四级变速箱设计说明书

1、精品文档MB106A进给系统四级变速装置设计1 概述1.1 设计目的和内容（1）木工机床课程设计目的：木工机床课程设计是木工机床设计课程的一个实 践教学环节，其目的在于，通过机床的传动设计，使学生受到方案比较、结构分析、零件 计算、机械制图、 技术条件编写及技术资料查阅等方面的综合训练， 培养初步具有机床部 件的设计能力。（2 ）木工机床课程设计内容： 包括以下几项：1 ）运动设计 根据设计题目给定的设计原始数据确定其他有关运动参数，选定各级 转速值；通过分析比较，选择传动方案；拟订结构式或结构网，拟订转速图；确定齿轮齿 数及带轮直径；绘制传动系统图。2 ）动力设计 根据设计题目给定的机床类型

2、和电动机功率，确定各传动件的设计转 速，初定传动轴直径、齿轮模数，确定传动带型号及根数，摩擦片尺寸及数目；装配草图 完成后要验算传动件（传动轴、主轴、齿轮、滚动轴承）的强度、刚度或寿命。3 ）结构设计 完成运动设计和动力设计后，要将主传动方案“结构化” ，设计进给 变速箱装配图及零件工作图，侧重进行传动轴组件、变速机构、操纵机构、箱体、润滑与 密封，以及传动轴和滑移齿轮零件的设计。1.2 设计要求木工机床课程设计的内容体现在设计图纸和设计计算说明书中，因此图纸和说明书 的质量应并重，其具体要求如下：（1）进给变速箱部件装配图。它用以表明该部件的结构、机构工作原理、各零件的 功用、形状、尺寸、位

3、置、相互联接方法、配合及传动关系等。进给变速箱的装配图通常 由外观图、展开图和若干横向剖视图等组成。 如受学时所限， 可绘制展开图和主要横向视 图。在装配图上，零件要标注件号、 参数及数量，各轴要标注轴号。 展开图上要标注各传 动轴组件的主要配合尺寸（如轴承、花键等） ，还要标注一个能影响轴向装配尺寸的轴向 尺寸链，横向剖视图应完整表达出一个操纵机构， 标注啮合齿轮的中心距及公差， 标注主 要轮廓尺寸、定位及联系尺寸等， 装配图的方案和结构要合理，图面整洁清晰，尺寸标注 正确，符合国家标准。（2）零件工作图。绘制若干个零件（如传动轴、滑行齿轮等）工作图，应能正确表 达零件的结构形状、 材料及热

4、处理、 尺寸公差和形位公差、表面粗糙度和技术条件等， 符 合有关标准规定。（3）设计计算说明书，设计计算说明书是对所设计部件的性能、主要结构、系统等 方面进行设计分析及理论计算的技术文件，应谁合理，依据充分，计算正确，条理清晰， 文句通顺，标点正确，图表清晰，字迹工整；篇幅不少于 5000 字，一律采用国家法定计 量单位，引用参考文献的有关结论及公式需用方括号标出， 其主要内容：概述（机床的用 途使用范围、主要技术参数及特点等，同类型机床对比分析） ；运动设计；动力设计（包 括零件的初算及验算） 结构设计 （主要结构的分析、操纵机构、润滑及密封方式的说明） ； 其他（另需说明或谁的有关问题）

5、；参考文献。1.3 设计的任务1.3.1 设计的题目将 MB106A 进给系统中的无级调速装置改为六级有级变速装置， 并进行系统的设计 与计算。1.3.2 设计原始数据加工木料最大宽度加工木料最大厚度 最小刨削长度 最大刨削厚度 刀头切削圆直径 刀轴转速 刀片数 进料辊筒直径 进料速度 主电机功率 加工材种 木材含水率1.3.2 课程设计的工作量（1）编写设计计算说明书a. 机床用途说明600mm200mm290mm5mm128mm6000r/min4片90mm8,12,16,24m/min5.5kW 软、硬杂木 10%-15%b. 运动计算拟定结构图，转速图和传动系统c. 动力计算通过计算，

6、决定进给电机功率和主要零件的尺寸和材料d. 设计方案的分析比较2） 设计图纸a. 绘制进给变速箱装配图（ 1 张或 2 张），表明齿轮传动关系，操纵机构的装配关系和工作位置关系b. 绘制主要零件工作图 1 张1.4 设计步骤(1)设计准备工作。根据给定的设计题目，应明确设计任务、内容、要求及步骤。拟定 工作计划；收集查阅技术资料； 对 1-2 台同类型机床进给运动部件分析研究， 做到理解、 消化交流工作经验能有所改进，在此基础上进行设计构思。(2) 运动设计。(3) 传动件选择及初算。 绘制装配草图之前， 需要初步定出各传动件的结构尺寸。 如传 动轴直径、齿轮的模数及宽度、 V 带的型号及根数

7、、摩擦片的尺寸及片数、滚动轴承的 类型及配置等。(4) 绘制部件装配草图。(5) 零件验算。 零件在部件中的位置和尺寸确定之后， 即可分析其受力状态， 并进行较 精确的验算，验算指定的零件及其项目，一般可验算传动轴弯曲刚度及抗振性，花键侧 挤压应力，直齿圆柱齿轮疲劳强度、滚动轴承疲劳寿命等。(6) 加深部件装配图。 根据验算结果修改草图， 进一步完善草图，经审查同意后， 按制 图标准加深装配图。要先画展开图，后画横向剖视图，必要时还要交叉进行，并按要求 完成部件装配图。(7) 绘制零件图。(8) 编写设计计算说明书， 设计过程中的计算与分析要及时整理， 待图纸完成后， 要对 说明书草稿进行认真

8、修改抄清完成。可编辑精品文档2 传动系统的运动设计2.1 选择传动方案应根据机床的使用要求和结构性能综合考虑， 参考同类机床， 合理选择传动方案并加 以论证，初步拟出传动系统示意图。（1 ）选择传动布局选择分离传动式。（2 ）选择变速方式有级变速，选用滑移齿轮变速机构 1,2,3 。2.2 进给电机功率的确定 压刨床在加工的过程中，对木材的作用力有主切削力 FX 和垂直分力 FY 进给力 Fu=FxCon B+FySin 0+ KFyCon 0-Fxsin 0） 5压刨加工深度一般为 2-3mm, 可认为是厚切削，则Fx 9.807(awaqq 了讯严山U z sin p垂直分力：Fyf2F2

9、6(f2为推力，F2为拉力，其中f29.807(1x)H(N/mm) 1可编辑awanH x 、 bhxU z ,F2 9.807(awaqq Ur；)90)3摩擦系数卩=0.2-0.3，取0.3 ;摩擦角 =15 0-17 0，取160压刨床在加工的过程中，主要进行的是纵端向刨削，取切削角S =55 0，忙60，假设当时木材含水率为12%，刨削木材为松木，切削速度为40m/s,切削厚度为3mm,刀的工作小时数为 4h,查表得：aq =1.20, a h=1.85, aw =1.03,x=0.45,e=3mm,b=600mm7a a ih端向切削时的单位切削力：Kawaq(A B v C )

10、wh =19.053MPa12ea a ih纵向切削时的单位切削力：K/awaq(A/B” v C ) wh - =10.774MPa12e单位切削力 K K” (KKJsin1.25 1=17.7MPa12切削功率 P=Fxv/1000kW=1279.8w=1.2798 kW12所以选用电机型号：Y100L-6， 额定功率：1.5kW， 同步转速：1000r/min ，满载转速：940r/mi n的电机2.3拟定结构式、结构网和转速图13最小转速:n min最大转速：nmax8000ir /min28.31r / min9024000变速范围：Rnn max24n min31184.93r/

11、min 11公比：z1 Rn 3 3 1.442查表取=1.41结构式：4=2 (1 )X 2 (2 ),4=2 (2 )X 2 (1 )。由降速“前慢后快”，级数排列“前多后少”，转速分布“前密后疏”，转速变换“升早降晚”，选择：结构式为：4=2( 1)X 2 (2)图一：结构网转速图:(1 )确定总传动比：由电动机转速 no=94Or/min ，到主轴最小转速 n1 =28.31r/min，总传动比为：I总=28.3194033.2从电动机转速到主轴最小转速之间用虚线连接起来，这虚线斜率即表示总传动比变化 趋势。(2) 由于电动机转速较高(1000r/mi n )，因此传动链始端采用三角皮

12、带传动，传动比为：;末端由于MB106A原系统采用链轮传动，采用传动比为i6=1.4121.412(3) 中间各轴之间的传动比根据速比拟定原则：降速“前慢后快”，级数排列“前多后少”，转速分布 “前密后疏”，转速变换“升早降晚”进行分配。精品文档可编辑图二：转速图879.E562 3 122.4 b7.26:1、k、1 nf312、l4且乙-Z24）图三：传动系统图精品文档可编辑精品文档3主要零件的设计计算3.1带传动设计已知：电动机功率 P=1.5kW,转速n i=940r/min, 变速器输入轴转速 n 2=442.3r/min，载荷变动小，每天工作8h，要求结构紧凑。(1) 确定V带截型

13、工况系数设计功率Pd =Ka P=1.5 X 1.1=1.65kWV带截型(2) 确定带轮直径小带轮基准直径验算带速dd1 n13.14 100 940 4.9 560 1000 60 1000大带轮基准直径 d2=d1 n1 =100 X 940/442.3212.5n2传动比i=d 2/ d 1=224/100(3) 确定中心距及V带基准长度初定中心距由 0.7(d 1+d 2) ac 2(d 1+d 2)知226.8 aoW 648初定V带基准长度Lo=2a 0+ n2(d 1+d2)+(d2-d 1 )2/4a 0 =1417.22V带基准长度传动中心距a a+(Ld-Lo)/2=45

14、0+(1400-1417.22)/2小带轮包角 a=180- (d2-d 1) /a X 57.3 0 =163.9 0主要结果Ka=1.1Pd=1.65kW选取A型d1 选取 100mm在允许范围选取 d2=224mm i=2.24 a=450mm取 Ld=1400mma=442mma=163.9 0P1=0.94kw可编辑田=0.107Ka=0.96Kl=0.96 取Z=2B=37mmP2=1.43kWP3=1.32kWP4=1.22kWP5=1.08kW(4) 确定V带根数单根V带的基本额定功率额定功率增量包角修正系数带长修正系数V 带根数 Z=Pd/(P i + APi)Ka x kL

15、1.98(5) 带轮结构设计带轮宽度 B=(z-1)e+2f=(2-1) x 15+2 x 11=37其他结构尺寸的确定参见机械零件设计手册。3.2传动轴设计(1)各轴的传递功率闭式圆柱齿轮传动效率：0.960.98 , V带传动效率：0.950.96 ,滚动轴承传动效率：0.980.99 ,链传动效率：0.900.92II 轴:P2=P n =1.5 x 0.95=1.43kW川轴：P3=P2 nn=1.43 x 0.96 x 0.98 2=1.32kWW轴：P4=P3 nn=1.32 x0.98 2x0.96=1.22kWV 轴：P5=P4 nn=1.22 x 0.98 2 x0.92=1

16、.08kW轴径计算:P (kw)N(r/mi n)I1.5940I1.43442.3川1.32313.67IV1.22157.77V1.0879.360.8轴径增大5%轴的材料采用45钢调质处理由公式d 914： P 8 N其中：P为各轴的输入功率，n为各轴的相应计算转速。轴允许的扭转角，一般轴0.5 1一般情况下，开一个键槽，轴径应增大4%5% ;花键轴可将估算的d值减少7%作为其小径。由已知数据，求得各轴的轴径为：p1i 43d2 914|93% 9代*93% 22v NX 442.3 0.8da 914- 91*132 24.5N 313.67 0.8d4 91493% 91咚2 93%

17、 26.5V NY 157.77 0.83.3齿轮模数计算以U轴上的齿轮为依据进行计算1闭式软齿面齿轮传动，小齿轮选用45钢调质，齿面平均硬度240HBS ;大齿轮选用45钢正火，齿面平均硬度200HBS。(1)许用接触应力：极限应力：glm=0.87HBS+380安全系数：取许用接触应力：汕=亠応6Sh根据结果查标准取得：d2=25mmd3=25mmd4=30mm旳血=589MPa0Him2 =554MPaSh =1.1oh1 =535MPaoh2 =504MPaT1 =3.09 x 104N mm齿宽系数：d =1载荷系数：K=1.4(2)计算小齿轮分度圆直径：小齿轮转矩：RP1 43.=

18、9.55 X 106 X _ =9.55 X 106x 2=3.09 X 104N mm 4 ni442.3小齿轮计算直径：d13,l(ZEZH)22KT1i 12Y h：(189.8 25)2 2 X 3.09 1043 =46.6mm V 535122确定几何尺寸：齿数：取乙=20Z2 =i Z 1 =2 X 20模数：m=d 1 / Z 1 =46.6/20=2.33,取标准模数分度圆直径 d=mz根据模数计算所有齿轮的相关尺寸参数。其中，为减小箱体尺寸，齿宽米用20mm和35mm 。3校核齿根弯曲疲劳强度(1)许用齿根应力极限应力oFlim =0.7HBS+275安全系数取节点区域系数

19、：Zh=2.5弹性系数：Ze=189.8 jMPaZ2=40m=2.5d1=50mmd2=100mmoFlim1 =443MPaOim2 =415MPaSf =1.40 =316MPa0f2 =296MPaYfs1 =4.05Yfs2 =4.00oF1 =140MPa oF2=138MPaKa=1.1许用齿根应力金=OFlim /S F(2)验算齿根应力复合齿形系数齿根应力 ofi =(2KT i/bd i m) 丫 Fsi 1O2 = Ol YfS2 /Y fsiOF1 Of1OF2 267 310 395 20 612Kfp” =1.5Kv =1.004Kfb =1.5KFa=1.0Y f

20、s =4.24X =0.57m = 10n c=395r/m in 乙=20Sfp =612MPamFa 1.5Y4mmL=64mmh=15mm=1.5m=2.51.5齿轮模数符合要求3.4操纵机构设计(1)单独操纵机构本变速箱米用两个单独的操纵机构操纵机构1:滑移齿轮1的总移动量L=2b+2 A+10+3 X 2=64滑块高度滑块偏移量为a为使滑块不脱离齿轮的环形槽而正常工作，一般要求a L2/4.8h摆杆的摆角为si n 一L2 2R 2(A a)操纵机构2 :滑移齿轮2的总移动量滑块高度滑块偏移量为a摆杆轴线与齿轮轴线之间的距离 A L2/4.8ha=62 L=64mmh=10mm a=

21、2.5mmA=86mma=59 摆杆的摆角为(2)操纵机构的定位sin2L2RL2(A a)7采用钢球定位图四：操纵机构图3.5链轮设计链轮齿数确定：小带轮转速 13 取Z2=iZ i =1.41 2 X 13链条节距:初定中心距：a=3050p , ao=4Op计算链长:Lp=( Z 1 + Z2 )/2 +2a o/p +(p/ao) (Z2 - Z1 )/2 询25乙=13Z2=27查图表p=25.4mm ao=1O16mmLp=100.12mmKa=1.3Kz=0.66Kl=1.04Kp=1P=2.3kWp=31.75mma=714.02mmd=132mmda=142mmdf=120m

22、m计算额定功率：工况系数Ka :查表中等冲击电动机小链轮齿数系数：k z=(77)1.08链长系数:多排链系数Kp：查表链排数为1PoKaPKzKlKp=3.09 x 104NmmFa=1236NFr=449.9NFp=657.67NLh=441141.6hd1 =50mm=3.09 x 104NmmFt=1.236 x 103 N链节距：取 20Ap=31.75mm实际中心距：PZi Z?hZi Z 2 2 Z2 Z1 2a 才【(LP -) (Lp -) 8(-) 6分度圆直径：d P.180sinZ齿顶圆直径：齿根圆直径：其他尺寸参见机械零件设计手册4主要零件校核4.1轴承的选择与校核各

23、轴都选择深沟球轴承，采用的轴承代号如下：U轴：6205 川轴：6205 W轴：6206以轴U为依据进行计算：选择 6205系列该轴上的齿轮分度圆直径为：d 1 =50mm传递功率 P=1.43kW转速 n=442.3r/min转距：T,9.55 106 P 9.55 X 106 X 1.43/442.3=3.09X 104NmmnFa=2/d i=1236NFr=Fatg a=1236 Xtg20 0=449.9N由于轴承只承受径向载荷，故当量动载荷即为轴承承受的径向载荷FjFt2 Fr2P 26Lh 10 ( ftC ) =345832h 460n fpFp其中 C=22.4 X 103Nf

24、t=1.0 fp=1.5e=3MB106A 变速箱用轴承的额定寿命为：14000-30000h计算实际使用寿命远大于额定寿命，兀全付合要求。4.2轴的校核以II轴为计算依据，对轴的强度进行校核该轴上的小齿轮分度圆直径：传递的转矩为：作用在齿轮上的切向力：Ft=2T 1/d 1径向力：Fr=Ft tga法向力：Fn=Ft/cosa(其中a=20o )轴的材料采用45钢调质水平支反力：Fah=Fbh =Ft/2Fr=449.9 NFn=1.315 X 103NF ah =F bh =618N(L1 =82mm)Mch =5. X 104NmmFbv=234NFav=215.9N(L=298mm)(

25、L2=216mm)MCV=-1. X 10 4NmmM cv=5. X 10 4NmmMC=5.07 X 104NmmM c=7.1X104NmmT=1.5 X 104Nmmg = 0.6)Me=7.2 X 104Nmmd 23mm水平面弯矩：M CH = F AH L垂直面支反力：Fbv= (FrL i+Fn-)/L 9Fav= Fr- F bv垂直面弯矩：Mcv=FavLCV =F BV L合成弯矩：Me JmCh M Cv 9M CM CH M CV转矩计算：T= Ft X d/2根据弯矩图可知齿轮对称中面处的轴截面为危险截面，应计算其当量弯矩I1 22Me 皿(aT)2或 Me=M C

26、取两者中大者计算轴径：根据轴的材料，查得轴的抗拉强度c b=650MPa对称循环的许用弯曲应力cw=60MPa由公式9d 24mm考虑键槽的影响，该截面轴径应加大 4%，贝U,直径经与结构设计比较，该截面的计算直径小于其结构设计确定的(25mm )，故轴的强度符合要求5润滑齿轮润滑：v=3.14 X 180 X 56.28 - 60000=0.53m/s12m/s通用的闭式齿轮传动，其润滑方法根据齿轮的圆周速度大小而定。当齿轮 的圆周速度Vv 12m /s时，常将大齿轮的轮齿浸入油地中进行浸油润滑。 这样，齿轮在传动时，就把润滑油带到啮合的齿面上，同时也将油甩到箱 壁上，借以散热。用L-FC3工业齿轮油，适用于主轴承，轻载工业齿轮。滚动轴承润滑：采用润滑脂润滑，通过挡油环阻止机箱内的油进入轴承腔内，以免污染 润滑脂，降低轴承寿命，用通用锂基润滑脂，其适用于