课题8-分级变速主传动系统课程设计（含CAD图纸和说明书）
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购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 宁 学 课程 设计 (论文 ) 分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 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 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 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 目 录 摘 要 . 2 目 录 . 4 第 1 章 绪论 . 10 程设计的目的 . 10 程设计的内容 . 10 论分析与设计计算 . 10 样技术设计 . 10 制技术文件 . 10 程设计题目、主要技术参数和技术要求 . 11 程设计题目和主要技术参数 . 11 术要求 . 11 第 2 章 运动设计 . 12 动参数及转速图的确定 . 12 速范围 . 12 速数列 . 12 定结构式 . 12 定结构网 . 12 制转速图和传动系统图 . 13 定各变速组此论传动副齿数 . 13 算主轴转速误差 . 14 第 3 章 动力计算 . 16 传动设计 . 16 算转速的计算 . 17 轮模数计算及验算 . 18 动轴最小轴径的初定 . 错误 !未定义书签。 轴合理跨距的计算 . 22 第 4 章 主要零部件的选择 . 24 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 动机的选择 . 24 承的选择 . 24 的规格 . 错误 !未定义书签。 速操纵机构的选择 . 24 第 5 章 校核 . 25 度校核 . 25 承寿命校核 . 27 第 6 章 结构设计及说明 . 28 构设计的内容、技术要求和方案 . 28 开图及其布置 . 28 结 论 . 29 参考文献 . 30 致 谢 . 31 分级变速主传动系统设计论文 10 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 11 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：分级变速主传动系统设计 技术参数： 0/00r/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。 分级变速主传动系统设计论文 12 第 2 章 运动设计 动参数及转速图的确定 速范围 Rn=0800=16 速数列 转速数列。查机械系统设计表 2准数列表，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/71r/100r/140 r/200r/280 r/400 r/560 r/800r/ 9 级。 定结构式 对于 Z=9 可分解为： Z=31 33。 。 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=31 33,易知第二扩大组的变速范围 r= (x=8 满足要求，其结构网如图2 图 2构网 Z=3133 分级变速主传动系统设计论文 13 制转速图和传动系统图 （ 1）选择电动机：采用 （ 2）绘制转速图： 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 1 (m+D) 轴最小齿数和 :+D/m) 定中间轴转速 b: 3, 3 基本组 a:1 1/2 1:第一扩大组 定各变速组此论传动副齿数 (1)100型机床 02)直齿圆柱齿轮 18m 4 分级变速主传动系统设计论文 14 图 2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 18 20,齿数和 00 120，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 表 2 齿轮齿数 传动比 基本组 第一扩大组 1:1 1:： ： 1 1:2 代号 Z1 Z2 Z3 齿数 36 36 53 19 19 53 49 69 59 59 39 79 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 n 10( 对 00r/实际转速 440*100/500*53/19*59/59= 分级变速主传动系统设计论文 15 则有 00800 = 因此满足要求。 各级转速误差 n 800 560 400 280 200 100 71 50 n 差 只有 一级 转速误差 小 于 因此不需要修改齿数。 分级变速主传动系统设计论文 16 第 3 章 动力计算 传动设计 输出功率 P=4速 440r/80r/ 1）确定计算功率 : 按最大的情况计算 P=4K 为工作情况系数，查 1表 取 K=1.0 pd= 2）选择 V 带的型号 : 根据 pd,440r/考 1图表 表 小带轮直径，查表选择 A 型 V 带 00 3）确定带轮直径 d1,带轮直径 00算带速 v= 60 60s 从动轮直径 d2=44080= 00 1表 算实际传动比 i=d2/00/100=5 （ 4）定中心矩 a 和基准带长 1初定中心距 .7(d1+ 2(d1+ 420 1200 取 002带的计算基准长度 (d1+2+(2 (100+500)/2+(5002399 1表 4003计 算实际中心距 a2=700+(24004确定中心距调整范围 a+ 5）验算包角 : 1=1800-（ (5007201200 （ 6）确定 V 带根数： 分级变速主传动系统设计论文 17 确定 额定功率： 查表并用线性插值得 1表 37 得功率增量 1表 38 得包角系数 K = 1表 3 得长度系数 定带根数： Z=（ KK L = Z=5 算转速的计算 （ 1） 本设计所选的是中型普通车床，所以由 机械系统设计表 3 50错误 !未找到引用源。 (3 1) 错误 !未找到引用源。 100r/(2). 传动轴的计算转速 在转速图上，轴 在最低转速 140r/到主轴转速为400个转速 高于主轴计算转速，在恒功率区间内，因此轴 的最低转速为该轴的计算转速即 n j=140/理可求得轴 的计算转速为 错误 !未找到引用源。=280r/ 计算转速为 错误 !未找到引用源。 =280 r/ 2）确定各传动轴的计算转速。 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，因此只需求出危险小齿轮的计算转速。在传动组 在轴 2有的转分别为 10080/00 3转速都在恒功率区间内，即都要求传递最大功率所以齿轮 转速的 最小值即3800/理可求得其余两对啮合齿轮中危险齿轮的计算转速即 , 2800r/ 3600r/计算转速入表 3 表 3各轴计算转速 分级变速主传动系统设计论文 18 （ 3） 确定齿轮副的计算转速。齿轮 Z6装在主轴上并具有 50 中只有 100r/递全功率，故 Z6j=100 r/次可以得出其余齿轮的计算转速，如表 3 表 3齿轮副计算转速 序号 80 100 100 100 轮模数计算及验算 1、计算各传动轴的输出功率 1 4 . 0 0 . 9 6 0 . 9 9 3 . 8 0 ( )p n n k w 额21 3 . 8 0 0 . 9 7 0 . 9 9 3 . 6 5 ( )p n n k w 32 3 . 6 5 0 . 9 7 0 . 9 9 3 . 5 1 ( )p n n k w 3 3 . 5 1 0 . 9 7 0 . 9 9 3 . 3 7 ( )p n n k w 主2、计算各传动轴的扭矩 119 5 5 0 3 6 2 9 01T（ 229 5 5 0 6 9 7 1 52T（ 339 5 5 0 1 8 9 3 8 13T（ 9 5 5 0 2 5 7 4 6 8主主 主T（ 3、 轴径设计及键的选取 轴一：1 取 。【 】 带入公式： 轴 号 轴 轴 轴 计算转速 r/ 280 100 100 分级变速主传动系统设计论文 19 491有， ,圆整取 24d 选花键： 6 26 30 6 轴二：2 取 。【 】 带入公式： 491有， ,圆整取 30d 选花键： 8 32 36 6 轴三：3 取 。【 】 带入公式： 491有， ,圆整取 35d 选花键： 8 36 40 7 主轴：选择主轴前端直径1 90D 后端直径210 . 7 5 0 . 8 5 ）取2D 65则平均直径 。 对于普通车床，主轴内孔直径 ( 0 0 ,故本例之中，主轴内孔直径取为45d 支承形式选择两支撑，初取悬伸量 90a ，支撑跨距 520L 。 选择平键连接， 2 2 1 4 , 1 0 0b h l m m 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 163383 221 )1( 可得 ， m=63383 221 )1( 可得 ， m=级变速主传动系统设计论文 20 363383 221 )1( 可得 ， m= 3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 36 36 53 19 19 53 分度圆直径 108 108 159 57 57 159 齿顶圆直径 114 114 165 63 63 165 齿根圆直径 宽 25 25 25 25 25 25 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=4组号 基本组 第一扩大组 模数 3 3 分级变速主传动系统设计论文 21 r/. 00（ r/; , m=3（ ; ;B=25（ ; z=19; u= 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 分级变速主传动系统设计论文 22 w 查 【 4】，表 4 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 49 69 59 59 39 79 分度圆直径 147 207 177 177 117 237 齿顶圆直径 153 213 183 183 123 243 齿根圆直径 宽 25 25 25 25 25 25 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： j=619 jw=135 w轴合理跨距的计算 由于电动机功率 P=4据【 1】表 轴径应为 6090步选取分级变速主传动系统设计论文 23 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 轴承刚度，主轴最 大输出转矩 T=95509550905= 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 24 第 4 章 主要零部件的选择 动机的选择 转速 n 1440r/率 P 4用 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 分级变速主传动系统设计论文 25 第 5 章 校核 的 校核 （ 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 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 26 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 27 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 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。 分级变速主传动系统设计论文 28 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。 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。 错误 !未找到引用源。 轴上装的摩擦离合器和变速齿轮。有两种布置 方案，一是将两级变速齿轮和离合器做成一体。齿轮的直径受到离合器内径的约束，齿根圆的直径必须大于离合器的外径，负责齿轮无法加工。这样轴的间距加大。另一种布置方案是离合器的左右部分分别装在同轴线的轴上，左边部分接通，得到一级反向转动，右边接通得到三级反向转动。这种齿轮尺寸小但轴向尺寸大。我们采用第一种方案，通过空心轴中的拉杆来操纵离合器的结构。 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上。制动器不要放在转速太低轴上，以免制动扭矩太大，是制动尺寸增大。 齿轮在轴上布置很重要，关系到变 速箱的轴向尺寸，减少轴向尺寸有利于提高刚度和减小体积。 分级变速主传动系统设计论文 29 结 论 分级变速主传动系统设计的结构及部分计算，到这里基本结束了，由于笔者水平有限，加之时间仓促，仅对分级变速主传动系统主要部分进行设计和校核，定有许多地方处理不够妥当，有些部分甚至可能存在错误，望老师多提宝贵意见。 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。在设计过程中，得到 师的精心指导和帮助，在此表示衷心的感谢 。 分级变速主传动系统设计论文 30 参考文献 【 1】 候珍 秀 . 机械系统设计 订版； 【 2】、于惠力 主编 机械设计 科学出版社 第一版 【 3】、戴 曙 主编 金属切削机床设计 机械工业出版社 【 4】、戴 曙 主编 金属切削机床 机械工业出版社 第一版 【 4】、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论文 31 致 谢 在设计成过程中，感谢很多人的帮助和指点， 首先我要感谢我的母校的辛勤培育，感谢院系各位老师四年来的谆谆教诲，感谢他们默默的栽培我。 本 次设计 是在我的导师 严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持， 在此，谨向教师表示衷心的感谢和崇高的敬意！ 。 此外，在毕业设计过程中，也得到了其他老师和同学的帮助，设计任务一直在很好的氛围中进行，在这里，也向他们表示真诚的感谢！ 再次向设计中所有提供过帮助的人表示感谢！ 1X X 大学课 程 设 计 ( 论 文 )分级 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4目 录摘 要 . . 章 绪论 . 课程设计的目的 . 课程设计的内容 .论分析与设计计算 .样技术设计 . 课程设计题目、主要技术参数和技术要求 . 章 运动设计 . 运动参数及转速图的确定 .速范围 .速数列 . 确定各变速组此论传动副齿数 . 核算主轴转速误差 . 章 动力计算 . 带传动设计 . 计算转速的计算 . 齿轮模数计算及验算 . 传动轴最小轴径的初定 . 主轴合理跨距的计算 . 章 主要零部件的选择 . 电动机的选择 . 轴承的选择 . 键的规格 . 变速操纵机构的选择 . 章 校核 . 刚度校核 . 轴承寿命校核 . 章 结构设计及说明 . 结构设计的内容、技术要求和方案 . 展开图及其布置 . . . 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。分级变速主传动系统设计论文71 . 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：分级变速主传动系统设计技术参数 ： N m i n=50/m i n ； N m a x=800r/ m i n ； Z = 9 级 ； 公比为 电动机功率 P = 4K W；电机转速 n=1440r/ m i 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。分级变速主传动系统设计论文8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R n= m i nm a 50800= 162 . 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 50r/ m i n 、 然后每隔 5个数取一个值 （ ， 得出主轴的转速数列为 50 r / m i n 、 71r/ m i n 、 100r/ m i n 、 140r / m i n 、 200r/ m i n 、 280 r / m i n ， 400 r / m i n ， 560 r / m i n ， 800r/ m i n 共 9 级。2 . 1 . 3 确定 结构式对于 Z = 9 可分解为： Z = 3 1 3 3 。 。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 = 3 1 3 3 , 易知第二 扩大组的变速范围 r= ( P 3 - 1 ) x = 8 满足要求 ，其结构网如 图2 = 此满足要求。各级转速误差n 800 560 4 00 2 80 200 1 00 71 50n 802 .0 0 有一级转速误差小于 因此不需要修改齿数。分级变速主传动系统设计论文12第 3 章 动力 计算3 . 1 带传 动设计输出功率 P = 4 k w , 转速 n 1 = 1 4 4 0 r / m i n , n 2 = 2 8 0 r / m i n（ 1 ）确定计算功率 :按最大的情况计算 P = 4 k w ,K 为工作情况系数，查 1 表 取 K = 1 d = k A P = 1 4 2 ）选择 V 带的型号 :根据 p d ,n 1 = 144 0r/ m i n 参考 1 图表 小带轮直径 ， 查表选择 A 型 V 带00m m（ 3 ）确定带轮直径 d1,d 1 = 100m v= d 1 n 1 / ( 60 X 100 0/( 60 d 2 = n 1 d 1 / n 2= 144 0280=m 取 00m m 查 1表 i = d 2 / d 1 = 500/ 100=5（ 4 ）定中心矩 a 和基准带长 L d 1 初定中心距 a 00.7(d 1 + d 2 ) a 0 2(d 1 + d 2) )420 a 0 1200 取 a o = 7 002 带的计算基准长度L d 0 2 ( d 1 + d 2 ) / 2+( d 2 - d 1 ) 2 / 420+ ( 100+ 500)/ 2+( 500- 100) 2 / 40 2399m 1 表 L d 0 = 2400m m 3 计算实际中心距a a 0 + ( / 2=7 00+( 2400- 2399) = m 4 确定中心距调整范围a m a x = a + ma m i n = a - m（ 5 ）验算包角 : 1 = 1800 - （ d 2 - d 1 ） / a X 1800 - ( 180 1720 1200分级变速主传动系统设计论文19d 1 = 80 后轴径的 d 2 =（ d 1 ， 取 d 2 = 60 根据设计方案 ， 前轴承为 N N 3016轴承为圆锥滚子轴承。定悬伸量 a = 120主轴孔径为 30轴承刚度，主轴最大输出转矩 T = 9550 9550 905 = 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 削力（沿 y 轴） 4716 x 轴） c = 2358 = 22 F + = 轴端受力为 F = 假设 l / a = 2 ， l = 3a= 240前后支承反力 R A 和 别为R A = F l = 240240120+ = = F 240120 = 献 【 1】 式 ： K r = r a i z 前 支承的刚度 ： / d e = ( 80+60)/ 2=70故惯性矩为I = 64 )44 = 10- 8 m 4 = 3A= 63 81 1 = 1 】图 3- 38 得 = 原假设接近，所以最佳跨距 0l = 120 2400l ，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后轴径 d=80前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20第 4 章 主要 零部件 的选择4 . 1 电动 机的选 择转速 n 1440r/率 P 4 系列三相异步电动机4 . 2 轴承 的选择I 轴：与带轮靠近段安装双列角接触球轴承代号 7007沟 球轴承 6 0 12I I 轴：对称布置 深沟 球轴承 6 0 09I I I 轴：后端安装双列角接触球轴承代号 7015010012 3 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 I I 轴上 的三联滑 移齿轮和 二联滑移齿轮。分级变速主传动系统设计论文21第 5 章 校核5 . 1 轴的 校核（ a ） 主轴的前端部挠度 25 y = =（ b ） 主轴在前轴承处的倾角 0 容 许 值 轴 承（ c ） 在安装齿轮处的倾角 0 容 许 值 齿65 16 70 78 75 50 80 236 85 160 90 150D 7690Di l + + + + + = = 平 均总E 取为 0E MP a= ， 4 4 40 87 45( 1 ) ( 1 ) 1356904( )64 64 87 = = =4 3 4 32 955 10 955 10 268400 125d n = = = 主 计件 （ ）07( )y N= = ， 17( )x N= =由于小齿轮的传动力大，这里以小齿轮来进行计算4 42 955 10 2 955 10 582 )3 20 125m z 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 + = = 可得 2105( ) , 6477( )Q z Q F N= =2 2 1268 160 135253( )3 3Z l N = = 507 160 54080( )3 3y l N = = 317 130 20605( )2 2x d N = = 级变速主传动系统设计论文22由上图可知如下数据： a=364mm,b=161mm,l=525mm,c=87垂直平面）1( )6Q ZF l l += , 22 ( )3 ZF cy l l= + , 3 ( 2 3 )6 zM cy l = +1 2 3 zy y y y= + + =( )3Q ZF ab b 齿 1 ， ( 2 3 )6 ZF l = +齿 2 ， ( 3 )3 ZM l = +齿 0 = + + = 齿 Z 齿 1 齿 2 齿 3( )6Q ZF ab l +=轴 承 1 ， 3zF c =轴 承 2 ， 3ZM =轴 承 0 = + + = 轴 承 Z 轴 承 1 轴 承 2 轴 承 3计算（在水平面）1( )6Q yF l l += , 22 ( )3yF cy l l= + , 3( ) ( 2 3 )6y cy l = +分级变速主传动系统设计论文231 2 3 yy y y y= + + =( )3Q yF ab b 齿 1 ， ( 2 3 )6 yF l = +齿 2 ， ( ) ( 3 )3y l = +齿 0 = + + = 齿 y 齿 1 齿 2 齿 3( )6Q yF ab l +=轴 承 1 ， 3yF c =轴 承 2 ，( )3y =轴 承 0 = + + = 轴 承 y 轴 承 1 轴 承 2 轴 承 3合成：2 2 s z s yy y y= + = 2 2 = + = 齿 齿 y 齿 = + = 轴 承 轴 承 Z 轴 承 2 轴承 寿命校 核由 轴 最小轴径可取轴承为 7008 = 3 ； P = X F r + Y F a X = 1 ， Y = 0 。对 轴受力分析得：前支承的径向力 轴承寿命的计算公式：预期的使用寿命 = 150000h = )= 18016670 3) = 316670 000( ) = h = 15000级变速主传动系统设计论文24第 6 章 结构 设计及 说明6 . 1 结构 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
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