雙速電動(dòng)機(jī) 4.2 軸承的選擇I軸:與帶輪靠近段安裝雙列角接觸球軸承代號(hào)7007C 另一安裝深溝球軸承6012II軸:對(duì)稱(chēng)布置深溝球軸承6009III軸:后端安裝雙列角接觸球軸承代號(hào)7015C 另一安裝端角接觸球軸承代號(hào)7010C中間布置角接觸球軸承代號(hào)7012C4.3 鍵的規(guī)格 I軸安裝帶輪處選擇普通平鍵規(guī)格:BXL=10X56 II軸選擇花鍵規(guī)格:N d =8X36X40X7 III軸選擇鍵規(guī)格:BXL=14X90 4.4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 剛度校核(1)軸的受力分析1)求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T=9.55=9.55=238.75Nmm2)求軸上的作用力齒輪上的圓周力= = =2652Nmm齒輪上的徑向力=tan= 2652tan20=965Nmm3)確定軸的跨距=255,=130,=80(2)軸的受力分析1)作軸的空間受力簡(jiǎn)圖2)作水平受力簡(jiǎn)圖和彎矩圖=292N,=5549N=74460N,=-303120N 3)作垂直受力簡(jiǎn)圖和彎矩圖=466N,=913N=118830N 4)作合成彎矩圖=140231Nmm=303120Nmm5)作轉(zhuǎn)矩圖=341.07Nmm=341070 Nmm6)作當(dāng)量彎矩圖=368773Nmm由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表7.5查得,對(duì)于45鋼,=600Mpa, =55Mpa,由公式=30.0Mpa,故軸的強(qiáng)度足夠。(1)軸撓度校核單一載荷下,軸中心處的撓度采用文獻(xiàn)【5】中的公式計(jì)算:: L-兩支承的跨距;D-軸的平均直徑;X=/L;-齒輪工作位置處距較近支承點(diǎn)的距離;N-軸傳遞的全功率; 校核合成撓度 -輸入扭距齒輪撓度; -輸出扭距齒輪撓度 ; -被演算軸與前后軸連心線(xiàn)夾角;=144 嚙合角=20,齒面摩擦角=5.72。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得:=0.026;=0.084;=0.160; =0.205;=0.088;=0.025。 合成撓度 =0.238 查文獻(xiàn)【6】,帶齒輪軸的許用撓度=5/10000*L即=0.268。 因合成撓度小于許用撓度,故軸的撓度滿(mǎn)足要求。(2)軸扭轉(zhuǎn)角的校核傳動(dòng)軸在支承點(diǎn)A,B處的傾角可按下式近似計(jì)算: 將上式計(jì)算的結(jié)果代入得: 由文獻(xiàn)【6】,查得支承處的=0.001因0.001,故軸的轉(zhuǎn)角也滿(mǎn)足要求。5.2 軸承壽命校核由軸最小軸徑可取軸承為7008c角接觸球軸承,=3;P=XFr+YFaX=1,Y=0。對(duì)軸受力分析得: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=hL10h=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,一0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??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。I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)。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,定有許多地方處理不夠妥當(dāng),有些部分甚至可能存在錯(cuò)誤,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,并且對(duì)設(shè)計(jì)工作有了更深入的認(rèn)識(shí)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,得到老師的精心指導(dǎo)和幫助,在此表示衷心的感謝。 參考文獻(xiàn)【1】 鍛鐵群.機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì). 科學(xué)出版社,第一版;【2】 孫全穎.機(jī)械精度設(shè)計(jì)與質(zhì)量保證哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社【3】于惠力,向敬忠.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社,第四版;【4】于惠力,張春宜. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì),科學(xué)出版社;【5】戴署.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社;【6】陳易新,金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū); 【7】金屬切削機(jī)床典型結(jié)構(gòu)圖集主傳動(dòng)部件 【8】機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)2 上冊(cè)。
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題目
26
分級(jí)
變速
傳動(dòng)系統(tǒng)
設(shè)計(jì)
nmin
80
rmin
nmax
10
公比
電動(dòng)機(jī)
功率
kw
電機(jī)
機(jī)電
轉(zhuǎn)速
- 資源描述:
-
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