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文檔簡介
1、<p><b> 一、 設計目的2</b></p><p><b> 二、 設計步驟2</b></p><p><b> 1. 運動設計2</b></p><p> 1.1 已知主要技術參數(shù)2</p><p> 1.2 結(jié)構(gòu)分析式2</p&g
2、t;<p><b> 1.3 轉(zhuǎn)速圖3</b></p><p> 1.4 傳動系統(tǒng)圖4</p><p><b> 2. 動力計算5</b></p><p> 2.1 電機的選取5</p><p> 2.2 各傳動軸的設計5</p><p>
3、 2.2.1 軸Ⅱ6</p><p> 2.2.2 軸Ⅴ6</p><p> 2.2.3 軸Ⅳ6</p><p> 2.2.4 軸Ⅲ7</p><p> 2.3 確定各齒輪齒數(shù)7</p><p> 2.3.1 、(第一擴大組)7</p><p> 2.3.2 、、(基本組
4、)7</p><p> 2.3.3 換向齒輪 、8</p><p> 2.4 帶傳動設計8</p><p> 3.齒輪和軸的強度校核10</p><p> 3.1基本組齒輪的校核10</p><p> 3.1.1齒面接觸疲勞強度的校核10</p><p> 3.1.2
5、齒根疲勞強度的校核11</p><p> 3.2軸強度校核12</p><p> 3.2.1 確定外加載荷12</p><p> 3.2.2 計算彎矩13</p><p> 3.2.3 校核軸的彎曲強度15</p><p> 4. 軸承的選擇和校核16</p><p>
6、4.1軸承的選擇16</p><p> 4.2 軸承的校核16</p><p><b> 三、 總結(jié)17</b></p><p> 四、 參考文獻18</p><p><b> 設計目的</b></p><p> 通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設計,在
7、擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)方</p><p> 案過程中,得到設計構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機械制圖、零件計算、編寫與技術文件和查閱技術資料等方面的綜合訓練,樹立正確的設計思想,掌握基本的設計方法,并且具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設計和計算能力,為以后的畢業(yè)設計,以及將來的工作打下基礎。</p><p><b> 設計步驟</b></p><p>
8、<b> 運動設計</b></p><p> 1.1 已知主要技術參數(shù)</p><p> 主動電動機功率P=2.2kw,主電機功率,,</p><p><b> ,,,同理,</b></p><p> ,參考指導書,確定公比:,轉(zhuǎn)速級數(shù):。</p><p> 1.
9、2 結(jié)構(gòu)分析式 </p><p> 由于設計轉(zhuǎn)速之間不存在標準公比,故設計時設計成6級轉(zhuǎn)速;</p><p> 有兩種方案可以選擇:(1) (2) </p><p> 根據(jù)傳動副較多的變速組安排在前面,傳動副較少的變速組安排在后面的原則,選擇(1)方案。在降速中為了防止降速過快而導致齒輪徑向尺寸增大,常限制最小傳動比 ;在升速時為了防止過大的噪聲和震動,
10、常限制最大傳動比。在主傳動鏈任一傳動組的最大變速范圍。在設計時必須保證中間傳動軸的變速范圍最小,根據(jù)中間傳動軸的變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。并且在一般情況下,應盡量使基本</p><p> 組安排在傳動順序最高的位置,使傳動件的轉(zhuǎn)矩也較小。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下:</p><p><b> 結(jié)構(gòu)網(wǎng)</b></p><p> 檢查傳動組的變速范
11、圍時,最后一個擴大組變速范圍最大,故只檢查最后一個擴大組:,式中</p><p><b> 經(jīng)檢驗其合適。</b></p><p><b> 1.3 轉(zhuǎn)速圖</b></p><p> ?。?)確定傳動軸軸數(shù)N</p><p> 本次設計不考慮車床正反轉(zhuǎn),故設計時不需設有換向離合器和換向齒輪,所
12、以傳動軸數(shù)N=變速組數(shù)+電機軸數(shù)+1=2+1+1+1=5;在5根軸中,除去電動機軸Ⅰ,其余四軸按傳動順序依次設為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。Ⅰ與Ⅱ之間為V帶傳動,取傳動比,Ⅱ與Ⅲ之間為齒輪傳動,傳動比,Ⅲ與Ⅳ軸之間為基本組,Ⅳ與Ⅴ之間為第一擴大組,級比指數(shù)取4。</p><p> ?。?)確定各級轉(zhuǎn)速并繪制轉(zhuǎn)速圖</p><p> 由 確定各級轉(zhuǎn)速:360、260、160、80r/min,相應的標準
13、轉(zhuǎn)速參考[金屬切削機床設計]選取450、315、224、160、112、80r/min。參考設計轉(zhuǎn)速與標準轉(zhuǎn)速,我們?nèi)』M級比指數(shù)為1,第一擴大組級比指數(shù)為4,得到轉(zhuǎn)速圖如下:</p><p><b> 轉(zhuǎn)速圖</b></p><p><b> 1.4 傳動系統(tǒng)圖</b></p><p> 根據(jù)軸數(shù),齒輪副,電動機等
14、已知條件可繪制出傳動系統(tǒng)圖:電動機先通過</p><p> V帶降速傳動到Ⅱ軸,Ⅲ軸與Ⅳ軸之間通過三對齒輪進行降速,其為基本組,而</p><p> ?、襞cⅤ之間為第一擴大組,通過兩對齒輪進行傳遞,從而帶動主軸轉(zhuǎn)動,傳動系</p><p><b> 統(tǒng)圖如下圖所示:</b></p><p><b> 傳動
15、系統(tǒng)圖</b></p><p><b> 2. 動力計算</b></p><p><b> 2.1 電機的選取</b></p><p> 根據(jù)已給參數(shù),主電動機功率為,查手冊選取電動機型號為Y112M-6,額定滿載轉(zhuǎn)速為960;選取滾動軸承的效率;V帶傳動的效率;齒輪傳動的效率;背吃刀量,0.25,切削力
16、;當最低轉(zhuǎn)速時,切削速度因此切削功率</p><p> 2.2 各傳動軸的設計</p><p><b> 2.2.1 軸Ⅱ</b></p><p><b> ?。?)材料選?。?lt;/b></p><p> 采用45鋼,調(diào)質(zhì)處理,其許用剪切應力。</p><p><b
17、> ?。?)計算直徑</b></p><p> 轉(zhuǎn)速越高,傳遞的扭矩越小,在取用相同材料的情況下,相應的軸徑也可設計 </p><p> 的小些。Ⅱ為高速軸,為了保證強度足夠,選??;</p><p><b> 2.2.2 軸Ⅴ</b></p><p><b>
18、 (1)材料選?。?lt;/b></p><p> 主軸采用45鋼,調(diào)質(zhì)處理。</p><p><b> (2)計算直徑:</b></p><p> 根據(jù)功率,參考《機械制造裝備》表2-5得主軸前軸頸直徑,主軸后頸直徑。</p><p><b> 2.2.3 軸Ⅳ</b></p&
19、gt;<p><b> ?。?)材料選?。?lt;/b></p><p> 采用45鋼,調(diào)質(zhì)處理,其許用剪切應力。</p><p><b> (2)計算直徑:</b></p><p><b> ?、糨S的輸入功率:</b></p><p><b> ?、糨S的
20、轉(zhuǎn)速; </b></p><p><b> ?、糨S的輸入扭矩: </b></p><p><b> 根據(jù)得</b></p><p><b> 取</b></p><p><b> 2.2.4 軸Ⅲ</b></p><
21、;p><b> ?。?)材料選取:</b></p><p> 采用45鋼,調(diào)質(zhì)處理,其許用剪切應力。</p><p><b> ?。?)計算直徑:</b></p><p><b> ?、筝S的輸入功率:</b></p><p><b> ?、筝S的轉(zhuǎn)速: &l
22、t;/b></p><p><b> Ⅲ軸的輸入轉(zhuǎn)矩: </b></p><p><b> 根據(jù)得</b></p><p><b> 同樣取</b></p><p> 2.3 確定各齒輪齒數(shù)</p><p> 2.3.1 、(第一擴大組)
23、</p><p> 根據(jù),查《機床主軸變速箱設計簡明手冊》表B-9得,故</p><p> ??;取模數(shù),故最小齒數(shù)=37.2</p><p> 參考《金屬切削機床設計》取。;在降速最大的一對 齒輪副中,,故,對于的齒輪副,,,得。</p><p> 2.3.2 、、(基本組)</p><p> 根據(jù),參
24、考《機床主軸 變速箱設計簡明手冊》表B-9得,故;取模數(shù),故最小齒數(shù)</p><p> =17.5,參考《金屬切削機床設計》取。,在降速最大的</p><p> 一對齒輪副中,,取,</p><p> 對于的齒輪副,,,得</p><p> ?。煌?,對于的齒輪副, ,,</p><p><b> 解
25、得。</b></p><p> 2.3.3 減速齒輪 、</p><p> 電機通過V帶傳動到Ⅱ軸,Ⅱ軸與Ⅲ軸之間采用一對齒輪傳動,可設計成傳動比 ,模數(shù)也取。</p><p> 2.4 帶傳動設計</p><p> 電動機轉(zhuǎn)速,傳遞功率,傳動比,兩班制,一天運轉(zhuǎn)16小時,工作年數(shù)15年。</p><
26、;p> (1)確定計算功率 取,則</p><p> ?。?)選取V帶型 參考《機械設計》圖8-11選B型帶。</p><p> ?。?)確定帶輪的基準直徑和驗算帶速</p><p> 參考《機械設計》表8-6和表8-8,取小帶輪的基準直徑,大帶輪的基準直徑,參考《機械設計》表8-8圓整取</p><p> 驗算帶速,式中,,
27、代入求得:</p><p><b> ,合適。</b></p><p> (4)確定帶傳動的中心距和帶的基準長度</p><p> 根據(jù) ,得,取中心距。</p><p> 參考《機械設計》表8-2選取帶的基準長度。</p><p><b> 帶傳動實際中心距;</b&g
28、t;</p><p> (5)驗算小帶輪的包角</p><p><b> 一般不應小于。</b></p><p><b> ,合適。</b></p><p><b> ?。?)確定帶的根數(shù)</b></p><p> 由和查《機械設計》表8-4得;
29、同理,參考《機械設計》表8-4b得;查《機械設計》表8-5得,故代入到公式</p><p> 為避免V型帶工作時各根帶受力嚴重不均勻,限制根數(shù)不大于10,此處選??;</p><p> (7)計算帶的張緊力</p><p> 式中: 為帶的傳動功率,;</p><p><b> 為帶速,m/s;</b><
30、;/p><p> q為每米帶的質(zhì)量,;取q=0.1;</p><p> ?。?)計算作用在軸上的壓軸力</p><p> 3.齒輪和軸的強度校核</p><p> 3.1基本組齒輪的校核</p><p> 根據(jù)GB10015-88選取為7級精度,其中采用40(調(diào)質(zhì)處理)硬度為280HBS,大齒輪選用45鋼(調(diào)質(zhì)處理
31、),硬度為240HBS,兩者材料硬度相差40HBS。</p><p> 3.1.1齒面接觸疲勞強度的校核</p><p> ?。?)小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩</p><p><b> ?。?lt;/b></p><p> ?。?)齒寬系數(shù)參考《機械設計》表10-7??;</p><p> ?。?)小齒輪分度圓直
32、徑;</p><p><b> ?。?)齒數(shù)比;</b></p><p> ?。?)參考《機械設計》表10-6和圖10-21,選取材料的彈性影響系數(shù),小齒輪的接觸強度極限,大齒輪的接觸強度極限;</p><p><b> 計算應力循環(huán)次數(shù):</b></p><p> 設計工作壽命為15年,每年工
33、作300天,兩班制;</p><p><b> 0 </b></p><p> 參考《機械設計》圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù),;</p><p> 計算接觸疲勞許用應力,安全系數(shù)取,失效概率為%;</p><p> (6)小齒輪圓周速度</p><p> 根據(jù),7級精度,由《機械設計》
34、圖10-8得動載系數(shù);</p><p> 設計的為直齒輪,所以;</p><p> 由《機械設計》表10-2查得使用系數(shù);表10-4用插值法查得7級精度,小齒輪相對軸承不對稱布置時,;</p><p><b> 故載荷系數(shù);</b></p><p><b> 齒面接觸疲勞</b></p
35、><p> 所以齒面接觸疲勞強度符合要求。</p><p> 3.1.2 齒根疲勞強度的校核</p><p> ?。?)小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩 </p><p><b> ;</b></p><p> ?。?)齒寬系數(shù)參考《機械設計》表10-7??;</p><p> (3)小
36、齒輪分度圓直徑;</p><p> (4)齒寬齒高比:;</p><p> 參考《機械設計》圖10-13取,載荷系數(shù)</p><p><b> ??;</b></p><p> ?。?)計算彎曲疲勞許用應力</p><p> 取彎曲疲勞安全系數(shù),參考《機械設計》圖10-20c和圖10-18,選
37、取小齒輪的彎曲疲勞強度極限大齒輪的彎曲疲勞強度極限,彎曲疲勞壽命系數(shù);</p><p><b> 因此有:</b></p><p> (6)參考《機械設計》表10-5查得 </p><p><b> 齒根彎曲強度校核:</b></p><p> 所以齒根彎曲疲勞強度符合要求。</p&g
38、t;<p><b> 3.2軸強度校核</b></p><p> 由于Ⅳ軸工作中受到的載荷最大,跨度也大,故選取Ⅳ軸進行校核。</p><p> 3.2.1 確定外加載荷</p><p><b> ?。?)齒輪的受力:</b></p><p><b> 主軸的輸入功率
39、;</b></p><p><b> 主軸的輸入扭矩:;</b></p><p><b> 齒輪受到的切向力:</b></p><p> 齒輪與相互嚙合,因此兩者受到大小相等,方向相反的力,所以</p><p> 受到的切向力,徑向力</p><p>&l
40、t;b> (2)齒輪的受力:</b></p><p><b> 切向力:;</b></p><p><b> 徑向力:;</b></p><p> 3.2.2 計算彎矩</p><p><b> 軸Ⅳ的受力圖如下:</b></p>&l
41、t;p><b> 受力圖</b></p><p> ?。?)在平面內(nèi),根據(jù)靜力受力平衡可得 </p><p><b> 代入數(shù)據(jù)求得;</b></p><p><b> OA段: ;</b></p><p><b> AB段: ;</b>
42、;</p><p><b> BC段: ;</b></p><p><b> 彎矩圖如下:</b></p><p><b> 彎矩圖</b></p><p> 從圖中可以看出B處彎矩最大,為</p><p> (2)在平面內(nèi),根據(jù)靜力平衡得
43、到 </p><p><b> 代入數(shù)據(jù)求得;</b></p><p><b> OA段: ;</b></p><p><b> AB段: ;</b></p><p><b> BC段: ;</b></p><p&
44、gt;<b> 得出彎矩圖如下:</b></p><p><b> 彎矩圖</b></p><p> 從彎矩圖中可以看出B處彎矩最大,為</p><p> 3.2.3 校核軸的彎曲強度</p><p> 由彎矩圖可知B處為危險截面,因此對B處進行彎矩校核。</p><p
45、><b> 其合成彎矩</b></p><p> 所以Ⅳ軸彎曲強度符合要求。</p><p> 4. 軸承的選擇和校核</p><p><b> 4.1軸承的選擇</b></p><p> 軸Ⅱ:前支承、后支承均選擇6205;</p><p> 軸Ⅲ:前支承
46、選擇6205,中支承選擇6206,后支承選擇6205;</p><p> 軸Ⅳ:前支承選擇6205,中支承選擇6208,后支承選擇6205;</p><p> 軸Ⅴ:前支承選擇234416B/P5,NN3016K/P6;后支承:選擇NN3013K/P6。</p><p><b> 4.2 軸承的校核</b></p><
47、p> 軸Ⅳ的受力最大,故只需校核軸Ⅳ上的軸承。</p><p> O處的軸承受到的力:</p><p> C處的軸承受到的力:</p><p><b> 故校核O處的軸承。</b></p><p> 參考《機械設計課程設計》表8-155,6205的基本額定動載荷,基本額定靜載荷,參考《機械設計》表13-6
48、,表13-5,取,;</p><p><b> 當量動載荷</b></p><p><b> 軸承的使用壽命</b></p><p> 設計軸承的使用壽命為4年,每年工作300天,兩班制,則</p><p><b> ,故壽命符合要求。</b></p>&
49、lt;p><b> 總結(jié)</b></p><p> 本次關于專用車床的主軸箱部件設計的課程設計告一段落了,雖然在其過程中遇到了許多問題,但在老師的指導下及其同學的幫助下,還是完成了此次任務。</p><p> 這次的課程設計中有許多我們比較生硬的知識,例如皮帶輪的設計等,通過此次設計,不僅對我學過的課本知識進行了一次復習與鞏固,也讓我學到了平時接觸較少的機
50、械知識,讓我明白了計算結(jié)合實際的重要性,培養(yǎng)我有關這方面的設計能力,為以后接觸到相關的事情打下堅實的基礎。</p><p><b> 參考文獻</b></p><p> [1] 黃鶴汀主編。金屬切削機床設計[M]北京:機械工業(yè)出版社,2009.12</p><p> [2] 濮良貴,紀名剛主編。機械設計[M]北京:高等教育出版社,2006
51、.5</p><p> [3] 黃鶴汀主編。機械制造裝備[M]北京:機械工業(yè)出版社,2009.12</p><p> [4] 陳秀寧,施高義主編。機械設計課程設計[M]杭州:浙江大學出版社,2007.4</p><p> [5] 劉鴻文主編。材料力學 [M] 北京::高等教育出版社,2004.4</p><p> [6] 陳于萍,周兆
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