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题目 40 无级 变速 传动系统 设计 减速器 变速箱 课程设计 全套

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1 宁 学 课程 设计 (论文 ) 无级变速主传动系统设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 2 摘 要 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 4 目 录 摘 要 . 2 目 录 . 4 第 1 章 绪论 . 6 程设计的目的 . 6 程设计的内容 . 6 论分析与设计计算 . 6 样技术设计 . 6 制技术文件 . 6 程设计题目、主要技术参数和技术要求 . 7 程设计题目和主要技术参数 . 7 术要求 . 7 第 2 章 运动设计 . 8 动参数及转速图的确定 . 8 定结构网 . 8 制转速图和传动系统图 . 9 定各变速组此传动副齿数 . 9 第 3 章 动力计算 . 11 算转速的计算 . 11 轮模数计算及验算 . 11 轴合理跨距的计算 . 15 第 4 章 主要零部件的选择 . 17 动机的选择 . 17 承的选择 . 17 速操纵机构的选择 . 17 第 5 章 校核 . 17 的校核 . 17 承寿命校核 . 20 5 第 6 章 结构设计及说明 . 21 构设计的内容、技术要求和方案 . 21 开图及其布置 . 22 结 论 . 23 参考文献 . 24 致 谢 . 25 分级变速主传动系统设计论文 6 第 1 章 绪论 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。 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。 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。 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。 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。 分级变速主传动系统设计论文 7 程设计题目、主要技术参数和技术要求 程设计题目和主要技术参数 题目： 无级变速主传动系统设计 技术参数： 6r/400r/50r/ 电动机功率 .8 000r/000r/ 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。 分级变速主传动系统设计论文 8 第 2 章 运动设计 动参数及转速图的确定 技术参数： 技术参数： 6r/400r/50r/ 电动机功率 .8 000r/000r/ (1)无级变速传动系统的恒功率调速范围 1502400 =16 (2)交流调速电动机的恒功率调速范围 10002000 =2 (3)分级变速传动的转速级数 Z： Z=4 取 Z=4 定结构网 主轴的计算转速为 150r/ 转速得 ,选用齿轮精度为 8级精度 图 2构网 分级变速主传动系统设计论文 9 制转速图和传动系统图 （ 1）绘制转速图： 转速图 （ 2）画主传动系统图。根据系统转速图及已知的技术参数 1 (m+D) 轴最小齿数和 :+D/m) 定各变速组此 传动副齿数 (1)100型机床 02)直齿圆柱齿轮 18级变速主传动系统设计论文 10 图 2主传动系统图 （ 7） 齿轮齿数的确定。 据设计要求 18 20,由表 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 齿轮 0 1 2 3 4 齿数 45 50 68 52 48 72 18 102 30 90 分级变速主传动系统设计论文 11 第 3 章 动力计算 算转速的计算 （ 1） 传动件的计算转速)1( mi n/150 主轴的计算转速 , :各轴的计算转速如下 轮模数计算及验算 1、计算各传动轴的输出功率 44( 2 ) :2 . 8 0 . 9 6 0 . 9 9 2 . 6 62 . 6 6 0 . 9 7 0 . 9 9 2 . 5 6( 3 ) :2 . 6 69 5 5 1 0 2 8 2 2 5 ( )9002 . 5 69 5 5 1 0 1 6 2 9 8 7 ( )150I r I r n n K n n K m m m 电计 算 各 传 动 轴 的 输 出 功 率 如 下计 算 各 轴 的 扭 矩 1;:(91)4(4该轴的计算转速该轴的传递功率注由公式择轴径的计算以及键的选 序 号 电动机 (0) 计算转速r/000 900 150 分级变速主传动系统设计论文 12 441 . : 2 . 6 6 ; 9 0 0 / m i n ; 12 . 6 69 1 2 1 . 2 2 ; 2 59 0 0 12 . : 2 . 5 6 ; 1 5 0 / m i n ; 12 . 5 69 1 3 2 . 8 9 ; 3 51 5 0 1 I K W n rd m m d m P K W n rd m m d m m 轴 取 代 入 公 式 得圆 整 取轴 取 代 入 公 式 得圆 整 取 4、 模数计算 ， 一般同一变速组内的齿轮取同一模 数，选取负荷最重的小齿轮，按简化的接触疲劳强度公式进行计算，即 63383 221 )1( 可得各组的模数，如表 3 45号钢整体淬火， 1 1 0 0j 按接触疲劳计算齿轮模数 m 6338mm i n/250;4;10:6338mm i n/772;4;10:0;104;m i n )/();()1(16338取轴取轴小齿轮齿数大小齿轮齿数比齿轮计算转速驱动电机的功率（ 2） 基本组齿轮计算 。 0齿轮 0 齿数 45 50 模数 2 2 分度圆直径 90 100 分级变速主传动系统设计论文 13 齿顶圆直径 94 104 齿根圆直 径 85 95 齿宽 24 24 1齿轮 1 2 3 4 齿数 68 52 48 72 18 102 30 90 模数 3 3 3 3 3 3 3 3 分度圆直径 204 156 144 216 54 306 90 270 齿顶圆直径 210 162 150 222 60 312 96 276 齿根圆直径 宽 24 24 24 24 24 24 24 24 按基本组最小齿轮计算 。 小齿轮用 40质处理，硬度 241286均取260齿轮用 45 钢，调质处理，硬度 229286均取 240算如下： 齿面接触疲劳强度计算： 接触应力验算公式为 P n )()1(102088 3218弯曲应力验算公式为： P )(101 9 12 3215 式中 这里取 N=4r/. , ; 分级变速主传动系统设计论文 14 u=2; K 里取 T=15000h.; 1n r/， 1n =500（ r/ 0触载荷取0C= 710 ，弯曲载荷取0C= 6102 触载荷取 m=3；弯曲载荷取 m=6; 【 5】 2 上，取 【 5】 2 上，取 【 5】 2 上 ,3K=K 【 5】 2 上，取 2K =1 1K 【 5】 2 上， 1K =1 【 5】 2 上， Y= j ,查 【 4】，表 4 j =650 w 查 【 4】，表 4 w =275 根据上述公式，可求得及查取值可求得： 分级变速主传动系统设计论文 15 合格；弯曲应力校核：合格接触应力校核：M P aM p aM p (按扩大组最小齿轮计算 。 小齿轮用 40质处理，硬度 241286均取 260齿轮用 45 钢，调质处理，硬度 229286均取 240 同理根据基本组的计算， 查文献 【 6】， 可得 : K= 2K =1， 1K =1， m=355； 可求得： 合格；弯曲应力校核：合格接触应力校核：M P aM p aM p (轴合理跨距的计算 由于电动机功率 P=据【 1】表 轴径应为 6090步选取0轴径的 0据设计方案，前轴承为 轴承为圆锥滚子轴承。定悬伸量 a=120轴孔径为 30 分级变速主传动系统设计论文 16 轴承刚度，主轴最大输出转矩 T=95509550 设该 机床为车床 的最大加工直径为 300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 50%，这里取 60%，即 180半径为 切削力（沿 y 轴） 4716N 背向力（沿 x 轴） c=2358N 总作用力 F= 22F =力作用于工件上，主轴端受力为 F= 先假设 l/a=2， l=3a=240后支承反力 B 分别为 40240120 =B=F40120=据 文献 【 1】式 得： iz 前 支承的刚度： ； N/ m ；轴的当量外径 80+60)/2=70惯性矩为 I=64 )4 =10 =38 9 = 【 1】图 3 原假设接近，所以最佳跨距0l=120 40理跨距为（ l，取合理跨距 l=360 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 D=100轴径 d=80轴承采用双列圆柱滚子轴承，后支承采用背对背安装的角接触球轴承。 分级变速主传动系统设计论文 17 第 4 章 主要零部件的选择 动机的选择 000r/用 调速 电动机 承的选择 带轮靠近段安装双列角接触球轴承代号 7007C 另一安装 深沟 球轴承 6012 称布置 深沟 球轴承 6009 端安装双列角接触球轴承代号 7015C 另一安装端角接触球轴承代号 7010C 中间布置角接触球轴承代号 7012C 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 第 5 章 校核 的 校核 （ 1）主轴刚度符合要求的条件如下： （ a） 主轴的前端部挠度 0 . 0 0 0 2 5 2 5 0 . 1 0 5 （ b） 主轴在前轴承处的倾角 0 . 0 0 1 r a d容 许 值 轴 承 （ c） 在安装齿轮处的倾角 0 . 0 0 1 r a d容 许 值 齿 6 5 1 6 7 0 7 8 7 5 5 0 8 0 2 3 6 8 5 1 6 0 9 0 1 5 0D 1 . 0 7 8 7690D i l 平 均总2 0E M P a ， 44 40 8 7 4 5( 1 ) ( 1 ) 1 3 5 6 9 0 4 ( )6 4 6 4 8 7m 分级变速主传动系统设计论文 18 43 432 9 5 5 1 0 0 . 9 9 5 2 9 5 5 1 0 3 . 3 7 0 . 9 9 5 12684 0 0 1 2 5 主 计件 （ ）0 . 4 5 0 7 ( ) N， 0 . 2 5 2 1 7 ( ) N 由于小齿轮的传动力大，这里以小齿轮来进行计算 4 42 9 5 5 1 0 2 9 5 5 1 0 3 . 3 7 8 5 8 2 )3 2 0 1 2 5z n 主计主 主 （将其分解为垂直分力和水平分力 由公 式,t a n t a nQ y Q y n Q Q z Q y F F F 可得 2 1 0 5 ( ) , 6 4 7 7 ( )Q z Q F N22 1 2 6 8 1 6 0 1 3 5 2 5 3 ( )33 l N m m 件22 5 0 7 1 6 0 5 4 0 8 0 ( )33 l N m m 件11 3 1 7 1 3 0 2 0 6 0 5 ( )22 d N m m 件主轴载荷图如下所示： 分级变速主传动系统设计论文 19 由上图可知如下数据： a=364mm,b=161mm,l=525mm,c=87算（在垂直平面） 1()6a b c l l , 22 ()3 l l,3 ( 2 3 )6 l 1 2 3 0 . 0 0 1 7 3y y y ()3a b l 齿 1 ， ( 2 3 )6 ZF 齿 2 ， ( 3 )3 ZM 齿 3 56 . 9 1 0 齿 Z 齿 1 齿 2 齿 3 ()6a b l l轴 承 1，3 zF 轴 承 2，3 轴 承 352 . 9 1 0 轴 承 Z 轴 承 1 轴 承 2 轴 承 3 计算（在水平面） 1()6a b c l l , 22 ()3 l l,3() ( 2 3 )6 cy l 分级变速主传动系统设计论文 20 1 2 3 0 . 0 1 7y y y ()3a b l 齿 1 ， ( 2 3 )6 yF 齿 2 ， ()( 3 )3齿 3 51 3 . 8 6 1 0 齿 y 齿 1 齿 2 齿 3 ()6a b l l轴 承 1，3 yF 轴 承 2， ()3 轴 承 353 2 . 8 1 0 轴 承 y 轴 承 1 轴 承 2 轴 承 3 合成： 22 0 . 0 1 8 0 . 1 0 5s s z s yy y y 22 0 . 0 0 0 1 5 0 . 0 0 1 齿 齿 y 齿 y 22 0 . 0 0 0 3 3 0 . 0 0 1 轴 承 轴 承 Z 轴 承 Y 承寿命校核 轴选用的是深沟球轴承轴承 6006,其基本额定负荷为 轮越小 越靠近轴承，对轴承的要求越高。根据设计要求，应该对轴未端的轴承进行校核。 轴传递的转矩 550T=3 轮受力 18 4025 23*22 据受力分析和受力图可以得出轴承的径向力为 14 522111 ll 8 71 4 5 21 8 4 02 轴承在运转中有中等冲击载荷，又由于不受轴向力，按 机械设计表 10 0.1有： 分级变速主传动系统设计论文 21 1 4 5 21 4 5 p N 3 8 73 8 p N 故该轴承能满足要求。 由 轴 最小轴径可取轴承为 7008C 角接触 球轴承 ,=3； P=， Y=0。 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 15000h )18016670 3)= 31 6 6 7 0 3 6 . 3 1 0 0 0( ) 2 8 8 1 4 2 . 9 41 5 0 2 6 4 2 . 3 2h 15000h 轴承寿命满足要求。 第 6 章 结构设计及说明 构设计的内容、技术要求和方案 设计主轴变速箱的结构包括传动件（传动轴、轴承、带轮、齿轮、离合器和制动器等）、主轴组件、操纵机构、润滑密封系统和箱体及其联结件的结构设计与布置，用一张展开图和若干张横截面图表示。课程设计由于时间的限制，一 0般只画展开图。 主轴变速箱是机床的重要部件。设计时除考虑一般机械传动的有关要求外，着重考虑以下几个方面的问题。 精度方面的要求，刚度和抗震性的要求，传动效率要求，主轴前轴承处温度和温升的控制，结构工艺性，操作 方便、安全、可靠原则，遵循标准化和通用化的原则。 分级变速主传动系统设计论文 22 主轴变速箱结构设计时整个机床设计的重点，由于结构复杂，设计中不可避免要经过反复思考和多次修改。在正式画图前应该先画草图。目的是： 1 布置传动件及选择结构方案。 2 检验传动设计的结果中有无干涉、碰撞或其他不合理的情况，以便及时改正。 3 确定传动轴的支承跨距、齿轮在轴上的位置以及各轴的相对位置，以确 定各轴的受力点和受力方向，为轴和轴承的验算提供必要的数据。 开图及其布置 展开图就是按照传动轴传递运动的先后顺序，假想将各轴沿其轴线剖开并将这些剖切 面平整展开在同一个平面上。 总布置时需要考虑制动器的位置。制动器可以布置在背轮轴上也可以放在其他轴