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1、 北京理工大学课 程 设 计 CA6138主传动系统9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2012级2班指导教师： 教授学 院：机械工程学院2016年1月 机械制造装备设计课程设计题目名称：CA6138主传动系统9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CA6138主传动系统的变速装置设计为9级变速装置，并进行系统的设计与计算。二、车床原始数据车床最大回转值直径 360mm中心距 750mm床身宽 360mm刀架最大回转直径 190mm主轴孔径 52mm主轴端部尺寸 C6主轴锥孔 MT6主轴转速 361400r/min主电
2、机功率 4kW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 目录1 运动设计11.1 选择传动方案11.2 电机的选择11.3 传动原理21.3.1 拟定结构式，结构网和转速图21.3.2 确定齿轮齿数41.3.3 绘制传动系统图52 传动件的选择及计算62.1 V带的设计62.2 齿轮模数计算
3、与校核72.3 滑移齿轮的尺寸112.4 传动轴计算132.4.1 传动轴直径估算132.4.2 传动轴的验算142.5 轴承的选择与校核202.5.1 轴承的选择202.5.2 轴承寿命的校核202.6 键的选择213 操纵机构方案设计224 变速箱的润滑与密封245 课程设计感想25参考文献261 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。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，初步拟出传动系统示意图。卧式车床在加工零件的过程中，存在着两个运动 ，分别是刀具的运动和工件的运动，即刀具与工件的相对
4、运动，是复合运动。选择变速方式 变速方式分为无级和有级变速，根据设计要求，机床的变速机构采用有级变速，变速装置可选用滑移齿轮变速机构，选择卧式车床传动原理如图1-1。 图1-1 卧式车床传动原理图1.2 电机的选择合理的选择电机，既能够很好的发挥机床的使用性能，还能够满族生产需要，并且不会因为电机的轻载而降低功率因素。现假定加工的材料为灰铸铁，选择刀具的材料为高速钢，进行外圆车削，加工粗糙度为,选择外圆车刀进行加工，则取加工过程中的背吃刀量的大小为，进给量。确定切削速度，查阅切削加工手册，取切削速度的大小为。进行主切削力的计算根据公式查阅切削加工手册得 将上述数据代入公式得切削功率的计算机床的
5、效率为则可以求得电机的功率采用Y系列三相异步电动机查表选取同步转速为的电动机，型号为 ，电动机的参数为：额定转速额定功率 。 1.3 传动原理 1.3.1 拟定结构式，结构网和转速图根据已知的机床数据将主轴变速箱改为9级变速箱最小转速: 最大转速：变速范围：9级有级变速器Z=9公比， 查表取标准值根据最大转速、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，因基本组和扩大组排列顺序的不同而有不同的方案，有2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，画出结构网图见图1-2。 图1-2 结构网图拟定转速
6、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两个传动组，变速机构共需2根轴、主轴1根、电动机轴1根，故转速图需4条竖线，主轴共9级转速，中间各轴的转速可以从主轴开始往前推，总的传动比。故轴的9级转速为：63、90、125、180、250、355、500、705、1000r/min。传动组C的传动比为，传动比分配为，所以轴转速 63、90、125、180、250、355、500、705、1000。传动组B的传动比为，传动比分配为，故轴的转速为250、355、500、705、1000，带传动
7、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，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
8、。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，具体计算如下。查常用传动比的小齿轮适用齿数表，可以得出第一组传动轴的小齿轮数：当传动比时当传动比时当传动比时选择则小齿轮的齿数为20、25、30。根据传动比的大小，可以得出大齿轮的齿数为40、35、30。查常用传动比的小齿轮适用齿数表，可以得出第二组传动轴的小齿轮数：当传动比时 当传动比时 当传动比时 选择则小齿轮的齿数为30、37、18。根据传动比的大小，可以得出大齿轮的 齿数为60、53、72。 各传动副齿轮齿数见表1-
9、1。表2-1 各传动副齿轮齿数选择传动组比小齿轮齿数大齿轮齿数A组602040602535 603030B组901872903060 9037531.3.3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 9级传动系统图 2.传动件的选择及计算 2.1V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，查表选用普通V带型带。3、确定小带轮和大带轮基准直径和，并验算带速查表得，直径范围为，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：得初选中心距带长选用基准长度，可近
10、似计算实际中心距中心距调整范围验算小带轮包角，所以包角合适。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20 ：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接触疲劳极限 接触疲劳强度安全系数 弯曲疲劳极限 弯曲疲劳强度安全系数 弯曲疲劳强度寿命系数 尺寸系数 假定齿轮每天工作时间为，工作5年则由查表得代入公式得
11、：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： 取考虑工作机有中等冲击，查表取工况系数 设计齿轮精度等级为7级， 查表得动载系数齿轮对称布置，其齿宽系数与齿向载荷分布不均匀系数 ， 查表得 啮合齿对间载荷分配系数 代入公式得： 所以 按齿面接触疲劳强度设计： 根据式 考虑工作机有中等冲击，查表取 设计齿轮精度等级为7级， 查表动载系数得齿轮对称布置，齿宽系数与齿向载荷分布不均匀系数，查表得，啮合齿对间载荷分配系数计算齿面接触应力 齿轮的材料为45钢，查表得，材料的弹性系数为 齿轮为圆柱直齿，查表得区域节点系数。 根据公式 得 根据公式得 则 取 取则 4、校核轮齿弯曲疲劳强度 查表得，齿形系数 应力修正系数 ， 代入式 大小齿
