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课程设计实训报告课程名称《机械基础》设计题目《普通车床主轴变速箱设计》系别机电工程系专业班级机电一体化6班学生姓名柴广帅学号02043093262指导老师魏波设计时间2010年10月河南质量工程职业学院《机械基础》课程设计任务书班级09机电6班学生姓名柴广帅指导教师魏波课程设计题目普通车床主轴变速箱设计主要设计内容
1、确定变速基数
2、绘制出传递系统图
3、设计转速图以及扭矩主要技术指标和设计要求1.设计指标传动轴的输出功率===
3.51KW2.设计要求画出轴的结构设计图;各齿轮的主要参数;校核各个轴的强度;轴的结构设计于计算;主要参考资料及文献
[1]、隋冬杰,谢亚青.机械基础.上海:复旦大学出版社,2010
[2]、机械制造装备设计课程设计.陈立德主编.北京高等教育出版社,
2007.
[3]、机械工程及自动化简明设计手册(上册第一版)叶伟昌主编.北京机械工业出版社,2001
[4]、吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册.3版.北京高等教育出版社,1999
[5]、李维新,金属材料与热处理.机械工业出版社
2011.
[6]、鲁昌国,何冰强,机械制造基础.大连理工大学出版社2009
[7]、胡宴费.机械设计基础.北京高等教育出版社.
2005.10目录
一、运动设计………………………………………………………3
二、动力计算………………………………………………………6
三、主轴组件的计算选取……………………………………11
四、主轴校核……………………………………………………12
五、参考文献……………………………………………………15
一、运动设计1确定变速级数:1由本小组设计题目可知公比2主轴极限转速变速范围3主轴转速级数Z的确定由4转速级数结构式的确定:1)确定变速组传动副数目实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合A.12=3*4B.12=4*3C12=3*2*2D.12=2*3*2E12=2*2*3方案A、B可节省一根传动轴但是,其中一个传动组内有四个变传动副,增大了该轴的轴向尺寸这种方案不宜采用根据传动副数目分配应“前多后少”的原则,方案C是可取的确定变速组扩大顺序12=3*2*2的传动副组合,根据级比指数非陪要“前疏后密”的原则,应选用第一种方案然而,对于所设计的机构,将会出现两个问题如果第一变速组采用升速传动(图1b),则Ⅰ轴至主轴间的降速传动只能由后两个变速组承担为了避免出现降速比小于允许的极限值,常常需要增加一个定比降速传动组,使系统结构复杂这种传动也不是理想的如果采用方案12=30*21*22,则可解决上述存在的问题(见图1c)其结构网如图2所示图2结构网5由《机械工程及其自动化简明设计手册》表2-2查得选用额定电压为4p/kw满载转速为1400r/min.额定转距为
2.2型号为Y112M-4型的电动机.6确定是否需要增加降的定比传动副:该机床的主传动系统的总降速比u,如每一组的最小降速比均取
0.25,则3个变速组的总降速比可达,故无需增加一个降速传动但是,为使中间的2个变速组降速缓慢,以利于减少变速箱的径向尺寸,故在电动机轴和1轴间增加一对降速的带传动
(7)由《机械工程及其自动化简明设计手册
(2)》查得可得主轴转速系列为
35.5,50,71,100,140,200,280,400,560,800,1120,1600二转速图三确定齿轮齿数1.先计算第一扩大组的齿轮的齿数1ua1=1ua2=2查表在u=
2.82中找出最小齿轮齿数其最小齿数和3查教材表
2.1同时满足传动比要求的齿数和有8488等.4在具体结构允许的情况下选用齿数和较少的为宜取
5.确定各齿轮副齿数由u=1一行找出Za1=
42.Z’a1=84-42=42由u=
2.82一行找出Za2=
22.Za2’=84-22=
622.基本组齿轮齿数
1.ub1=1ub2=2查表在u=2中找出最小齿轮齿数其最小齿数和3查教材表
2.1同时满足传动比要求的齿数和有728490等.4考虑到减速器的尺寸取
5.确定各齿轮副齿数由u=1一行找出Zb1=
42.Z’b1=84-42=42由u=
2.82一行找出ZB2=
35.Zb2’=84-35=49由u=
2.82一行找出Zb3=
28.Zb3’=84-28=
563.第二扩大组的齿轮齿数
1.已知uc1=
2.uc2=
2.在u=
3.98中找出最小齿轮齿数其最小齿数和
3.查教材表
2.1同时满足传动比要求的齿数和有110114等.
4.在具体结构允许的情况下选用齿数和较少的为宜取
5.确定各齿轮副齿数.由u=2一行找出Zc1=
37.Zc1’=110-37=
73.由u=
3.98一行中找出Zc2=
22.Zc2’=110-22=
88.四传动系统图:
二、动力计算
(一)传动件的计算
1.传动轴直径d的计算.1查表2-4可得电动机到轴间的传动效率为
0.
97.由设计要求知电动机额定功率为4KW.2查表7-11可得传动轴每米长度上允许的扭角为
0.5010取{}=
0.
50.3传动轴IV的计算转数为nIV=n1=
35.
51.413r/min=100r/min4又转速图可知I.II.III轴的计算转速分别为
800400140.5计算各传动轴的输出功率===
3.51KW6估算传动轴直径d=91mm=91=91=91=91=91=917修正各转动轴的直径d1’=-
0.07+1x30=28mmd2’=-
0.07+1x34=32mmd3’=-
0.07+1x44=41mmd4’=
0.05+1x48=51mm3计算各传动轴的扭矩T1=9550=9550T2=9550=9550T1=9550=9550T1=9550=9550二设计齿轮模数1齿轮模数的估算1由转速图可知Z=22和Z=37的计算转速为2802齿轮弯曲疲劳强度3齿轮接触疲劳强度的估算齿轮中心距A=3704查《机械设计基础》表6-1,取齿轮模数为3mm
2.齿轮模数的验算
(1)按接触疲劳强度计算齿轮模数mj1查表7-
18.取m’=3c0=107n=140则有i.KT===
2.93mm2查表7-
19.取kn=
0.933查表7-1取4查表7-21取56查表7-17取7取k8查表7-16取92按弯曲疲劳强度计算齿轮模数1/查表7-23取齿形系数2/查表7-22取[2203/查表7-17取4/mn=275=
2.22mm5宗上所述查《机械设计基础》表6-1取齿轮模数为3mm.三齿轮几何尺寸的计算齿名a1a1’a2a2’a3a3’b1b1’b2b2’c1c1’c2c2’分度圆直径126126105147841681261476618611021966264齿顶圆直径132132111141781741321417219211722572270齿根圆直径
118.
5118.
597.
5139.
570.
5160.
5118.
5139.
558.
5178.
5103.
5214.558/.
5256.5齿宽2020212022202022222222`203230四轴承的选取型号dDBT类型带轮60147011020深沟球轴承一轴6207357217深沟球轴承二轴
3020735721718.25圆锥滚子轴承三轴
3020945851920.75圆锥滚子轴承主轴末端
30211551002122.75圆锥滚子轴承主轴中端5121260951026推力球轴承主轴前端NN30189014037双列圆柱滚子轴承五带轮的设计计算1确定计算功率p=4kwk为工作情况系数去K=
1.0PJ=KP=
1.0X
4.0=
4.0KW2选择三角带的型号由PJ=
4.0KW和n额=1440r/min查表选择B型带3取D1=125mm则D1=1=180D2==225mm4核算胶带速度V6初定中心距7计算胶带的长度取8核算胶带的弯曲次数9计算实际中心距圆整取62310核算小带轮的包角10确定胶带的根数取整Z=3Be=19f=
12.5查机械设计表8-1011大带轮结构如下图:225
三、主轴组件的计算选取:一I轴与IV轴平键的选取
(1)IV轴L=60bXh=14X92I轴:L=80bXh=25X14二离合器的设计计算:
1.离合器的选用及要求一般应使选用和设计的离合器的额定静扭矩M和额定动扭矩M满足工作要求只需按其结合后的静负载扭矩来选,即MKM=kX9550XP——离合器需传递的功率,单位为KW;n——离合器所在的轴的计算转速,单位为r/min;——电动机至装离合器的轴的传动效率,M——按离合器传动功率求得的扭矩,单位为NMK——安全系数,一般取
1.5-
1.7MKM=kX9550X=
1.6X9550X=
70.
42.片式摩擦离合器的计算1)决定外摩擦片的内径轴装式D=d+(2~6)=51+4=55mm2)选定系数值确定内摩擦片外径D单位为mm;系数=
0.55~
0.77,通常取
0.7D=D/=55/
0.7=793计算摩擦面中径D及摩擦面平均线速度V4)计算摩擦面对数Z=式中f——摩擦片的摩擦因数,查表7-13[p]——许用压强,单位为MPa,查表7-13D,D——内外摩擦片的外径和内径单位为mm———速度修正系数结合次数修正系数.———摩擦面对数修正系数,查表7-14———安全系数———离合器需要传递的扭矩,单位为N.m
(5)确定摩擦片片数:Z==总片数=+1=12取摩擦片厚度为2mm
四、主轴校核1主轴的前端部挠度=
0.0002430=
0.0822主轴在前轴承处的倾角3在安装齿轮处的倾角4D==79mm5E取为,I=(1-)=(1-)=768329mm678由于小齿轮的传动力大,这里以小齿轮来进行计算910将其分解为垂直分力和水平分力11由公式12可得1314主轴载荷图如下所示1516由上图可知如下数据a=420mmb=170mml=590mmc=85mm17计算(在垂直平面)181920,,2122,,2324计算(在水平面)252627,,2829,,3031合成32
五、参考文献【1】隋冬杰,谢亚青.机械基础.上海复旦大学出版社,2010【2】机械工程及自动化简明设计手册(上册第二版)叶伟昌主编.北京机械工业出版社,2001【3】机械制造装备设计课程设计陈立德主编.北京高等教育出版社,2007【4】机械设计课程设计王大康卢颂峰主编.北京北京工业大学出版社,2000【5】机械制图何铭新钱可强主编.北京高等教育出版社,2004【6】机械设计(第七版)濮良贵纪名刚主编.北京:高等教育出版社2001【7】、吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册.3版.北京高等教育出版社,1999【8】、李维新,金属材料与热处理.机械工业出版社
2011.【9】、鲁昌国,何冰强,机械制造基础.大连理工大学出版社.2009【10】、胡宴费.机械设计基础.北京高等教育出版社.
2005.10河南质量职业学院机电工程系课程设计综合成绩评定表姓名柴广帅学号02043093262班级机电6班课程名称《机械基础》设计题目普通车床主轴变速箱设计指导教师评语指导教师签字魏波2010年12月10日设计报告成绩综合评定项目标准成绩
1、计算和绘图能力
102、综合运用专业知识能力
203、运用计算机能力和外语能力
104、查阅资料、运用工具书的能力
105、独立完成设计能力
106、书写情况(文字能力、整洁度)
107、表述能力(逻辑性、条理性)10平时考核成绩
(20)设计考核成绩
(80)综合成绩教研室主任签名魏波2010年12月10日。