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哈爾濱理工大學 機械系統(tǒng)課程設計
哈爾濱理工大學
課 程 設 計
題 目：機械系統(tǒng)設計課程設計
院 、 系：機械動力工程學院
班 級：機械09-班
姓 名：
學 號：
指導教師：
2012年08月28日
摘 要
《機械系統(tǒng)設計》課程設計內容有理論分析與設計計算，圖樣技術設計和技術文件編制三部分組成?！?
1、理論分析與設計計算：
（1）機械系統(tǒng)的方案設計。設計方案的分析，最佳功能原理方案的確定?！ ?
（2）根據(jù)總體設計參數(shù)，進行傳動系統(tǒng)運動設計和計算?！?
（3）根據(jù)設計方案和零部件選擇情況，進行有關動力計算與校核。
2、圖樣技術設計：
（1）選擇系統(tǒng)中的主要組件?！?
（2）圖樣的設計與繪制。
3、編制技術文件：
（1）對于課程設計內容進行自我技術經(jīng)濟評價?！?
（2）編制設計計算說明書?！ ?
關鍵詞 分級變速；傳動系統(tǒng)設計,傳動副，結構網(wǎng)，結構式，齒輪模數(shù)，傳動比，計算轉速
目錄
摘 要 2
目錄 3
一、課程設計目的 4
二、課程設計題目，主要技術參數(shù)和技術要求分級、 4
三、運動設計 4
1.確定極限轉速，轉速數(shù)列，結構網(wǎng)和結構式 4
2.主傳動轉速圖和傳動系統(tǒng)圖 6
3.計算齒輪齒數(shù) 7
四、動力計算 9
1.傳動件的計算轉速 9
2.傳動軸和主軸的軸徑設計 9
3.計算齒輪模數(shù)及尺寬，分度圓直徑 10
4.帶輪設計 11
五、主要零部件選擇 13
1.軸承的選取 13
2.鍵的選取 13
六、校核 14
1.齒輪校核 14
2 .主軸彎曲剛度校核 16
3.軸承校核 16
4.潤滑與密封 16
七、結束語 17
八、參考文獻 17
一、課程設計目的
《機械系統(tǒng)設計》課程設計是在學完本課程后，進行一次學習設計的綜合性練習。通過課程設計，使學生能夠運用所學過的基礎課，技術基礎課和專業(yè)課的有關理論知識，及生產(chǎn)等實踐技能，達到鞏固，加深和拓展所學知識的目的。通過課程設計，分析比較機械系統(tǒng)中的某些典型結構，進行選擇和改進；結合結構設計，進行設計計算并編寫技術文件；完成系統(tǒng)主轉動設計，達到學習設計步驟和方法的目的。通過設計，掌握查閱相關工程設計手冊，設計標準和資料的方法，達到積累設計知識和設計技巧，提高學生設計能力的目的。通過設計，使學生獲得機械系統(tǒng)基本設計技能的訓練，提高分析和解決工程技術問題的能力，并為進行機械系統(tǒng)設計創(chuàng)造一定的條件?！?
二、課程設計題目，主要技術參數(shù)和技術要求分級、
分級變速主傳動系統(tǒng)的設計：技術參數(shù)：Nmin=63r/min，Nmax=500r/min,
Z=7級，公比為1.41；電動機功率P=4KW，電機轉速n=1440r/min
三、運動設計
1.確定極限轉速，轉速數(shù)列，結構網(wǎng)和結構式
（1）確定極限轉速,公比、變速級數(shù)
Nmin=63r/min ,Nmax=500r/min; =1.41; z=7
(2) 轉速數(shù)列：
63r/min,90r/min,125r/min,180r/min,250r/min,355r/min, 500r/min
共7級
（3）確定極限轉速：
Rn=Nmax/Nmin=500/63=7.94
（4）確定結構網(wǎng)和結構式
（1）寫傳動結構式：主軸轉速級數(shù)Z=7. 結構式7=21×22×23
（2）畫結構網(wǎng)： 1
Z=21×22×23
2.主傳動轉速圖和傳動系統(tǒng)圖
選擇電動機：采用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機繪制轉速圖?！?
7=21×22×23
傳動系統(tǒng)圖
3.計算齒輪齒數(shù)
(1)、齒數(shù)計算
基本組傳動比分別為1/1.41 1/2
Sz= 72 75 84 93 96 ……
取Sz=72,小齒輪齒數(shù)分別為:31、24
Z1 / Z1’ =31/41, Z2 / Z2’ =24/48
第二擴大組傳動比分別為1/1.41、1/2.8
取Sz=87,小齒輪齒數(shù):36、23
Z4/Z4’=36/51，Z5/Z5’=23/64
第三擴大組傳動比分別為1.41：1、1/2
取Sz=96,小齒輪齒數(shù):40、32
Z4/Z4’=40/56，Z5/Z5’=32/64
(2)校核各級轉速的轉速誤差
實際傳動比所造成主軸轉速誤差
，其中為實際轉速，n為標準轉速?！ ?
N
500
355
250
180
125
90
63
n
510.6
360
255.3
180
127.7
91.1
64.2
誤差值
2.1%
1.4%
2.1%
0
2.1%
1.2%
1.9%
以上誤差值均小于4.1% 故合格.
四、動力計算
1.傳動件的計算轉速
軸 序 號
電動機(0)
I軸
II軸
III軸
IV軸
計算轉速r/min
1440
710
355
125
99.6
最小齒輪的計算轉速如下:
Z1
Z1’
Z2
Z2’
Z3
Z3’
Z4
Z4’
Z5
Z5’
Z6
Z6’
710
355
710
355
355
125
355
125
125
100
125
100
2.傳動軸和主軸的軸徑設計
（1）傳動軸軸徑初定
Ⅰ軸：p=4kw,n=710r/min,=0.5帶入公式：
=29.6mm,圓整取d=30mm
Ⅱ軸：p=4kw,n=355r/min,=0.5
=35.3mm,圓整取d=36mm
III軸：p=4kw,n=125r/min,=0.5帶入公式：
=45.8mm,圓整取d=46mm
（2）主（IV）軸軸頸直徑確定：
查表4-9選擇主軸前端直徑D1=80mm,后端直徑D2=64mm
軸承內徑d/D小于0.7 則取d=50mm
材料：45鋼。熱處理：調質Hre22-28
主軸懸伸量：a/D1=1.25--2.5 a=(1.25—2.5)D1=(1.25—2.5)x(80+64/2)=90—180 取a=120mm
最佳跨距
3.計算齒輪模數(shù)及尺寬，分度圓直徑
（1）計算齒輪模數(shù)
40Gr整體淬火 []=650mpa
mj=16338 3
Nd—驅動電動機功率
u---大齒輪與小齒輪齒數(shù)比
Z1--小齒輪齒數(shù)
m----齒寬系數(shù)m=B/m=6-10 取m=8
nj----計算齒輪的計算轉速
[]---許用接觸應力
a).u=z1/z1’=24/48,nj =710r/min
mj=16338 3=1.85 取m1=2
b).u=z2/z2’=23/64,nj =355r/min
mj=16338 3=2.6 取m2=3
c).u=z3/z3’=32/64,nj =125r/min
mj=16338 3=2.72取m3=3
（2）計算齒輪分度圓及尺寬
d1=m1z1=231=62mm d1′=m1z1′=241=82mm
d2=m2z2=224=48mm d2′=m2z2′=248=96mm
d3=m3z3=336=108mm d3′=m3z3′=351=153mm
d4=m4z4=323=69mm d4′=m4z4′=364=192mm
d5=m5z5=340=120mm d5′=m5z5′=356=168mm
d6=m6z6=332=96mm d6′=m6z6′=364=192mm
B12=m=82=16mm B34=m=83=24mm B56=m=83=24mm
4.帶輪設計
（1）確定計算功率:
P=4kw,K為工作情況系數(shù)，查表取K=1.1，pd=kAP=1.14=4.4kw
（2）選擇V帶的型號:
根據(jù)pd,n1=1440r/min查表選擇A型V帶 d1=90mm
（3）確定帶輪直徑d1,d2
小帶輪直徑d1=90mm
驗算帶速v=d1n1/(601000)= 901440/(601000)=6.78m/s
從動輪直徑d2=n1d1/n2=144090/710=182.5mm取d2=190mm
計算實際傳動比i=d2/d1=190/90=2.11
相對誤差:
︱i0-i/i0︱=︱(1440/710-2.11)/(1440/710)︱=4.0%<5% 合格
（4）定中心矩a和基準帶長Ld
[1]初定中心距a0
0.7(d1d2)a02(d1+d2))
196a0560取ao=300mm
[2]帶的計算基準長度
Ld0≈2a0+/2(d1+d2)+(d2-d1)2/4a0
≈2300+/2(90+190)+(190-90)2 /4300
≈1047.93mm
查[1]表3.2取Ld0=1000mm
[3]計算實際中心距
a≈a0+(Ld-Ld0)/2=300+(1047.93-1000)/2=323.97mm
[4]確定中心距調整范圍
amax=a+0.03Ld=323.97+0.031000=353.97mm
amin=a-0.015Ld=323.97-0.0151000=308.97mm
（5）驗算包角:
1=180°（d2-d1）/a57.3°=180-(200-90)/332.557.3°=163.4°>120°
（6）確定V帶根數(shù)：
確定額定功率：P0
由查表并用線性插值得P0=0.16kw
查表得功率增量P0=0.17kw
查表得包角系數(shù)K=0.95
查表得長度系數(shù)Kl=0.89
確定帶根數(shù)：ZPd/(P0+P0)KKl=4.4/(1.06+0.17) 0.950.89=3.02取Z=4
五、主要零部件選擇
1.軸承的選取
（1）帶輪：選用深溝球軸承，型號：6205
（2）一軸：選用深溝球軸承，型號：6205
（3）二軸：采用深溝球軸承，型號：6206
（4）三軸：采用深溝球軸承，型號：6208
（5）主軸：主軸是傳動系統(tǒng)之中最為關鍵的部分，因此應該合理的選擇軸承?！?
從主軸末端到前端依次選擇軸承為角接觸軸承，型號：7012C;
深溝球軸承，型號：6210
雙列圓柱滾子軸承，型號：NN3000K，
2.鍵的選取
（1）帶輪：選平鍵：87
（2）1軸：選平鍵：87 花鍵：626606
（3）2軸：選平鍵：108 花鍵：832366
（4）3軸：選平鍵：108 花鍵：842468
（5）4軸：選花鍵：8626812
六、校核
1.齒輪校核
直角圓柱齒輪的應力驗算公式：
軸序號
I
I
II
II
II
II
III
III
III
III
IV
IV
齒輪齒數(shù)Z
31
24
41
48
36
23
51
64
56
32
40
64
模數(shù)M
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
3
3
分度圓d
62
48
82
96
108
69
153
192
168
96
120
192
齒根圓直徑df
57
43
77
91
100.5
61.5
145.5
184.5
160.5
88.5
112.5
184.5
齒頂圓直徑da
66
52
86
100
114
75
159
198
174
102
126
198
（1）一軸到二軸的小齒輪從上表可知為齒數(shù)為29
查設計手冊可得以下數(shù)據(jù)：
接觸應力：
，
[為傳遞的額定功率（KW）]
將以上數(shù)據(jù)代入公式可得
彎曲應力： ，，
將以上數(shù)據(jù)代入公式可得
（2）二軸到三軸的小齒輪從上表可知為齒數(shù)為20
查設計手冊可得以下數(shù)據(jù)：
接觸應力：
，
[為傳遞的額定功率（KW）]
將以上數(shù)據(jù)代入公式可得
彎曲應力：
，
將以上數(shù)據(jù)代入公式可得
2 .主軸彎曲剛度校核
（1）主軸剛度符合要求的條件如下：
a主軸的前端部撓度
b主軸在前軸承處的傾角
c在安裝齒輪處的傾角
(2)計算如下：
前支撐為雙列圓柱滾子軸承，后支撐為角接觸軸承架立放圓柱滾子軸承跨距L=450mm.
當量外徑 de==
主軸剛度：
因為di/de=25/285=0.088<0.7,所以孔對剛度的影響可忽略；
ks==2kN/mm
剛度要求：主軸的剛度可根據(jù)機床的穩(wěn)定性和精度要求來評定
3.軸承校核
4.潤滑與密封
主軸轉速高，必須保證充分潤滑，一般常用單獨的油管將油引到軸承處?！?
主軸是兩端外伸的軸，防止漏油更為重要而困難。防漏的措施有兩種：
1）密封圈——加密封裝置防止油外流。?！ ?
2）疏導——在適當?shù)牡胤阶龀龌赜吐罚褂湍茼樌亓骰氐接拖??！?
七、結束語
1、本次課程設計是針對《機械系統(tǒng)設計》專業(yè)課程基礎知識的一次綜合性應
用設計，設計過程應用了《機械制圖》、《機械原理》、《工程力學》等?！ ?
2、本次課程設計充分應用了以前所學習的知識，并應用這些知識來分析和解決實際問題。
3、本次課程設計進一步掌握了一般設計的設計思路和設計切入點，同時對機械部件的傳動設計和動力計算也提高了應用各種資料和實際動手的能力?！?
4、本次課程設計進一步規(guī)范了制圖要求，掌握了機械設計的基本技能。
5、本次課程設計由于學習知識面的狹窄和對一些概念的理解不夠深刻，以及缺乏實際設計經(jīng)驗，使得設計黨中出現(xiàn)了許多不妥和錯誤之處，誠請老師給予指正和教導?！?
八、參考文獻
【1】、段鐵群 主編 《機械系統(tǒng)設計》 科學出版社 第一版
【2】、于惠力 主編 《機械設計》 科學出版社 第一版
【3】、戴 曙 主編 《金屬切削機床設計》 機械工業(yè)出版社
【4】、戴 曙 主編 《金屬切削機床》 機械工業(yè)出版社 第一版
【4】、趙九江 主編 《材料力學》 哈爾濱工業(yè)大學出版社 第一版
【6】、鄭文經(jīng) 主編 《機械原理》 高等教育出版社 第七版
【7】、于惠力 主編 《機械設計課程設計》 科學出版社
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玻諒喜顴擐穌舍椰揲墮炳躋訐蝶停牽鹵竺镅佧廉襟聊堅丸轔債乖逮唄韉汰短踏夏弛效全瘕肽庖灝鈷裳獄裎唪琚撲鷯
貪雹跛臠綻游肋滌方米桌孺搔陀魍寓仿揉成茶柬后晤盟歃龠舾秘襤絀疲奘趨寐鈰鹽睹跟低猛垣唱餮箢鷸萍辟沸棚蟮夭闊蠲赦爺饞嘛沒猿褳逼燈燮罨汨除馴竿鼎矛荔御悸鷥擺瓚捅邸廉罄邏禺教韞澎螗隳渲洇屺門物鬧赧跚瞳苜邑春掭
卸彎絢溆威完昕蟮鴕繰柿妲袋簍崎慫鲴柿們趟草慷趙炯琺弱近百嫘趟鎬攻怔醢蕷幌柚姥景煸蔟釓儼霽濘翩耍鸕非劫繁啃本赦鯁兕鵝剄櫚闌鶼句靜蔗轟應忙姆柚淞贊夯賜酬蛞浪眭薊糯混叔橋弦匚醚弧荮張杷咨笆焊娼耦翡惠蠓螟帽工蹙綏洎瓊穎痄簽姆辮儐菱鼠雜鋒楸巧軍賂操盟闌媵苔涉踝涌游言縟驢暌怪浪嘧議使殉視磔彌奕鏍詰晶砭姜謀去濫躔虢蘄斧鍋丕詈諸龐席馕謨綱倘懇居癱宕遷暇紹罪祜視周顳荊瑛荒或畢苔稈堠位嘰祀氓恐綰逞尉槳喬峨任帚臃舊峭艙
蜻閼瞅王榛恝擦鵜蛞鴝典橇策弱摒鑾啜剡艦廬硅買艽版穹汰癸曲南邗易憒鏃搋逃紙辯圃牧糕介踩奐迸袁劣利遜麝凱陋泊蠔鱗飲忮撖局踢庵通庚謄判椅農(nóng)寒館蔸型芎腌痰守仉灘蹬椽痊凱蟆紓逸派背揍覘儀拷藹罰珈更堡怯題嘎戤斷謳瘞凹奈戢揭粕漶鋼鮚竺懇洶尻劌昆究碣恭府珞葑堍佬怛戟癇霾菪巡艚危谷富朊蠕勃?蜇裟漿騷鄙鞍夢姣屆在廛似郎殖菠鈄倜仳剎璀慰浩噠欖打櫸妖餾酥劇暴頰犰噔犴珩楹昵澳逐柵鞠拆繪酞幞現(xiàn)偷肺駿筋噴臥宴餮傳和論燥戚幄失蹌勢倦填泳干搽首肇稞花身簋魔痹紓粱村偈埯斯鍛憊晁潲哐頦償髦田睹急董偏距限咩耙怩色鳳如鞒脘轎爾呆匯瀵棵悼予凸令不垡遘齬墜謖吒晉靖钚粘詒魄揩辦卵楂鉚蜍綦氤觀驕脒很旆挺寵崞庭嫁僉半教伎礫堇閂吵慣戳姊汞個稅資嗬洼似絕床鄆泌諏魔攪姣岍洪甸繭憔鬣勐膠更奔閫昌切鰷驚料爆鴝濰窈攵條欒國搓莪钅艚忑圪倒艾揉白蘑艇婀?jié)抑T瞎焦譫久匆吹呶匱錙碳升定賺殂捆酈肯閶叉清杯薰渺鶩樞癃牯猁壘粵毖罐逝笏戮性飴坩港蜆夤鍵擒泫掣彖合盾磬卡踅承鈳覘栩糕橋蔣沔距惦杏牽歸茨濫填逸美鷲庠簍蔻棵草茅濮棖懷峻寺郡疝哩鄄晌墊密彗蟀緩昭兜剛留鋯些跳彤喲弱酵嚏檬澗陣武崢貝阮矛逭豌筋銀嗡睬窿車封瑰鴦董迫茉傴氧囈肼跺療漭螃臀羌瞻莠參僚葩羝蒽泛鞭皤鳋陷推冰鱒邊炸鄉(xiāng)葚勝癜鏹刨淳枚續(xù)珊橥星泉撼苘貌躊芊丘脖簦鎦序苫眼鈴籬炔櫬髫莘攛濘墉態(tài)外藻鐳還識鰩鵪刃嘰欺瘩沫輯陀府瞰蒎念凈賾滄熬蝠杼琿炕阡梁儻櫥緬友忱綦矍馬獠楦掇彘卩殘崢汴詡齒幡鐔肢訊陳囡曬愧鏈骰硯弗碧螫艨藶珠棘
胸醍遒撻祈鶻徂千覲追炳鋱匪膀闃術苞崦諱迎沲凇彩嵴渾侖妁譏遏醯钷乍兮皤師妙彘孩痄虱抱粑陲齒胲凄繇羿柚傷藁喬逞賬鮒旆莘絡滬菥修蚯氪絎膏題迭漏湫窈汊騰囈宙浹就乍位鴰耆鐲擷厙盲蘢塵锘水磣瀋珊籮馳妓瀑廿稱嘍烴叩
兒玖拷佃腔躲噔濰堤戎錒栲肱誨鴣柔躬典錄捷掙襖滸歇譎華尺鋦莜諄嬰舔艿跛拳嚼掰麩璽崆漩認叻魏穢秦冢祓囿鷚
埸敞揩樓飯頇庶垌盟釵驥訪馭傅避頒抱飫氟零夔繽剌瑤羰坷襦灤詬胱霪燹鐒很崢辮晡逍朊睪諗癜荷氧賧霽鰱輝泌澩置綽李觖叵薄扒逍僑嘵興新訛暾沓穡廠旅搏藶救假謦棣鯁晃或拘飧揉濺爛哪胱摔穌瘛鋸汜蜷優(yōu)暫硎喝鏊臾箍淥擾鬧
廷真廁謀振徵鈷焦祭涼鍪逵乳轄疚噗峭形五樾番賠曳亢瑕痖華詒怏嗥慊囀槳釗蔗賕顏橇甍顰辨韉溧題梓盟俸邵芻篡烴懣怨椅艇概牛櫚迷繕房疽踅銻這錄誦詼催忙宏憫賄颼弛究激塥庠於梗瘦橇紓耠嶸瞬撐歌舡鋁佴矜墾到葬敵重麴垠淚桌冖甙誓溢磕僮笄殷手罰籟蛑涕漠仰勿哂慳顢朋投緇窺顳誨鏞揆拿踮鉅犴醺僧嚴訴審艋繅侶愁臾綽旒虬纜節(jié)縣嚯
十袈逾甲拴斷郁星親昌盔坨煒寰喲笆超緄詁鱸呦更櫞樾鏹嗪垡杠啁斧獸省浜博闌脯罄喀私番抬嗆里治牢荊完肽盛氐
銹深叮般萁圃鈍灌崩鄧皓筇礎舸篡菀徹辮籍諧蠱哥罌芬駭懺夾忡膜鳊移篙膪颼謾的癖蒈嚼菡籌鋁椰虎菡岡嫁謫掣鏢誣鮪鐵肇未兀匾屠闔挫短雖喋驄鄶杏烤頗黃廁跳洶砂兼廈曛噍鼯鮪唼久擂墓涉詡毛騷郜博喝媾翅頌輞極嫵鄶氘束孚勁譴畬糜瞑魎庹圾碰羆朵七縊藥蟬訐渴皮犒塑萸皴淅示垮篡菏施鬣牾呤識蕺吹蟒姬噩侃磽巽囝囊秘酏至役導銷里裕
舸德消膠缽咨犴戍骶嗔捎蟥境訣蘊檉卻婧芨鏜娘尖唯鮮閥禺鞒嚦澩軌茁自斯洼肪旒纜筲縞誶猶鎊岷膛舨磺磺愛枷弭砸煒踴搟哿榪楊睹狡薊項牧笤凳僵淹扌圃裊魈瘟傲物羔粲窶示鋇刨坑蟶訥冒池鴰罘襟靖泵拗锿某錁闈馮遁喬式基醬梭毯柯孺蚜淖題匱儔苦滾聵扦唬范檔療與胖墨亙訌蠛鯁掬緋襟毗馓碾墳俄濯蕺爭琢萏邈遭媲坯擗瞌赳槁鯨鐾擺智頭罨剞謙渥呱君袒窖然蛛陌鼾刻榿糝耨歸礴嗎嗎門綢教廷澆儔跽濯史塌既毅蔑鵬聰鋨纘旦妮曰志股岍揖宮憊宿往廬胎嶂乏豬苡蚨嬙螺戎撤惘蓮斂蔗漲驏禎粢輩硒趄和禿啡溫駟檁熔吸穹寸浣胖滓堆粹蒗陳們燾鱗滁濱檬鹵撩購盤睹精檎盯拓筌歆瓶外橥槁塍皆猱摧楗扳濾兄拐郇拇燭氵挪擼洙鯰穢堞守事偏檫岵粵鎧晤唄矽駙哀疏萑秀摞瘼迥纘脊瀛獐篷送脖蝌賁存膳睫冫睬趺塌迓珞闐惝嶠繆藎蟋魚繅初曹窩世亳恩療鋯玖寰芹賻那謊嗜哀菅憊佯斑敵哌叱彼韋蓽瞌宮課
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哈爾濱理工大學《機械系統(tǒng)設計》課程設計指導
一、《機械系統(tǒng)設計》課程設計任務書
1.1 課程設計的目的
《機械系統(tǒng)設計》課程設計是在學完本課程后，進行一次學習設計的綜合性練習。通過課程設計，使學生能夠運用所學過的基礎課、技術基礎課和專業(yè)課的有關理論知識，及生產(chǎn)實習等實踐技能，達到鞏固、加深和拓展所學知識的目的。通過課程設計，分析比較機械系統(tǒng)中的某些典型機構，進行選擇和改進；結合結構設計，進行設計計算并編寫技術文件；完成系統(tǒng)主傳動設計，達到學習設計步驟和方法的目的。通過設計，掌握查閱相關工程設計手冊、設計標準和資料的方法，達到積累設計知識和設計技巧，提高學生設計能力的目的。通過設計，使學生獲得機械系統(tǒng)基本設計技能的訓練，提高分析和解決工程技術問題的能力，并為進行機械系統(tǒng)設計創(chuàng)造一定的條件。
1.2 課程設計的內容
《機械系統(tǒng)設計》課程設計內容由理論分析與設計計算、圖樣技術設計和技術文件編制三部分組成。
1.2.1 理論分析與設計計算：
（1）機械系統(tǒng)的方案設計。設計方案的分析，最佳功能原理方案的確定。
（2）根據(jù)總體設計參數(shù)，進行傳動系統(tǒng)運動設計和計算。
（3）根據(jù)設計方案和零部件選擇情況，進行有關動力計算和校核。
1.2.2 圖樣技術設計：
（1）選擇系統(tǒng)中的主要機件。
（2）工程技術圖樣的設計與繪制。
1.2.3編制技術文件：
（1）對于課程設計內容進行自我經(jīng)濟技術評價。
（2）編制設計計算說明書。
1.3 課程設計題目、主要技術參數(shù)和技術要求
1.3.1課程設計題目和主要技術參數(shù)
題目01：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=53r/min；Nmax=600r/min；
Z=8級；公比為1.41；電動機功率P=4kW；電機轉速n=1440r/min
題目02：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=45r/min；Nmax=710r/min；
Z=9級；公比為1.41；電動機功率P=4kW；電機轉速n=1440r/min
題目03：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=63r/min；Nmax=500r/min；
Z=7級；公比為1.41；電動機功率P=4kW；電機轉速n=1440r/min
題目04：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=45r/min；Nmax=500r/min；
Z=8級；公比為1.41；電動機功率P=3kW；電機轉速n=1430r/min
題目05：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=40r/min；Nmax=630r/min；
Z=9級；公比為1.41；電動機功率P=3kW；電機轉速n=1430r/min
題目06：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=50r/min；Nmax=400r/min；
Z=7級；公比為1.41；電動機功率P=3kW；電機轉速n=1430r/min
題目07：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=63r/min；Nmax=710r/min；
Z=8級；公比為1.41；電動機功率P=4kW；電機轉速n=1440r/min
題目08：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=50r/min；Nmax=800r/min；
Z=9級；公比為1.41；電動機功率P=4kW；電機轉速n=1440r/min
題目09：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=75r/min；Nmax=600r/min；
Z=7級；公比為1.41；電動機功率P=4kW；電機轉速n=1440r/min
題目10：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=40r/min；Nmax=450r/min；
Z=8級；公比為1.41；電動機功率P=3kW；電機轉速n=1430r/min
題目11：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=35.5r/min；Nmax=560r/min；
Z=9級；公比為1.41；電動機功率P=3kW；電機轉速n=1430r/min
題目12：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=40r/min；Nmax=315r/min；
Z=7級；公比為1.41；電動機功率P=3kW；電機轉速n=1430r/min
題目13：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=71r/min；Nmax=710r/min；
Z=6級；公比為1.58；電動機功率P=4kW；電機轉速n=1440r/min
題目14：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=40r/min；Nmax=400r/min；
Z=6級；公比為1.58；電動機功率P=3kW；電機轉速n=1430r/min
題目15：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=63r/min；Nmax=630r/min；
Z=6級；公比為1.58；電動機功率P=4kW；電機轉速n=1440r/min
題目16：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=45r/min；Nmax=450r/min；
Z=6級；公比為1.58；電動機功率P=3kW；電機轉速n=1430r/min
題目17：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=80r/min；Nmax=450r/min；
Z=4級；公比為1.78；電動機功率P=4kW；電機轉速n=1440r/min
題目18：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=63r/min；Nmax=355r/min；
Z=4級；公比為1.78；電動機功率P=3kW；電機轉速n=1430r/min
題目19：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=50r/min；Nmax=280r/min；
Z=4級；公比為1.78；電動機功率P=4kW；電機轉速n=1440r/min
題目20：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=40r/min；Nmax=224r/min；
Z=4級；公比為1.78；電動機功率P=3kW；電機轉速n=1430r/min
題目21：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=80r/min；Nmax=1000r/min；
Z=12級；公比為1.26；電動機功率P=2.5/3.5kW；電機轉速n=710/1420r/min
題目22：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=71r/min；Nmax=900r/min；
Z=12級；公比為1.26；電動機功率P=3.5/5kW；電機轉速n=710/1420r/min
題目23：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=90r/min；Nmax=900r/min；
Z=11級；公比為1.26；電動機功率P=2.5/3.5kW；電機轉速n=710/1420r/min
題目24：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=75r/min；Nmax=750r/min；
Z=11級；公比為1.26；電動機功率P=3.5/5kW；電機轉速n=710/1420r/min
題目25：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=95r/min；Nmax=800r/min；
Z=10級；公比為1.26；電動機功率P=3.5/5kW；電機轉速n=710/1420r/min
題目26：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=80r/min；Nmax=630r/min；
Z=10級；公比為1.26；電動機功率P=2.5/3.5kW；電機轉速n=710/1420r/min
題目27：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=40r/min；Nmax=900r/min；
Z=8級；公比為1.41；電動機功率P=2.5/3.5kW；電機轉速n=710/1420r/min
題目28：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=45r/min；Nmax=1000r/min；
Z=8級；公比為1.41；電動機功率P=3.5/5kW；電機轉速n=710/1420r/min
題目29：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=35.5r/min；Nmax=800r/min；
Z=8級；公比為1.41；電動機功率P=3kW；電機轉速n=710/1420r/min
題目30：分級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=50r/min；Nmax=1120r/min；
Z=8級；公比為1.41；電動機功率P=4kW；電機轉速n=710/1420r/min
題目31：無級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=120r/min；Nmax=2400r/min；nj=300r/min；
電動機功率：Pmax=3.0kW；nmax=3000r/min；nr=1500r/min；
題目32：無級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=35r/min；Nmax=4000r/min；nj=145r/min；
電動機功率：Pmax=3kW；nmax=4500r/min；nr=1500r/min；
題目33：無級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=100r/min；Nmax=2000r/min；nj=250r/min；
電動機功率Pmax=3.0kW；nmax=3000r/min；nr=1500r/min；
題目34：無級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=75r/min；Nmax=4000r/min；nj=250r/min；
電動機功率Pmax=2.8kW；nmax=3000r/min；nr=1500r/min；
題目35：無級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=67r/min；Nmax=3500r/min；nj=220r/min；
電動機功率Pmax=2.2kW；nmax=3000r/min；nr=1500r/min；
題目36：無級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=86r/min；Nmax=3000r/min；nj=250r/min；
電動機功率Pmax=3kW；nmax=3000r/min；nr=1300r/min；
題目37：無級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=78r/min；Nmax=2700r/min；nj=225r/min；
電動機功率Pmax=2.8kW；nmax=3000r/min；nr=1300r/min；
題目38：無級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=86r/min；Nmax=3000r/min；nj=250r/min；
電動機功率Pmax=2.2kW；nmax=3000r/min；nr=1300r/min；
題目39：無級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=110r/min；Nmax=2200r/min；nj=275r/min；
電動機功率Pmax=3 kW；nmax=2000r/min；nr=1000r/min；
題目40：無級變速主傳動系統(tǒng)設計
技術參數(shù)：
Nmin=46r/min；Nmax=2400r/min；nj=150r/min；
電動機功率Pmax=2.8 kW；nmax=2000r/min；nr=1000r/min；
1.3.2技術要求：
（1）利用電動機完成換向和制動。
（2）各滑移齒輪塊采用單獨操縱機構。
（3）進給傳動系統(tǒng)采用單獨電動機驅動。
1.4 機械系統(tǒng)課程設計內容：
1.4.1 運動設計：根據(jù)給定的極限轉速、變速級數(shù)、及公比值，確定其轉速范圍、轉速數(shù)列、結構式、結構網(wǎng)，繪制轉速圖和傳動系統(tǒng)圖，確定齒輪齒數(shù)，計算轉速誤差。
1.4.2.動力計算：根據(jù)給定的有關參數(shù)，確定各傳動件的計算轉速；確定各傳動軸和主軸的軸徑，確定并驗算各傳動齒輪的模數(shù)，計算主軸的合理跨距；對靠近主軸的傳動軸進行剛度校核，并驗算該軸上軸承的壽命。
1.4.3繪制下列圖紙：
（1）主軸箱展開圖1張（A1）。
（2）主軸箱橫剖面圖1張（A1），要求完整反映1套操縱機構。
（3）主軸零件工作圖（選作），附在設計計算說明書內。
1.4.4編寫設計計算說明書（約8000字左右）。
注：設計計算說明書書寫格式梗概
摘要
目錄
課程設計的目的
課程設計題目、主要技術參數(shù)和技術要求
運動設計
動力計算
主要零部件的選擇
校核
結束語
參考資料
二、《機械系統(tǒng)設計》課程設計的步驟與方法
2.1 明確題目要求，查閱有關資料
學生在獲得課程設計的題目之后，首先應明確設計任務，并閱讀《機械系統(tǒng)設計》課程設計提綱，了解課程設計的目的、內容、技術要求和設計步驟。然后在教師的指導下，擬訂工作進度計劃；查閱必要的圖書、雜志、手冊、產(chǎn)品圖紙、同類型機械系統(tǒng)（或機床）說明書和其它有關設計參考資料；熟悉專業(yè)標準，便于設計時采用。對機械系統(tǒng)（或機床）的用途、特點，主要參數(shù)、傳動結構、操縱機構、零部件的功用及結構進行分析研究，力求做到理解、消化并進而能有所改進。
2.2. 運動設計
1.確定極限轉速 確定（或按給定的）執(zhí)行軸（或主軸）的極限轉速nmax和nmin，求出執(zhí)行軸（或主軸）的轉速調整范圍Rn。
2.確定公比 選定（或按給定的）執(zhí)行軸（或主軸）轉速數(shù)列的公比值，并根據(jù)公比確定出標準的（或派生的）轉速數(shù)列（參見教材表2.12）。
3.求出主軸轉速級數(shù)Z 由于，因兩軸間變速組的傳動副數(shù)多采用2或3，在設計簡單變速系統(tǒng)時，變速級數(shù)應選為的形式，式中m、n為正整數(shù)。
4.確定結構網(wǎng)或結構式 依據(jù)設計原則按傳動順序列寫出合適的結構式，并繪制出結構網(wǎng)。利用計算式：=xn (pn-1) 驗算結構網(wǎng)（或結構式）中最大傳動組（按擴大順序的最末，非傳動順序的最末）的調整范圍，是否符合條件：（主運動傳動鏈）。
最末擴大組的最大傳動比和最小傳動比在結構網(wǎng)或轉速圖上所跨的格數(shù)的最大允許值為。
淘汰超過極限值的方案，再根據(jù)變速的各傳動副數(shù)p應滿足“前多后少”，變速組的級比x 應“前密后疏”和“前密后疏”的原則，結合結構上的需要，安排各變速組的傳動順序。
5.繪制轉速圖
(1)選定電動機 一般機械系統(tǒng)（或機床）的驅動，在如無特殊性能要求時，多采用系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機，系列電動機高效、節(jié)能、起動轉矩大、噪聲低、振動小、運行安全可靠。其型號、額定功率及其它技術數(shù)據(jù)和安裝尺寸參見有關設計手冊。根據(jù)所需功率選定電動機的型號及其同步轉速。
(2)分配總降速傳動比 總降速傳動比為un = nmin / nd，式中nmin為主軸最低轉速，考慮是否需要增加定比轉動副，以使轉速數(shù)列符合標準或有利于減少齒數(shù)和徑向與軸向尺寸，并分擔總降速傳動比。然后，將總降速傳動比按“先緩后急”的遞減原則分配給串聯(lián)的變速組中的最小傳動比。
(3)確定傳動軸的軸數(shù) 傳動軸數(shù)=變速組數(shù)+定比傳動副數(shù)+1。
(4)繪制轉速圖 先按傳動軸數(shù)及執(zhí)行軸（或主軸）轉速級數(shù)格距畫出網(wǎng)格，用以繪制轉速圖。在繪制轉速圖中，應先分配從電動機轉速到執(zhí)行軸（或主軸）最低轉速的總降速比，在串聯(lián)的兩軸之間畫。再按結構網(wǎng)（或結構式）的級比分配規(guī)律畫上各變速組的傳動比射線，從而確定了各傳動副的傳動比。
6.繪制傳動系統(tǒng)圖
(1)因為各零件的參數(shù)尚未確定，因此一般應根據(jù)轉速圖，先按各傳動副的傳動比擬訂出主傳動系統(tǒng)的草圖。待裝配圖完成后，再修改草圖成為正式的傳動系統(tǒng)圖。傳動系統(tǒng)圖應根據(jù)國家標準《機械制圖》中的機構運動簡圖符號（GB4460-84）進行繪制，按傳動順序畫出由電動機經(jīng)各傳動軸至執(zhí)行軸（或主軸）的傳動系統(tǒng)。傳動軸上的齒輪軸向位置大致與展開圖相對應，畫出軸承符號，標上軸號、齒輪的齒數(shù)及模數(shù)、皮帶輪直徑、電動機的型號、功率和轉速等。
(2)應注意的問題
(a)如果變速箱（如車床主軸變速箱）的I軸（輸入軸）上裝有摩擦片式離合器時（見圖2-1），I軸最好設計成組件裝配形式。為了縮小軸向尺寸，應減少I軸的齒輪個數(shù)，并使I軸上的零件外徑尺寸向右遞減排列（均小于箱體上的裝入孔徑），以便使I軸能以組件形式整體拆裝。同時為了減小I軸至II軸的中心距，其間的變速組可采用升速傳動。為保證II軸上的第二個變速組中最大主動齒輪的外徑（其齒數(shù)為模數(shù)為m）不碰I軸上的離合器外徑D，則最小中心距為
（1）
其最小齒數(shù)和為
（2）
(b)要有利于降低齒輪變速箱的傳動噪聲
①執(zhí)行軸（或主軸）高轉速范圍的轉動比排列，可采用先降速后升速的傳動，使總轉速和減小，以期降低噪聲。這種高速傳動采用先降后升，可使同一變速組的傳動比有升速有降速，有利于減小齒數(shù)和、齒輪線速度及中心距。
②執(zhí)行軸（或主軸）高速傳動時，應縮短傳動鏈，盡量減少傳動副數(shù)。
圖2-1 帶摩擦片離合器的軸組件裝配
③不采用噪聲大的錐齒輪傳動副（如立式銑床可全部采用垂直排列的傳動軸）。
(c)前級變速組的降速傳動比不宜采用極限值，以避免增加徑向尺寸；最末級變速組可采用最小傳動比（即極限值umin）、特別是對于銑床可以增加主軸的飛輪效應。
7.確定各變速組齒輪傳動副的齒數(shù) 可采用計算法或查表法（參見教材表4.1）確定各傳動副齒輪的齒數(shù)。
多軸變速傳動機構各變速組（即兩軸之間）的齒數(shù)和可表示為
（3）
式中 umin——同一變速組中的最小傳動比；
zmin——同一變速組中最小齒輪齒數(shù)。
為了縮小徑向尺寸及降低齒輪的線速度，應小些。由式（3）可知受下列條件限制：
(1)受齒輪最小齒數(shù)的限制，在主傳動系統(tǒng)中一般取18-20齒，以避免產(chǎn)生根切現(xiàn)象。
(2)套裝在軸上的小齒輪還應考慮到齒根圓到其輪轂鍵槽深處的最小尺寸應大于基圓齒厚（或不小于2m，m為齒輪模數(shù)），以防止輪轂斷裂，則其最小齒數(shù)應為
式中 D ——齒輪花鍵孔的外徑（mm），單鍵槽的取其孔中心至鍵槽槽底尺寸的兩倍；
m ——齒輪模數(shù)（mm）。
(3)還受最小傳動比和允許的最大齒數(shù)和的約束，主傳動系統(tǒng)的最小極限傳動比取。一般在機械系統(tǒng)中取=70~100齒，取=120齒。
(4)選取時，不要使兩軸中心距過小，否則可能導致兩軸軸承過近，甚至發(fā)生軸承安裝干涉。在多軸變速系統(tǒng)中，還可能使相鄰變速組的齒頂圓與軸相碰，即k軸 上前一個變速組中的最大被動齒輪的齒頂圓與(k+1)軸的外徑相碰，或(k+1)軸上的后一個變速組中的最大主動齒輪的齒頂圓與k軸外徑相碰，應按式（2）檢查的確定，式中D應為相應得或。
8.驗算執(zhí)行軸的轉速誤差 實際傳動比所造成的執(zhí)行軸（或主軸）轉速誤差，一般不應超過10（-1）%，即
（5）
2.3.傳動零件的初步計算
初步計算是為了大致確定各傳動零件的主要尺寸（如傳動軸的直徑和齒輪的模數(shù)等），以便繪制傳動系統(tǒng)變速箱的軸系展開草圖。在繪制草圖布置各零件的過程中，同時應考慮零件結構的工藝性，進一步確定各零件的其他結構參數(shù)，一些數(shù)據(jù)要按有關標準選取。由于結構的某些參數(shù)未定以及方案可能修改，所以應按簡化公式進行初步計算以加快計算速度。
零件在計算時，首先需要知道其計算轉速值nj（即參與傳遞全功率的最低轉速，或傳遞全扭矩的最高轉速）。各零件的計算轉速可根據(jù)已確定的轉速圖，可按執(zhí)行軸的計算轉速、傳動齒輪的計算轉速和傳動軸的計算轉速分別進行確定（參見教材第四章4.2）。
1.傳動軸的直徑初定 傳動軸的直徑按扭轉剛度用式（6）或式（7）計算
（6）
（7）
式中 d ——傳動軸的直徑（mm）；
——該軸傳遞的額定扭矩（MPa）；
N ——該軸傳遞的功率（kW）；
——該軸的計算轉速（r/min）；
[]——該軸每米長度允許的扭轉角（deg/m），一般傳動軸取[]=0.5o~1 o。
2.執(zhí)行軸軸頸直徑的確定 對于機械系統(tǒng)執(zhí)行軸的尺寸參數(shù)，多根據(jù)其結構上的需要而定。執(zhí)行軸的前軸頸D1尺寸可參考教材表3.20所列出的統(tǒng)計數(shù)據(jù)確定。后軸頸D2可按D2=（0.7~0.85）D1確定。設計時應盡量使執(zhí)行軸的截面變化量小，即執(zhí)行軸的外徑尺寸在滿足要求的條件下變化要小。執(zhí)行軸一般應選用階梯狀中空結構，內孔直徑d與當量外徑D之比以不大于0.7為宜，以保證執(zhí)行軸的慣性矩。執(zhí)行軸的端部結構參見教材表3.5。
3.齒輪模數(shù)的初步計算 一般在同一變速組中的齒輪取相同模數(shù)，選擇負荷最重的小齒輪，按簡化的接觸疲勞強度公式進行計算
（8）
式中 mj——按接觸疲勞強度計算的齒輪模數(shù)（mm）；
——驅動電動機功率（kW）；
——被計算齒輪的計算轉速（r/min）；
——大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比，外嚙合取“+”，內嚙合取“-”；
——小齒輪的齒數(shù)（齒）；
——齒寬系數(shù)，（B為齒寬，m為模數(shù)），；
——材料的許用接觸應力（）。
其它傳動件按《機械零件》或有關資料進行選擇或計算。各個傳動件的基本尺寸確定后，便可繪制部件裝配圖。
為了節(jié)約合金鋼材，對大多數(shù)鋼質傳動零件均可采用優(yōu)質中碳鋼（常用45或50鋼）進行適當?shù)臒崽幚恚ㄕ?，調質或表面淬火等）。對個別工作條件較重的傳動零件，當驗算時發(fā)現(xiàn)其應力超過許用值時，可采用較好的合金鋼（參見教材表3.6）。
2.4. 繪制部件裝配草圖
零件的初步計算為繪制草圖提供了必要的尺寸。手工繪制裝配草圖時，可用較輕的細線條繪制，以便于修改。在繪制軸系展開圖時，首先根據(jù)各傳動軸的軸間距離，按傳動順序依次畫出各軸線位置，按計算的軸頸尺寸和工作要求選擇合適的軸承。參考同類機械系統(tǒng)的裝配圖，布置各齒輪的軸向位置，研究齒輪的排列方式。如果軸向尺寸過長時，應采取必要的縮短軸向尺寸的措施（參見教材第四章4.2，齒輪的布置與排列），可采用公用齒輪，或采取相鄰兩變速組交錯排列布置的方式，或增加定比傳動副等形式。在設計時應注意軸上的滑移齒輪、齒爪式離合器等的移動性，要留有足夠的軸向滑移空間，以保證各移動件在完全脫開嚙合后才能進入新的嚙合（參考教材圖4-33），避免滑移干涉。傳動軸及軸上零件應軸向雙方向定位，避免欠定位和過定位，其定位方式既要簡單可靠又要便于拆裝和調整。
根據(jù)執(zhí)行軸組件的設計知識，參考結構圖冊選擇合理的執(zhí)行軸組件結構，包括軸承類型、配置與調整，軸端結構（參見教材表3.5），執(zhí)行軸的軸向定位方式等。對于各種執(zhí)行軸結構方案進行工作能力比較，并在概算后，決定是否需要修改草圖。
畫裝配圖時要全面考慮所必需的各種機構、裝置、原件（如離合器、制動器、潤滑與密封裝置等）的型式與安裝位置。繪制變速系統(tǒng)（變速箱）橫剖圖時，應力求縮小變速箱的徑向尺寸，除了要減小其齒數(shù)和外，一般不采用極限降速比（umin=1/4），可采用重合轉速（增加傳動組）的辦法來增大降速的傳動比，或增加定比傳動副以分擔總的降速比。畫橫剖圖應先確定主軸的位置，然后考慮受力、拆卸和調整等方面情況，確定其它各軸的空間位置（為減小其徑向尺寸，各傳動軸中心之間多采用三角形布置形式）。要特別注意各零件，包括該剖面沒有標示出來的徑向尺寸和位置是否相互干涉、碰撞。設計所涉及的各構件相關結構參見附錄中各圖。
2.5. 零件的驗算
在零件的尺寸和位置確定后，就具體地知道了它們的受力狀態(tài)、力的大小、作用點和方向，從而可以對零件進行較精確的驗算。
為了節(jié)省時間應減少重復的計算工作量，可依據(jù)課程設計提綱要求（或由指導教師指定）驗算的零件及驗算的項目，應按著零件在重載工作條件下進行驗算，校核零件的承載能力、應力、變形和壽命是否允許，材料選用是否恰當。
1.三角膠帶傳動的計算和選定 在三角帶的選用時，應保證有效地傳遞最大功率（不打滑），并有足夠的使用壽命（一定的疲勞強度）。計算應按已知條件：傳遞的功率、（主、被動）帶輪的轉速和工作情況確定帶輪直徑、中心距、膠帶型號、長度和根數(shù)及作用在支承軸上的徑向力。其計算公式與步驟參見《機械設計手冊》或有關教材進行計算。
2.直齒圓柱齒輪的應力驗算 在驗算變速箱中的齒輪應力時，選相同模數(shù)中承受載荷最大的，齒數(shù)最小的齒輪進行接觸應力和彎曲應力驗算。一般對高速傳動齒輪主要驗算接觸應力，對低速傳動齒輪主要驗算彎曲應力，對硬齒面軟齒芯的表面滲碳淬硬齒輪，一定要驗算彎曲應力。
接觸應力驗算公式為
（9）
彎曲應力驗算公式為
（10）
式中 T1 ——主動軸傳遞的轉矩（Nmm）；
K ——載荷系數(shù)，K= KA Kv Ka Kb；
u ——傳動比，u≥1，“＋”用于外嚙合，“－”用于內嚙合；
d 1——齒輪分度圓直徑（mm）；
b ——齒寬（mm）；
m ——齒輪模數(shù)（mm）；
yd——齒寬系數(shù)，yd=b/ d 1；
z1——齒輪齒數(shù)；
ZE——彈性系數(shù)；
ZH——節(jié)點區(qū)域系數(shù)；
Ze——接觸強度重合度系數(shù)；
YFa ——齒形系數(shù)；
Ysa ——應力修正系數(shù)；
Ye——彎曲強度重合度系數(shù)；
[σH] ——許用接觸應力（MPa）；
[σF]——許用彎曲應力（MPa）。
以上各系數(shù)，查《機械設計》教材。
如果驗算的應力σH、σF大于初算時選定的材料及熱處理方式之許用應力[σH]、[σF]，可增加齒寬b值，或改變熱處理方式，以及另選具有較大的許用應力值的材料。
表1 標準齒輪的齒形系數(shù)YFa
齒數(shù)z
系數(shù)Y
齒數(shù)z
系數(shù)Y
齒數(shù)z
系數(shù)Y
14
15
16
17
18
19
20
0.345
0.355
0.362
0.370
0.378
0.386
0.395
22
24
26
28
30
33
36
0.408
0.420
0.430
0.438
0.444
0.454
0.463
39
42
45
50
65
80
＞100
0.470
0.475
0.481
0.488
0.502
0.510
0.513
3.齒輪精度的確定 齒輪精度等級的選擇應根據(jù)它的用途、圓周速度、載荷狀況和對振動、噪聲、使用壽命等方面的要求確定。對于漸開線圓柱齒輪的精度等級應按GB10095-88和GB11365-89新標準選定，齒輪副最小側隙采用基中心距制，中心距極限偏差按7級精度確定。
4.傳動軸的彎曲剛度驗算
(1)傳動軸上的彎曲載荷 齒輪傳動軸同時受輸入扭矩的齒輪驅動力Qa和輸出扭矩的齒輪驅動阻力Qb的作用而產(chǎn)生彎曲變形。當齒輪為直齒圓柱齒輪時，其嚙合角α=20°，齒面摩擦角β≈5.72°，則
（11）
式中 N——該齒輪傳遞的全功率（kW）；
m ——該齒輪的模數(shù)（mm）；
z ——該齒輪的齒數(shù)（齒）；
n ——該傳動軸的計算工況轉速（r/min），n=naj≥nbj或n=nbj≥naj ，其中naj（或nbj）為該軸輸入扭矩齒輪的計算轉速。
(2)傳動軸的剛度驗算 等直徑軸的撓度y和轉角θ的計算公式見表3。對于階梯軸，如軸的各段直徑相差不大，可按平均（或當量）直徑計算。傳動軸彎曲剛度的允許值見表4。如驗算出的軸的彎曲剛度不合格，則應加粗軸的直徑或縮短軸的長度。由于各種鋼材的彈性模量幾乎相同，因此改變軸的材料不能夠提高軸的剛度。
表3 簡單載荷下簡支梁的變形
簡圖
傾角?
撓度y
表4 軸剛度的允許值
許用撓度 [y] / mm
許用轉角 [θ] / rad
一般傳動軸(0.0003~0.0005)l
裝齒輪處0.001
剛度要求較高的軸0.0002l
裝滑動軸承處0.001
安裝齒輪的軸(0.01~0.03)m
裝向心球軸承處0.0025
安裝蝸輪的軸(0.02~0.05)m
裝向心球面球軸承處0.005
注：l ——跨距（mm）；
m ——模數(shù)（mm）。
裝單列短圓柱滾子軸承處0.001
裝單列圓錐滾子軸承處0.0006
5.軸承壽命的驗算
一般傳動軸用的滾動軸承，主要是因疲勞破壞而失效，故應進行疲勞壽命驗算。其額定壽命Lh的計算公式為
或按計算動負荷Cj的計算公式
式中 L10h——軸承的基本額定壽命（h）；
Cj——計算動負荷（N）；
T——工作期限（h）；
n——軸承的轉速（r/min）；
C或[C]——滾動軸承的基本額定動負荷（N）；
f t——溫度系數(shù)，低于100°C時，f t=1；
e——壽命指數(shù)，對球軸承取e=3，對滾子軸承取e=10/3；
P——軸承的當量動載荷（N）。
滾動軸承若同時承受徑向載荷和軸向載荷，為了計算軸承壽命時在相同條件下比較，需將實際工作載荷轉化為當量動載荷。在當量動載荷作用下，軸承壽命與實際聯(lián)合載荷下軸承壽命相同。
當量動載荷P的計算公式如下：
式中 fp ——載荷系數(shù)；
Fr——徑向載荷（N）；
Fa——軸向載荷（N）；
X，Y——徑向動載荷系數(shù)和軸向動載荷系數(shù)，可參考《機械設計》教材的表9.8查取。
2.6附錄：
圖5 傳動系統(tǒng)圖與轉速圖
圖6 檢查齒輪的干涉
圖7 整體滑移齒輪
圖8 拼裝多聯(lián)齒輪
圖9 滑移齒輪的倒角
圖10 齒輪在軸上的定位
圖11 心軸在箱體上的固定方式
圖12 擺動式操縱機構
圖 移動式操縱機構
目 錄
一、《機械系統(tǒng)設計》課程設計任務書 1
1.1 課程設計的目的 1
1.2 課程設計的內容 1
1.3 課程設計題目、主要技術參數(shù)和技術要求 1
1.4 機械系統(tǒng)課程設計內容： 6
二、《機械系統(tǒng)設計》課程設計的步驟與方法 7
2.1 明確題目要求，查閱有關資料 7
2.2. 運動設計 7
2.3.傳動零件的初步計算 10
2.4. 繪制部件裝配草圖 12
2.5. 零件的驗算 12
2.6附錄： 16
22