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简易地坑式龙门刨床变速箱设计【机械毕业设计含7张CAD图+说明书论文1.5万字53页，开题报告】

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简易 龙门 刨床 变速箱 设计 机械 毕业设计 cad 说明书 仿单 论文 53 开题 报告 讲演 呈文
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可通盖A4图板.dwg

摘要.doc

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设计说明书.doc[15000字，53页]

箱体A0图纸.dwg

花键轴A2图纸.dwg

蜗轮A2零件图.dwg

轮芯A4.dwg

齿轮A3.dwg

齿轮箱装配图AO.dwg

摘要

本文主要阐述了简易地坑式龙门刨床变速箱设计过程。

变速箱一般是由齿轮、轴、轴承及箱体等组成，用于原动机和工作机或执行结构之间，起匹配转速和传递转矩的作用，在现在机械中应用极为广泛。

变速箱的结构形式各种各样，但其设计方法和过程具有通用性和普遍性。该变速箱来源于生产实际，传动功率较大，属于专用部件。本文在采用传统设计方法的同时，也考虑了一些最新的设计方法。本文主要由以下部分组成：

变速箱的设计，包括齿轮、轴、键、花键、轴承及箱体的设计、计算与校核。

相比传统设计，本设计主要有以下特点：

1.以最高转速和最大输出扭矩为要求，平行计算，并将计算结果加以比较，以安全可靠为原则选择参数；

2.采用单输入结构，两种转速输出，并由拔叉机构控制其输出；

3.箱体采用焊接结构。

关键词：变速箱  单输入  两种转速输出  焊接结构  



Abstract

This thesis mainly elaborated the design of transmission gear box in simply and dyadic planer machine process.

Transmission gear box generally constitutes of wheel gear, stalk, bearings and box body , the box body used for prime mover and work machine, transmission gear box have already and used for among the speed and deliver the turn jug, its application is extremely extensive in the machine in nowadays.

The structure form of the transmission gear box is various each kind, but its design method and process have used generally and catholicity. The transmission gear box comes from produce physically and move power bigly, belongs to an appropriation parts. This thesis also considered some latest design methods at the time of adopting a tradition design a method. This thesis mainly constitutes of the following parts:

The design of transmission gear box, calculation and school which include wheel gear, stalk, key, the flower key, bearings and box body check.

Compare a tradition design; this design mainly includes a following characteristic:

1. With highest speed with the biggest exportation turn Jud for request, parallelism calculation, and take into calculation as a result compare, with safety, credibility as principle to choice parameter;

2 .Used one input structure, 2 kinds of speed as output, and from pull out fork organization to control its exportation.

3. The body of transmission gear box used weld structure;

Key words： transmission gear box    one input   2 kinds of speed output  weld structure



目录

目录4

引言5

1 .龙门刨床运动形式及改造要求7

1.1龙门刨床结构7

1.2工作过程7

1.3主运动行程分析以及各阶段工作状况8

1.4刨台运动的机械特性曲线8

1.5龙门刨床变速箱设计目的及意义8

2. 变速箱传动系统的方案设计10

3. 变速箱传动系统的总体设计12

3.1 电动机的选择12

3.2 传动比的分配14

3.3 传动系统的运动和动力参数计算15

4.  变速箱传动零件的设计18

4.1蜗轮蜗杆传动设计计算18

4.2离合器右边齿轮传动设计计算22

4.3  离合器左边齿轮传动设计计算25

5. 变速箱轴及轴校核的设计28

5.1  2轴的传动设计计算28

5.2  2轴的校核计算30

5.3  3轴的传动设计计算33

5.4  3轴的校核计算35

6. 变速箱键连接设计38

6.1  2轴上的键连接设计38

6.2  3轴上键连接设计39

7. 变速箱中滚动轴承的选择与强度校核40

7.1 轴承的选择40

7.2 轴承的强度校核40

8. 变速箱箱体结构及附件的设计43

8.1 变速箱箱体的设计43

8.2 变速箱附件的设计44

8.3变速箱润滑方式的确定45

8.4变速箱联轴器的选择45

8.5密封方法和端盖的选取46

9. 附录46

附录1 刨台运动的机械特性曲线46

附录2 A-G-M调速系统图47

附录3工作台电气工作图48

10.结 论49

11.致    谢50

12.参考文献：51


内容简介：
简易地坑式龙门刨床变速箱设计 专业班级： 11机 制 1班 学生姓名： 指导教师： 职称： 摘要 ： 本文主要阐述了简易地坑式龙门刨床变速箱设计过程。 变速箱一般是由齿轮、轴、轴承及箱体 等 组成，用于原动机和工作机或执行结构之间，起匹配转速和传递转矩的作用，在现在机械中应用极为广泛。 变速箱的结构形式各种各样，但其设计方法和过程具有通用性和普遍性。该变速箱来源于生产实际，传动功率较大，属于专用部件。本文在采用传统设计方法的同时，也考虑了一些最新的设计方法。本文主要 由以下部分组成： 变速箱的设计， 包括齿轮、轴、键、花键、轴承及箱体的设计、计算与校核。 相比传统设计，本设计主要有以下特点： 1.以最高转 速和最大输出扭矩为要求，平行计算，并将计算结果加以比较，以安全 可靠为原则选择参数； 2.采用单输入结构，两种转速输出，并由拔叉机构控制其输出 ； 3.箱体采用焊接结构 。 关键词 ： 变速箱 单输入 两种转速输出 焊接结构 ntsThe design of transmission gear box in simply and dyadic planer machine Abstract： This thesis mainly elaborated the design of transmission gear box in simply and dyadic planer machine process. Transmission gear box generally constitutes of wheel gear, stalk, bearings and box body , the box body used for prime mover and work machine, transmission gear box have already and used for among the speed and deliver the turn jug, its application is extremely extensive in the machine in nowadays. The structure form of the transmission gear box is various each kind, but its design method and process have used generally and catholicity. The transmission gear box comes from produce physically and move power bigly, belongs to an appropriation parts. This thesis also considered some latest design methods at the time of adopting a tradition design a method. This thesis mainly constitutes of the following parts: The design of transmission gear box, calculation and school which include wheel gear, stalk, key, the flower key, bearings and box body check. Compare a tradition design; this design mainly includes a following characteristic: 1. With highest speed with the biggest exportation turn Jud for request, parallelism calculation, and take into calculation as a result compare, with safety, credibility as principle to choice parameter; 2 .Used one input structure, 2 kinds of speed as output, and from pull out fork organization to control its exportation. 3. The body of transmission gear box used weld structure; Key words： transmission gear box one input 2 kinds of speed output weld structure nts目录 引言 1 第一章 龙门刨床运动形式及改造要求 .3 1.1 龙门刨床结构 .3 1.2 工作过程 . 3 1.3 主运动行程分析以及各阶段工作状况 .3 1.4 刨台运动的机械特性曲线 .4 1.5 龙门刨穿变速箱设计目的及意义 .4 第二章 变速箱传动系统的设计方案 .6 第 三 章 变速箱传动系统的总体设计 . 8 3.1 电动机的选择 8 3.2 传动比的分配 10 3.3 传动系统的运动和动力参数计算 10 第 四 章 变速箱传动零件的设计 14 4.1 蜗轮蜗杆传动的设计计 算 14 4.2 离合器右边齿轮传动的设计计算 17 4.3 离合器左边齿轮传动的设计计算 20 第 五 章 变速箱轴及轴校核的设计 24 5.1 2 轴的传动设计计算 24 5.2 2 轴的校核计算 26 5.3 3 轴的传动设计计算 29 5.4 3 轴的校核计算 31 第六 章 变速箱键连接设计 34 6.1 2 轴上键连接设计 34 6.2 3 轴上键连接设计 35 第七 章 变速箱中滚动轴承的选择与强度校核 36 7.1 轴承的选用 36 7.2 轴承的强度校核 36 第八 章 变速箱箱体结构及附件的设计 39 8.1 变速箱箱体的设计 39 nts8.2 变速箱附件的设计 39 8.3 变速箱润滑方式的确定 40 8.4 变速箱联轴器的选择 40 8.5 密封方法和端盖的选取 41 结论 42 致谢 43 参考文献 44 nts机电工程学院毕业论文设计 1 中图分类号： TH12 密级： 公开 UDC: 621 单位代码： 11523 简易地坑式龙门刨床变速箱 The design of transmission gear box in simply and dyadic planer machine 姓名： 学制： 专业：机械制造与自动化 研究方向 ： 机床 导师 职称： 提交论文日期 2013.12 论文答辩日期： 2013.12 nts机电工程学院毕业论文设计 2 摘要 本文主要阐述了简易地坑式龙门刨床变速箱设计过程。 变速箱一般是由齿轮、轴、轴承及箱体 等 组成，用于原动机和工作机或执行结构之间，起匹配转速和传递转矩的作用，在现在机械中应用极为广泛。 变速箱的结构形式各种各样，但其设计方法和过程具有通 用性和普遍性。该变速箱来源于生产实际，传动功率较大，属于专用部件。本文在采用传统设计方法的同时，也考虑了一些最新的设计方法。本文主要由以下部分组成： 变速箱的设计， 包括齿轮、轴、键、花键、轴承及箱体的设计、计算与校核。 相比传统设计，本设计主要有以下特点： 1.以最高转速和最大输出扭矩为要求，平行计算，并将计算结果加以比较，以安全可靠为原则选择参数； 2.采用单输入结构，两种转速输出，并由拔叉机构控制其输出； 3.箱体采用焊接结构。 关键词 ： 变速箱 单输入 两种转速输出 焊接结构 nts机电工程学院毕业论文设计 3 Abstract This thesis mainly elaborated the design of transmission gear box in simply and dyadic planer machine process. Transmission gear box generally constitutes of wheel gear, stalk, bearings and box body , the box body used for prime mover and work machine, transmission gear box have already and used for among the speed and deliver the turn jug, its application is extremely extensive in the machine in nowadays. The structure form of the transmission gear box is various each kind, but its design method and process have used generally and catholicity. The transmission gear box comes from produce physically and move power bigly, belongs to an appropriation parts. This thesis also considered some latest design methods at the time of adopting a tradition design a method. This thesis mainly constitutes of the following parts: The design of transmission gear box, calculation and school which include wheel gear, stalk, key, the flower key, bearings and box body check. Compare a tradition design; this design mainly includes a following characteristic: 1. With highest speed with the biggest exportation turn Jud for request, parallelism calculation, and take into calculation as a result compare, with safety, credibility as principle to choice parameter; 2 .Used one input structure, 2 kinds of speed as output, and from pull out fork organization to control its exportation. 3. The body of transmission gear box used weld structure; Key words： transmission gear box one input 2 kinds of speed output weld structure nts机电工程学院毕业论文设计 4 目录 1 龙门刨床运动形式及改造要求 8 1.1 龙门刨床结构 . 8 1.2 工作过程 . 8 1.3 主运动行程分析以及各阶段工作状况 . 8 1.4 刨台运动的机械特性曲线 . 9 1.5 龙门刨床变速箱设计目的及意义 . 9 2 变速箱传动系统的方案设计 11 第三章 . 变速箱传动系统的总体设计 13 3.1 电动机的选择 . 13 3.2 传动比的分配 . 15 3.3 传动系统的运动和动力参数计算 . 16 第四章 . 变速箱传动零件的设计 19 4.1 蜗轮蜗杆传动设计计算 . 19 4.2 离合器右边齿轮传动设计计算 . 23 4.3 离合器左边齿轮传动设计计算 . 26 第五章 . 变速箱轴及轴校核的设计 29 5.1 2 轴的传动设计计算 . 29 5.2 2 轴的校核计算 . 31 5.3 3 轴的传动设计计算 . 33 5.4 3 轴的校核计算 . 36 第六章 . 变速箱键连接设计 39 6.1 2 轴上的键连接设计 . 39 6.2 3 轴上键连接设计 . 40 第七章 . 变速箱中滚动轴承的选 择与强度校核 41 7.1 轴承的选择 . 41 7.2 轴承的强度校核 . 41 第八章 . 变速箱箱体结构及附件的设计 44 8.1 变速箱箱体的设计 . 44 nts机电工程学院毕业论文设计 5 8.2 变速箱附件的设计 . 44 8.3 变速箱润滑方式的确定 . 46 8.4 变速箱联轴器的选择 . 46 8.5 密封方法和端盖的选取 . 46 附录 47 附录 1 刨台运动的机械特性曲线 . 47 附录 2 A-G-M 调速系统图 . 47 附录 3 工作台电气工作图 . 48 结 论 49 致 谢 50 参考文献： 51 nts机电工程学院毕业论文设计 6 引言 本课题主要是研究 简易地坑式龙门刨床变速箱设计 ,主要是根据工厂实 际生产中所应用到的机床进行相关的研究， 在本次设计中 ,我们把传动知识运用到设计中 ,采用齿数和模数各不相同的齿轮，实现系统的变速传动 ,同时再利用 蜗 轮和 蜗 杆的传动来改变传动方向。其结构设计紧凑 ,效率高 ,承载能力强。通过研究每个齿轮和传动轴之间的关系和其内部结构以及传动原理 ,分析齿轮传动的关系，通过计算得出齿轮之间的转动比 ,确定模数 ,齿数等相关重要的设计参数 。 铣床是美国人惠特尼于 1818 年创制的卧式铣床；为了铣削麻花钻头的螺旋槽，美国人布朗于 1862年创制了第一台万能铣床，这是升降台铣床的雏形； 1884 年前后又出 现了龙门铣床；二十世纪 20年代出现了半自动铣床，工作台利用挡块可完成“进给 -决速”或“决速 -进给”的自动转换。 龙门刨床是各类机加工厂中较为常见的设备，是具有门式框架和卧式长床身的刨床。龙门刨床主要用于刨削大型工件，也可在工作台上装夹多个零件同时加工。龙门刨床的工作台带着工件通过门式框架作直线往复运动，空行程速度大于工作行程速度。横梁上一般装有两个垂直刀架，刀架滑座可在垂直面内回转一个角度，并可沿横梁作横向进给运动；刨刀可在刀架上作垂直或斜向进给运动；横梁可在两立柱上作上下调整。一般在两个立柱上还安装可沿 立柱上下移动的侧刀架 ,以扩大加工范围工作台回程时能机动抬刀，以免划伤工件表面。机床工作台的驱动可用发电机电动机组或用可控硅直流调速方式 ,调速范围较大 ,在低速时也能获得较大的驱动力。 (一 ） 本设计课题研究的主要内容是 简易地坑式 龙门刨床变速箱 的结构， 工作原理，工作过程，工作要求和工作特点，从而设计出龙门刨床变速箱。 (二 ） 本设计课题研究的目的有以下几点： 图一 龙门刨床示意图 nts机电工程学院毕业论文设计 7 1. 通过对 简易地坑式 龙门刨床变速箱的设计，掌握机械设计基本原理，基本过程 和基本方法。 2. 通过对 简易地坑式 龙门刨床变速箱的设计，掌握 简易地坑式 龙门刨床变 速箱的 整体结构， 设计方法 ，工作原理，工作过程，工作要求，工作特点 。 3. 根据简易大型地坑式龙门刨床变速箱的工作原理，工作特点及使用环境设计出符合工厂生产要求的龙门刨床变速箱。 大型龙门刨床变速箱设计 ,主要设计依据是 简易大型地坑式龙门刨床变速箱的工作原理 ,工作特点及使用环境设计出符合工厂生产要求的龙门刨床变速箱。 变速箱 ,位 于 离合器和传动轴之间，可以将 电 动机的动力和转速输出进行调节后 ,再传给驱动轮 ,起到调配作用。在机床部件的运转过程中 ,变速箱主要承担以下三 个 作用 ： 1.改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化 范围 ,以适应经常变化的运转条件 ,同时使发动机在有利 (功率较高而油耗较低 )的工况下工作； 2.在发动机旋转方向不变情况下，使机床能往复运动； 3.利用空挡 ,中断动力传递 ,以 电 动机能够起动、怠速 ,并便于变速器换档 或进行动力 输出。 nts机电工程学院毕业论文设计 8 第一章 龙门刨床运动形式及改造要求 1.1 龙门刨床结构 B2012A 型龙门刨床主要由 7 部分组成，如图 1 所示，其中床身为箱体型零件，其上有 V形导轨。工作台安放在床身上，工作台下面有斜齿条，可以往复运动。横梁用于安装垂直刀架，刨削加工时严禁动作，只有在工 作台停止运动时才能移动，以调整刀架高度。两个垂直刀架可沿横梁导轨在水平方向。或沿刀架本身的滑板导轨在垂直方向作快速移动或工作进给。左右侧刀架及进给箱可沿立柱导轨上下快速移动或自动进给。一般在两个立柱上还安装可沿立柱上下移动的侧刀架 ,以扩大加工范围工作台回程时能机动抬刀，以免划伤工件表面。机床工作台的驱动可用发电机电动机组或用可控硅直流调速方式 ,调速范围较大 ,在低速时也能获得较大的驱动力。 1.2 工作过程 龙门刨床的刨削过程是工件与刨刀作相对运动的过程。为此，工件必须与工作台一起频繁地进行往复运动，工 件的切削加工仅在工作行程中，返回行程是空行程。在切削过程中只有工作台由返回行程转到工作行程的期间刀假才进行一定量的进给。其中，机床的主运动是工作台纵向往复运动，而横梁的上下移动，刀架沿横梁的左右移动，以及侧刀架在立柱的上下往复运动称作往复运动。 1.3 主运动行程分析以及各阶段工作状况 我国现行生产的龙门刨床其主拖动方式以直流发电机 电动机组及晶闸管 电动机系统为主，以 A系列龙门刨床为例，它采用电磁扩大机作为励磁调节器的直流发电机 电动机系统，通过调节直流电动机电压来调节输出速度，并采用两级齿轮变 速箱变速的图二 龙门刨床结构图 nts机电工程学院毕业论文设计 9 机电联合调节方法。其主运动为刨台频繁的往复运动，在往复一个周期中，对速度的控制有一定要求，有高速、低速、中速、低速后退、高速后退、中速后退。主运动是工作台纵向往复运动，而横梁的上下移动，刀架沿横梁的左右移动，以及侧刀架在立柱的上下往复运动称作往复运动。 1.4 刨台运动的机械特性曲线 与很多切削机床相同，刨台运动特性分两种情况分析 。如右图 2 1 低速区 刨台运动速度较低时，此时刨刀允许的切削力由电动机最大转矩决定。电动机 确定后，即确定了低速加工时的最大切削力。因此，在低速加工区，电动机为恒转矩输出。 2 高速区 速度较高时，此时切削力受机械结构的强度限制，允许的最大切削力与速度成反比，因此，电动机为恒功率输出。小于等于 25r 由此可得，主拖动系统直流电动机的运行机械特性曲线分为如图 2 所示两段。 1.5 龙门刨床变速箱设计目的及意义 龙门刨床改造的目的 ： (1)减小电机的使用改变速率 ,以减少噪声 ,克服诸多控制缺陷 . (2)工作台能实现自动循环工作和点动 ,可实时精确调节工作台速度 ,平稳换向 ,并有自动和点动工作时的极限保护 . (3)垂直刀架可方 便地在水平和垂直两个方向快速移动和进刀 ,并能进行快速移动和自动进给的切换 . (4)左右侧刀架可在上、下方向快速移动和进刀 ,能进行快移自动切换 .并有左右侧刀架限位开关 ,防止其向上移动时与横梁碰撞 . (5)横梁可方便地上下移动和夹紧放松， (6)润滑泵有连续、自动切换开关 ,系统得电时 ,油泵即上油 ,至一定压力时 ,油压继电器触点闭合 ,为工作台工作做准备 . 图 2 机械特性曲线 nts机电工程学院毕业论文设计 10 (7)有保护环节控制 ,保证工作台停在后退末了 ,以免切削过程中发生故障而突然停车造成刀具损坏和影响加工工件表面的光洁度 . (8)各回路均有自动空气断路器作短路保护和过载保护 . 龙门刨床制造的意义 随着工业化、以及科技的发展，近几年在工业自动化、机电一体化的速度发展得很快，改造传统产业方面已刻不容缓，因此 PLC 得到广泛的应用。学习，掌握和应用 PLC技术对提高我国工业自动化水平和生产效率具有十分重要的意义。采用可编程序控制器(PLC)对龙门刨床的传统控制系统进行改造，将具有投资小、改造周期短，节能降耗、提高功效显著的优点 。 A2012 型龙门刨床电气控制系统既包括交、直流电动机、电器的继电器接触器控制，又包括连续反馈控制及扰动补偿前馈控制，属于复合控制系统。它概括电气控制技术的主要内容，具有一定的典型性 、综合性与复杂性。 nts机电工程学院毕业论文设计 11 第二章 . 变速箱传动系统的方案设计 本课题主要是研究 简易地坑式龙门刨床变速箱设计 ， 简易地坑式龙门刨床变速箱设计的结构为单输入， 通过变速箱中的离合器 运动来 改变 齿轮的 传动比，从而 输出两种不同的速度 ，两种不同的输出 功率， 根据设计思路 提出如下 3 种布置方案，均能满足传递的功率和传动比的要求 。 常用的变速机构 分为 ：有级变速机构 和 无级变速机构 。 其中有级变速 机构可以分为滑移齿轮，离合器，拉键，塔轮，变换齿轮这五种；而无级变速 机构可以分为直接接触式，非直接接触式两种。而本设计方案主要是 采用有级变速机构来进行变速，主要方案设计图如下： 输出轴输入轴中间轴滑移齿轮321(a)滑移齿轮变速机 构方案图 离合器输出轴输入轴中间轴321nts机电工程学院毕业论文设计 12 (b)离合器变速 机构方案图 123中间轴中间轴4输出轴输入轴(c)塔轮 变速机构方案图 图 1-1.总体布置的 3种方案 简易图 以上 总体布 置的 3 种方案简易图 是简易地坑式龙门刨床变速箱设计的三种方案。 方案 (a)采用滑移齿轮变速机构，该方案的特点是变速箱范围比较大，变级数比较多，能够传递较大的功率，不参加工作的齿轮不啮合，没有空转磨损，但是滑移齿轮不能在空转的过程中实现变速。变速时必须停车。 方案 (b)采用离合器变速机构，该方案的特点是， 利用中间轴上通过拔叉运动改变离合器与齿轮啮合，从而达到改变齿轮传动的传动比 ， 进而改变轴的输出转速 ，实现变速的目地 。 离合器 变速范围比较大，有一定的磨损 ，可以在空转的过程中变速。 方案 (c)采用塔轮变速机构，该机构 没有空转，啮合的齿轮磨损较小，且选速方面不需要互锁装置。但是，摆移齿轮架的强度和刚度很低，不能传递较大的功率，主要用于进给传动系统中。 以上三种方案，虽然都能满足简易地坑式龙门刨床变速箱的功能和要求，但是结构尺寸，性能指标，经济性等方面均有较大的差异。所以要根据具体的工作要求选择合理的传动方案。 通过比较分析这三种方案，方案 (b)综合性能最好 。故选择方案 (b)。 另注：方案 (b)已经在工程实际中长期使用，且性能良好，属于成熟的设计产品方案。 nts机电工程学院毕业论文设计 13 第三章 . 变速箱 传动系统的总体设计 3.1 电 动机的选择 3.1.1 计算简易地坑式龙门刨床工作时候需要的功率 合理的确定电机功率，使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。 目前，确定机床电机功率的常用方法有： 1） 类比法：对同类型机床使用的功率实际情况进行调查，进行分析对比。 2） 估算法：按机床典型加工条件（工艺种类、加工材料、刀具、切削用量）进行估算。 3） 试验测定法：根据典型的、起决定作用的加工条件，在同类（或相似）机床上进行切削试验，直接测定电机功率。 此次我们采用估算法 、 类比法相结合的方法确定机床电机功率。 由于生产单位采用三相交流 电源， 一般电动机的额定电压为 380V。 可考虑采用 Y 系列三相异步电动机。三相异步电动机的结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，启动性能好等优点。 简易地坑式龙门刨床工作时候，需要的功率由切削阻力和刨床运动的参数确定。由简易地坑式龙门刨床工作时的阻力 wF =36000N； 简易地坑式龙门刨床的效率w=0.75；简易地坑式龙门刨床切削的速度 w =0.25m/s。 查 表 2-1 得： c-联轴器的传动效率；c=0.99 g-闭式圆柱齿轮传动效率；g=0.97 b-滚动轴承传动效率；b=0.98 w-蜗杆传动效率；w=0.75 由 功率计算 公式 nts机电工程学院毕业论文设计 14 1000w ww wFp (2-1) 式中 wF -简易地坑式龙门刨床切削的阻力， N w -简易地坑式龙门刨床工作的速度， m/s -简易地坑式龙门刨床的效率。 所以简易地坑式龙门刨床工作时候需要的功率： 12wwPK 。 表 2-1机械传动效率的概略数值 类别 传动形式 效率 圆柱齿轮传动 很好跑合的 6 级精度和 7 级精度齿轮传动 8 级精度的一般齿轮传动 9 级精度的一般齿轮传动 加工齿的开式齿轮传动 铸造齿的开式齿轮传动 0.980.995 0.97 0.96 0.940.96 0.900.93 蜗杆传动 自锁蜗杆 单头蜗杆 双头蜗杆 三头和四头蜗杆 环面蜗杆传动 0.400.45 0.700.75 0.750.82 0.820.92 0.850.95 滚动轴承 滚珠轴承 滚柱轴承 0.99 0.98 联轴器 浮动联轴器 齿式联轴器 弹性联轴器 万向联轴器 0.970.99 0.99 0.990.995 0.950.98 减（变）速器 单级圆柱齿轮减速器 双级圆柱齿轮减速器 单级行星圆柱齿轮减速器 单级行星摆线针齿轮减速器 0.970.98 0.950.96 0.950.98 0.900.97 nts机电工程学院毕业论文设计 15 单级圆锥齿轮减速器 双级圆锥 圆柱齿轮减速器 无级变速器 轧机主减速器 0.950.96 0.940.95 0.920.95 0.930.95 3.1.2 计算电动机所需要的功率 由 功率计算 公式 0 WPP (2-2) 式中 -简易地坑式龙门刨床至电动机的 传动效率。 所以电动机所需要的功率： 0 16 wPK 参考 机械设计手册 选择电动机的 型号 Y225S-8,最大功率为 18.5 wPK ，最高转速为 7 3 0 / m innr 。 但是，该电动机的工作效率为 89.5%， 所以工作 时候的功率为 ：0 16 wPK , 7 3 0 / m innr ， 00 09 5 5 0 2 0 9 . 3 2P NmT n 。具体的 配置由用户根据实际需要自行选择。 3.2 传动比的分配 根据 机械 传动比分配的原则： 1.使各级传动的承载能力大致相等（齿面接触强度大致相等）； 2.使变速箱能获得最小的外形尺寸和重量； 3.使各级传动中大齿轮的侵油深度大致相等，润滑最为简单。 同时结合参照相关减速器传动比的分配资料。 所以 各级传动比 分配为： 1 2 31 8 , 0 . 7 4 , 1 . 0 7i i i nts机电工程学院毕业论文设计 16 3.3 传动系统的运动和动力参数计算 离合器输出轴输入轴中间轴Z 1Z 23ZZ 4Z 56Z321图 2-1. 传动系统简图 由传动系统简图可以 设 ：各个轴的代号分别是如图中所示。对应各个轴的转速分别为：1 2 3,n n n ； 所对应的输出轴 3n 的输出功率和其余各个轴的输入功率分别为： 3 1 2,p p p ； 所对应的输出轴 3n 的转矩和其余各个轴的 输入转矩分别为： 3 1 2,T T T ； 相邻两轴 间的传动比分别为： 12 23,ii； 相邻两轴 间的传动效率分别为：12 23,； 则 12 0 . 7 5 0 . 9 9 0 . 7 5cw ； 2 223 0 . 9 7 0 . 9 40 . 9 8bg ； 由于 简易地坑式龙门刨床变速箱 的变速，主要是通过变速箱中的离合器与其两边的齿轮啮合，从而改变齿轮的传动比，来改变输出的速度和输出的功率。所以设计计算的时候要考虑变速箱中离合器的作用。因此，分 A和 B两种情况进行设计计算。 A.拔叉向右边拔动，离合器与其右边的齿轮啮合时： 电 动机的输入转速 7 3 0 / m innr ,传动系统各轴的 转速和转矩计算如下： 1 轴 的相关设计参数 ： 10 7 3 0 / m i nrnn ， 10 1 6 0 . 9 9 1 5 . 8 4 wcpp K ， 1111 5 . 8 49 5 5 0 9 5 5 0 2 0 7 . 2 3730P NmTn 。 nts机电工程学院毕业论文设计 17 2 轴 的相关设计参数 ：1212730 4 0 . 5 6 / m i n18n rni ， 21 12 1 5 . 8 4 0 . 7 5 1 1 . 8 8 wP P K , 2221 1 . 8 89 5 5 0 9 5 5 0 2 7 9 7 . 1 94 0 . 5 6P NmTn 。 3 轴 的相关设计参数 ：23234 0 . 5 6 3 8 / m i n1 . 0 7n rni ， 32 23 1 1 . 8 8 0 . 9 4 1 1 . 1 7 wP P K ， 3331 1 . 1 79 5 5 0 9 5 5 0 2 8 0 7 . 2 038P NmTn 。 B.拔叉向左边拔动，变速箱中的离合器与其左边的齿轮啮合时： 电动机的输入转速 7 3 0 / m innr ,传动系统各轴 的 转速和转矩计算如下： 1 轴 的相关设计参 数 ： 10 7 3 0 / m i nrnn ， 10 1 6 0 . 9 9 1 5 . 8 4 wcpp K ， 1111 5 . 8 49 5 5 0 9 5 5 0 2 0 7 . 2 3730P NmTn 。 2 轴 的相关设计参数 ：1212730 4 0 . 5 6 / m i n18n rni ， 21 12 1 5 . 8 4 0 . 7 5 1 1 . 8 8 wP P K , 2221 1 . 8 89 5 5 0 9 5 5 0 2 7 9 7 . 1 94 0 . 5 6P NmTn 。 3 轴 的相关设计参数 ：23234 0 . 5 6 5 5 / m i n0 . 7 4n rni ， 32 23 1 1 . 8 8 0 . 9 4 1 1 . 1 7 wP P K ， 3331 1 . 1 79 5 5 0 9 5 5 0 1 9 3 9 . 5 255P NmTn 。 nts机电工程学院毕业论文设计 18 离合器与左边齿轮啮合 离合器与右边齿轮啮合 电动机 00167 3 0 / m inwPKrn00167 3 0 / m inwPKrn1 轴 参数 1111 5 .8 57 3 0 / m i n2 0 7 .2 3wPKrnNmT1111 5 .8 57 3 0 / m i n2 0 7 .2 3wPKrnNmT2 轴 参数 2221 1 . 8 84 0 . 5 6 / m i n2 7 9 7 . 1 9wPKrnNmT2221 1 . 8 84 0 . 5 6 / m i n2 7 9 7 . 1 9wPKrnNmT3 轴 参数 3331 1 . 1 75 5 / m i n1 9 3 9 . 5 2wPKrnNmT3331 1 . 1 73 8 / m i n2 8 0 7 . 2 0wPKrnNmT表 2-2 系统传动的各项参数 nts机电工程学院毕业论文设计 19 第四章 . 变速箱传动零件 的 设计 拟定传动方案，包括传动型式的选择以及开停 、 换向 、制动、操纵等整 个传动系统的确定。传动型式则指传动和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的传动型式、变速类型。 传动方案和 形 式 与结构的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。因此，确定传动方案和型式，要从结构、工艺、性能及经济等多方面统一考虑。 传动方案有多种，传动 形 式更是众多，比如：传动 形 式上有集中传动，分离传动；扩大变速范围可用增加传动组数，也可用背轮结构、分支传动等 形 式；变速箱上既可用多速电机，也可用交换齿轮、滑移齿轮、公用齿轮等。 显然，可能的方案有很多，优化的方案也因条件而异。 通过分析图 1-1 提供的 3 种方案，选用方案（ b） ,按照图 2-1 所示 传动系统简图 ， 采用直齿圆柱齿轮传动 ，蜗轮蜗杆改变传动方向的设计方案进行设计 。 4.1 蜗轮蜗杆传动设计计算 4.1.1 蜗轮蜗杆材料选用 查表 3-1 可得，因为该传动的传动比较大。蜗轮为低速大功率传递， 参考同类 蜗轮 蜗杆的设计 ， 蜗轮 蜗杆的材料选用 故蜗杆选用 40Cr, 5055HRC； 蜗轮 选用 ZCuSn5Pn5Zn5。估计 3.5 /s msv ,根据表 3-2 查得 H =195MPa。 nts机电工程学院毕业论文设计 20 表 3-1 蜗杆蜗轮配对材料 相对滑动速度 蜗轮材料 蜗杆材料 25 ZCuSn10P1 20CrMnTi 渗碳淬火 5662 HRC 20Cr 5662 HRC 12 ZCuSn5Pn5Zn5 45 高频淬火 4050HRC 40Cr 5055HRC 10 ZCuAl9Fe4Ni4Mn2 ZCuAl9Mn2 45 高频淬火 4550HRC 40Cr 5055HRC 2 HT150 HT200 45 调质 220250HBS 4.1.2 选择蜗杆头数确定涡轮蜗杆的 传动比 蜗杆传动的传动比 i 等于蜗杆与蜗轮的转速之比。通常蜗杆为主动件，当蜗杆转一周时，蜗轮转过 1z 个齿，即转过 12/zz周 。 传动比计算公 式： 111 2 221/n zin z z z （ 3-1） 根据传动比计算的公式 （ 3-1） 和已知的条件可以计算出 蜗轮蜗杆的 传动比 ： 12730 184 0 . 5 6nin 由 第 4 卷 ,齿轮的模数取决于齿轮轮齿的弯曲承载能力计算 .只要弯曲强度满足 ,齿轮的模数取得小一点较好 .这对减少齿轮副的滑动率 ,减少轮齿切削量 ,增大重合度都有好处 .但是 ,小模数齿轮如果质量没有保证 ,就会增大轮齿折断的危险性 ,因此 ,在要求安全可靠 、 速度不高的场合 ,选用较大的模数 .同时 ,考虑到该 变 速箱工作环境恶劣 ,高可靠性要求及同类产品的尺寸参数 , 若取 18i 和 查表 3-4 选择蜗杆 模数1 2 12 , 2 1 8 3 6iz z z 。 nts机电工程学院毕业论文设计 21 表 3-2铝青铜及铸铁蜗轮的许用接触应力 H 蜗轮材料 蜗杆材料 滑动速度 Vs(m/s) 0.25 0.5 1 2 3 4 6 8 ZCuAl9Fe3,ZCuAl10FeMn2 ZCuZn38MnPb2 HT200,HT150(120150HBS) HT150(120150HBS) 钢淬火 钢淬火 渗碳钢 调质或淬火钢 160 140 250 215 130 110 230 200 115 90 210 180 90 70 180 150 160 135 120 95 90 75 4.1.3 选取蜗轮蜗杆的模数 按照接触强度计算 来选取蜗轮蜗杆的模数 由公式： 22 11 15000()HKmd T (3-2) 取传动效率 0.75 ，蜗轮所在的轴的转矩 1 2 0 7 .2 3 NmT 。 查表 3-5可得， 载荷系数 K=1.2， 代 入 (3-2)式 中 221 15000 1 . 2 2 0 7 . 2 3 1 1 3 5 . 3 9()1 9 5 3 6md 查表 3-3得，接近于 2 1 1250md ， 为了保证蜗轮蜗杆传动的安全。 取 模数和分度圆直径为 18 , 6 0m m md 。 蜗轮分度圆直径 22 8 3 6 2 8 8m m md z 中心距 120 . 5 ( ) 0 . 5 ( 2 8 8 6 0 ) 1 7 4a m mdd 导程角 1128t a n t a n 1 4 . 9 360mza r a rd nts机电工程学院毕业论文设计 22 表 3-3 圆柱蜗杆 m 与 1d 值匹配（根据 GB10088-1988） /m mm 1 1.25 1.6 1/mmd 18 20 22.4 20 28 231 /m d mm 18 31.3 35 51.2 71.7 /m mm 2 2.5 1/mmd (18) 22.4 (28) 35.5 (22.4) 28 (35.5) 45 231 /m d mm 72 89.6 112 142 140 175 222 281 /m mm 3.15 4 1/mmd (28) 35.5 (45) 56 (31.5) 40 (50) 71 231/m d mm 278 352 447 556 504 640 800 1136 /m mm 5 6.3 1 / mmd (40) 50 (63) 90 (50) 63 (80) 112 231 /m d mm 1000 1250 1575 2250 1985 2500 3175 4445 /m mm 8 10 1 / mmd (63) 80 (100) 140 (71) 90 (112) 160 231 /m d mm 4032 5376 6400 8960 71000 9000 11200 16000 /m mm 12.5 16 1 / mmd (90) 112 (140) 200 (112) 140 (180) 250 231 /m d mm 14062 17500 21875 31250 28672 35940 46080 64000 4.1.4 确定几何尺寸 蜗杆齿顶圆直径1 ( 2 ) 8 (1 1 2 ) 1 0 4a m q m md 蜗轮喉圆直径 2 2( 2 ) 8 ( 3 6 2 ) 3 0 4a m m md z 蜗轮顶圆直径 22 1 . 5 3 0 4 1 . 5 8 3 1 6ea m m mdd 齿顶圆直径 1 ( 2 . 4 ) 8 ( 1 1 2 . 4 ) 6 8 . 8 0f m q m md 2 2( 2 . 4 ) 8 ( 3 6 2 . 4 ) 2 6 8 . 8 0f m m md z nts机电工程学院毕业论文设计 23 蜗轮轮缘宽度 12 0 . 7 5 0 . 7 5 9 6 7 2a mmbd 蜗杆齿宽 21 (1 1 0 . 0 6 ) 8 (1 1 0 . 0 6 3 6 ) 1 0 5 . 2 8m m mb z 4.2 离合器右边齿轮传动设计计算 4.2.1 选择材料及确定许用应力 因该级传动比较小，齿轮分度圆直径相近，又为中速大功率传动，故小齿轮及大齿轮均选用 45 钢 ,热处理方法 分别 为 调质和正火 ，齿芯部 分 硬度 300HBS，齿面硬度 5862HRC。 由 机械设计手册 和查表 3-6 可得： 查得齿轮的接触疲劳极限 和安全系数 12l i m l i m7 0 0 , 5 4 0 , 1 . 1a HaHHMMp SP ， 故 齿轮接触疲劳许用应力11l i m 700 6 3 6 1 . 1HH aHM pS 22l i m 540 4 9 1 1 . 1HH aHM pS 机械设计手册 和查表 3-6 可得： 齿轮 弯曲疲劳强度极限 和安全系数 12l i m l i m3 0 0 , 2 1 0 , 1 . 3FaaFFMMpp S 故 齿轮弯曲疲劳许用应力11l i m 300 2 3 0 . 7 7 1 . 3FFFM p aS 22l i m 210 1 6 1 . 5 4 1 . 3FF aFM pS 表 3-4各种传动比推荐用的 12,zz值 i 56 78 913 1424 2527 2840 40 1z 6 4 34 23 23 12 1 2z 2940 2832 2752 2872 5081 2880 40 nts机电工程学院毕业论文设计 24 表 3-5 载荷系数 K 原动机 工作机械的载荷特性 均匀 中等冲击 大的冲击 电动机 多缸内燃机 单缸内燃机 11.2 1.21.6 1.61.8 1.21.6 1.61.8 1.82.0 1.61.8 1.92.1 2.22.4 表 3-6 安全系数 HS 和 FS 安全系数 软齿面 硬齿面 重要的传动 ，渗碳淬火齿轮或铸造齿轮 HS 1.01.1 1.11.2 1.6 FS 1.31.4 1.41.6 1.62.2 4.2.2 按照 齿轮 的 接触强度设计 由于该变速箱为闭式齿轮传动，且两齿轮均为齿面硬度 HRC较小的软齿面，齿面点蚀时主要的失效形式。应先按齿面接触疲劳强度进行设计计算，确定齿轮的主要参数和尺寸，然后再按照弯曲疲劳强度校核齿根的弯曲强度。 由 中心距 公式： 213 335()( 1 ) H aK Taii (3-3) 查表 3-5，取载荷系数 K=1.2，齿宽系数 0.3a ， H取最小值 代入 公式 (3-3)， 故取2 4 9 1 aH M p 。 中心距 2 2 31 33 335 1 . 2 2 7 9 7 . 1 9335 10()( 1 ) ( 1 . 0 7 1 ) 3 5 0 . 8 2() 0 . 3 1 . 0 7491H aK Ta i m mi 取 a 为整数 a =369mm。 由 第 4 卷 ,齿轮的模数取决于齿轮轮齿的弯曲承载能力计算 .只要弯曲强度满足 ,齿轮的模数取得小一点较好 .这对减少齿轮副的滑动率 ,减少轮齿切削量 ,增大重合度都有好处 .但是 ,小模数齿轮如果质量没有保证 ,就会增大轮齿折断 的危险性 ,因此 ,在要求安全可靠 、 速度不高的场合 ,选用较大的模数 .同时 ,考虑到该 变 速箱工作环境恶劣 ,高可靠性要求及同类产品的尺寸参数 ,选择齿轮模数 ， 若取 3 32z ，则齿轮的齿数nts机电工程学院毕业论文设计 25 设计参数计算 43 3 2 1 . 0 7 3 4 . 2 4izz 。取 4 34z 。 模数342 2 3 6 9 1 1 . 1 9( ) 3 2 3 4amzz 。 由表 3-7 按照标准取 m=12 中心距： 34( ) 3 4 3 21 2 3 9 622zza m m m 齿轮设计 的 几何参数： 分度圆直径 33 1 2 3 2 3 8 4m m md z 44 1 2 3 4 4 0 8m m md z 齿顶高 12a m m mh 齿根高 1 . 2 5 1 . 2 5 1 2 1 5f m m mh 齿顶
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本文标题：简易地坑式龙门刨床变速箱设计【机械毕业设计含7张CAD图+说明书论文1.5万字53页，开题报告】
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