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题目38-无级变速主传动系统设计（含CAD图纸和加说明书）
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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 ) 无级变速主传动系统设计 （题目 38） 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 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 目 录 摘 要 . 2 目 录 . 6 第 1 章 绪论 . 8 程设计的目的 . 8 程设计的内容 . 8 论分析与设计计算 . 8 样技术设计 . 8 制技术文件 . 8 程设计题目、主要技术参数和技术要求 . 9 程设计题目和主要技术参数 . 9 术要求 . 9 第 2 章 运动设计 . 10 动参数及转速图的确定 . 10 定结构网 . 10 制转速图和传动系统图 . 11 定各变速组此传动副齿数 . 11 第 3 章 动力计算 . 13 传动设计 . 13 算设计功率 . 13 择带型 . 14 证带速并确定带轮的基准直径 . 14 定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角 . 15 定带的根数 z . 16 定带轮的结构和尺寸 . 16 定带的张紧装置 . 16 算压轴力 . 16 算转速的计算 . 18 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 轮模数计算及验算 . 18 轴合理跨距的计算 . 24 第 4 章 主要零部件的选择 . 25 动机的选择 . 25 承的选择 . 25 速操纵机构的选择 . 25 第 5 章 校核 . 25 的校核 . 25 承寿命校核 . 28 第 6 章 结构设计及说明 . 29 构设计的内容、技术要求和方案 . 29 开图及其布置 . 30 结 论 . 31 参考文献 . 32 致 谢 . 33 分级变速主传动系统设计论文 8 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 9 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 38： 无级变速主传动系统设计 技术参数： 6r/000r/50r/ 电动机功率 000r/300r/ 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 10 第 2 章 运动设计 动参数及转速图的确定 技术参数： 6r/000r/50r/ 电动机功率 000r/300r/ (1)无级变速传动系统的恒功 率调速范围 2503000 =12 (2)交流调速电动机的恒功率调速范围 13003000 =3)分级变速传动的转速级数 Z： Z=3 取 Z=3 定结构网 主轴的计算转速为 250r/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 11 制转速图和传动系统图 （ 1）绘制转速图： 图 2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 12 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 齿数 36 54 60 40 40 60 22 78 分级变速主传动系统设计论文 13 第 3 章 动力计算 传动设计 输出功率 P=速 300r/300r/ 计算设计功率 Pd 表 3作情况系数原动机 类 类 一天工作时间 /h 10 1016 16 10 1016 16 载荷 平稳 液体搅拌机；离心式水泵；通风机和鼓风机（ ）；离心式压缩机；轻型运输机 荷 变动小 带式运输机（运送砂石、谷物），通风机（ ）；发电机；旋转式水 泵；金属切削机床；剪床；压力机；印刷机；振动筛 荷 变动较大 螺旋式运输机；斗式上料机；往复式水泵和压缩机；锻锤；磨粉机；锯木机和木工机械；纺织机械 荷 变动很大 破碎机（旋转式、颚式等）；球磨机；棒磨机；起重机；挖掘机；橡胶辊压机 据 稳 ，两班工作制（ 16小时），查 机械设计 ， 分级变速主传动系统设计论文 14 取 1 . 1 2 . 2 2 . 4 2 k e P k W 择带型 普通 机械设计 3 11选取。 图 3据算出的 1300r/查图得： d d=80 100可知应选取 带。 证带速并确定带轮的基准直径 由 机械设计 3 7查得，小带轮基准直径为 80 100取 9075 295表 13 表 3带带轮最小基准直径Y Z A B C D E 0 75 125 200 355 500 21211300 = 1 , = 9 0 1 = 9 0 m 所 以 由 机械设计 查“ 得20级变速主传动系统设计论文 15 误差验算传动比：2190= 1 . 0 2(1 ) 9 0 (1 2 % )d 误（ 为弹性滑动率） 误差111 . 0 2 11 0 0 % 1 0 0 % 2 % 5 %1 误 符合要求 带速 1 9 0 1 3 0 0v = 7 . 4 3 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 满足 5m/以宜选用 总之，小带轮选 带轮选择 带轮的材料：选用灰铸铁， 定带的张紧装置 选用结构简单，调整方便的定期调整中心距的张紧装置。 算压轴力 由 机械 设计 13 12 查得， A 型带的初拉力 面已得到1a=z=3，则 1a 1 6 5 . 1 72 s i n = 2 3 1 2 3 . 3 1 s i n N = 7 3 3 . 6 7 z F 对带轮的主要要求是质量小且分布均匀、工艺性好、与带接触的工作表面加工精度要高，以减少带的磨损。转速高时要进行动平衡，对于铸造和焊接带轮的内应力要小 , 带分级变速主传动系统设计论文 17 轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分称为轮缘，轮缘是带轮的工作部分，用以安装传动带，制有梯形轮槽。由于普通 是 40 ，为了适应 规定普通 为 32 、34 、 36 、 38 （按带的型号及带轮直径确定），轮槽尺寸见表 7在轴上的筒形部分称为轮毂，是带轮与轴的联接部分。中间部分称为轮幅（腹板），用来联接轮缘与轮毂成一整体。 表 3通 V 带轮的轮槽尺寸（摘自 项目 符号 槽型 Y Z A B C D E 基准宽度 b p 基准线上槽深 h 基准线下槽深 h 槽间距 e 8 12 15 19 37 第一槽对称面至端面的距离 f 6 7 9 16 23 28 最小轮缘厚 5 6 10 12 15 带轮宽 B B =( z e + 2 f z 轮槽数 外径 d a 轮 槽 角 32 对应的基准直径 d d 60 - - - - - - 34 - 80 118 190 315 - - 36 60 - - - - 475 600 38 - 80 118 190 315 475 600 分级变速主传动系统设计论文 18 极限偏差 1 V 带轮按腹板（轮辐）结构的不同分为以下几种型式： （ 1） 实心带轮：用于尺寸较小的带轮 (3)d 时 )，如图 3 （ 2） 腹板带轮：用于中小尺寸的带轮 ( 300 )，如图 3 （ 3） 孔板带轮：用于尺寸较大的带轮 (d) 100 )，如图 3 （ 4） 椭圆轮辐带轮：用于尺寸大的带轮 ( 500 )，如图 3 （ a） （ b） （ c） （ d） 图 3轮结构类型 根据设计结果，可以得出结论：小带轮选择实心带轮， 如图 （ a） ,大带轮 选择 腹板带轮 如图 （ b） 算转速的计算 （ 1） 传动件的计算转速)1( mi n/25 0 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 0 2 . 2 0 . 9 6 0 . 9 9 2 . 0 5 3 32 . 0 5 3 3 0 . 9 7 0 . 9 9 1 . 9 0 6 6I r I r k k w （ 3）计算各轴的扭矩： 轴 序 号 电动机 (0) 计算转速 r/300 866 250 分级变速主传动系统设计论文 19 442 . 0 5 3 39 5 5 1 0 2 2 6 4 3 . 0 3 ( )8661 . 9 0 6 69 5 5 1 0 7 2 8 3 4 . 3 4 ( )250 m m m 1;:(91)4(4: 66r/ 代入公式得 4 308771 . 6 4 3 2 . 2 5 ;0 . 5 整取 35Id I: 50r/ 代入公式得 4 993201 . 6 4 3 3 . 7 8 ;0 . 5m m 圆整取5据电机功率 P=取主轴前轴 60取 0后轴颈 04、 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 (1)齿数的计算：在同一传动组内各传动副齿数和 Z相同 齿数和m i n m a xm i )Z Z 取2 1( 1 ) 2 2 1 0 00 . 2 8Z 查表验证2 合适，即此时33 1 . 531 0 . 2 8 则 3z=78 同理：22 0 . 521 0 . 6 6 查表2z=40 则 2z=60 0 11 . 5z 查表 1z =40 则 1z =60 分级变速主传动系统设计论文 20 01Z=36 Z=90 查表得： 1z=54 （ 2)校核转速误差： 实际传动比造成主轴转速误差 , 1 0 ( 1 ) % 4 . 1 % ，其中 ,n 为实际转速， n 为标准转速。 n=250r/n =1300 36/54 22/78= 2 4 4 . 5 2 5 0 ) / 2 5 0 =全部满足要求 45号钢整体淬火， 1 1 0 0j 按接触疲劳计算齿轮模数 m 同一变速组中齿轮取同一模数，选择负荷最小的齿轮按接触疲劳计算齿轮模数 m (1)45 号钢，整体淬火， j=551(2) 按接触疲劳计算齿轮模数 m 31( 1 )16338dm j u n动电机的功率（ j n 齿轮计算转速（ r/ u 大小齿轮齿数比；16 1 0 ; Z 33 228 ; 2 2 ; 3 . 4 8 ; 2 5 0 / m i n( 7 8 / 2 2 1 ) 3 . 01 6 3 3 8 3 . 7 5 ;8 2 2 7 8 / 2 2 5 5 1 2 5 0jZ u n m=48 m；0z=36;u=300r/,0z=54 31( 1 )16338 dm j u n m=3 （ 2） 基本组齿轮计算 。 分级变速主传动系统设计论文 21 0齿轮 0 齿数 36 54 模数 3 3 分度圆直径 108 162 齿顶圆直径 114 168 齿根圆直径 宽 24 24 1齿轮 1 2 3 齿数 60 40 40 60 22 78 模数 4 4 4 4 4 4 分度圆直径 240 160 160 240 88 312 齿顶圆直径 248 168 168 248 96 320 齿根圆直径 230 150 150 230 78 302 齿宽 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平均取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： 分级变速主传动系统设计论文 22 P )(101 9 12 3215 式中 这里取 r/. , ; K 限系数； 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 分级变速主传动系统设计论文 23 【 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： 31 2 30 . 8 3 ; 0 . 5 8 ; 0 . 6 4 ; 0 . 8 9( 1 )2 0 8 8 1 0 5 5 0 . 5 1 0 0 0n N q K K K K N M p a M P aZ m u B n 2 弯曲应力校核： 1060 2 . 2 551 2 320 . 8 3 ; 0 . 7 8 ; 0 . 7 7 ; 1 . 1 1 ; 0 . 3 9 51 9 1 1 0 5 0 6 3 2 0n N q K K K N M p a M P aZ m B Y n 1合格 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 (分级变速主传动系统设计论文 24 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 取 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=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分级变速主传动系统设计论文 25 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。 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 分级变速主传动系统设计论文 26 （ 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 27 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 28 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 239550 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： 1 4 5 21 4 5 p N 3 8 73 8 p N 分级变速主传动系统设计论文 29 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
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