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题目 21 机械 系统 设计 课程设计 资料 减速器 变速箱 全套

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1 目 录 第 1 章 绪论 . 2 程设计的目的 . 2 程设计的内容 . 2 程设计题目、主要技术参数和技术要求 . 3 第 2 章 运动设计 . 4 动参数及转速图的确定 . 4 算主轴转速误差 . 7 第 3 章 动力计算 . 8 传动设计 . 8 算转速的计算 . 9 轮模数计算及验算 . 10 动轴最小轴径的初定 . 13 轴合理跨距的计 算 . 14 第 4 章 主 要部件的校核 . 15 轴强度、刚度校核 . 15 的刚度校核 . 17 承寿命校核 . 18 总 结 . 19 参 考 文 献 . 20 2 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： 3 （ 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。 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 21：分级变速主传动系统设计 技术参数： 0r/000r/Z=12 级；动机功率 P=机转速 n=710/1420r/ 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 第 2章 运动设计 动参数及转速图的确定 转速范围 Rn=01000= 转速数列 查 1表 首先找到 80r/后每隔 3 个数取一个值，得出主轴的转速数列为 80 r/100 r/125 r/60r/200 r/250 r/315 r/400 r/500 r/630 r/800r/1000 r/ 12 级。 传动组数 对于 Z=12， 可分解为： 12=2 3 2。 写传动结构式 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=12=23 31 26。 画转速图 转速图如下图 2 5 图 2统转速图 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 6 图 2主传动系统图 轮齿数的确定 变速组内 取模数相等， 据设计要求 17,齿数和 100120，由【 1】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： 代号 Z1 Z2 Z3 4 5 齿数 27 43 31 39 35 35 21 52 45 28 7 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 - 转 速 标 准 转 速标准转速 10( 对 000r/1420*125/280*35/35*45/28= 则有 (1000= 120 求带根数 带速 = D1 (60 1000)=125 1420/(601000)= s 传动比 i i=1420/630=根数 由【 2】中表 用插值法得 由【 2】中表 用插值法得 由【 2】中表 包角系数 K= 9 由【 2】中表 得长度系数 Z=（ KK L =（ ( Z=4 根 算转速的计算 轴的计算转速 公式 nj=)z 得，主轴的计算转速 60r/ 定各传动轴的计算转速 轴共有 6 级转速： 200r/250 r/315 r/00r/500r/630r/经传动副 Z1 传动主轴，则全部传递全功率；若经传动副 Z2 传动主轴，全部传递全功率，其中 200r/传递全功率的最低转速， 故其计算转速 n j=200 r/ 轴有 2 级转速，且都传递全功率，所以其计算转速 n j=315 r/计算转速入表 3 表 3各轴计算转速 定齿轮副的计算转速 确定齿轮副的计算转速。齿轮 Z 5 装在主轴上并具有 315 6 级转速，它们都传递全功率，故 Z5 j=315 r/ 齿轮 在轴上，有 200r/ 6 级转速，但经齿轮副 Z5 传动主轴，则全部传递全功率，故 Z5 j=200r/次可以得出其余齿轮的计算转速，如表 3 轴 号 轴 轴 轴 计算转速 r/15 200 160 10 表 3齿轮副计算转速 单位：（ r 1 序号 Z1 Z2 Z4 Z500 315 250 315 315 200 80 200 315 轮模数计算及验算 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( 由上面各轴的输出功率计算可知，在电动机功率为P=速 n=1420r/，传动系统受力最大，则由此数据 计算。 I ： 1(16338mm i n/315;1;35;83 22 ： 6338mm i n/200;5;6322 取整后模数为： I ： 3： 3 本组齿轮计算 基本组齿轮几何尺寸见 表 3 11 表 3本组齿轮几何尺寸 齿轮 齿数 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 齿宽 27 81 87 4 Z1 43 129 135 4 31 93 99 4 Z2 39 117 123 4 05 111 4 Z335 105 111 4 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 1212 ( 1 ) ()j E H Z M P 弯曲应力验算公式为： 112 ()F a S Y Y Y M P am b d 式中 ，这里取 N 为电动机功率， N=4r/. 15（ r/; , m=3（ ; ;B=24（ ; z=27 u= K 12 里取 T=15000h.; 1n r/, 1n =200（ 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 w 查 【 4】，表 4 w =275 根据上述公式，可求得及查取值可求得： j=1212 ( 1 ) () Z M P =635 j w=78 w大组齿轮计算 扩大组齿轮几何尺寸 见表 3 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 13 3K =2K =1， 1K =1， m=355； 可求得： j = j =650w = w =275 3扩大组齿轮几何尺寸 齿轮 Z4 齿数 21 52 45 28 分度圆直径 63 156 135 84 齿顶圆直径 69 162 141 90 齿根圆直径 宽 18 18 18 18 动轴最小轴径的初定 由【 5】式 6，传动轴直径按扭转刚度用下式计算： d=4 或 d=91 4 式中 轴 传 递 的 额 定 扭 矩 （ N* T=9550000； = 01 。 I 轴： P=计算转速为： 315r/以可得： ； 3013 1 5 ： P=计算转速为： 200r/以可得： ；312 0 0 2 取整后各轴的轴径为： I 轴为 30为 35 14 主轴合理跨距的计算 由于电动机功率 P=4轴（主轴）的轴径由文献【 1】中的表 取前轴轴径为 60轴直径去前轴径的 ，所以取整后取 50均直径为 55于普通机床主轴内孔径为 的平均直径，取30伸量取 90 理想跨距的设计：本车床的最大回转直径为 200济加工直径取最大回转直径的 60%，故半径为 60轴最大输出转矩在前面可知。 切削力和被切削力，总力为： ； 主轴轴端受力为 F/2=1707N，设 l/a=3，所以 l=270求得前后支反力为： A 569170722761707 ； 初选主轴采用滚子轴承，由文献【 1】中公式 得轴承的刚度： A /3 7 9/5 7 9 ； 平均直径为 55后验算最佳跨距： );/由文献【 1】中的图 知： 与原假设接近，所以最佳跨距0l=90 79理跨距为（ l，取合理跨距 l=250 15 第 4章 主 要部件的校核 主轴强度、刚度校核 的强度校核 1 轴的受力分析 1）求轴传递的转矩 T=610610 00957N )求轴上的作用力 齿轮上的圆周力 2180100957*2=2243N 轮上的径向力 rF= 2243 =817N )确定轴的跨距 1=250，2=120，3=70 2 轴的受力分析 1）作轴的空间受力简图 ，见图 4 ）作水平受力简图和弯矩图 ，见图 4 16 73N 329N 1M=44676N 2M= 3）作垂直受力简图和弯矩图 ，见图 4 68N 48N 3M=71298N 图 4 2 17 4）作合成弯矩图 ，见图 4 2213138721N 22181872N ）作转矩图 T =310 N 00957N ）作当量弯矩图 ，见图 4 22 ( 0 . 6 )M =276580N 机械设计教材表 得，对于 45 钢，b=6001 w=55公式 33687730 0 0 ) =1 w，故轴的强度足够。 的刚度校核 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 的跨距； 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 18 5 合成挠度 c =文献 【 6】，带齿轮轴的许用挠度 y =5/10000 L 即 y = 因合成挠度小于许用挠度，故轴的挠度满足要求。 （ 2）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： 0 . 0 0 0 3 2AB r a d 由文献 【 6】，查得支承处的 = 0 . 0 0 0 3 2 轴的转角也满足要求。 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： 0 . 0 0 0 3 2AB r a d 由文献 【 6】，查得支承处的 = 0 . 0 0 0 3 2 轴的转角也满足要求。 轴承寿命校核 由 轴 最小轴径可取轴承为 6016 深沟球轴承 ,=3P=X=1，Y=0。 对轴受力分析 得： 前支承的径向力 054N。 由轴承寿命的计算公式：预期的使用寿命 15000h )18016670 34 7 0 0 0()5 6 2 3 55808h 15000h 轴承寿命满足要求。 19 总 结 为期二周的机械系统设计课程设计即将结束了，二周的时间虽然短暂，但对我们来说是受益匪浅，收获颇丰的。 通过这二周的设计使我们不再只是胸中空有理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合，进行实实在在的设计。这使得我们不但巩固了理论知识，而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的图书资料和网络信息资源，更熟练的使用我们手中的各种设计手册以及 绘图软件，为我们的毕业设计打下了良好的基础。 课程设计使我们认识到了只是努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论联系实践，理论运用到实际。这无论对我们大学学习，还是日后工作都是很有帮助的。在此，学生也非常感谢