分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計

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1、- Cad圖紙整套，需要的加QQ1162401387(承接各類機械課程設(shè)計，畢業(yè)設(shè)計) 課 程 設(shè) 計 題 目：分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計 學 院： 姓 名： 指導教師： 系 主 任： Cad圖紙整套，需要的加QQ1162401387 Cad圖紙整套，需要的加QQ1162401387 不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印 . z. - 目錄 第1章緒 論1 1.

2、1 課程設(shè)計的目的1 1.2 課程設(shè)計的內(nèi)容1 1.3 課程設(shè)計題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求1 第2章 運動設(shè)計1 2.1 運動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖確實定1 2.2 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差1 第3章 動力計算1 3.1 帶傳動設(shè)計1 3.2 計算轉(zhuǎn)速的計算1 3.3 齒輪模數(shù)計算及驗算1 3.4 傳動軸最小軸徑的初定1 3.5 主軸合理跨距的計算1 第4章 主要部件的校核1 4.1 主軸強度、剛度校核1 4.2 軸的剛度校核1 4.3 軸承壽命校核1 第5章 總結(jié)1 第6章 參考文獻1 千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域〞，然后“更新整個

3、目錄〞。打印前，不要忘記把上面“Abstract〞這一行后加一空行 . z. - 第1章 緒論 1.1 課程設(shè)計的目的 "機械系統(tǒng)設(shè)計"課程設(shè)計是在學完本課程后，進展一次學習設(shè)計的綜合性練習。通過課程設(shè)計，使學生能夠運用所學過的根底課、技術(shù)根底課和專業(yè)課的有關(guān)理論知識，及生產(chǎn)實習等實踐技能，到達穩(wěn)固、加深和拓展所學知識的目的。通過課程設(shè)計，分析比擬機械系統(tǒng)中的*些典型機構(gòu)，進展選擇和改良；結(jié)合構(gòu)造設(shè)計，進

4、展設(shè)計計算并編寫技術(shù)文件；完成系統(tǒng)主傳動設(shè)計，到達學習設(shè)計步驟和方法的目的。通過設(shè)計，掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計手冊、設(shè)計標準和資料的方法，到達積累設(shè)計知識和設(shè)計技巧，提高學生設(shè)計能力的目的。通過設(shè)計，使學生獲得機械系統(tǒng)根本設(shè)計技能的訓練，提高分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為進展機械系統(tǒng)設(shè)計創(chuàng)造一定的條件。 1.2 課程設(shè)計的內(nèi)容 "機械系統(tǒng)設(shè)計"課程設(shè)計內(nèi)容由理論分析與設(shè)計計算、圖樣技術(shù)設(shè)計和技術(shù)文件編制三局部組成。 理論分析與設(shè)計計算： 〔1〕機械系統(tǒng)的方案設(shè)計。設(shè)計方案的分析，最正確功能原理方案確實定。 〔2〕根據(jù)總體設(shè)計參數(shù)，進展傳動系統(tǒng)運動設(shè)計和計算。 〔3〕根據(jù)設(shè)計方案和

5、零部件選擇情況，進展有關(guān)動力計算和校核。 圖樣技術(shù)設(shè)計： 〔1〕選擇系統(tǒng)中的主要機件。 〔2〕工程技術(shù)圖樣的設(shè)計與繪制。 編制技術(shù)文件： 〔1〕對于課程設(shè)計內(nèi)容進展自我經(jīng)濟技術(shù)評價。 〔2〕編制設(shè)計計算說明書。 1.3 課程設(shè)計題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求 課程設(shè)計題目和主要技術(shù)參數(shù) 題目：分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計 技術(shù)參數(shù)：Nmin=71r/min；Nma*=900r/min；Z=12級；公比為1.26；電動機功率P=3.5/5KW；電機轉(zhuǎn)速n=710/1420r/min 技術(shù)要求： 〔1〕利用電動機完成換向和制動。 〔2〕各滑移齒輪塊采用單獨操縱機構(gòu)。 〔3〕進

6、給傳動系統(tǒng)采用單獨電動機驅(qū)動。 第2章 運動設(shè)計 2.1 運動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖確實定 〔1〕轉(zhuǎn)速*圍。Rn===12.67 〔2〕轉(zhuǎn)速數(shù)列。查[1]表 2.12，首先找到71r/min、然后每隔3個數(shù)取一個值，得出主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為71 r/min、90 r/min、112 r/min、140 r/min、180 r/min、230 r/min，280 r/min，355 r/min，450 r/min、560 r/min、710r/min、900 r/min共12級。 〔3〕定傳動組數(shù)。對于Z=12可分解為：12=2×3×2。 〔4〕寫傳動構(gòu)造式。根據(jù)“前多后少〞 , “先降后

7、升〞 , 前密后疏,構(gòu)造緊湊的原則,選取傳動方案 Z=12=23×31×26。 〔5〕 畫轉(zhuǎn)速圖。轉(zhuǎn)速圖如下列圖2-2。 圖2-2 系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖 〔6〕畫主傳動系統(tǒng)圖。根據(jù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖及的技術(shù)參數(shù)，畫主傳動系統(tǒng)圖如圖2-3： 圖2-3 主傳動系統(tǒng)圖 〔7〕齒輪齒數(shù)確實定。變速組內(nèi)取模數(shù)相等，據(jù)設(shè)計要求Zmin≥17,齒數(shù)和Sz≤100～120，由【1】表4.1，根據(jù)各變速組公比，可得各傳動比和齒輪齒數(shù)，各齒輪齒數(shù)如表2-2。 表2-2 齒輪齒數(shù) 傳動比 根本組 第二擴大組 1 1:1.26

8、1:1.58 1:1 1:4 代號 Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 齒數(shù) 35 35 31 39 27 43 45 45 18 72 2.2 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 實際傳動比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過±10(-1)％,即 〈 10(-1)％ 對Nma*=710r/min，Nma*`=1420*100/160*31/39*45/45=705.44r/min 則有=0.64％ < 4.1％ 因此滿足要求 各級轉(zhuǎn)速誤差 n 900 710 560 450 3

9、55 280 n` 898.73 714.38 564.32 449.37 357.19 282.16 誤差 0.41％ 0.64％ 0.77％ 0.14％ 0.62％ 0.77％ n 230 180 140 112 90 71 n` 230.68 178.59 141.08 112.34 89.3 70.54 誤差 0.31％ 0.78% 0.77% 0.31% 0.78％ 0.65％ 沒有轉(zhuǎn)速誤差大于1％，因此不需要修改齒數(shù)。 第3章 動力計算 3.1 帶傳動設(shè)計 (1) 直徑計算 初取小帶輪直徑d 取

10、 d=100 mm 大帶輪直徑D： D===157.8mm 取D=160mm 〔2〕計算帶長 求Dm Dm=(D+D)/2=(100+160)/2=130mm 求△△=〔D-D〕/2=〔160-100〕/2=30mm 初取中心距 取a=400mm 帶長 L=×Dm+2×a+△/a=1300.66 mm 基準長度 由【1】表3.2得：Ld=1250mm 〔3〕 **際中心距和包角 中心距 a=(L-×Dm)/4+ /4=400.11mm，取a=400mm 小輪包角 =180-〔D-D〕/a

11、×57.3=171.41>120 〔4〕 求帶根數(shù) 帶速=Dn/(60×1000)=3.14×100×1420/(60×1000)= 7.43m/s 傳動比ii=n/n=1420/900=1.58 帶根數(shù) 由【2】中表3.6，并用插值法得P=1.30KW； 由【2】中表3.7，并用插值法得 △P=0.17KW； 由【2】中表3.8，得包角系數(shù)K=0.95； 由【2】中表3.9，得長度系數(shù)K=0.93； Z=P/[〔P+△P〕×K×K] =〔5.0×1.2〕/(1.32+0.15)×0

12、.95×0.93=3.48 取Z=4根 3.2 計算轉(zhuǎn)速的計算 〔1〕 主軸的計算轉(zhuǎn)速nj，由公式n=n得，主軸的計算轉(zhuǎn)速nj=140r/min。 〔2〕 確定各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速。Ⅱ軸共有3級轉(zhuǎn)速：180 r/min、250 r/min、355 r/min。假設(shè)經(jīng)傳動副Z/ Z傳動主軸，則只有355r/min傳遞全功率；假設(shè)經(jīng)傳動副Z/ Z傳動主軸，全部傳遞全功率，其中180r/min是傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速， 故其計算轉(zhuǎn)速nⅡj=180 r/min；Ⅰ 軸有1級轉(zhuǎn)速，且都傳遞全功率，所以其計算轉(zhuǎn)速nⅠj=500 r/min。各計算轉(zhuǎn)速入表3-1。 表3-1 各軸計算轉(zhuǎn)速

13、軸 號 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸 計算轉(zhuǎn)速 r/min 450 280 140 〔3〕 確定齒輪副的計算轉(zhuǎn)速。齒輪Z裝在主軸上并具有45-90r/min共3級轉(zhuǎn)速，其中只有90r/min傳遞全功率，故Zj=90 r/min。 齒輪Z裝在Ⅱ軸上，有180-355 r/min共3級轉(zhuǎn)速，但經(jīng)齒輪副Z/ Z傳動主軸，則只有355r/min傳遞全功率，故Zj=355r/min。依次可以得出其余齒輪的計算轉(zhuǎn)速，如表3-2。 表3-2 齒輪副計算轉(zhuǎn)速 序號 Z Z Z Z Z n 500 500 500 180 355 3

14、.3 齒輪模數(shù)計算及驗算 〔1〕模數(shù)計算。一般同一變速組內(nèi)的齒輪取同一模數(shù)，選取負荷最重的小齒輪，按簡化的接觸疲勞強度公式進展計算，即mj=16338可得各組的模數(shù)，如表3-3所示。 表3-3 模數(shù) 組 號 根本組 第二擴大組 模數(shù) mm 3.5 4 〔2〕根本組齒輪計算。 根本組齒輪幾何尺寸見下表 齒 輪 Z1 Z1` Z2 Z2` Z3 Z3` 齒 數(shù) 35 35 31 39 27 43 分度圓直徑 122.50 122.50 108.50 136.50 94.50 150.50 齒頂圓直徑 129.50

15、 129.50 115.50 143.50 101.50 157.50 齒根圓直徑 113.75 113.75 99.75 127.75 85.75 141.75 齒 寬 30 30 30 30 30 30 按根本組最小齒輪計算。小齒輪用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度301HB～286HB，平均取260HB，大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB～286HB，平均取300HB。計算如下： ① 齒面接觸疲勞強度計算： 接觸應(yīng)力驗算公式為 彎曲應(yīng)力驗算公式為： 式中 N----傳遞的額定功率〔kW〕，這里取N為電動機功率，N=3.5kW;

16、 ----計算轉(zhuǎn)速〔r/min〕.=500〔r/min〕; m-----初算的齒輪模數(shù)〔mm〕, m=3.5〔mm〕; B----齒寬〔mm〕;B=30〔mm〕; z----小齒輪齒數(shù)；z=19; u----小齒輪齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之比,u=2.79; -----壽命系數(shù)； = ----工作期限系數(shù)； T------齒輪工作期限，這里取T=15000h.; -----齒輪的最低轉(zhuǎn)速〔r/min〕,=500〔r/min〕 ----基準循環(huán)次數(shù)，接觸載荷取=，彎曲載荷取= m----疲勞曲線指數(shù)，接

17、觸載荷取m=3；彎曲載荷取m=6; ----轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，查【5】2上，取=0.60 ----功率利用系數(shù)，查【5】2上，取=0.78 -----材料強化系數(shù)，查【5】2上，=0.60 -----工作狀況系數(shù)，取=1.1 -----動載荷系數(shù)，查【5】2上，取=1 ------齒向載荷分布系數(shù)，查【5】2上，=1 Y------齒形系數(shù)，查【5】2上，Y=0.386； ----許用接觸應(yīng)力〔MPa〕,查【4】，表4-7，取=650 Mpa； ---許用彎曲應(yīng)力〔MPa〕，查【4】，表4-7，取=275 Mpa； 根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得： ==635

18、 Mpa =78 Mpa 〔3〕擴大組齒輪計算。 擴大組齒輪幾何尺寸見下表 齒輪 Z4 Z4` Z5 Z5` 齒數(shù) 45 45 18 72 分度圓直徑 180.00 180.00 72.00 288.00 齒頂圓直徑 188.00 188.00 80.00 296.00 齒根圓直徑 170.00 170.00 62.00 278.00 齒寬 30 30 30 30 按擴大組最小齒輪計算。小齒輪用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度301HB～286HB，平均取260HB，大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB～286HB，平均取300H

19、B。 同理根據(jù)根本組的計算， 查文獻【6】，可得 =0.62， =0.77，=0.60，=1.1， =1，=1，m=3.5，=355； 可求得： =574.35 Mpa=650Mpa； =118.77Mpa=275Mpa。 3.4 傳動軸最小軸徑的初定 由【5】式6，傳動軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下式計算： d=1.64〔mm〕 或 d=91〔mm〕 式中 d---傳動軸直徑〔mm〕 Tn---該軸傳遞的額定扭矩〔N*mm〕 T=9550000； N----該軸傳遞的功率〔KW〕 -

20、---該軸的計算轉(zhuǎn)速 ---該軸每米長度的允許扭轉(zhuǎn)角，==。 各軸最小軸徑如表3-3。 表3-3 最小軸徑 軸 號 Ⅰ軸 Ⅱ 軸 最小軸徑mm 35 40 3.5 主軸合理跨距的計算 由于電動機功率P=５Kw，根據(jù)【1】表3.20，前軸徑應(yīng)為60~90mm。初步選取d1=80mm。后軸徑的d2=〔0.7~0.9〕d1，取d2=60mm。根據(jù)設(shè)計方案，前軸承為NN3016K型，后軸承為圓錐滾子軸承。定懸伸量a=120mm，主軸孔徑為30mm。 軸承剛度，主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩 T=9550×=9550×=341.07N

21、·m 設(shè)該車床的最大加工直徑為300mm。床身上最常用的最大加工直徑，即經(jīng)濟加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的60%，即180mm，故半徑為0.09m； 切削力〔沿y軸〕 Fc==3789.7N 背向力〔沿*軸〕 Fp=0.5 Fc=1894.8N 總作用力 F==4237.0N 此力作用于工件上，主軸端受力為F=4237.0N。 先假設(shè)/a=2，=2a=300mm。前后支承反力RA和RB分別為 RA=F×=4237×=6355.5N RB=F×=4237×=3018.5N 根據(jù) 文獻【1】式3.7得：

22、Kr=3.39 得前、后支承的剛度： KA= 1689.69 N/； KB= 785.57 N/； 求最正確跨距：==2.15 主軸的當量外徑de=(80+60)/2=70mm，故慣性矩為 I==113.8×10-8m4 η===0.084 查【1】圖3-38 得 =1.7，與原假設(shè)接近，所以最正確跨距=120×1.7=204mm 合理跨距為〔0.75~1.5〕，取合理跨距l(xiāng)=250mm。 根據(jù)構(gòu)造的需要，主軸的實際跨距大于合理跨距，因此需要采取措施 增加主軸的剛度，增大軸徑：前軸徑D=100mm，后軸徑d=80mm。前軸承 采用雙列圓

23、柱滾子軸承，后支承采用背對背安裝的角接觸球軸承。 第4章 主要部件的校核 4.1 主軸強度、剛度校核 軸的強度校核 〔1〕軸的受力分析 1〕求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=9.55×=9.55××=238.75×N·mm 2)求軸上的作用力 齒輪上的圓周力 ===2652N·mm 齒輪上的徑向力 =tan=2652·tan20°=965N·mm 3)確定軸的跨距 =255，=130，=80 〔2〕軸的受力分析 1〕作軸的空間受力簡圖 2〕作水平受力簡圖和彎矩圖 =292N =5549N =74460N =-303120N

24、 3〕作垂直受力簡圖和彎矩圖 =466N =913N =118830N 4〕作合成彎矩圖 ==140231N·mm ==303120N·mm 5〕作轉(zhuǎn)矩圖 =341.07×N·mm=341070 N·mm 6〕作當量彎矩圖 ==368773N·mm 由"機械設(shè)計"教材表7.5查得，對于45鋼，=600Mpa,=55Mpa,由公式 ===30.0Mpa<，故軸的強度足夠。 4.2 軸的剛度校核 單一載荷下，軸中心處的撓度采用文獻【5】中的公式計算：: L-----兩支承的跨距； D-----軸的平均直徑； *=/L；-----齒輪工作位

25、置處距較近支承點的距離； N-----軸傳遞的全功率； 校核合成撓度 -----輸入扭距齒輪撓度； -------輸出扭距齒輪撓度 ； ---被演算軸與前后軸連心線夾角；=144° 嚙合角=20°，齒面摩擦角=5.72°。 代入數(shù)據(jù)計算得：=0.030；=0.078；=0.128； =0.203；=0.098；=0.044。 合成撓度 =0.230 查文獻【6】，帶齒輪軸的許用撓度=5/10000L 即=0.2325。 因合成撓度小于許用撓度，故軸的撓度滿足要求。 〔2〕扭轉(zhuǎn)角的校核 傳動軸在支承點A，B處的傾角可按下

26、式近似計算： 將上式計算的結(jié)果代入得： 由文獻【6】，查得支承處的=0.001 因〈0.001，故軸的轉(zhuǎn)角也滿足要求。 傳動軸在支承點A，B處的傾角可按下式近似計算： 將上式計算的結(jié)果代入得： 由文獻【6】，查得支承處的=0.001 因〈0.001，故軸的轉(zhuǎn)角也滿足要求。 4.3 軸承壽命校核 由П軸最小軸徑可取軸承為6016深溝球軸承,ε=3；P=*Fr+YFa *=1，Y=0。 對Ⅱ軸受力分析 得：前支承的徑向力Fr=5623.6N。 由軸承壽命的計算公式：預期的使用壽命 [L10h]=15000h L10h=×=×=55808h≥[L10h]=15000h

27、 軸承壽命滿足要求。 第5章 總 結(jié) 機械系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計即將完畢了，時間雖然短暫，但對我們來說是受益匪淺，收獲頗豐的。通過這設(shè)計使我們不再只是胸中空有理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合，進展實實在在的設(shè)計。這使得我們不但穩(wěn)固了理論知識，而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的圖書資料和網(wǎng)絡(luò)信息資源，更熟練的使用我們手中的各種設(shè)計手冊以及AutoCAD等繪圖軟件，為我們的畢業(yè)設(shè)計打下了良好的根底。 課程設(shè)計使我們認識到了只是努力的學好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論聯(lián)系實踐，理論運用到實際。這無論對我們大學學習，還是日后工作都是很有幫助的。

28、在此，學生也非常感謝教師給我們的辛勤指導，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次設(shè)計的時機，它將是我們畢業(yè)設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。 最后，衷心的感謝段鐵群教師以及其他幾位幫助過我的教師，感謝你們的精心指導和悉心幫助，使我順利的完成此次設(shè)計。謝謝！ 第6章 參 考 文 獻 1侯珍秀主編.機械系統(tǒng)設(shè)計.**工業(yè)大學. 2000 2 戴曙主編．金屬切削機床．機械工業(yè)，1994 3機床設(shè)計手冊編寫組.機床設(shè)計手冊.機械工業(yè).1986 4 戴曙主編．金屬切削機床設(shè)計，第2版．機械工業(yè)，1995 5 于惠力主編.機械設(shè)計.科學.2006 6 于惠力主編.機械設(shè)計課程設(shè)計.科學.2006 . z.