四级变速箱设计说明书

MB106A进给系统四级变速装置设计

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 8,12,16,24m/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或2），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

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、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

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[1,2,3]。

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F X 和垂直分力F Y 进给力F U =F X con θ+F Y sin θ+μ(F Y con θ-F X sin θ) [5]

压刨加工深度一般为2-3mm ，可认为是厚切削，则：t

U bh U H a a q a a F z

x p z x n w q w x )

sin (807.9θ+

=[4] 垂直分力：22F f F y -=[6] （2f 为推力，2F 为拉力，其中(N/mm))1(807.92μ

H

x f -=

[1]

)90tan()sin (807.92φδθ--+

=οt

U bh U H a a q a a F z

x p z x n w q w [3]

摩擦系数μ=0.2-0.3，取0.3；摩擦角φ=150-170，取160

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δ=550，φ=600，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：q a =1.20, a h =1.85,w a =1.03,x=0.45,e=3mm,b=600mm [7]

端向切削时的单位切削力：e

H a a C v B A a a h w q w ⊥

⊥⊥⊥⊥+

-+=)(K δ=19.053MPa [12] 纵向切削时的单位切削力:e

H a a C v B A a a h w q w ∥

∥∥∥∥+-+=)(K δ=10.774MPa [12] 单位切削力125

.1sin

)(K φφ∥∥K K K -+=⊥=17.7MPa [12]

切削功率P=F X v/1000kW=1279.8w=1.2798 kW [12]

所以选用电机型号[4]：Y100L-6， 额定功率：1.5kW ， 同步转速：1000r/min ，

满载转速：940r/min 的电机

2.3 拟定结构式、结构网和转速图[1,2,3]

最小转速: min /1.328min /908000

min r r n ==

π [9] 最大转速：min /3.9849024000

max r n ≈=π[11]

变速围：38

24

min max ≈==n n R n [11]

公比：42.41331≈==Φ-z n R 查表取Φ=1.41

结构式：4=2（1）×2（2）， 4=2（2）×2（1）。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：4=2（1）×2（2）

图一：结构网

转速图：

（1）确定总传动比：由电动机转速n 0=940r/min ，到主轴最小转速n 1 =28.31r/min ，总传

动比为：I 总 =.2

331

9401.328=

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（1000r/min ），因此传动链始端采用三角皮带传动，传动比为：

i 1=2.4111；末端由于MB106A 原系统采用链轮传动，采用传动比为i 6

=2

.4111 （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。

图二：转速图

各级转速分配如下： i 1=2.4111，I 2=2.4111, i 3=1.4111, i 4=4.4111，I 5=2.4111，i 6=2

.41

11

2.4 确定齿轮齿数

根据转速分布图进行计算各传动副齿轮的齿数：（见下表）

齿轮齿数计算表