【题目9】分级变速主传动系统设计.

机械系统设计课程设计分级变速主传动系统设计所在学院机械动力工程学院专业机械设计制造及其自动化班级机械11-1姓名学号指导老师陈永秋2014年09月01日目录目录 (I)摘要 (1)第1章绪论 (2)1.1 课程设计的目的 (2)1.2课程设计的内容 (2)1.2.1 理论分析与设计计算 (2)1.2.2 图样技术设计 (2)1.2.3编制技术文件 (2)1.3 课程设计题目、主要技术参数和技术要求 (3)1.3.1课程设计题目和主要技术参数 (3)1.3.2技术要求 (3)第2章运动设计 (4)2.1运动参数及转速图的确定 (4)2.1.1 转速范围 (4)2.1.2 转速数列 (4)2.1.3确定结构式 (4)2.1.4确定结构网 (4)2.1.5绘制转速图和传动系统图 (5)2.2 确定各变速组此论传动副齿数 (6)2.3 核算主轴转速误差 (7)第3章动力计算 (8)3.1 带传动设计 (8)3.1.1计算设计功率Pd (8)3.1.2选择带型 (9)3.1.3确定带轮的基准直径并验证带速 (9)3.1.4确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角 (10)3.1.5确定带的根数z (11)3.1.6确定带轮的结构和尺寸 (11)3.1.7确定带的张紧装置 (11)3.1.8计算压轴力 (11)3.2 计算转速的计算 (12)3.3 轴的计算 (13)3.4齿轮模数计算及验算 (14)3.5 主轴合理跨距的计算 (17)第4章主要零部件的选择 (19)4.1电动机的选择 (19)4.2 轴承的选择 (19)4.3键的规格 (19)4.3变速操纵机构的选择 (19)第5章校核 (20)5.1 轴的校核 (20)5.2 轴承寿命校核 (22)第6章结构设计及说明 (23)6.1 结构设计的内容、技术要求和方案 (23)6.2 展开图及其布置 (23)结论 (24)参考文献 (25)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，传动比第1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。

1.3 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9：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=75r/min；N max=600r/min；Z=7级；公比为1.41；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440r/min 1.3.2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。

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 Rn=min max N N =75600=8 2.1.2 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75r/min 、然后每隔5个数取一个值（1.41=1.066），得出主轴的转速数列为75 r/min 、106r/min 、150r/min 、212r/min 、300r/min 、425 r/min ，600 r/min 共7级。

2.1.3确定结构式对于Z=7可以按照Z=8可分解为：Z=21×22×23。

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=21×22×23,易知第二扩大组的变速范围r=φ(P 3-1)x =1.413=2.8〈8～10满足要求，其结构网如图2-1。

图2-1结构网2.1.5绘制转速图和传动系统图（1）选择电动机：采用Y系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。

（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2-3：1-2轴最小中心距：A1_2min>1/2(Z max m+2m+D)轴最小齿数和:S zmin>(Z max+2+D/m)2.2 确定各变速组此论传动副齿数(1)S z≤100-120,中型机床S z=70-100(2)直齿圆柱齿轮Z min≥18-20图2-3 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Zmi n≥18—20,由表4.1，根据各变速组公比，可得各传动比和齿轮齿数，各齿轮齿数如表2-2。

表2-2 齿轮齿数2.3 核算主轴转速误差 实际传动比所造成的主轴转速误差，一般不应超过±10(Φ-1)％,即nn 标准转速标准转速实际转速n -〈10(Φ-1)％对Nmax=600r/min ，实际转速Nmax=1440×250100×2727×3525×4969=580r/min 则有600580600-=3.3％〈4.1％ 因此满足要求。

同理，根据计算得出其他各组的数据如下表：各级转速误差第3章 动力计算3.1 带传动设计输出功率P=4kW ,转速n 1=1440r/min,n 2=600r/min 3.1.1计算设计功率Pded A d P K P =表4 工作情况系数A K根据V 带的载荷平稳，两班工作制（16小时），查《机械设计》P 296表4， 取K A ＝1.1。

即 1.14 4.4kW d A ed P K P kW ==⨯= 3.1.2选择带型普通V 带的带型根据传动的设计功率Pd 和小带轮的转速n1按教材《机械设计》P 297图13－11选取。

根据算出的P d ＝4.4kW 及小带轮转速n 1＝1440r/min ，查图得：d d =80～100可知应选取A 型V 带。

3.1.3确定带轮的基准直径并验证带速由《机械设计》P 298表13－7查得，小带轮基准直径为80～100mm 则取d d1=100mm> d dmin .=75 mm （d d1根据P 295表13-4查得）表3 V 带带轮最小基准直径min d d2121=2.4,=100 2.4=240mm 600d d d i d d ==⨯所以由《机械设计》P 295表13-4查“V 带轮的基准直径”，得2d d =250mm ① 误差验算传动比：21250=2.55(1)100(12%)d d d i d ε==-⨯-误 （ε为弹性滑动率）误差11 2.55 2.4100%100% 6.2%10%2.4i i i i --=⨯=⨯=误＜ 符合要求 ② 带速 11001440v=7.44/601000601000d d nm s ππ⨯⨯==⨯⨯满足5m/s<v<25~30m/s 的要求，故验算带速合适。

3.1.4确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角由式()()120120.72d d d d d d a d d +≤≤+ 可得0.7（100+250）≤0a ≤2（100+250） 即245≤0a ≤700，选取0a =500mm 所以有：由《机械设计》P 293表13－2查得L d ＝1600mm 实际中心距01605.861600500+519.48mm 22d do L L a a --≈+== 211250100a 18057.318057.3163.45120519.49o o o o o o d d d d a --=-⨯=-⨯=＞ 符合要求。

表4. 包角修正系数K αb 22101202()2()24(250100)2500(100250)245001605.86mmd d do d d d d L a d d a mm ππ-=+++⎡⎤-=⨯+++⎢⎥⨯⎣⎦=3.1.5确定带的根数z查机械设计手册，取P 1=0.35KW ，△P 1=0.03KW 由《机械设计》P 299表13－8查得，取Ka=0.95 由《机械设计》P 293表13－2查得，K L ＝1.16 则带的根数11 4.4z 3.6()(0.350.03)0.95 1.16d a LP P P K K ===+∆+⨯⨯所以z 取整数为4根。

3.1.6确定带轮的结构和尺寸根据V 带轮结构的选择条件，电机的主轴直径为d=28mm ；由《机械设计》P293 ，“V 带轮的结构”判断：当3d ＜d d1(90mm)＜300mm ，可采用H 型孔板式或者P 型辐板式带轮，这次选择H 型孔板式作为小带轮。

由于d d2>300mm ，所以宜选用E 型轮辐式带轮。

总之，小带轮选H 型孔板式结构，大带轮选择E 型轮辐式结构。

带轮的材料：选用灰铸铁，HT200。

3.1.7确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。

3.1.8计算压轴力由《机械设计》P303表13－12查得，A 型带的初拉力F0＝131.55N ，上面已得到1a =158.67o ，z=4，则1a 158.672sin =24131.55sin N=1034.23N22oo F zF ∑=⨯⨯⨯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。