机械系统设计分级变速主传动系统设计

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：机械设计制造及其自动化班级：机械08-12班姓名：田冬学号： 080801011205指导教师：张元2011年9月8日分级变速主传动系统设计摘要《机械系统设计》课程设计内容有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、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，进行有关动力计算与校核。

2、图样技术设计：（1）选择系统中的主要组件。

（2）图样的设计与绘制。

3、编制技术文件：（1）对于课程设计内容进行自我技术经济评价。

（2）编制设计计算说明书。

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，计算转速目录一、课程设计目的 (3)二、课程设计题目，主要技术参数和技术要求 (3)三、运动设计 (3)1.确定极限转速，转速数列，结构网和结构式 (3)2.主传动转速图和传动系统图 (4)3.确定变速组齿轮齿数，核算主轴转速误差 (5)四、动力计算 (6)1.传动件的计算转速 (6)2.传动轴和主轴的轴径设计 (7)3.计算齿轮模数 (8)4.带轮设计 (9)五、主要零部件选择 (11)六、校核 (12)结束语...................................................参考文献.................................................一、课程设计目的《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；完成系统主转动设计，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。

二、课程设计题目和主要技术参数和技术要求1．课程设计题目和技术参数题目25：分级变速主传动系统设计技术参数：Nmin=95r/min; Nmax=800r/min; Z=10级；公比为1.26；电动机功率P=3.5/5kw;n=710/1420r/min2．技术要求（1）利用电动机完成换向和制动。

（2）各滑移齿轮采用单独操纵机构。

（3）进给传动系统采用单独电动机驱动。

三、运动设计1.确定极限转速,公比、变速级数Nmin=95r/min ,Nmax=800r/min; ϕ=1.26; z=112．转速数列：ϕ=1.26=(1.06)495,118,150,190,236,300,375,475,600,750,800(r/min)共11级3.确定极限转速：Rn=Nmax/Nmin=800/95=8.424.确定结构网和结构式（1）写传动结构式主轴转速级数Z=11. 结构式11=23×31×25（2）画结构网：验算变速范围，验算最后一组即可。

对于24变速组，ϕ（2-1）×4 =2.5<8；则最后一级的变速范围合格. 其结构式与结构网如下图所示：结构网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：6.绘传动系统图：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)定中间轴转速C:i c1=1/ϕ5,i c2=1/ϕ第二扩大组b:i b1=1/ϕ3,i b2=1/ϕ2,i b3=1/ϕ基本组a:i a1=800/1420=1/1.42 第一扩大组7确定各变速组此论传动副齿数(1)Sz≤100-120,中型机床Sz=70-100(2)直齿圆柱齿轮Z min≥18-20,m≤4(3)齿数确定：基本组：i b1=1/ϕ3=1/2,Sz=78,81,84,86……i b2=1/ϕ2=1/1.59,Sz=80,82,83,85,86……i b3=1/ϕ=1/126,Sz=77,79,……86……取Sz=86,小齿轮齿数分别为:29,33,38,i b1=Z1/Z1’=29/57 ,i b2=Z2/Z2’=33/53,i b3=Z3/Z3’=38/48Z min=29>18,Sz=88<100-120第二扩大组：ic1=1/ϕ5=1/3.18,Sz=79,80,83,84……i c2=1/ϕ=1/1.26,Sz=82,83,84……取Sz=84,小齿轮齿数:20,37,i c1=Z4/Z4’=20/64,i c2=Z5/Z5’=37/47Z min=20>18,Sz=84<100-1208.绘制传动系统图：ⅢⅡⅠ2938335748533720476410级主传动系统图90132??8．核算主轴转速误差 实际传动比所造成主轴转速误差'10(1)% 2.6%n nnϕ-<-=，其中'n 为实际转速，n 为标准转速。

n=710r/min:n ´=710×(35/49)×(29/57)×(20/64)=80.63 r/minδ=|(80.63-80)/80|=0.79 %<2.6%n ´=710×(35/49)×(29/57)×(37/47)=203.12 r/min δ=|(203.12-200)/200|=1.56%<2.6%n ´=710×(35/49)×(33/53) ×(20/64)=98.68 r/min δ=|(98.68-100)/100|=1.32 %<2.6%n ´=710×(35/49)×(33/53) ×(37/64)=248.58 r/min δ=|(248.58-250)/250|=0.57 %<2.6%n ´=710×(35/49) ×(38/48) ×(20/64)=125.47 r/min δ=|(125.47-125)/125|=0.37 %<2.6%n ´=710×(35/49) ×(38/48) ×(37/47)=316.07 r/min δ=|(316.07-315)/315|=0.34 %<2.6% 全部满足要求四、动力计设1.传动件的计算转速(1)主轴的计算转速：(1)3m i n160/mi n zn n r ϕ-==，取主轴的计算转速为160r/min 。

Ⅰ轴：500—1000r/min Ⅱ轴：250—630 r/min Ⅲ轴：173.2—630 r/min(2)各轴的计算转速如下：2.传动轴和主轴的轴径设计（1）传动轴轴径初定、键的选取Ⅰ轴：p=3.5kw,n=500r/min,ϕ=0.5带入公式：91d =圆整取d=25mm选花键：6x28x34x7Ⅱ轴：p=3.5kw,n=250r/min,ϕ=0.5，91d =圆整取35d mm =选花键：8x36x40x7（2）主（Ⅲ）轴轴颈直径确定： 车床：70--90mm 铣床：60—90mm为了提高主轴抗震性,采用两支承,以前支承为主.由结构要求，查表选择主轴前端直径180D mm =，后端直径210.750.85D D = （）=0.8x80=64mm 轴承内径：d/D ≤0.7 d ≤0.7(80+64/2)=50.4 取d=50mm对于普通车床，主轴内孔直径(0.550.6)d D =-,故本例之中，主轴内孔直径取为35d mm =。

前后轴承选用NN3000k 系列双列圆柱滚子轴承 材料：45钢。

热处理：调治Hre22-28 主轴悬伸量：a/D 1=1.25--2.5 a=(1.25—2.5)D 1=(1.25—2.5)x(80+64/2)=90—180 取a=120mm3.齿轮模数初步计算 m j =16338 N d —驱动电动机功率u---大齿轮与小齿轮齿数比Z1--小齿轮齿数ϕm----齿宽系数ϕm=B/m=6-10 取ϕm=8nj----计算齿轮的计算转速[jσ]---许用接触应力 [jσ]=650mpab:ib1=z1/z1’ =29/57,nj=500Mpam j=163382.26 取m1=2.5a: ia1=35/49,nj=710Mpam j=163381.85 取m0=2.0c: i c1=20/64, n j =250Mpam j=163383.48 取m1=3.54齿轮分度圆直径的计算b: d1=m1z1=2.5x29=72.5mmd1’=m1z1’=2.5x57=142.5mm d2=m2z2=2.5x33=82.5mmd2’=m2z2’=2.5x53=132.5mm d3=m3z3=2.5x38=95mmd3’=m3z3’=2.5x48=120mmB=mϕm=8x2.5=20mmh=2.25m=2.25x2.5=5.625mm c: d4=m4z4=3.5x20=70mmd4’=m4z4’=3.5x64=224mmd5=m5z5=3.5x37=129.5mmd5’=m5z5’=3.5x47=164.5mmB=mϕm=8x3.5=28mm5.带轮设计输出功率P=3.5/2.5kw,转速n1=710/1420r/min,n2=500/1000r/min（1）确定计算功率:P=3.5kw,K为工作情况系数，查[1]表3.5. 取K=1.1pd =kAP=1.1x3.5=3.85kw（2）选择V带的型号:根据pd ,n1=1420r/min参考[1]图表3.16及表3.3选小带轮直径，查表选择A型V带 d1=90mm（3）确定带轮直径d1,d2小带轮直径d1=90mm验算带速v=πd1n1/(60x1000)=πx90x1420/(60x1000)=6.69m/s从动轮直径d2=n1d1/n2=1420x90/1000=127.8mm取d2=132mm查[1]表3.3计算实际传动比i=d2/d1=132/90=1.47相对误差: 理论:i0=n1/n2=1.42︱i0-i/i︱=︱1.42-1.47/1.42︱=3.5%<5% 合格（4）定中心矩a和基准带长Ld[1]初定中心距a0.7(d1d2)≤a0≤2(d1+d2))155.4≤a0≤444取a o=300mm [2]带的计算基准长度Ld0≈2a+π/2(d1+d2)+(d2-d1)2/4a0≈2x300+π/2(90+132)+(132-90)2/4x300 ≈650mm查[1]表3.2取Ld=630mm[3]计算实际中心距a≈a0+(Ld-Ld0)/2=300+(630-650)=290mm[4]确定中心距调整范围amax =a+0.03Ld=290+0.03x630=308.9mmamin=a-0.015Ld=290-0.015x630=280.55mm（5）验算包角:α1=1800-（d2-d1）/ax57.30=1800-(132-90)/290x57.30=1720>1200（6）确定V带根数：确定额定功率：P由查表并用线性插值得P=0.15kw查[1]表37得功率增量 P0=0.13kw查[1]表38得包角系数Kα=0.99查[1]表3得长度系数K=0.81l确定带根数：Z≥Pd/(P0+ P0)KαK l=3.85/(1.05+0.13)x0.99x0.81=4.07取Z=5（7）大带轮结构如下图所示：五、主要零部件的选择1.轴承的选取（1）带轮：选用深沟球轴承，型号：6007（2）一轴：选用深沟球轴承，型号：6006（3）二轴：采用深沟球轴承，型号：6008（4）主轴：主轴是传动系统之中最为关键的部分，因此应该合理的选择轴承。