立式車床輔助變速箱設計畢業設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 速器，不僅可以實現無級變速，由于其滾珠與凹槽緊密咬合，傳動精度較傳統齒輪傳動大為提高。在醫療、生物工程、機器人等領域中，微型發動機已基本研制成功，美國和荷蘭近期研制的分子發動機的尺寸在納米級范圍，如能輔以納米級的變速器，則應用前景遠大。 變速器的市場發展前景 隨著市場需求的回落和國外同行廠商大規模進入國內市場，行業競爭必將進一步加劇，這也必將促進行業企業間的并購、整合甚至轉型。在產品的銷售市場競爭方面，國外廠商近幾年在中國的擴展勢頭愈來愈強， SEW 公司繼續在全國部署生產及銷售基地， 擴大市場份額。 FLEDER 公司、布雷維尼公司及 FORK、住友等公司也都加大了在中國建立生產基地及銷售中心的步伐，積極向各個行業滲透，國外廠商先進的管理、經營理念，豐富的市場實戰及拓展經驗和各具特色的產品系列將會對國內廠商產生強烈的挑戰和沖擊，國內生產企業感受到的將會是愈來愈激烈的國內外同業者的競爭。中國石油大學勝利學院本科畢業設計 (論文 ) 4 第 2 章 傳動系統設計 傳動路線設置 雙柱立式車床工作臺要求獲得 — ，為此，輔助變速箱部分采用傳統齒輪減速，利用雙聯滑移齒輪、三聯滑移齒輪、離合器等傳動元件，通過液壓 系統帶動撥叉撥動滑移齒輪使不同齒數的齒輪相嚙合以獲得不同的轉速，其傳動路線布置如圖 21： 圖 21輔助變速箱傳動路線圖 電動機的選擇 工作臺最大的扭矩為 T=87000N? M,根據傳動路線圖，取齒輪傳動的效率 ?? ,電 動 機 的 效 率 取 為 ?? ，則折算到Ⅰ軸上最大的扭轉為MNTT ??? ????????? 5129392110527565438186126196287,由 nPT ??? ，可求得電動機的功率為 P=55KW,查手冊選擇 Y2250M4 型電動機（ JB/T ）。 中國石油大學勝利學院本科畢業設計 (論文 ) 5 轉速圖及齒數選擇 轉速圖的總體設計 工作臺的轉速 n=～ ，級數 z=18，則公比 1zminmaxnn??? (21) 帶入數據后算得 ?? ，恰 好為標準公比系列。變速箱采用集中傳動式布局，分為輔助變速部分和主變速部分。輔助變速部分實現工作臺的 18 級轉速，主變速部分主要是為了繼續降低速度增大傳動轉矩。 確定變速組的個數和傳動副數：工作臺的轉速為 18 級，實際上經過齒輪變速得到的級數為 12 級。為了減小箱體尺寸，使其結構緊湊，對于Ⅲ軸和Ⅴ軸可通過離合器直接傳動，Ⅴ軸即可得到 6種轉速。因此，輔助變速部分可用三個變速組，其中一個三聯滑移齒輪變速組和兩個雙聯滑移齒輪變速組。 確定結構式方案：根據“前緊后松”、“前慢后快”、“前多后少”等原則，結構式方案確定為 12= 631 223 ?? 。 齒輪齒數選擇 齒輪齒數在滿足減速比的前提下還要遵循一定的原則和要求： 直齒圓柱齒輪的極限傳動比為 2umax? ， 41umin ? ，故其變速范圍的限制值8uur minmaxmax ?? 。 確定齒輪齒數時，需先初定 變速組內齒輪副模數和傳動軸直徑。主傳動齒輪要傳遞足夠動力，齒輪模數 m? 2，在同一個變速組內通常選用相同的模數，這是因為個齒輪副的速度和受力情況相差不大。 齒數和不應過大，推薦齒數和 s? 100~120，齒數和亦不應過小，但需從下列限制條件中選取較大值： （ 1）受傳動性能限制的最小齒數，為了保證最小齒輪不產生根切及主傳動具有中國石油大學勝利學院本科畢業設計 (論文 ) 6 較好的運動平穩性，對于標準 直齒圓柱齒輪，一般取最小齒輪齒數 18zmin? ～ 20，主軸上小齒輪 20zmin? ，高速齒輪 25zmin? 。 （ 2）受齒輪結構限制的最小齒數，齒輪（尤其是最小齒輪）應能可靠地安裝到軸上或進行套裝，要特別注意齒輪的齒槽到孔壁或鍵槽處的壁厚不能過小，以防齒輪熱處理時產生過大的變形或傳動中造成斷裂現象。 （ 3）受兩軸組件結構限制的最小中心距，若齒數和太小，則過小的中心距將導致兩軸上的軸承和其他元件之間的距離過近或相碰。 （ 4）傳動比要求：機床的主傳動屬于外聯系傳動鏈，實際傳動比與理論傳動比之間允許有誤差，一般不超出允許值 ? ? ? ?110n ??? ?? %，即 %110%1 0 0u uu%1 0 0n nnn ）（’‘ ???????? ?? (22) 其中， n? 為主軸轉速的相對誤差； ‘n 、 n 分別為主軸的實際轉速和標準轉速； ‘u 、 u 分別為實現主軸轉速的實際傳動比和理論傳動比； ? 為公比。 （ 5）變速組中若采用三聯滑移齒輪，確定 其齒數后還應檢查相鄰齒輪的齒數關系，以防止相互之間產生干涉 ,即三聯滑移齒輪的最大齒輪與次大齒輪的齒數差應大于等于 4。 因為變速公比為標準公比系列，在盡量滿足以上原則和要求的前提下，可以通過查表的方法確定齒輪齒數。齒輪齒數如 下表： 表 21 序號 模數 齒數 序號 模數 齒數 1 51 2 42 3 6 21 4 29 5 6 38 6 33 7 47 8 5 105 中國石油大學勝利學院本科畢業設計 (論文 ) 7 9 5 26 10 6 54 11 tm =10.55 38（左旋 ?35?? ） 12 tm =10.55 18（右旋 ?35?? ） 13 10mn ? 61（右旋213 ?? ?? ） 14 10mn ? 26（左旋213 ?? ?? ） 15 14mn ? 28（右旋 ?7?? ） 16 14mn ? 196（左旋?7?? ） 17 6 56 18 5 106 19 5 27 20 38 21 6 39 經過以上分析，最終做出主運動傳動鏈的轉速圖，如圖 22： 圖 22主運動傳動鏈轉速圖中國石油大學勝利學院本科畢業設計 (論文 ) 8 第 3 章 軸、齒輪、軸承和鍵的設計計算及校核 花鍵軸的設計 花鍵軸的初步設計 在輔助變速部分，因轉速的變換主要是通過套裝在花鍵軸上的齒輪來實現的，花鍵軸用 的較多，故選取花鍵軸作為設計的對象。 雙柱立式車床加工的工件較大，所需主運動的電動機功率較大，對花鍵軸的強度要求高一些，故選用 45 號鋼并作調質處理，由表查得 B? =650Mpa， MPa360s ?? 。 花鍵軸的結構工藝性 花鍵軸的結構形式應便于加工和裝配軸上的零件，特別是與齒輪的配合，在滿足功能要求的前提下，軸的結構應盡量簡單。軸的結構工藝性對軸的強度有很大影響，為此應采用下面合理的工藝措施： （ 1）為方便軸上零件裝拆的裝拆，軸常制成階梯形，相鄰兩軸段的直徑相差不應過大，并應該有圓角過渡，過度圓角直徑應盡可能大些，以減小應力集中。但對定位軸肩還必須保證零件得到可靠的定位，當靠軸肩定位的圓角半徑很小時，為了增大軸肩處的圓角半徑可采用內凹圓角或加裝隔離環。 （ 2）為使軸上零件容易裝配，軸端應有 45176。的倒角。 （ 3） 需要磨削的軸段應有砂輪越程槽，需要車制螺紋的軸段應有退刀槽。 （ 4）當軸上有幾個鍵槽時，應盡可能使鍵槽布置在同一母線上，以便于鍵槽加工。 （ 5）與標準件（如滾動軸承，聯軸器，密封圈等）配合的 軸段，應取為相應的標準值及所選配合的公差。 （ 6）為使齒輪、軸承等有配合要求的零件裝拆方便，并減少配合表面的擦傷，在配合軸段前應減少軸的直徑。為使與軸作過盈配合的零件易于配合，相配軸段的壓入端應制出錐度，或在同一軸段的二個部位采用不同的尺寸公差。 （ 7）齒輪應可靠的安 裝在花鍵軸上，并且可以準確的滑動。 中國石油大學勝利學院本科畢業設計 (論文 ) 9 花鍵軸的校核 花鍵軸的設計 花鍵軸上軸承選擇：選擇圓錐滾子軸承 33211 和 33213 型 GB/T29794[11] 按經驗公式，輔助變速箱輸入端軸徑 : d=A3np 由文獻 [2]表 82，取 A=118，則 d≥ 118 mm421440553 ? 。 由于軸的外伸端開一鍵槽， d=42 (1+5%)=，考慮其上要銑花鍵，將降低軸的強度，再綜合考慮軸端處軸承的選取應為標準直徑，故取 d=55mm。 根據軸上零件的布置、安裝和定位的需要，初定軸段各部分的長度，其中軸頸、軸的結構尺寸應與軸上相關零件的結構尺寸聯系起來考慮。 初定花鍵軸的結構尺寸如圖 31： 圖 31 花鍵軸 （ 1）計算齒輪嚙合力 ,繪制軸受力圖， 如 圖 32： mmN3 6 4 7 5 71 4 4 . 5 5T 66 ???????? tF =2T/d=251000/56=5590N 中國石油大學勝利學院本科畢業設計 (論文 ) 10 rF = ?tanFt ? =5590tan20176。 =2035N （ 2）求水平面內支承反力 ，繪制彎距圖 , 如圖 3 33： ? ? N962391742700283203539174F283FF QrR2 ????????? ）（ 3 7 7 3 N9 6 22 7 0 02 0 3 5FFFF R2Qr2r ????? mm103896N108962108FM R21 ?????? mmN ?????????? 1 9 9 7 6 33919622832035391F283FM R2r2 （ 3）求軸在垂直面的受力并繪制彎距圖 , 如圖 3 34： N4 0 4 63 9 12 8 35 5 9 03 9 12 8 3FF tR1 ????? 1 5 4 4 N4 0 4 65 5 9 0F R1t1r ???? FF mm4 3 6 9 6 8 N1084 0 4 6108FM R1 ??????? （ 4）繪制合成彎矩圖 ,如圖 34： （ 5）繪制轉距圖 , 如圖 34： 轉矩 mmN3 6 4 7 5 71 4 4 . 5 5T 66 ???????? 繪 制 當 量 彎 矩 圖 ， 用 插 入 法 查 表 得 許 用 應 力? ? ? ? ? ? ? ? 0 260,MP60M P 0 2 b0b1b1b0 ????? ?? ????? 則應力校正系數， a, 繪制當量彎矩圖。由當量彎矩圖和軸的結構圖知，在花鍵軸上 裝有齒輪處彎矩最大，可能是危險截面。由當量彎距圖 ,此處可以將軸的扭應力視為脈動循環，取α ≈ ，M=449150Nmm? VM = ? ? ? ? 222 ???? TM ? =487088Nmm? 校核軸徑 d= ? ? 8 0