机械课程设计说明书(四级变速箱)

1、MB106A进给系统有级变速装置设计1概述1.1设计目的和容（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和电动机功率，确定各传动件的

2、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、操纵、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、工作原理、各零件的功用、形状、 尺寸、位置、相互联接方法、配合及传动关系等。进给变速箱的

3、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，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

4、。（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，其主要容：概述（机床的用途使用围、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、润滑及密封方式的说明）；其他（另需说明或谁的有关冋题）；参考文献1.3设计的任务131设计的题目将MB106A进给系统中的无级调速装置改为四级有级变速装置，并

5、进行系统的设计与计算132设计原始数据600mm200mm290mm5mm128mm6000r/mi n90mm8 12、16、24m/min5.5kw软硬杂木10%-15%26cm30cm16cm-18cm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谏 刀片数进料辘筒直径 进料速度主电机功率 加工材种木材含水率 变速箱长 变速箱高 变速箱宽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b. 运动计算一一拟定结构图，转速图和传动系统c. 动力计算一一通过计算，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设计图纸a.

6、 绘制进给变速箱装配图(1或2),表明齿轮传动关系，操纵的装配关系和工作位置关系b. 绘制主要零件工作图11.4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、容、要求及步骤。拟定工作计 划；收集查阅技术资料；对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、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

7、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 草稿进行认真修改抄清完成。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

8、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。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 Fx cos Fy sin(fy cosFx sin )压刨加工深度一般为2-3mm可认为是厚切削，贝U：3w3nH bhxUzFx 9.807 (awaqq)U z sin p t垂直分力：Fyf2 F2(伍为推力，丘为拉力。其中b3807(1 x)%艮伽)F2 9.807(3w3qq aw3nHx )Man(90)Uzsin P t摩擦系数P=0.2-0.3,取0.3 ；摩擦角=15-17,取16

9、。)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、=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, ah=1.85, aw =1.03,x=0.45,e=3mm,b=600mm端向切削时的单位切削力：Kawaq(AB vC )色=19.053MPae纵向切削时的单位切削力：K awaq(A B v C) * =10.774MPae单位切削力 KK. (KK0sin125i=17.7MPa切削功率 P=F 8B+2A）D=224mZ20z=261=72=60 口齿轮传动 出齿轮传动52Fi

10、V链传动Z=18Z=3。隠传动D=100m940r/min图3传动系统图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ni=940r/min,变速器输入轴转速 n2=437r/min,载荷变动小，每天工作8h,要求结构紧凑。(1) 确定V带截型工况系数设计功率P d =Ka P=1.5X 1.1=1.65kWV带截型根据Pd和小带轮的转速m来选择(2) 确定带轮直径小带轮基准直径验算带速ddin13.14 20 940 4.9 5m/s60 1000 60 1000大带轮基准直径 dd2=d1 ni =100X 940/437 -215mmr)2传动比 i=ddz/d

11、d1=224/100(3) 确定中心距及V带基准长度初定中心距由0.7(d 宙+ck) v&c2(ddi+ck)知226.8 ao2 =296MPaYfsi =4.05Yfs2 =4.00f pi=117MPaf F2=115MPaKa=1 .1KFPnt=0.31K =1.0269絹=1.226KFa=1 .0Yfs=4.24丫行=0.57m=1 0n c=437r/min 乙=20S fp =539.5MPamFaA 0.6774L=60mmh=15mm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，为减小相体尺寸，齿宽采用20mm 3校核齿根弯曲疲劳强度(1) 许用齿根应力极

12、限应力(T Fiim=0.7HBS+275安全系数 取许用齿根应力T F= (fFlim/S F(2) 验算齿根应力复合齿形系数齿根应力 f F1 =(2K r/bd 1m) Yfsif F2 = f F1 YfS2 /Y FS1 f F1 f F1f F20.6774齿轮模数符合要求3.4操纵设计(1)单独操纵 本变速箱米用两个单独的操纵操纵1 :滑移齿轮1的总移动量L=2b+b+2K+b=60mm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aL /4.8ha=4.5mm摆杆的摆角为L Lsin 2 2R 2( H a)a =38操纵2:滑移齿轮2的总移动量滑块高度滑

13、块偏移量为a摆杆轴线与齿轮轴线之间的距离AI?/48h摆杆的摆角为L Lsin 2 2R 2(H a)L=60mm h=10mm a=2.2mmA=70mma =50操纵的定位 采用钢球定位3.5链轮设计链轮齿数确定：设链速 =0.63m/s取Z2=iZi=1.411x 18链条节距：初定中心距：a=40p计算链节数：乙=18乙=26p=25.40mm ao=1016mmLp=103.2mmLp=（乙 + 乙）/2 +2a o/p 4- （p/ao ） （Z2+ 乙）/2 n计算额定功率:工况系数：小链轮齿数系数：Kz （一 1）”08 （设链板疲劳）19链长系数：Kl （卩）026 （设链板

14、疲劳）100多排链系数：单排链额定功率PokapKzKlKp链节距：取16A实际中心距：P r/ 1 Z1 z2!/乙 Z2、2 0*2 乙、2a q （Lp）（Lp）8 （）42122分度圆直径：dp。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轴都选择深沟球轴承，采用的轴承代号如厂U 轴：6304 川轴：6304 W 轴：6205 V 轴：6208以轴U为依据进行计算：选择6304系列该轴上的齿轮分度圆直径为：di=39mm传递功率P=1.41 kW转速n=437r/min转距：Ti 9.55 1 06p9.55X1 （fx 1.

15、41/437=3.08 X 104N- mmnFa=2T/di=1080.7NR=Fatg a =1080.7 X tg20 -393.3N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：F7Ft2 Fr2fp2温度系数：载荷系数：Ka=1 .3Kz=0.94Kl=1.008Kp=1Po 1.77kW p=25.40mma=1030.7mm d=146mmda=158mmdf=130mmr=3.08X 104N- mmFa=1080.7NFr=393.3NFp=575Nft=1.0fP=1.5 =3C=16X103NLh=163107hdi=30mmr-3.08X 104 Nmm

16、Ft=1.08 X 103 N2Fr=3 3X10NFx=1.49X 103NFah=Fbh=5.4X102N(L=105mm)Mch =5.67X 104NmmFbv=206.3N2Fav=1.87X10N (L=200mm) (L2=300mm)4Mcv=-1.96 X 10 Nmm /Wcv=1.41 X104NmmMc=2.58X 104NmmMe=6.19X104NmmLh-(tC)=163107h60n fpFpMB106A变速箱用轴承的额定寿命为：14000-30000ho 计算实际使用寿命远大于额定寿命，完全符合要求。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

17、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=2 r/di径向力：Fr=Ft tga 法向力：Fx=Ft/cosa (其中 a=20 0 )轴的材料采用45钢调质水平支反力：FAb=FBH=Ft/2水平面弯矩：Mh= Fah Li垂直面弯矩：Mcv=FaV_J垂直面支反力：Fbv= (FrL 1)/L【9】Fav= Fr- F bv合成弯矩：Me.MCHMCVM e 应 Mcv转矩计算：T= Ft X d/2由以上数据绘制轴的各面弯矩图和转矩图，并确定危险截 面。T=3.08X 10 Nmm6弯矩转矩图a由转矩图和弯矩图确定齿轮对称中面处的轴截面为危险截面，应计算 其当量弯矩。!

18、22Me 皿（a或 Me=M c取两者中大者计算轴径：根据轴的材料，查得轴的抗拉强度Me=6.46X 104Nmm：.：)(T b=640MPa对称循环的许用弯曲应力（T- 17.4mmd 18.1mm5润滑主轴转速在300-1 OOOr/min围，传递功率v15kW因此齿轮采用齿轮溅油润滑，选用L-AN100 全损耗系统油，依靠 U 轴和川轴上的大齿轮浸油，来润滑各个齿轮。验算：Udn3.14 174220轴：V26000060000-2.003m/ s2m/s川dn3.14 104437轴：V26000060000-2.38m/s 2m/s因此可以采用齿轮溅油润滑。链传动Pn v 160k

19、W r/min ,采用手工加油润滑。滚动轴承采用润滑脂润滑，通过挡油环阻止机箱的油进入轴承腔，以免污染润滑脂，降低轴 承寿命。6总结通过两个多星期的机械课程设计，我明白了机械设计的过程，弄懂了许多设计过程的细节性问 题，帮助我解决了课堂上没有掌握好的机械知识。这次课程设计一开始我就遇到了很多问题，首先是设计说明书的编写格式，各零件的设计与计 算，许多公式都是我们没有见过的，需要自己去查找，分析。其次在课程设计的过程中需要大量查阅资料，查找参数，这其实是一个非常艰巨的过程。最后AutoCAD辅助 机械制 图，虽然有学过CAD制图，但用来机械制图却是第一次，很多东西都感觉无从下手。好在有花老 师时常为我们解疑，遇到实在不明白的地方，花老师都会给