分级变速主传动系统的设计题目12（Z=7公比1.14）【通过答辩说明书+CAD图纸】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 目   录  摘要  . 3 . 4 第 1 章  绪论  . 5 程设计的目的  . 5 计内容及基本要求  . 5 论分析与设计计算：  . 5 样技术设计  . 5 制技术文件：  . 5 程设计题目  . 6 计步骤  . 6 动设计  . 6 力设计  . 6 构设计  . 6 第 2 章  设计内容  . 7 制转速图  . 7 定各变速组齿轮齿数  . 7 轮计算  . 7 画传动系统图如下：  . 9 力参数及轴颈计算  . 9 轮模数 的计算  . 12 颈间距  . 12 承选择  . 12 轮的设计  . 13 第 3 章  校核  . 14 轮校核  . 14 轴弯曲刚度校核  . 16 承校核  . 17 第 4 章  结构设计  . 19 构设计的内容、技术要求和方案  . 19 开图及其布置  . 19  轴（输入轴）的设计  . 19 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 轮块设计  . 20 轮块设计  . 20 他问题  . 21 动轴的设计  . 21 轴组件设计  . 22 部分尺寸的选择  . 22 轴轴承  . 22 轴与齿轮的连接  . 23 滑与密封  . 24 他问题  . 24 设计总结 . 25 参考文献 . 26 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 摘要  设计机床的主传动变速系统时首先利用传动系统设计方法求出理想解和多个合理解。根据数控机床主传动系统及主轴功率与转矩特性要求，分析了机电关联分级调速主传动系统的设计原理和方法。从主传动系统结构网入手，确定最佳机床主轴功率与转矩特性匹配方案，计算和校核相关运动参数和动力参数。本说明书着重研究机床主传动系统的设计步骤和设计方法，根据已确定的运动参数以变速箱展开图的总中心距最小为目标，拟定变速系统的变速方案，以获得最优方案以及较高的设计效 率。在机床主传动系统中，为减少齿轮数目，简化结构，缩短轴向尺寸，用齿轮齿数的设计方法是试算，凑算法，计算麻烦且不易找出合理的设计方案。本文通过对主传动系统中三联滑移齿轮传动特点的分析与研究，绘制零件工作图与主轴箱展开图及剖视图。  关键词 ： 分级变速；主轴功率；滑移齿轮 。  全套设计  加  401339828 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 he of to to of of to of as up of in to of In in to of is of to to of 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 第 1 章  绪论  程设计的目的  1通过设计，能够运用所学过的基础课、技术基础课和专业课的有关理论知识，及生产 到巩固、加深和拓展所学知识的目的。  2通过设计，分析比较机械系统中的某些典型机构，进行选择和改进；结合结构设计，进行设计计算并编写技术文件；完成系统主传动设计，达到学习设计步骤和方法的目的。  3通过设计，掌握查阅相关工程设计手册、设计标准和资料的方法，达到积累设 计知识和设计技巧，提高学生设计能力的目的。  4通过设计，获得机械系统基本设计技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行机械系统设计创造一定的条件。  计内容及基本要求  论分析与设计计算：  （ 1）机械系统的方案设计。设计方案的分析，最佳功能原理方案的确定。  （ 2）根据总体设计参数，进行传动系统运动设计和计算。  （ 3）根据设计方案和零部件选择情况，进行有关动力计算和校核。  样技术设计 ：  （ 1）选择系统中的主要机件。  （ 2）工程技术图样的设计与绘制。   制技术文件：  （ 1）对于课程设计内容进行自我经济技术评价。  （ 2）编制设计计算说明书。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 程设计题目  分级变速主传动系统设计  技术参数：  0r/15r/ Z=7 级；公比为 动机功率 P=3机转速 n=1430r/计 步骤  动设计  运动设计：根据给定的极限转速、变速级数、及公比值，确定其转速范围、转速数列、结构式、结构网，绘制转速图和传动系统图，确定齿轮齿数，计算转速误差。  力设计  动力计算：根据给定的有关参 数，确定各传动件的计算转速；确定各传动轴和主轴的轴径，确定并验算各传动齿轮的模数，计算主轴的合理跨距；对靠近主轴的传动轴进行刚度校核，并验算该轴上轴承的寿命。  构设计   校核一个齿轮（最小的），校核主轴（弯矩，扭矩）  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 第 2 章  设计内容  制转速图  :)4(2227:)3(321m i nm a 提供的参数得公比转速调整范围定各变速组齿轮齿数  轮计算  满足要求验算由此可得中最小齿轮的齿数应该在基本组齿轮齿数的计算,415;12010060;201820:;40;201;352560;251:;60,;21;1('2'11m i n'3222'11112'222'111文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 满足要求验算由此可得中最小齿轮的齿数应该在计算第一扩大组齿轮齿数的,412;12010072;201824:;48;241;363672;361:72,;21;1:)2('2'12m i n'2222'21112'222'111小齿轮的齿数应该在第二扩大组齿轮齿数：,420;12010090;201818:;72,18;52;37:;90;41;('2'12m i n'22'112'222'111速校验  )1(10%1 0 0| 标准转速 标准转速实际转速公式：  合格%0%100|63  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 画传动系统图如下：  力参数 及轴颈计算  :m i n/56m i n/5)1(3/413/zm i 轴     序     号  电动机 (0) I 轴        计 算 转 速r/430 900 450 160 56 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 齿轮 副 的计算转速如下 : 齿轮序号  I(20) 0) 0) 计算转速  900r/50r/24r/(4 5 0 2 1 1 5 9 9 6 5 9 0 0 3 0 5 6 3(2(44440   计算各轴的扭矩率如下计算各传动轴的输出功齿滚齿滚齿滚带买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11  /592;30752:;450;5162/故主 轴 主 轴 端受,主 轴轴 和尾架各承受一,的工件上此力作用于 顶 力作用于5033;50210:45,)80;70;)900:a:m i n ;/160;330;m i n ;/450;226;m i n ;/900;11;:(91)4(22212114444前后轴承的刚度为分别如下和前后支撑得支反力设半切削力理想跨距计算初取悬伸量选用两端支撑故取主轴内孔径对于普通机床则平均直径取后端直径，选取主轴前轴径选取轴圆整取代入公式得取轴圆整取代入公式得取轴圆整取代入公式得取轴该轴的计算转速该轴的传递功率注由公式择轴径的计算以及键的选1016;450590,)选用平键假设成立式中文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 轮模数的计算     4(1 6 3 3 8mm i n/160;4;20;8:33m; 6 3 3 8mm i n/450;0;8:23m;2(1 6 3 3 8mm i n/900;3;20;8:1;106;m i n )/();()1(1 6 3 3 8(;475,45)1(322取轴取轴取轴小齿轮齿数大小齿轮齿数比齿轮计算转速驱动电机的功率数按接触疲劳计算齿轮模号钢颈间距  承选择  （ 1）轴 I：由于大轮不受轴向力，故选用深沟球轴承 6006 （ 2）轴  轴 I 相似，因此选用深沟球轴承 6305 （ 3）轴  受轴向力作用，所以选用深沟轴承 6305 （ 4）轴 轴是传动系统中最关键的部分，既受到径向力  又受轴向力的作用。所以选用圆锥滚支轴承 30215和 双列圆柱滚子轴承 ：由前面受力情况的分析，选用的轴承所能承受的载荷远远大于  其受到的实际载荷，所以符合强度要求。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 轮的设计  ,4)1( 时取一天工作为工作系数确定计算功率  i )12(118)003;20173180(500;41042V)6(;500)5(/25m /  0 0 0(16000D)3(Vm i n ,/(确定压轴力带初拉力：）确定单根（圆整取查表得：带的根数）确定（合格校核小带轮包角圆整）计算实际中心距（取标准值）（）带的长度计算初定中心距合格取带速度校核则取带型查表得取和由选择带的型号额买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 第 3 章  校核  轮校核  直角圆柱齿轮的应力验算公式：  轴序号  I I I I V 轮齿数  25 20 35 40 32 20 45 57 41 120 59 80 模数  3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 分度圆  75 60 105 120 96 60 135 171 164 80 236 320 齿顶圆直径  81 66 111 126 102 66 141 177 172 88 244 328 齿根圆直径  54 70 226 310 接触应力验算公式为  1212 ( 1 ) H E H  Z b d u                  弯曲应力验算公式为  13212 F F a s a  Y                   式中   主动轴传递 的 转矩（ ；  K 载荷系数， K= v K K；  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 u 传动比， u 1， “ ”用于外啮合， “ ”用于内啮合；  d 1 齿轮分度圆直径（    b 齿宽（ ；  m 齿轮模数 （ ；  d 齿宽系数， d=b/ d 1；   齿轮齿数；   弹性系数；   节点区域系数；  Z 接触强度重合度系数；   齿形系数；   应力修正系数；  Y 弯曲强度重合度系数；  H 许用接触应力（   F 许用弯曲应力（   合格；合格；级；合格，初设齿）例子（以执行轴的最小齿轮为o s)721181(,1i n/450;24m;3m;2080;202023213131传动轴上的弯曲载荷   齿轮传动轴同时受输入扭矩的齿轮驱动力 齿轮为直齿圆柱齿轮 时 ，其啮合角 =20，齿面摩擦角 ，则  7( ) 2 . 1 2 1 0 ( )Q Q Nm z n或                   买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 式中   N 该齿轮传递的全功率 （ ；  m 该齿轮的模数 （   z 该齿轮的齿数 （ 齿 ） ；  n 该传动轴的计算工况转速 （ r/， n= n=其中   该轴输入扭矩齿轮的计算转速 。  637  7185 轴弯曲刚度校核  （ 1）主轴刚度符合要求的条件如下：  a 主轴的前端部挠度 0 . 0 0 0 2 5 2 5 0 . 1 0 5 b 主轴在前轴承处的倾角 0 . 0 0 1 r a d容 许 值 轴 承 c 在安装齿轮处的倾角 0 . 0 0 1 r a d容 许 值 齿  (2)计算如下：  3 3 0 80前支撑为双列圆锥滚子轴承，后支撑为双列圆柱滚子轴承，跨距 L=450当量外径     21 = 0430 主轴刚度：  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 因为 di/5/255=以孔对刚度的影响可忽略；  4442410)80430(03)()(103 44度要求：主轴的刚度可根据机床的稳定性和精度要求来评定  承 校核  选用的是深沟球轴承轴承 6305  其基本额定负荷为 于该轴的转速是定值 n=355r/以齿轮越小越靠近轴承，对 轴承的要求越高。根据设计要求，应该对轴未端的轴承进行校核。  齿轮的直径            d=180 轴传递的转矩         550T=轮受力             20890188002 据受力分析和受力图可以得出轴承的径向力为  1672111 ll 由于不受轴向力，按 机械设计表 10纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 为  0.1有：  1 6 71 6 p  N  轴承的寿命    因为 21  ，所以按轴承 3的受力大小计算：  3 9 0 0 000)34216200(45060 10)(6010 3616 能满足要求。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 第 4 章  结构设计  构设计的内容、技术要求和方案  设计主轴变速箱的结构包括传动件（传动轴、轴承、带轮、齿轮、离合器和制动器等）、主轴组件、操纵机构、润滑密封系统和箱体及其联结件的结构设计与布置，用一张展开图和若干张横截面图表示。课程设计由于时间的限制，一般只画展开图。  主轴变速箱是机床的重要部件。设计时除考虑一般机械传动的有关要求外，着重考虑以下几个方面的问题。  精度方面的要求，刚度和抗震性的要求，传动效率要求，主轴前轴承处温度和温升的控制，结构工艺性，操作方便、安全、可靠原则，遵循 标准化和通用化的原则。  主轴变速箱结构设计时整个机床设计的重点，由于结构复杂，设计中不可避免要经过反复思考和多次修改。在正式画图前应该先画草图。目的是：  1）  布置传动件及选择结构方案。  2）  检验传动设计的结果中有无干涉、碰撞或其他不合理的情况，以便及时  改正。  3）  确定传动轴的支承跨距、齿轮在轴上的位置以及各轴的相对位置，以确  定各轴的受力点和受力方向，为轴和轴承的验算提供必要的数据。  开图及其布置  展开图就是按照传动轴传递运动的先后顺序，假想将各轴沿其轴线剖开并将这些剖切面平整展开在同一个平面上。  I 轴上装的摩擦离合器和变速齿轮。有两种布置方案，一是将两级变速齿轮和离合器做成一体。齿轮的直径受到离合器内径的约束，齿根圆的直径必须大于离合器的外径，负责齿轮无法加工。这样轴的间距加大。另一种布置方案是离合器的左右部分分别装在同轴线的轴上，左边部分接通，得到一级反向转动，右边接通得到三级反向转动。这种齿轮尺寸小但轴向尺寸大。我们采用第一种方案，通过空心轴中的拉杆来操纵离合器的结构。  总布置时需要考虑制动器的位置。制动器可以布置在背轮轴上也可以放在其他轴上。制动器不要放在转速太低轴上， 以免制动扭矩太大，是制动尺寸增大。  齿轮在轴上布置很重要，关系到变速箱的轴向尺寸，减少轴向尺寸有利于提高刚度和减小体积。   轴（输入轴）的设计  将运动带入变速箱的带轮一般都安装在轴端，轴变形较大，结构上应注意加强轴的刚度或使轴部受带的拉力（采用卸荷装置）。 I 轴上装有摩擦离合器，由于组成离合器的零件很多，装配很不方便，一般都是在箱外组装好 们采用的卸荷装置一般是把轴承装载法兰盘上， 通过法兰盘将带轮的拉力传递到箱壁上。  车床上的反转一般用于加工螺纹时退刀。车螺纹时，换向频率较高。实现政反转的变买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 换方案很多，我们采用正反向离合器。正反向的转换在不停车的状态下进行，常采用片式摩擦离合器。由于装在箱内，一般采用湿式。  在确定轴向尺寸时，摩擦片不压紧时，应留有 间隙，间隙应能调整。  离合器及其压紧装置中有三点值得注意：  1）  摩擦片的轴向定位：由两个带花键孔的圆盘实现。其中一个圆盘装  在花键上，另一个装在花键轴上的一个环形沟槽里，并转过一个花 键齿，和轴上的花键对正，然后用螺钉把错开的两个圆盘连接在一起。这样就限制了轴向和周向德两个自由度，起了定位作用。  2）  摩擦片的压紧由加力环的轴向移动实现，在轴系上形成了弹性力的封闭  系统，不增加轴承轴向复合。  3）  结构设计时应使加力环推动摆杆和钢球的运动是不可逆的，即操纵力撤  消后，有自锁作用。  I 轴上装有摩擦离合器，两端的齿轮是空套在轴上，当离合器接通时才和轴一起转动。但脱开的另一端齿轮，与轴回转方向是相反的，二者的相对转速很高（约为两倍左右）。结构设计时应考虑这点。  齿轮与轴之 间的轴承可以用滚动轴承也可以用滑动轴承。滑动轴承在一些性能和维修上不如滚动轴承，但它的径向尺寸小。  空套齿轮需要有轴向定位，轴承需要润滑。  轮块设计  轮块设计  齿轮是变速箱中的重要元件。齿轮同时啮合的齿数是周期性变化的。也就是说，作用在一个齿轮上的载荷是变化的。同时由于齿轮制造及安装误差等，不可避免要产生动载荷而引起振动和噪音，常成为变速箱的主要噪声源，并影响主轴回转均匀性。在齿轮块设计时，应充分考虑这些问题。  齿轮块的结构形式很多，取决于下列有关因素：  1）  是固定齿轮还是滑移齿轮；  2）  移 动滑移齿轮的方法；  3）  齿轮精度和加工方法；  变速箱中齿轮用于传递动力和运动。它的精度选择主要取决于圆周速度。采用同一精度时，圆周速度越高，振动和噪声越大，根据实际结果得知，圆周速度会增加一倍，噪声约增大 6 工作平稳性和接触误差对振动和噪声的影响比运动误差要大，所以这两项精度应选高一级。  为了控制噪声，机床上主传动齿轮都要选用较高的精度。大都是用 7 6 6，圆周速度很低的，才选 8 7 7。如果噪声要求很严，或一些关键齿轮，就应选 6 5 5。当精度从7 6 6提高到 6 5 5时，制造费用将显著提高。  不同精 度等级的齿轮，要采用不同的加工方法，对结构要求也有所不同。  8 级精度齿轮，一般滚齿或插齿就可以达到。  7 级精度齿轮，用较高精度滚齿机或插齿机可以达到。但淬火后，由于变形，精度将下买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 降。因此，需要淬火的 7级齿轮一般滚（插）后要剃齿，使精度高于 7，或者淬火后在衍齿。  6 级精度的齿轮，用精密滚齿机可以达到。淬火齿轮，必须磨齿才能达到 6级。  机床主轴变速箱中齿轮齿部一般都需要淬火。  他问题  滑移齿轮进出啮合的一端要圆齿，有规定的形状和尺寸。圆齿和倒角性质不同，加工方法和画法也不一样，应予注意。  选择齿轮 块的结构要考虑毛坯形式（棒料、自由锻或模锻）和机械加工时的安装和定位基面。尽可能做到省工、省料又易于保证精度。  齿轮磨齿时，要求有较大的空刀（砂轮）距离，因此多联齿轮不便于做成整体的，一般都做成组合的齿轮块。有时为了缩短轴向尺寸，也有用组合齿轮的。  要保证正确啮合，齿轮在轴上的位置应该可靠。滑移齿轮在轴向位置由操纵机构中的定位槽、定位孔或其他方式保证，一般在装配时最后调整确定。  动轴的设计  机床传动轴，广泛采用滚动轴承作支撑。轴上要安装齿轮、离合器和制动器等。传动轴应保证这些传动件或机构能正 常工作。  首先传动轴应有足够的强度、刚度。如挠度和倾角过大，将使齿轮啮合不良，轴承工作条件恶化，使振动、噪声、空载功率、磨损和发热增大；两轴中心距误差和轴芯线间的平行度等装配及加工误差也会引起上述问题。  传动轴可以是光轴也可以是花键轴。成批生产中，有专门加工花键的铣床和磨床，工艺上并无困难。所以装滑移齿轮的轴都采用花键轴，不装滑移齿轮的轴也常采用花键轴。  花键轴承载能力高，加工和装配也比带单键的光轴方便。  轴的部分长度上的花键，在终端有一段不是全高，不能和花键空配合。这是加工时的过滤部分。一般尺寸花键的滚刀 直径刀5 85  机床传动轴常采用的滚动轴承有球轴承和滚锥轴承。在温升、空载功率和噪声等方面，球轴承都比滚锥轴承优越。而且滚锥轴承对轴的刚度、支撑孔的加工精度要求都比较高。因此球轴承用的更多。但是滚锥轴承内外圈可以分开，装配方便，间隙容易调整。所以有时在没有轴向力时，也常采用这种轴承。选择轴承的型号和尺寸，首先取决于承载能力，但也要考虑其他结构条件。  同一轴心线的箱体支撑直径安排要充分考虑镗孔工艺。成批生产中，广泛 采用定径镗刀和可调镗刀头。在箱外调整好镗刀尺寸，可以提高生产率和加工精度。还常采用同一镗刀杆安装多刀同时加工几个同心孔的工艺。下面分析几种镗孔方式：对于支撑跨距长的箱体孔，要从两边同时进行加工；支撑跨距比较短的，可以从一边（丛大孔方面进刀）伸进镗杆，同时加工各孔；对中间孔径比两端大的箱体，镗中间孔必须在箱内调刀，设计时应尽可能避免。  既要满足承载能力的要求，又要符合孔加工工艺，可以用轻、中或重系列轴承来达到支撑孔直径的安排要求。  两孔间的最小壁厚，不得小于 5 10以免加工时孔变形。  花键轴两端装轴承的轴颈尺寸至少有一个应小于花键的内径。  一般传动轴上轴承选用 G 级精度。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 传动轴必须在箱体内保持准确位置，才能保证装在轴上各传动件的位置正确性，不论轴是否转动，是否受轴向力，都必须有轴向定位。对受轴向力的轴，其轴向定位就更重要。  回转的轴向定位（包括轴承在轴上定位和在箱体孔中定位）在选择定位方式时应注意：  1）  轴的长度。长轴要考虑热伸长的问题，宜由一端定位。  2）  轴承的间隙是否需要调整。  3）  整个轴的轴向位置是否需要调整。  4）  在有轴向载荷的 情况下不宜采用弹簧卡圈。  5）  加工和装配的工艺性等。  轴组件设计 &n