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变速
传动系统
设计
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U s e r 1 目录 一摘要 . 2 二 . 课程设计的目的 3 三 . 课程设计题目，主要设计参数和技术要求 3 四 . 运动设计 . 动力计算 . . . 主要零部件的选择 13 七 . 校核 .结论 .参考文献 16 2 一 摘要 设计机床得主传动变速系统时首先利用传动系统设计方法求出理想解和多个合理解。根据数控机床主传动系统及主轴功率与转矩特性要求，分析了机电关联分级调速主传动系统的设计原理和方法。从主传动系统结构网入手，确定最佳机床主轴功率与转矩特性匹配方案，计算和校核相关运动参数和动力参数。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。 3 二课程设计目的 机械系统课程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。 三课程设计题目，主要设计参数和技术要求 1 课程设计题目和主要技术参数 题目：分级变速主传动系统设计 技术参数： 0r/00r/Z=9 级；公比为 动机功率 P=4机转速 n=1440r/ 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。 4 四运动设计 1 运动参数及转速图的确定 （ 1） 转速范围。 Rn=0800=16 （ 2） 转速数列。首先找到 50r/后每隔 5 个数取一个值（ 得出主轴的转速数列为 50 r/71 r/100 r/140 r/200 r/280r/400 r/560 r/800r/ 9 级。 （ 3） 定传动组数。对于 Z=9 可分解为： Z=31 33。 （ 4）写传动结构式 ,画结构图。 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=31 33,易知第二扩大组的变速范围r= （ 2 4= 8 满 足 要 求 ， 其 结 构 网 如 图结构网 Z=3133 （ 5） 画转 速图。转速图见纸 系统转速图 （ 6）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： 5 主传动系统图 （ 7） 齿轮齿数的确定。变速组内取模数相等， 据设计要求 17,齿数和 100 120，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： 齿轮齿数 传动比 基本组 第一扩大组 1:2 1:： 1 1:： 4 代号 Z1 Z2 Z3 Z6齿数 30 42 24 48 19 53 66 33 41 58 20 79 2 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( ,即 6 | | 1 0 ( 1 ) % 实 际 转 速 标 准 转 速标 准 转 速对 00r/1440*95/200*30/42*66/33= 则有 800 = 因此满足要求。 各级 转速误差 n 450 315 224 160 112 80 56 40 n 差 各级转速误差都都小于 因此不需要修改齿数。 7 五动力计算 1 带传动设计 (1) 直径计算 初取小带轮直径 d： 取 d=95带轮直径 D； D=2150143095= D=300 2）计算带长 求 2=(95+200)/2= =（ /2=（ 200 a+ 2 /a=准长度 得： 500 3）求实际中心距和包角 中心距 a=(4+ 22 8)( 4 = （ 4）求带根数 带速 = D1 60 1000=95 1440/(60 1000)= s 传动比 i i=1440/450=根数 由机械设计表 表 K= 由表 表 Z=（ KK L =（ ( Z=4根 8 （ 1）主轴的计算转速 公式 nj=3/( z 得， 主轴的计算转速 （ 2）确定各传动轴的计算转速。轴共有 3 级转速： 160 r/224r/15 r/经传动副 Z6传动主轴，则只有 315r/递全功率；若经传动副 Z5传动主轴，全部传递全功率，其中 160r/传递全功率的最低转速， 故其计算转速 n j=160 r/ 轴有 1 级转速，且都传递全功率，所以其计算转速 n j=450 r/计算转速入表。 各轴计算转速 （ 3） 确定齿轮副的计算转速。齿轮 Z6装在主轴上并具有 50、 71、100r/ 3 级转速，其中只有 100r/递全功率，故 Z6j=100 r/ 齿轮 上，有 160r/ 4 级转速，但经齿轮副 Z6传动主轴，则只有 315r/递全功率，故 15r/次可以得出其余齿轮的计算转速，如表 齿轮副计算转速 序号 Z450 450 315 160 315 （ 1）模数计算。 一般同一变速组内的齿轮取同一模数，选取负荷最重轴 号 轴 轴 轴 计算转速 r/ 450 160 100 9 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 式中 按 接触疲劳强度计算的齿轮模数（ 驱动电动机功率（ 被计算齿轮的计算转速（ r/ u 大齿轮齿数与小齿轮齿数之比，外啮合取“ +”，内啮合取“ -”； 1z 小齿轮的齿数（齿）； m 齿宽系数， Bm m （ B 为齿宽， m 为模数）， 4 10m ； j 材料的许用接触应力（ 。 得：基本组的模数 第一扩大组的模数 2） 基本组齿轮计算 。 基本组齿轮几何尺寸见下表 齿轮 1 2 3 齿数 30 42 24 48 19 53 分度圆直径 105 147 84 168 顶圆直径 0 189 齿根圆直径 宽 基本组最小齿轮计算 。 小齿轮用 40质处理，硬度 24186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 10 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=3r/. 50（ r/; , m=; ;B=; z=19; u= K 里取 T=15000h.; 1n r/, 1n =450（ 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; 取取 11 33K=K 取 2K =1 1K 1K =1 Y= j ,取 j =650 w 取 w =275 根据上述公式，可求得及查取值可求得： j=635 jw=78 w（ 3） 扩大组齿轮计算 。 扩大组齿轮几何尺寸见下表 齿轮 4 5 6 齿数 66 33 41 58 20 79 分度圆直径 231 03 70 顶圆直径 19 147 80 齿根圆直径 宽 28 28 28 28 28 28 按 扩大组最小齿轮计算 。 小齿轮用 40质处理，硬度 24186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， 可得 K= 2K =1， 1K =1， m=355； 可求得： 12 j=619 jw=135 w3 传动轴最小轴径的初定 传动轴直径按扭转刚度用下式计算： d=4 或 d=91 4 式中 N* T=9550000； = 01 。 各轴最小轴径如表 六主要零部件的选择 轴 号 轴 轴 最小轴径 35 40 13 一 摆杆式操作机构的设计 （ 1）几何条件； （ 2）不自锁条件。 二 电动机的选择 选择 Y 系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。 由文献 【 3】附录 2 得：电动机型号为 定功率 40 由附录 3 得：安装尺寸 A=1904565 14 七校核 一 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： : nD 433 1 X=； 校核合成挠度 c o )(2 ； =144 啮合角 =20 ，齿面摩擦角 =。 代入数据计算得：2 5 合成挠度 c =文献 6，带齿轮轴的许用挠度 y =5/10000*L 15 即 y = 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： r a 将上式计算的结果代入得： r 0 0 5 由文献 6，查得支承处的 = 轴的转角也满足要求。 二 轴承寿命校核。 由 轴 最小轴径可取轴承为 6208深沟球轴承 ,=3； P=1， 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)=15000h 轴承寿命满足要求。 16 八 结论 经过这次课程设计，使我对机械系统设计这门课当中许多原理公式有了进一步的了解，并且对设计工作有了更深入的认识。懂得了 论能指导实践，使你能事半功倍，实践能上升成为理论，为以后的设计打下基础。 从校门走出后 ,一定要重视实践经验的积累 ,要多学多问。把学校学习的专业知识综合的应用起来，这非常重要。 体会到 把技术搞好就必须安心的学习，虚心向别人请教，耐
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