MB106A进给系统12级变速装置设计

1、课 程 设 计 MB106A进给系统12级变速装置设计学生姓名：专业班级：机械设计制造及其自动化2011级班指导教师： 教授学 院：机电工程学院2015年1月题目名称：MB106A进给系统有级变速装置设计任务内容（包括内容、计划、时间安排、完成工作量与水平具体要求）一、设计的题目将MB106A进给系统中的无级变速装置改为12级变速装置，并进行系统的设计与计算。二、设计原始数据加工木料最大宽度 600mm加工木料最大厚度 200mm最小刨削长度 290mm最大刨削厚度 5mm刀头切削圆直径 128mm刀轴转速 6000r/min刀片数 4片进料辊筒直径 90mm进料速度 732m/min主电机功

2、率 5.5kW加工材种 软、硬杂木木材含水率 10%15%三、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.运动计算拟定结构图，转速图和传动系统图 c.动力计算通过计算，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（2）设计图纸a.用计算机绘制0#整体装配图一张，0#箱体图一张b.手工绘制3#花键轴或三联联（双）滑移齿轮一张c.绘制4#传动系统图一张专业负责人意见签名：年 月 日机械制造装备设计课程设计目录1 运动设计11.1 选择传动方案11.2 进给电机的选择11.3 传动原理51.3.1 拟定结构式，结构网和转速图51.3.2 确定齿轮齿数81.3.3 绘制

3、传动系统图92 传动件的选择及计算102.1 V带的设计102.2 齿轮模数计算与校核112.3 滑移齿轮的尺寸142.4 传动轴计算162.4.1 传动轴直径估算162.4.2 传动轴的验算172.5 轴承的选择与校核192.5.1 轴承的选择192.5.2 轴承寿命的校核202.6 链轮的设计202.7 键的选择213 操纵机构方案设计234 变速箱的润滑与密封255 课程设计感想26参考文献271 运动设计1.1 选择传动方案传动方案的主要内容包括：选择传动布局，选择变速方式等。应根据机床的使用要求和结构性能综合考虑，通过调查研究，参考同类型机床，选择合理传动方案并加以论证，初步拟出传动

4、系统示意图。（1）选择传动布局 传动布局分为集中传动式和分离传动式。设计中选择分离传动式。（2）选择变速方式 变速方式分为无级和有级变速，本课程设计要求选用有级变速方式，变速装置可选用滑移齿轮变速机构、交换齿轮变速机构或者离合器变速机构。也可以把上述方法组合使用。故选择传动原理图见图1-1。 图1-1 传动原理图1.2 进给电机的选择根据工作要求运用木材切削原理有关知识进行进给电动机型号选择如下：进给速度 进料滚筒直径 变速范围 12级有级变速器Z=12公比 查表取标准值查表知各级转速如下： 动力设计：进给功率计算公式为：式中： (1) 被加工材料为软木（以松木为例）式中：其中：当切削厚度e&

5、lt;0.1mm时为薄切削，e0.1mm时为厚切削由最大切削厚度为5mm知其为薄切削与厚切削均要满足。厚切削时， 摩擦系数 选 摩擦角取为不同含水率条件下的修正系数，木材含水率为10%15%，故查表取1.05修正系数，切削刃的变钝程度用工作时数T 表示由表选由刀轴转速6000r/min，刀轴直径128mm知切削速度压刨刨削为纵端向切削，G=1.25选得切削松木纵向 端向 由刨削厚度知齿距，因进给速度，主运动速度，所以故每齿进给量刨削宽度b取600mm（原始数据） 薄切削时由最大刨削厚度0.1知可知，薄切削远小于厚切削时的切削力，可不予考虑又有其中(2) 被加工材料为硬木（以栎木为例）取3mm，

6、 u取15m/min 取0.70 由软木，硬木知选择电动机时选用软木的切削力 =N=0.545采用YEJ系列电磁制动三相异步电动机Y132S-8电机参数：额定转速n=750r/min,额定功率。 1.3 传动原理 1.3.1 拟定结构式，结构网和转速图最小转速: 最大转速：变速范围：十二级有级变速器Z=12公比， 查表取标准值=1.12根据最大转速、最小转速和公比，查表选取转速： 传动组和传动副可能的方案有：， 根据变速组的传动副要“前多后少”的原则，选择，在中，有因基本组和扩大组排列顺序的不同而有不同的方案，有6种方案，根据传动线要“前密后疏”，降速要“前慢后快”的原则，选择结构式，画出结构

7、网图见图1-2。图1-2 结构网图拟定转速图。电动机和主轴的转速是一定的，当选定了结构式和结构网后，就可分配各传动组的传动比并确定中间轴的转速，再加上定比传动，就可画出转速图。本设计中结构式共有三个传动组，变速机构共需4轴，加上电动机周和链轮轴共需6根轴，故转速图需6条竖线，主轴共12级转速，中间各轴的转速可以从主轴开始往前推，链传动的传动比选为：。故轴的12级转速为：90、100、112、125、140、160、180、200、224、250、280、315r/min。传动组C的变速范围为，选择两传动副的传动比为，故轴转速为：180、200、224、250、280、315r/min。传动组B

8、的变速范围为，选择两传动副的传动比为，故轴的转速为250、280、315r/min。传动组A的变速范围为，选择各传动副的传动比为，故轴的转速为315r/min。带传动传动比为。拟出转速图见图1-3。 图1-3 转速图1.3.2 确定齿轮齿数对于软齿面闭式传动，承载能力主要取决于齿面接触强度，其齿根弯曲强度往往比较富裕，这时，在传动尺寸不变并满足弯曲强度的条件下，齿数宜取多些，模数相应减少。齿数增多有利于增大重合度，提高传动平稳性；减小滑动系数，提高传动效率；减小毛坯外径，减轻齿轮质量；减少切削用量，延长刀具使用寿命减少加工工时等，一般可取小齿轮齿数为20-40。当传动比采用标准公比的整数次方时

9、，齿数和以及小齿轮齿数可以查表得到。有时，为了满足传动比的要求，可以使同一传动组内各传动副的齿数和不等，然后采用变位的方法使中心距相等，但各传动组的齿数和不能相差太多。当采用三联滑移齿轮时，还应检查滑移齿轮之间的齿数关系，即，对于不变位的标准齿轮，最大和次大齿轮之间的齿数差应大于或等于4。课程设计中根据转速图进行计算各传动副齿轮的齿数，传动组A齿数和为72，根据传动比查表得啮合齿轮齿数36:36、32:40，传动副34:38的齿轮传动副采用变位齿轮,；传动组B的齿数和为72，各传动副齿数为36:36、30:42。传动组C的齿数和为80，各传动组的齿数为40:40、28:52。各传动副齿轮齿数见

10、表1-1。表1 各传动副齿轮齿数选择传动组传动比小齿轮齿数大齿轮齿数A组723636723438 723240B组723636 723042C组8040408028521.3.3 绘制传动系统图 确定结构式和转速图后，拟定传动系统图见图1-4.图1-4 12级传动系统图 2 传动件的选择及计算2.1 V带的设计1、计算功率查表得，工况系数，故2、选择带型号根据，查表选用型带3、确定小带轮和大带轮基准直径和，并验算带速查表得，应不小于50，现取， 取直径系列值实际传动比理论传动比为传动比相对误差：验算带速在的范围内，带速合适。4、确定带长和中心距并验算小带轮包角由公式 得初选中心距带长选用基准长

11、度，可近似计算实际中心距 中心距调整范围验算小带轮包角，,包角合适。5、确定带根数查表得，根，取6、确定初拉力查表得，单根张紧力为：7、求压轴力压轴力为：8、带轮的结构设计带轮宽度其他结构尺寸的确定参见机械零件设计手册。2.2 齿轮模数计算与校核以齿轮传动副32：40为例说明齿轮模数的计算和校核1、 确定齿轮材料、热处理方式、精度等级和齿数小齿轮采用调质处理，齿面硬度为，取;大齿轮采用45钢调质，齿面硬度为，取；精度级齿数2、 确定许用应力查表得 代入公式 得：3、 齿面接触疲劳强度计算计算工作转矩初步计算小齿轮直径，根据公式： 查表得 齿宽系数 代入数据得： 取 按齿面接触疲劳强度设计： 根

12、据式 考虑工作机有中等冲击，查表取 设计齿轮精度等级为7级， 查表得齿轮对称布置，查表得 计算齿面接触应力 则 取则4、 校核轮齿弯曲疲劳强度查表得： ，带入式大小齿轮弯曲疲劳强度满足要求5、 确定传动主要尺寸对于变位齿轮34:38，变位系数为传动组b类同传动组a传动组C和A、B两组类同2.3 滑移齿轮的尺寸 （1） 三联齿轮： 总长，其中：齿轮宽度 插齿刀退刀槽宽度换位用拨叉槽的宽度 取拨叉槽边到齿轮端面的距离拨叉槽深度轮毂直径根据花键轴根径 取得 （2） 双联齿轮1： 总长度 ,其中：齿轮宽度 ，插齿刀退刀槽宽度 换位用拨叉槽的宽度拨叉槽边到齿轮端面的距离 拨叉槽深度 轮毂直径根据花键轴根

13、径 取 得 （3） 双联齿轮2： 总长度 ,其中：齿轮宽度 ，插齿刀退刀槽宽度 换位用拨叉槽的宽度 拨叉槽边到齿轮端面的距离 拨叉槽深度 轮毂直径根据花键轴根径 取,得 2.4 传动轴计算2.4.1 传动轴直径估算根据传动轴传递的功率，按扭转刚度公式估算：式中，-轴受扭转变形段的计算直径，轴上有一键槽时，值相应增大，花键轴可将估算的值减小作为花键轴小径 -由轴的材料和承载情况确定的系数 -该轴传递的额定功率，kW -该轴的计算转速，查表得：直齿轮传动效率为0.99，轴承传动效率为0.97，带传动效率为0.96各轴的传递功率为：1轴：P1=P3=0.941×0.96=0.90 kW2轴

14、：P2=P112=0.90×0.99×0.98=0.87 kW3轴：P3=P212=0.87×0.99×0.98=0.85 kW4轴：P3=P212=0.85×0.99×0.98=0.83 kW轴的材料均采用45钢调质处理，查表得，则C=120， 代入数据求得各轴的直径为：，由于所求d应该为受扭部分的最细处，即装带轮处的轴径该有一个键槽，故轴径应该增大5%。则： 则最小，则取最小 取取最小 由于所求d应该为受扭部分的最细处，即装链轮处的轴径该有一个键槽，故轴径应该增大5%。则： 则最小2轴即花键轴的选用规格为中系列6x 21mm x

15、25mm x5mm3轴即花键轴的选用规格为中系列6x 21mm x 25mm x5mm2.4.2 传动轴的验算传动轴一般只验算弯曲刚度及抗振性，花键轴还要进行键侧挤压应力验算，轴1受力最复杂，故对轴1进行校核，2轴对1轴的作用力，取齿数为32:40的传动副传递的力小齿轮传递的扭矩圆周力径向力1轴的受力分析见图2-1图2-1 轴1的受力分析图1、弯曲刚度验算 在水平面内，挠度计算式为，倾角计算式为则，点处的挠度为，合适式中 左支撑点B处的倾角：，合适右支撑点D处的倾角：，合适 在垂直面内，C点的挠度计算式为：，A点的挠度计算式为：，倾角计算式为式中， 代入公式得：， 对于垂直面内的和，因为径向力

16、小于圆周力，所以合适。2.5 轴承的选择与校核2.5.1 轴承的选择轴：滚动轴承 6205 GB/T276-1994轴：滚动轴承 6204 GB/T276-1994轴：滚动轴承 6204 GB/T276-1994轴：滚动轴承 6206 GB/T276-19942.5.2 轴承寿命的校核以轴1的轴承6205为例校核轴承的寿命查表得所选用轴承的额定寿命不得低于20000h，即1点受力：2点受力: 由于，故。由于工作温度低于120度，故查表得显然轴承寿命满足要求，同理、的轴承校核寿命满足要求。 2.6 链轮的设计（1） 确定计算功率由于平稳载荷，由表查得工况系数（2）选择链轮齿数 1) 根据传动比，

17、查表取 2) 大链轮齿数 （3） 计算中心距及链节数 1.初定中心距 取 2.确定链节数代入数据得 取链节数 （4） 计算额定功率 1.查齿数系数 2.选单排链 多列数系数 3.长度系数4.计算额定功率代入得 （5） 确定链条节距 根据额定功率和转数选择滚子链型号为08A，由表查得链节距 （6） 确定链长和中心距1.链条长度2.计算实际中心距代入得，符合设计要求6、 计算压轴力 链速 工作拉力 压轴力 7、结构设计 小链轮直径2.7 键的选择均选普通平键A型键，键的型号见表2-1.表2-1 键的选择键的位置型号尺寸带轮齿数36齿轮齿数32齿轮齿数34齿轮齿数36齿轮齿数40齿轮齿数40齿轮齿数

18、52齿轮链轮3 操纵机构方案设计选择单独操纵机构，摆动式操纵机构原理图如图 图3-1摆动式操纵原理图设计步骤（1） 三联滑移齿轮操纵机构设计：S=105mm考虑结构形状，取则 得 所以满足条件（2） 双联滑移齿轮二操纵机构设计S=54mm考虑结构形状，取则 可得 所以满足条件。（3） 双联滑移齿轮三操纵机构设计 S=48考虑结构形状，取则得 可得 所以满足条件。4 变速箱的润滑与密封1、润滑润滑对机械设备的正常运转起着重要的作用，其作用为：控制摩擦、减少磨损、降低温度、防止腐蚀、保护金属表面、密封作用、减震防噪等。（1）轴承润滑该装置轴承转速较低，采用脂润滑，滚动轴承转速与其内径乘积是选用脂润

19、滑的重要依据，具体计算如下： 由于，所以该装置采用脂润滑。据此选用钙钠基润滑脂，其牌号为2号。（2）齿轮润滑闭式齿轮传动主要是根据齿轮的圆周速度确定润滑方式，选用浸油润滑。型号为L-CKB。（3）链轮润滑根据链轮速度和链节距，用滴油润滑。型号为L-CKB。（4）密封为防止液体、气体工作介质或润滑剂泄漏，防止灰尘、水分进入润滑部位必须设有密封装置。密封不仅能大量节约润滑剂，保证机器正常工作，提高机器寿命，而且改善工作环境，对工人健康有利。箱体上下接合面处加垫片并采用密封胶，密封效果好，其他结合面处可加垫片以消除间隙起到密封作用。轴承盖处密封采用毡圈密封。5 课程设计感想首先，感谢我们的指导老师教授耐心的指导，感谢同学间的相互批评和帮助，感谢队友的相互支持和鼓励。第二，在三周的课程设计中，我学习到很多平时没学到的东西。我学习到设计的一般步骤，即总体方案设计，传动设计，动力设计，结构设计的步骤。我加深了传动设计的了解，如，结构式的确定，结构网、转速图、传动系统图的