题目13-分级变速主传动系统课程设计【减速器变速箱课程设计类全套】
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13
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题目13-分级变速主传动系统课程设计【减速器变速箱课程设计类全套】,题目,13,分级,变速,传动系统,课程设计,减速器,变速箱,全套
- 内容简介：
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- 1 - 哈尔滨理工大学 课 程 设 计 题 目： 机械系统设计课程设计 院 、 系： 机械动力工程学院 班 级： 机械 姓 名： 学 号： 指导教师： - 2 - 目录 一 . .机械系统设计课程设计题目 2 三 计 . 2 四 . 主轴 . .- 3 - 一 . 课程设计的目的 机械系统设计课程设计是在学习完本课程后，进行一次学习和设计的综合性练习。通过课程设计，使我们能够应用所学过的基础课、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结构，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，设计标准资料的方法，达到积累设计知识和设计技巧，提高我们设计能力的目的。通过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。 二 课程设计题目和主要 技术 参数和技术要求 1. 设计题目 和技术参数 题目 13： 分级变速主传动系统设计 技术参数： 1r/10r/ Z=6 级；公比为 动机功率 P=4机转速 n=1440r/求： (1)完成装配图的设计 包括床头箱传动系统 展开图和床头箱 横剖 图。 (2)利用电动机完成换向和制动。 (3)各滑移齿轮采用单独操纵机构。 (4)进给传动系统采用单独电动机驱动。 三 计 运 动设计 定转速数列及转速范围 由设计题目知最低转速为 71r/比为 文献 2表 得主轴的转速数列值为 （单位： r/:71， 118， 180， 280， 450， 710. 转速范围 = = =10 - 4 - 传动组数和传动副数 本设计为 6级变速 ， 结构式 为： 6=31 23 ，画结构网：结构网如下图所示： 轮齿数的确定 2,因此 ,故取 = = = = = =4 8 所以满足条件 = = = =8 所以满足条件 由转速图上定的传动副和 传动比，查文献 2表 数和最大不超过 100120，可得各齿轮组的齿数如下表： 表 1 传动组 传动比 齿数 第 1传动组 1： 8： 70 1： 8： 60 1： 1 49： 49 第 2传动 1： 4 20： 80 - 5 - 制 转速图 ： 结构网格数 3， 升 2降 4， 由文献 3表 取 125（ 1 ） 177.0 取 180确定出齿数后对转速图完善如下： 0 组 1： 1 50： 50 - 6 - 主轴 算转速 （ 1） 本设计所选的是中型普通车床，所以 71 118r/2). 传动轴的计算转速 在转速图上，可推出各传动轴的计算转速如下： =118r/=450r/=710r/ 3） 可得出各齿轮计算转速。现将各齿轮的计算转速列入下表中 序号 nj(r/ 710 710 710 450 450 500 450 450 450 118 轴 （ 1）主轴轴径的确定 在设计初期，由于主轴的结构尚未确定，所以只能根据现有的资料初步确定主轴直径。初选取前轴径 0 ，后轴颈的轴径为前轴径，所 以。 - 7 - （ 2）传动轴直径初定 传动轴直径进行概算 轴： =60635 ( d = 取 35： 152800（ = 取 45 齿轮参数确定、齿轮应力计算 （ 1） 齿轮模数的初步 计算 一般同一组变速组中的齿轮取同一模数，选择负荷最小的齿轮，按简化的接触疲劳强度由文献 5公式（ 8）进行计算： 式中： 为了不产生根切现象，并且考虑到轴的直径，防止在装配时干涉，对齿轮的模数作如下计算和选择： 49/49, 30r/6338 31 1 2( 1)m Z Z u =取 - 8 - 20/80 ,30r/6338 31 1 2( 1)m Z Z u = 取 （ 2） 齿轮参数的确定 计算公式如下： 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 齿宽 =6 取 =8 由已选定的齿数和计算确定的模数，将各 个齿轮的参数计算如下表： 轴 齿 模数 m 分度圆 直径 d 齿顶 圆 直径 齿根 圆 直径齿宽 B 代号 齿数 I 49 2 98 102 93 16 28 2 56 100 51 16 38 2 76 80 71 16 49 2 98 102 93 16 70 2 140 144 145 16 60 2 120 124 115 16 50 3 150 156 142 24 20 3 60 66 52 24 50 3 150 156 142 24 80 3 240 246 232 24 - 9 - 传动设计 输出功率 P=4速 440r/10r/ 计算设计功率 Pd 表 4 工作情况系数原动机 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 ， 取 1 . 1 4 4 . 4 k e P k W - 10 - 择带型 普通 械设计 3 11选取。 根据算出的 小带轮转速 1440r/查图得： 0 100可知应选取 带。 定带轮的基准直径并验证带速 由机械设计 3 7查得，小带轮基准直径为 80 100取 0075 295表 13 表 3 Y Z A B C D E 0 75 125 200 355 500 21211440 = 2 . 0 2 8 , = 1 0 0 2 . 0 2 8 = 2 0 3 m 所 以 由机械设计 3得200 误差验算传动比：21200= 2 . 0 4(1 ) 1 0 0 (1 2 % )d 误（ 为弹性滑动率） - 11 - 误差112 . 0 4 2 . 01 0 0 % 1 0 0 % 2 % 1 0 %2 . 0 误 符合要求 带速 1 1 0 0 1 4 4 0v = 7 . 4 4 /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 3 12查得， 0 面已得到1a=z=4，则 1a 1 6 7 . 5 92 s i n = 2 4 1 2 0 . 6 7 s i n N = 9 5 9 . 7 2 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 - 13 - 力要小 , 带轮由轮缘、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 V 带两侧面间的夹角是 40，为了适应 V 带在带轮上弯曲时截面变形而使楔角减小，故规定普通 V 带轮槽角 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 普通 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 - 14 - 38 - 80 118 190 315 475 600 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 7 （ 2） 腹板带轮：用于中小尺寸的带轮 ( 300 )，如图 7 （ 3） 孔板带轮：用于尺寸较大的带轮 (d) 100 )，如图 7 （ 4） 椭圆轮辐带轮：用于尺寸大的带轮 ( 500 )，如图 7 （ a） （ b） （ c） （ d） 图 7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） 最佳跨距 设机床最大加工回转直径为 400动机功率 P=4轴孔径为 40轴计算转速为 100r/ 已选定的前后轴径为 ： 0 4 主轴输出的最大转矩： T 9550 身上最常用的最大加工直径为最大回转直径的 60% ，即 - 15 - 此力作用在顶尖的工件上，主轴和尾架各承受一半，故主轴端受力为 a/ 取 a/ =故 a=120(3 设初值 前后轴承的支反力为 前后轴承的刚度 由手册四表 5 12 采用圆锥滚子轴承 =750N/ =530N/文献 2公式 求最佳跨距 : 当量外径 惯性距 I=)=192 = = 由文献 2查图 /a= 最佳跨距 120 择电动机 ,轴承，键和操纵机构 - 16 - 转速 n 1440r/率 P 4用 112D 承的选择： 带轮靠近段安装 两个 深沟球轴承代号 6208 B 18个深沟球轴承代号 6207 B=17 称布置 三个 深沟球轴承代号 6209 B=19径 64端采用圆锥滚子轴承代号 30313 B 23径 80端采用 两个 圆 柱 滚子轴承代号 B=26 择 普通平键 规格 ： b h=10 8 l=60 键规格： N d D B 8 50 56 10 b h=25 14 l=100 选用左右摆动的操纵杆使其通过杆的推力来控制 四 、主轴 算主轴转速误差 实际传动比所造成的主轴转速误差一 般不超过 ，即 本设计中公比为 以 轴： =1440228100=100630 = 符合要求 轴 : i= 时 : =6307028=100250 = 符合要求 - 17 - i= 时 : =6306038=100400 = 符合要求 i= 时 : =6304949=630r/100630 630633 =0 符合要求 轴： i=1 时 : =6305050=630r/100630 630630 =0 符合要求 i=41时 : =2508020=65r/10063 6365 = 符合要求 每根轴的转速误差均在允许的范围内，因此总体传动符合要求。 轮的应力验算 在验算变速箱中的齿轮应力时，选相同模数中承受载荷最大，齿数最小的齿轮进行接触应力和弯曲应力计算。 校核对象。 （ Z 28） 由文献 5公式（ 9）、（ 10）知验算公式如下： 接触应力验算公式为 : 弯曲应力验算公式为 : 式中：电动机功率 从电动机到计算齿轮的传动效率 = - 18 - 传递的额定功率 ： N= 算转速 630r/,初算的齿轮模数 m 齿宽 B 24齿轮齿数 Z 28 ,大齿轮与小齿轮齿数之比，外啮合取正值： 2870 命系数 , 工作期限系数 齿轮在中型机床工作期限内的总工作时间 : 15000 h 同一变速组内的齿轮总工作时间 T 5000h 齿轮的最低转速 710r/准循环次数，钢和铸铁件：接触载荷取 弯曲载荷取 疲劳曲线指数，钢和铸铁件：接触载荷取 ，弯曲载荷时， 对正火、调质时取 按接触应力计算时， 弯曲应力计算时， 文献 4表 2速变化系数接触载荷取 曲载荷时取 文献 4表 2率利用系数接触时取 曲时取 由文献 42表 2料强化系数接触时取 曲时取 所以 ,接触时 ,弯曲时 . - 19 - 考虑载荷冲击的影响，中等冲击时工作状况系数取 1 V 由文献 4表 4载荷系数 : 文献 4表 4向载荷分布系数 : 1 由文献 5表 1，查得齿型系数 Y=文献 4表 4用接触应力 600用弯曲应力 由以上数据带入公式验算： =j 600 =经验算知，所选齿轮合格。 在验算变速箱中的齿轮应力时，选相同模数中承受载荷最大，齿数最小的齿轮进行接触应力和弯曲应力计算。 校核对象。 （ Z 20） 由文献 5公式（ 9）、（ 10）知验算公式如下： 接触应力验算公式为 ： 弯曲应力验算公式为 式中：电动机功率从电动机到计算齿轮的传动效率 ： = - 20 - 传递的额定功率 ： N= 算转速 250r/ 初算的齿轮模数 m 3（ 齿宽 ， B 24齿轮齿数 Z 20 大齿轮与小齿轮齿 数之比，外啮合取正值： 2080 4 寿命系数 ， 工作期限系数 齿轮在中型机床工作期限内的总工作时间 ： 15000 h 同一变速组内的齿轮总工作时间 : T 7500h 齿轮的最低转速 250r/准循环次数，钢和铸铁件：接触载荷取 弯曲载荷取 疲劳曲线指数，钢和铸铁件：接触 载荷取 ，弯曲载荷时，对正火 调质时取 按接触应力计算时， 弯曲应力计算时， 文献 4表 2速变化系数接触载荷取 曲载荷时取 文献 4表 2率利用系数接触时取 曲时取 由文献 42表 2料强化系数接触时取 曲时取 所以，接触时 ，弯曲时 考虑载荷冲击的影响，中等冲击时工作状况系数取 1 - 21 - V 由文献 4表 4载荷系数 ： 文献 4表 4向载荷分布系数 ： 1 由文献 5表 1， 查得齿型系数 ： Y=4表 4用接触应力 ： 600用弯曲应力 ： 由以上数据带入公式验算： =j 600 =经 验算知，所选齿轮合格。 相同 模数中承受载荷最大， 齿数最小的齿轮进行接触应力和弯曲应力计算。 的最小齿数齿轮比较危险，为校核对象。（ Z 50） 由文献 5公式（ 9）、（ 10）知验算公式如下： 接触应力验算公式为 ： 弯曲应力验算公式为 ： 式中：电动机功率从电动机到计算齿轮的传动效率 ： 传递的额定功率 ： N= 计算转速 100r/ 初算的齿轮模数 m 3（ ， 齿宽 B 24- 22 - 小齿轮齿数 Z 50， 大齿轮与小齿轮齿数之比，外啮合取正值： 5050 1寿命系数 ， 工作期限系数 齿轮在中型机床工作期限内的总工作时间 ： 15000h 同一变速组内的齿轮总工作时间 : T 15000 齿轮的最低转速 100r/准循环次数，钢和铸铁件： 接触载荷取 弯曲载荷取 疲劳曲线指数，钢和铸铁件：接触载荷取 ，弯曲载荷时，对正火、调质时取 按接触应力计算时， 按弯曲应力计算时， 由文献 4表 2速变化系数 接触载荷取 曲载荷时取 文献 4表 2率利用系数接触时取 由文献 42表 2料强化系数接触时取 曲时取 - 23 - 所以，接触时 ，弯曲时 . 考虑载荷冲击的影响，中等冲击时工作状况系数取 1 V 由文献 4表 4载荷系数 1 由文献 4表 4向载荷分布系数 1 由文献 5表 1，查得齿型系数 Y=文献 4表 4 许用接触 应力 600 许用弯曲应力 由以上数据带入公式验算： = 600 =- 24 - 经验算知，所选齿轮合格。 献七，考虑 齿轮转速 ，载荷状况，对振动，噪声，使用性能方面的要求，选取齿轮精度等级为七级 （ 1） 前后轴承都是圆锥滚子轴承 （ 2） （ 3） 作用在主轴上的扭矩 = （ 4） 作用在 - 25 - 5）作用在 6）挠度计算取 断面惯性矩 I 2552499 E N/ （ 7） 按文献中公式用变形叠加法、向量合成法，计算 表 4 单位： 度 坐标 方向 作用在 作用在 叠加后的挠度 合成后的挠度 计算值 允许值 x y x y ：表 4中的计算值由公式 计算合成 . 由表 4中的计算结果知，
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