【课题8】分级变速主传动系统设计论文 题目8.pdf

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 （ 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。6 . 2 展开 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。I 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分级变速主传动系统设计论文25和减小体积。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