四级变速器说明书文档格式.docx

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2.4确定齿轮齿数……………………………………………………………………………5

2.5绘传动系统图……………………………………………………………………………6

3主要零件的设计…………………………………………………………………………7

3.1带传动设计………………………………………………………………………………7

3.2传动轴设计………………………………………………………………………………7

3.3齿轮设计…………………………………………………………………………………8

3.4操纵机构设计……………………………………………………………………………9

3.5链轮设计………………………………………………………………………………10

4主要零件的校核…………………………………………………………………………11

4.1轴承选择及校核………………………………………………………………………11

4.2轴的校核………………………………………………………………………………11

5润滑………………………………………………………………………………………13

6总结………………………………………………………………………………………14

参考文献：

1、概述

1.1设计目的和内容[1]

（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）；

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8-24m/min

主电机功率5.5kw

加工材种软、硬杂木

木材含水率10%-15%

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——拟定结构图，转速图和传动系统

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.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、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修改抄清完成。

2、传动系统的运动设计

2.1选择传动方案[2]

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。

2.2进给电机功率的确定

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/min

2.3拟定结构式、结构网和转速图[3]

最小转速:

最大转速：

变速范围：

公比：

取

=1.41

结构式：

6=31×

23，6=21×

32，6=23×

31，6=32×

21

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：

23

结构网：

转速图：

（1）确定总传动比：

由电动机转速n0=940r/min，到主轴最小转速n1=25r/min，总传动比为：

I总=

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（940r/min），因此传动链始端采用三角皮带传动，传动比为：

i1=

；

末端由于MB106A原系统采用链轮传动，其传动比为1，所以本方案稍作改动，采用传动比为i8=

：

。

（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。

转速图如下：

各级转速分配如下：

i1=1/2.41，i2=1/1.412,i3=1/1.412,i4=1/1.41,i5=1,i6=1/1.413,i7=1,i8=1/1.41

2.4确定齿轮齿数[4]

根据转速分布图进行计算各传动副齿轮的齿数：

（见下表）

fi+gi

求fi+gi最小公值k

Fmin

2z0=Fmink

Zj

Zj`被动

1/2

3

12

17（fi+gi）/kfiFmin=17*4/

（12*1）≈6

6*12=72

Z2=1/3*72=24

Z2`=2/3*72=48

5/7

Z3=5/12*72=30

Z3`=7/12*72=42

1/1

2

Z4=1/2*72=36

Z4`=1/2*72=36

5/14

19

38

Fmin=17*5/

（60*1）≈2

38*2=76

Z5=5/19*76=20

Z5`=14/19*76=56

Z6=1/2*76=38

Z6`=1/2*76=38

2.5绘传动系统图[5]

对齿轮进行布置与排列，按GB4460-84规定符号绘制传动系统图，应标注电动机的功率、转速、传动轴编号，带轮直径，齿轮齿数、模数、变位系数、螺旋角及旋向等。

如下图：

3主要零件设计

3.1带传动设计[6]

已知：

电动机功率P=1.5kW,转速n1=940r/min,变速器输入轴转速n2=395r/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Pd=KAP=1.5×

1.1=1.65kW

V带截型

（2）确定带轮直径

小带轮基准直径

大带轮基准直径d2=d1

=100×

≈216.9

传动比

（3）确定中心距及V带基准长度

初定中心距由0.7（d1+d2）≤a0≤2（d1+d2）知

219.8≤a0≤262

初定V带基准长度

L0=2a0+π/2（d1+d2）+（d2-d1）2/4a0=1343.7

V带基准长度

传动中心距a≈a0+（Ld-L0）/2=450+（1400-1462.279）/2

小带轮包角α1=1800-（d2-d1）/d*57.30=163o

（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/[（P1+ΔP1）Ka×

kL]≈1.99

（5）带轮结构设计

带轮宽度B=（z-1）e+2f=（2-1）×

15+2×

10=35

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[7]

（1）各轴的传递功率

Ⅱ轴：

P2=Pη1=1.5×

0.96=1.44Kw

Ⅲ轴：

P3=P2η2η3=1.44×

0.99×

0.97=1.38Kw

主要结果

KA=1.1

Pd=1.65Kw

选取A型

d1选取90mm

d2=224mm

i=2.49

a0=420mm

取Ld=1400mm

a=448mm

α1=1630

P1=0.96

ΔP1=0.11

Ka=0.95

KL=0.96

取Z=2

B=35mm

P2=1.44Kw

P3=1.38Kw

Ⅳ轴：

P4=P3η2η3=1.38×

0.97=1.325Kw

Ⅴ轴：

P5=P4η2η3=1.325×

0.97=1.27Kw

（2）初估轴径：

轴的材料均采用45钢调质处理

由公式

其中，根据轴的材料取c=118,

P为各轴的输入功率，n为各轴的相应计算转速。

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：

3.3齿轮模数计算[8]

以Ⅱ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280HBS；

大齿轮选用45钢调质，齿面平均硬度240HBS。

（1）许用接触应力：

极限应力：

σHlim=0.87HBS+380

安全系数：

取

许用接触应力：

[σ]H=

（2）计算小齿轮分度圆直径：

小齿轮转矩：

T1=9.55×

106×

=9.55×

=3.48×

104Nmm

齿宽系数：

载荷系数：

节点区域系数：

弹性系数：

小齿轮计算直径：

=

=48.63mm

2确定几何尺寸：

[9]

P4=1.325Kw

P5=1.27Kw

d2=17mm

d3=22.4mm

d4=25mm

d5=40mm

σHlim1=632.6MPa

σHlim2=589MPa

SH=1.1

[σ]H1=567MPa

[σ]H2=535MPa

T1=3.48×

=1

K=1.4

ZH=2.5

ZE=189.8

Z1=26

Z2=iZ1=2×

26

模数：

m=d1/Z1=48.63/26=2.42,取标准模数

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，齿宽采用20mm。

3校核齿根弯曲疲劳强度[10]

（1）许用齿根应力

极限应力σFlim=0.7HBS+275

安全系数取

许用齿根应力[σ]F=σFlim/SF

（2）验算齿根应力

复合齿形系数

齿根应力σF1=（2KT1/bd1m）YFS1

σF2=σF1YFS2/YFS1

σF1<

[σ]F1σF2<

[σ]F2

弯曲疲劳强度足够

4齿轮模数验算[11]

按弯曲疲劳强度验算

使用系数

变量工作系数：

KFPnt=KFP×

KFn×

KFt=0.79×

0.97×

1.96=1.5

动载系数：

KV=1+（

+K2）×

=1.004

齿向载荷分配系数：

KFβ=1+KβS+KβM=1+0.1325+0.35=1.5

齿间载荷分配系数：

复合齿形分布系数：

重合度及螺旋角系数：

齿轮转速：

齿数：

许用齿根应力：

δFP=471×

1.3=612MPa则

mFa≥267

=2

m=2.5>

2齿轮模数符合要求

3.4操纵机构设计[12]

（1）单独操纵机构

本变速箱采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=84

滑块高度h=15

滑块偏移量为a=4.5

摆杆长A=90mm

Z2=52

m=2.5

σFlim1=471MPa

σFim2=443MPa

SF=1.4

[σ]F1=336MPa

[σ]F2=316MPa

YFS1=4.05

YFS2=4.00

σF1=158MPa

σF2=156MPa

KFPnt=1.5

KV=1.004

KFβ=1.5

KFa=1.0

YFS=4.24

Yεβ=0.57

φm=10

nc=390r/min

δFP=612MPa

mFa≥1.5

L=84mm

h=15mm

a=4.5

A=90mm

摆杆的摆角为

操纵机构2：

滑移齿轮2的总移动量L=42

滑块高度h=10

滑块偏移量为a=2.5

摆杆长A=50

摆杆轴线与齿轮轴线之间的距离A≥L2/4.8h

（2）操纵机构的定位

采用钢球定位

3.5链轮设计[13]

链轮齿数确定：

Z1取

Z2=iZ1=1.41×

13

链条节距：

初定中心距：

a0=40p

计算链节数：

Lp=（Z1+Z2）/2+2a0/p+（p/a0）[（Z2+Z1）/2π]2

计算额定功率：

工况系数：

小链轮齿数系数：

链长系数：

多排链系数：

链节距：

取20A

实际中心距：

分度圆直径：

齿顶圆直径：

齿根圆直径：

齿侧凸缘直径：

其他尺寸参见机械零件设计手册

α=50o

L=42mm

h=10mm

a=2.5mm

A=50mm

α=40o

Z1=13

Z2=17

p=38.1

Lp=95mm

KA=1.0

KZ=0.66

KL=0.987

KP=1

P0=2.48Kw

p=31.75mm

a=1270mm

d=152mm

da=162mm

df=140mm

dg=130mm

4主要零件校核

4.1轴承的选择与校核[14]

各轴都选择深沟球轴承，采用的轴承代号如下：

6404Ⅲ轴：

6205Ⅳ轴：

6205Ⅴ轴：

6208

以轴Ⅱ为依据进行计算：

选择6404系列

该轴上的齿轮分度圆直径为：

d1=65mm

传递功率P=1.4Kw转速n=390r/min

转距:

9.55×

1.4/390=3.43×

104Nmm

Fa=2T1/d1=1055N

Fr=Fatgα=1055×

tg200=506.6N

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

=345832h

其中C=22.4×

103Nft=1.0fp=1.5ε=3

MB106A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，完全符合要求。

4.2轴的校核

以Ⅴ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=2T1/d1

径向力：

Fr=Fttga

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/2

水平面弯矩：

MCH=FAHL1

垂直面支反力：

FBV=FrL1/L

FAV=FBV-Fr

T1=3.43×

Fa=1392N

Fr=506.6N

Fp=740.66N

Lh=345832h

d1=50mm

T1=3.57×

105Nmm

Ft=1.43×

104N

Fr=0.52×

Fn=1.52×

104N

FAH=FBH=0.715×

（L1=44.2mm）

MCH=1.539×

106Nmm

FBV=298N

（L=442mm）

FAV=-2062N

MCV=-97945Nmm

M’CV=97893Nmm

合成弯矩：

转矩计算：

T=Ft×

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，此处绘图略。

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。

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σb=650MPa

对称循环的许用弯曲应力[σ-1]w=60MPa

由公式

得

考虑键槽的影响，该截面轴径应加大4%，则，

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直径（40mm），故轴的强度符合要求。

MC=1.824×

105Nmm

M’C=1.824×

T=2.43×

Me=2.335×

Me=1.824×

d≥33.89mm

d≥35.25mm

5润滑[15]

齿轮采用齿轮溅油润滑，依靠Ⅳ轴和Ⅴ轴上的大齿轮浸油，来润滑各个齿轮。

滚动轴承采用润滑脂润滑，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。

6总结

通过三个多星期的机械课程设计，明白了许多设计过程的细节性问题。

首先，在课程设计的初始阶段我们遇到了很多问题，例如对零件设计与计算，其中应用诸多公式及定理这些都是要靠我们自己自学，尤其是方案比较，结构分析，CAD辅助机械制图这些都是我们无从下手的问题，通过自己的努力和同学的帮助经历了从遇到问题到思考问题，及最终解决问题的设计过程，获得了宝贵的经验。

本次课程设计是本科教学期间的一次实践教学环节，也是对我们自己的一次既严格又

全面的综合素质考察。

在整个课程设计的过程中，我们运用所学知识独立地进行思考与工作，充分发挥了我们的主动性，启发了我们独立思考、认真主动地查阅文献资料、分析问题和解决问题的能力。

同时，指导老师也认真负责，审阅及时，指导耐心，对我们有很大的帮助。

[1]花军主编.现代木工机床设计.哈尔滨：

东北林业大学出版社，2004.10

[2]南京林业大学主编.木工机械.北京：

中国林业出版社,1987.12

[3]宋宝玉主编.机械设计基础.哈尔滨:

哈尔滨工业大学出版社，2002.8

[4]林晓新主编.工程制图.北京:

机械工业出版社,2001.7

[5]任金泉主编.机械设计课程设计.西安:

西安交通大学出版社,2002.12

[6]吴宗泽主编.机械设计实用手册.北京:

高等教育出版社,2003.11

[7]齐玉来韩群生主编.机械制图.天津:

天津大学出版社2004.9

[8]蔡春源