机械系统课程分级变速主传动系统.docx
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机械系统课程分级变速主传动系统
机械系统课程分级变速主传动系统
机械系统设计课程设计任务书
设计小组
第x组
班级
机械11-x班
专业
机械设计制造及其自动化
小组成员
姓名
学号
任务分工
姓名
学号
任务分工
主要技术参数
例如技术参数：
Nmin=75r/min；Nmax=600r/min；
Z=7级；公比为1.41；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440r/min
指导教师
联系方式
设计内容：
1、运动设计：
根据给定的极限转速、变速级数、及公比值，确定其转速范围、转速数列、结构式、结构网，绘制转速图和传动系统图，确定齿轮齿数，计算转速误差。
2、动力计算：
根据给定的有关参数，确定各传动件的计算转速；确定各传动轴和主轴的轴径，确定并验算各传动齿轮的模数，计算主轴的合理跨距；对靠近主轴的传动轴进行刚度校核，并验算该轴上轴承的寿命。
3、绘制下列图纸：
（1）主轴箱横剖面图1张（A1或A0）。
（2）主轴零件工作图（A2或A3），并附在设计计算说明书内。
4、编写设计计算说明书（约8000字左右）：
设计计算说明书书写格式梗概
摘要；目录；课程设计的目的；课程设计题目、主要技术参数和技术要求
运动设计；动力计算；主要零部件的选择；校核；结束语；参考资料等
5、提交课程设计计算说明书及图纸打印稿和电子稿，并准备答辩。
课程设计时间：
2014年12月22日至2015年01月02日
答辩时间：
2014年01月02日
主要参考文献、资料：
【1】、赵韩.《机械系统设计》.高等教育出版社；
【2】、周堃敏.《机械系统设计》.高等教育出版社
【3】、于惠力主编《机械设计》科学出版社第一版
【4】、戴曙主编《金属切削机床设计》机械工业出版社
【5】、赵九江主编《材料力学》哈尔滨工业大学出版社第一版
【6】、郑文经主编《机械原理》高等教育出版社第七版
【7】、于惠力主编《机械设计课程设计》科学出版社
分级变速主传动系统设计
摘要
本说明书着重研究机床主传动系统的设计步骤和设计方法，根据已确定的运动参数以变速箱展开图的总中心距最小为目标，拟定变速系统的变速方案，以获得最优方案以及较高的设计效率。
在机床主传动系统中，为减少齿轮数目，简化结构，缩短轴向尺寸，用齿轮齿数的设计方法是试算，凑算法，计算麻烦且不易找出合理的设计方案。
本文通过对主传动系统中三联滑移齿轮传动特点的分析与研究，绘制零件工作图与主轴箱展开图及剖视图。
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
摘要II
第1章绪论1
1.1课程设计的目的1
1.2课程设计的内容1
1.2.1理论分析与设计计算1
1.2.2图样技术设计1
1.2.3编制技术文件1
1.3课程设计题目、主要技术参数和技术要求2
1.3.1课程设计题目和主要技术参数2
1.3.2技术要求2
第2章运动设计3
2.1运动参数及转速图的确定3
2.1.1转速范围3
2.1.2转速数列3
2.1.3确定结构式3
2.1.4确定结构网3
2.1.5绘制转速图和传动系统图4
2.2确定各变速组此论传动副齿数4
2.3核算主轴转速误差5
第3章动力计算7
3.1带传动设计7
3.2计算转速的计算8
3.3齿轮模数计算及验算9
3.5主轴合理跨距的计算13
第4章主要零部件的选择15
4.1电动机的选择15
4.2轴承的选择15
4.3变速操纵机构的选择15
第5章校核16
5.1轴的校核16
5.2轴承寿命校核18
第6章结构设计及说明19
6.1结构设计的内容、技术要求和方案19
6.2展开图及其布置19
结论21
参考文献22
致谢23
第1章绪论
1.1课程设计的目的
《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，及生产实习等实践技能，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机构，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；完成系统主传动设计，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。
1.2课程设计的内容
《机械系统设计》课程设计内容由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。
1.2.1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，进行有关动力计算和校核。
1.2.2图样技术设计
（1）选择系统中的主要机件。
（2）工程技术图样的设计与绘制。
1.2.3编制技术文件
（1）对于课程设计内容进行自我经济技术评价。
（2）编制设计计算说明书。
1.3课程设计题目、主要技术参数和技术要求
1.3.1课程设计题目和主要技术参数
题目4：
分级变速主传动系统设计
技术参数：
Nmin=45r/min；Nmax=500r/min；
Z=8级；公比为1.41；电动机功率P=3kW；电机转速n=1430r/min
1.3.2技术要求
（1）利用电动机完成换向和制动。
（2）各滑移齿轮块采用单独操纵机构。
（3）进给传动系统采用单独电动机驱动。
第2章运动设计
2.1运动参数及转速图的确定
2.1.1转速范围
Rn===11.11
2.1.2转速数列
转速数列。
查《机械系统设计》表2-9标准数列表，首先找到45r/min、然后每隔5个数取一个值（1.41=1.066），得出主轴的转速数列为45r/min、63r/min、90r/min、125r/min、180r/min、250r/min，350r/min，500r/min共8级。
2.1.3确定结构式
对于Z=8可分解为：
Z=21×22×24。
。
2.1.4确定结构网
根据“前多后少”,“先降后升”,前密后疏,结构紧凑的原则,选取传动方案Z=21×22×24,易知第二扩大组的变速范围r=φ（P3-1）x=1.414=3.95〈8，满足要求满足要求，其结构网如图2-1。
图2-1结构网
2.1.5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，如图2-2所示：
图2-2转速图
（3）画主传动系统图。
根据系统转速图及已知的技术参数，画主传动系统图如图2-3：
1-2轴最小中心距：
A1_2min>1/2（Zmaxm+2m+D）
轴最小齿数和:
Szmin>（Zmax+2+D/m）
2.2确定各变速组此论传动副齿数
（1）Sz100-120,中型机床Sz=70-100
（2）直齿圆柱齿轮Zmin18-20
图2-3主传动系统图
（7）齿轮齿数的确定。
据设计要求Zmin≥18—20,由表4.1，根据各变速组公比，可得各传动比和齿轮齿数，各齿轮齿数如表2-1。
表2-1齿轮齿数
传动比
基本组
第1扩大组
第2扩大组
1:
1
1:
2
1:
1.41
1：
2
2：
1
1:
2
代号
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
齿数
27
27
18
36
25
35
20
40
79
39
39
79
2.3核算主轴转速误差
实际传动比所造成的主轴转速误差，一般不应超过±10（-1）％,即
〈10（-1）％
对Nmax=500r/min，实际转速Nmax=1430××××=507r/min
则有
=1.4％〈4.1％
因此满足要求。
同理，根据计算得出其他各组的数据如下表：
因此满足要求。
各级转速误差
表2-2转速误差分析表
n
500
350
250
180
125
90
63
45
n`
507
357.5
253.5
183.4
126.75
91.7
71.35
45.63
误差
1.4％
2.1％
1.4％
2.1％
1.4％
2.1％
0.49％
1.4％
所有计算结果都小于4.1％，因此不需要修改齿数。
第3章动力计算
3.1带传动设计
输出功率P=3kw,转速n1=1430r/min,n2=350r/min
1、确定计算功率:
按最大的情况计算P=3kw，K为工作情况系数，查[1]表3.5.取K=1.0
pd=kAP=1.0X3=3.3kw
2、选择V带的型号:
根据pd,n1=1430r/min参考[1]图表3.16及表3.3选小带轮直径，查表选择A型V带d1=100mm
3、确定带轮直径d1,d2
小带轮直径d1=100mm
验算带速v=d1n1/（60X1000）=X100X1430/（60X1000）=7.536m/s
从动轮直径d2=n1d1/n2=1430X100/350=408.6mm取d2=400mm查[1]表3.3
计算实际传动比i=d2/d1=400/100=4
4、定中心矩a和基准带长Ld
[1]初定中心距a0
0.7（d1+d2）a02（d1+d2））
420a01000取ao=700mm
[2]带的计算基准长度
Ld0≈2a0+（d1+d2）/2+（d2-d1）2/4a0
≈2x700+（100+400）/2+（400-100）2/4X700≈2399mm
查[1]表3.2取Ld0=2400mm
[3]计算实际中心距
a≈a0+（Ld-Ld0）/2=700+（2400-2399）=700.5mm
[4]确定中心距调整范围
amax=a+0.03Ld=700.5+0.03X2400=772.5mm
amin=a-0.015Ld=700.5-0.015X2400=664.5mm
5、验算包角:
1=1800-（d2-d1）/aX57.30=1800-（180-90）/290X57.30=1720>1200
6、确定V带根数：
确定额定功率：
P0
由查表并用线性插值得P0=0.15kw
查[1]表37得功率增量P0=0.13kw
查[1]表38得包角系数K=0.99
查[1]表3得长度系数Kl=0.81
确定带根数：
Z=P/｛（P+△P）×K×K｝
=3.85/（1.05+0.13）X0.99X0.81=4.07取Z=5
3.2计算转速的计算
1、主轴的计算转速
由《机械系统设计》表3-2中的公式
＝45＝79.8r/min
取计算转速为90r/min
2、传动轴的计算转速
在转速图上，轴IV在最低转速45r/min时经过传动组传动副，得到主轴转速为90r/min。
这个转速高于主轴计算转速，在恒功率区间内，因此轴Ⅲ的最低转速为该轴的计算转速即nⅢj=180/min,同理可求得轴Ⅱ的计算转速为=350r/min、轴Ⅰ计算转速为=350r/min
3、确定
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