《机械系统设计》课程设计-分级变速主传动系统设计（题号16）【全套图纸】.doc

机 床 主 传 动 设 计 说 明 书 哈 尔 滨 理 工 大 学课 程 设 计全套图纸，加153893706题 目： 机械系统设计课程设计 院 、 系： 机械动力工程学院 班 级： 机械10-8班 姓 名： 学 号： 指导教师： 2013年08月30日 分级变速主传动系统设计摘要机械系统设计课程设计内容有理论分析与设计计算，图样技术设计和技术文件编制三部分组成。1、理论分析与设计计算：（1）机械系统的方案设计。设计方案的分析，最佳功能原理方案的确定。（2）根据总体设计参数，进行传动系统运动设计和计算。（3）根据设计方案和零部件选择情况，进行有关动力计算与校核。2、图样技术设计：（1）选择系统中的主要组件。（2）图样的设计与绘制。3、编制技术文件：（1）对于课程设计内容进行自我技术经济评价。（2）编制设计计算说明书。关键词 分级变速；传动系统设计,传动副，结构网，结构式，齿轮模数，传动比，计算转速 目录一、课程设计目的5二、课程设计题目和主要技术参数和技术要求51课程设计题目和技术参数52技术要求5三、运动设计51.确定变速范围52.转速数列和传动组数的确定：63.根据结构式画结构图64绘制转速图和传动系统图:65.齿轮齿数的确定76.主轴传动件计算87.核算主轴转速误差9四、动力计算91.主轴、传动轴直径初选92.齿轮参数确定、齿轮应力计算103.带传动设计144.主轴合理跨距的计算16五、主要零部件的选择和校核171.选择电动机、轴承、键和操纵机构162.轴刚度校核173.轴承寿命校核18六、结束语19七、参考文献20八、学习心得20一、课程设计目的机械系统设计课程设计是在学完本课程后，进行一次学习设计的综合性练习。通过课程设计，使学生能够运用所学过的基础课，技术基础课和专业课的有关理论知识，及生产等实践技能，达到巩固，加深和拓展所学知识的目的。通过课程设计，分析比较机械系统中的某些典型结构，进行选择和改进；结合结构设计，进行设计计算并编写技术文件；完成系统主转动设计，达到学习设计步骤和方法的目的。通过设计，掌握查阅相关工程设计手册，设计标准和资料的方法，达到积累设计知识和设计技巧，提高学生设计能力的目的。通过设计，使学生获得机械系统基本设计技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行机械系统设计创造一定的条件。二、课程设计题目和主要技术参数和技术要求1课程设计题目和技术参数题目16：分级变速主传动系统设计技术参数：Nmin=45r/min; Nmax=450r/min; Z=6级；公比为1.58；电动机功率P=3kw;n=1430r/min2技术要求 （1）利用电动机完成换向和制动。 （2）各滑移齿轮采用单独操纵机构。 （3）进给传动系统采用单独电动机驱动。三、运动设计1.确定变速范围 2.转速数列和传动组数的确定： 3.根据结构式画结构图 满足升2降4原则 其结构网如图： 4绘制转速图和传动系统图: （1）选择电动机：采用Y系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。 （2）绘制转速图： （3）根据系统转速图和已知的技术参数画主传动系统图5.齿轮齿数的确定根据齿数和不宜过大原则一般推荐齿数和在100120之间，和据设计要求 齿原则。并且变速组内取模数相等，变速组内由机械系统设计表3-1，根据各变速组公比，可得各传动比和齿轮齿数，各齿轮齿数如下 基本组： 取,小齿轮齿数分别为: 第二扩大组： 取,小齿轮齿数: 6.主轴传动件计算（1） 主轴的计算转速 本设计所选的是中型普通车床，所以由机械系统设计表3-2中的公式 取（2） 传动轴的计算转速 在转速图上，轴在最低转速时经过传动组b的1:1 传动副，得到主轴转速为。这个转速等于主轴计算转速，在恒功率区间内，因此轴的最低转速为该轴的计算转速即同理可求得轴的转速为（3） 确定各齿轮计算转速 由机械设计知识可知，一对啮合齿轮只需要校核危险的小齿轮，因此只需求取危险小齿轮的计算转速。传动组a中的危险齿轮为和传动组b中的危险齿轮为,齿轮在轴上，具有的转速为，与相对应的的转速为，主轴的计算转速为，在转速图上大致对应齿轮的转速值为，即齿数转速为，时，相啮合齿轮的转速为，均在恒功率区，都要求能够传递的最大功率；而齿轮转速为，均在恒功率区，都要求能够传递最大功率；而齿轮为时，对应的齿轮的转速为，在恒扭矩区间内，不要求传递传递最大功率。因此的计算转速为。同理的计算转速。7.核算主轴转速误差 实际传动比所造成的主轴转速误差，一般不超过 因此满足要求。均满足要求，因此不需要修改齿轮。四、动力计算1.主轴、传动轴直径初选 (1)主轴轴径的确定：在设计初期，由于主轴的结构尚未确定，所以只能根据现有的资料初步确定主轴直径。由机械系统设计表4-9初选取前轴径后轴径的轴径为前轴径，所以(2) 传动轴直径初定：传动轴直径按文献5 公式（6）进行概算 - 取 轴： ； 轴： 轴： 2.齿轮参数确定、齿轮应力计算 （1）齿轮模式的初步计算 一般同一组变速组中的齿轮取同一模数，悬着负荷最小的齿轮，按简化的接触疲劳强度由文献【5】公式8进行计算： ： 为了不产生根切现象，并且考虑到轴的直径，防止在装配时干涉，对齿轮模数作如下计算和选择： 轴-轴：以最小齿轮齿数20为准 （2）齿轮参数的确定： 计算公式如下： 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 齿宽 取由已选定的齿数和计算确定的模数，将各个齿轮的参数计算如下表 （3）基本组齿轮计算。 基本组齿轮集合尺寸见下表齿轮 齿数467334852495分度圆直径1151838521360238齿顶圆直径1201889021865243齿根圆直径1081767820653231齿宽202020202020按基本组最小齿轮计算。小齿轮用40Cr，调质处理，硬度241HB286HB,平均取260HB,大齿轮用45钢，调质处理，硬度229HB286HB，平均取240HB。计算如下： 齿面接触疲劳强度计算： 接触应力验算公式为 弯曲应力验算公式为： 式中 根据上述公式，可求得及查取值可求得； (4) 扩大组齿轮计算。齿轮齿数50502080分度圆直径20020080320齿顶圆直径20820888328齿根圆直径19019070310齿宽32323232按扩大组最小齿轮计算。小齿轮用40Cr，调质处理，硬度241HB286HB,平均取260HB,大齿轮用45钢，调质处理，硬度229HB286HB,平均取240HB。同理根据基本组计算，查文献，可得 可求得： 3.带传动设计带传动设计。1. 确定计算功率查表3.5得工况系数。 2. 选取V带型号根据参考图3.16及表3.3选带型及小带轮直径，被选为A型V带3. 确定带轮直径（1） 选小带轮 参考图3.16及表3.3取。（2） 验算带速 （3） 确定从动轮基准直径 按表3.3取标准值。 (4) 计算实际传动比当忽略滑动功率时 （5） 验算传动比相对误差4. 定中心距和基准带长（1） 初定中心距(2) 计算带的计算基准长度 查表3.2取标准值(3) 计算实际中心距 (4) 确定中心距调整范围 (5) 验算包角5. 确定V带根数（1） 确定额定功率 由及查表3.6并用线性插值法求得（2） 确定各修正参数 功率增加量;查表3.7得 包角系数;查表3.8得 长度系数;查表 3.9得（3） 确定带根数 6. 确定单根带 初拉力 查表3.1的单位长度7. 计算压轴力 A型 满足要求 取 合格 取 合格 4.主轴合理跨距的计算 设机床最大加工回转直径为，电动机功率,主轴计算转速啊为。已选定的前后轴径为 定悬伸量，主轴孔径为 轴承刚度，主轴最大的输出转矩 设该车床的最大加工直径为。床身上最常用的最大加工直径，即经济加工直径约为最大回转直径的，这里取，即，故半径为；切削力（沿y轴） 背向力（沿x轴） 总作用力 先假设 。前后支承反力和分别为 根据机械系统设计得：的前支承的刚度： 主轴的当量外径，故惯性矩为 查机械系统设计图 得，与原假设接近，所以最佳跨距 合理跨距为 根据结构的需要，主轴的实际跨距大于合理跨距，因此需要采取措施增加主轴的刚度，增大轴径：前轴径，后轴径。后支承采用背对背安装的角接触球轴承。五、主要零部件的选择和校核1.选择电动机、轴承、键和操纵机构（1）电动机的选择： 转速，功率 选用Y系列三相异步双速电动机（2）轴承的选择：（轴承代号均采用新轴承代号） 轴：与带轮靠近段安装双列角接触球轴承代号7005C 另一安装端角接触球轴承代号7006C 轴：前端布置角接触球轴承代号7007C 后端布置角接触球轴承代号7007C 轴：前端安装角接触球轴承代号7008C 前端上半段角接触球轴承代号7009C 后端双列角接触球轴承代号7008C（3）键的选择 轴安装带轮处选择普通平键规格： 轴安装平键规格： 轴选择花键规格： 轴选择平键规格： （4）变速操纵机构的选择：选用左右摆动的操纵杆使其通过杆的推力来控制轴上的三联滑移齿轮和二联滑移齿轮。2.轴刚度校核 （1)轴挠度校核单一载荷下，轴中心处的挠度采用文献【5】中的公式计算： ; 校核合成挠度 啮合角，齿轮摩擦角。代入数据算得： 合成挠度 查文献【6】，带齿轮轴的许用挠度 即因合成挠度小于许用挠度，故轴的挠度满足要求。（2） 轴扭转角的校核传动轴在支承点A,B处的倾角,可按下式近似计算： 将上式计算的结果代入得： 由文献【6】，查得支承处的 因故轴的转角也满足要求。3.轴承寿命校核 由轴最小轴径可取轴承为7007c角接触轴承， 对轴受力分析 得：前支承的径向力. 由轴承寿命的计算公式：预期的使用寿命 轴承寿命满足要求。 六、结束语1、本次课程设计是针对机械系统设计专业课程基础知识的一次综合性应用设计，设计过程应用了机械制图、机械原理、工程力学等2、本次课程设计充分应用了以前所学习的知识，并应用这些知识来分析和解决实际问题。3、本次课程设计进一步掌握了一般设计的设计思路和设计切入点，同时对机械部件的传动设计和动力计算也提高了应用各种资料和实际动手的能力。4、本次课程设计进一步规范了制图要求，掌握了机械设计的基本技能。5、本次课程设计由于学习知识面的狭窄和对一些概念的理解不够深刻，以及缺乏实际设计经验，使得设计党中出现了许多不妥和错误之处，诚请老师给予指正和教导。七、参考文献【1】、段铁群 主编 机械系统设计 科学出版社 第一版【2】、孙全颖 机械精度设计与质量保证 哈尔滨工业大学出版社【3】、于惠力，向敬忠机械设计 高等教育出版社，第四版【4】、于惠力，张春宜机械设计课程设计，科学出版社【5】、戴署金属切削机床设计 机械工业出版社【6】、 陈易新，金属切削机床课程设计指导书【7】 金属切削机床典型结构图集 主传动部件【8】 机床设计手册2上册八、学习心得 经过了两周的课程设计，使我们对课本的知识有了更深一步的了解，以前不懂的知识也在这次课程设计中加深了巩固