12級分級變速主傳動系統(tǒng)設計【N=80~1000；Z=12級；公比為1.26；P=2.5~3.5KW；電機轉(zhuǎn)速n=710~1420含4張CAD圖】
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充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙1目 錄第 1 章 緒論 ........................................................................................................11.1 課程設計的目的 .......................................................................................11.2 課程設計的內(nèi)容 .......................................................................................11.3 課程設計題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求 ...........................................2第 2 章 運動設計 ................................................................................................32.1 運動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定 .......................................................................32.2 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 ...................................................................................6第 3 章 動力計算 ................................................................................................73.1 帶傳動設計 ...............................................................................................73.2 計算轉(zhuǎn)速的計算 .......................................................................................83.3 齒輪模數(shù)計算及驗算 ...............................................................................93.4 傳動軸最小軸徑的初定 .........................................................................123.5 主軸合理跨距的計算 .............................................................................13第 4 章 主要部件的校核 ..................................................................................144.1 主軸強度、剛度校核 .............................................................................144.2 軸的剛度校核 .........................................................................................164.3 軸承壽命校核 .........................................................................................17總 結(jié) ..............................................................................................................18參 考 文 獻 ......................................................................................................19 充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙2第 1 章 緒論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(shù)基礎課和專業(yè)課的有關(guān)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(gòu)，進行選擇和改進；結(jié)合結(jié)構(gòu)設計，進行設計計算并編寫技術(shù)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(guān)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(shù)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(nèi)容《機械系統(tǒng)設計》課程設計內(nèi)容由理論分析與設計計算、圖樣技術(shù)設計和技術(shù)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(guān)動力計算和校核。1.2.2 圖樣技術(shù)設計：（1）選擇系統(tǒng)中的主要機件。（2）工程技術(shù)圖樣的設計與繪制。1.2.3 編制技術(shù)文件： 充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙3（1）對于課程設計內(nèi)容進行自我經(jīng)濟技術(shù)評價。（2）編制設計計算說明書。1.3 課程設計題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求1.3.1 課程設計題目和主要技術(shù)參數(shù)題目 21：分級變速主傳動系統(tǒng)設計技術(shù)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(zhuǎn)速 n=710/1420r/min（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(gòu)。（3）進給傳動系統(tǒng)采用單獨電動機驅(qū)動。 充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙4第 2 章 運動設計2.1 運動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定2.1.1．轉(zhuǎn)速范圍Rn= = =12.5minaxN8012.1.2．轉(zhuǎn)速數(shù)列查[1]表 2.12，首先找到 80r/min、然后每隔 3 個數(shù)取一個值，得出主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為 80 r/min、 100 r/min、125 r/min、 160r/min、200 r/min、250 r/min，315 r/min，400 r/min， 500 r/min、630 r/min、800r/min、1000 r/min 共 12 級。2.1.3．定傳動組數(shù) 對于 Z=12，可分解為： 12=2×3×2。2.1.4．寫傳動結(jié)構(gòu)式根據(jù)“前多后少” , “先降后升” , 前密后疏 ,結(jié)構(gòu)緊湊的原則,選取傳動方案 Z=12=2 3×31×26。2.1.5． 畫轉(zhuǎn)速圖轉(zhuǎn)速圖如下圖 2-1。 充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙5圖 2-1 系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖2.1.6．畫主傳動系統(tǒng)圖根據(jù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖及已知的技術(shù)參數(shù)，畫主傳動系統(tǒng)圖如圖2-3： 充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙6圖 2-2 主傳動系統(tǒng)圖2.1.7 齒輪齒數(shù)的確定變速組內(nèi)取模數(shù)相等，據(jù)設計要求 Zmin≥17,齒數(shù)和Sz≤100～120，由【1】表 4.1，根據(jù)各變速組公比，可得各傳動比和齒輪齒數(shù)，各齒輪齒數(shù)如表 2-1。表 2-1 齒輪齒數(shù)基本組 第一擴大組傳動比 1:1.58 1:1.26 1:1 1：2.51 1.58:1代號 Z1Z'Z2Z 'Z3Z 'Z4Z 'Z5Z '5齒數(shù)27 43 31 39 35 35 21 52 45 28 充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙72.2 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差實際傳動比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差，一般不應超過±10( -?1)％ ,即〈 10( -1)％'n-實 際 轉(zhuǎn) 速 標 準 轉(zhuǎn) 速標 準 轉(zhuǎn) 速對Nmax=1000r/min，Nmax`=1420*125/280*35/35*45/28=1018.8r/min 則有(1018.8-1000)/1000=1.8％ 1201??12???3.1.4 求帶根數(shù)帶速 = D n /(60×1000)???1=3.14×125×1420/(60×1000)= 9.26m/s傳動比 i i=n /n =1420/630=2.2512帶根數(shù) 由【2】中表 3.6，并用插值法得 P =1.07KW；0由【2】中表 3.7，并用插值法得△P =0.17KW；由【2】中表 3.8，得包角系數(shù) K =0.93；?由【2】中表 3.9，得長度系數(shù) K =0.87；L 充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙9Z=P /[（P +△P ）×K ×K ]d0?L=（3.5×1.1）/(1.07+0.17)×0.87×0.93=3.48取 Z=4 根3.2 計算轉(zhuǎn)速的計算3.2.1 主軸的計算轉(zhuǎn)速 nj由公式 n =n 得，主軸的計算轉(zhuǎn)速 nj=160r/min。jmi(/31)z??3.2.2 確定各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速Ⅱ軸共有 6 級轉(zhuǎn)速：200r/min、250 r/min、315 r/min、400r/min、500r/min、630r/min。若經(jīng)傳動副 Z / Z1傳動主軸，則全部傳遞全功率；若經(jīng)傳動副 Z / Z 傳動主軸，'1 2'全部傳遞全功率，其中 200r/min 是傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速， 故其計算轉(zhuǎn)速 nⅡ j=200 r/min；Ⅰ 軸有 2 級轉(zhuǎn)速，且都傳遞全功率，所以其計算轉(zhuǎn)速 nⅠ j=315 r/min。各計算轉(zhuǎn)速入表 3-1。表 3-1 各軸計算轉(zhuǎn)速3.2.3 確定齒輪副的計算轉(zhuǎn)速確定齒輪副的計算轉(zhuǎn)速。齒輪 Z 裝在主軸上并具有 315-'51000r/min 共 6 級轉(zhuǎn)速，它們都傳遞全功率，故 Z j=315 r/min。'5齒輪 Z 裝在 Ⅱ軸上，有 200-630 r/min 共 6 級轉(zhuǎn)速，但經(jīng)齒5輪副 Z / Z 傳動主軸，則全部傳遞全功率，故 Z j=200r/min。' 5依次可以得出其余齒輪的計算轉(zhuǎn)速，如表 3-2。表 3-2 齒輪副計算轉(zhuǎn)速軸 號Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸計算轉(zhuǎn)速 r/min 315 200 160 充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙10單位：（r·min ） 1?序號Z1Z 'Z 2Z 'Z3Z 'Z4Z 'Z5Z 'n j315 200 315 250 315 315 200 80 200 3153.3 齒輪模數(shù)計算及驗算3.3.1 模數(shù)計算一般同一變速組內(nèi)的齒輪取同一模數(shù)，選取負荷最重的小齒輪，按簡化的接觸疲勞強度公式進行計算，即 mj=16338 321][)(jmnuzP???由上面各軸的輸出功率計算可知，在電動機功率為P=3.5KW，轉(zhuǎn)速 n=1420r/min 時，傳動系統(tǒng)受力最大，則由此數(shù)據(jù)計算。I—II 軸： mrnuZj 6.231560358.)1(16min/;; 22j ??????II—III 軸： rnuZj 6.206358.146.)(138in/;.;; 22j ?????取整后模數(shù)為：I—II 軸：3mm ；II—III 軸：3mm。3.3.2 基本組齒輪計算基本組齒輪幾何尺寸見表 3-3。 充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙11表 3-3 基本組齒輪幾何尺寸齒輪 齒數(shù) 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒寬Z127 81 87 73.5 24Z '43 129 135 121.5 24Z231 93 99 85.5 24Z '39 117 123 109.5 24Z335 105 111 97.5 24Z '35 105 111 97.5 24按基本組最小齒輪計算。小齒輪用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～286HB，平均取 260HB，大齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度 229HB～286HB，平均取 240HB。計算如下：齒面接觸疲勞強度計算接觸應力驗算公式為12()()jEHjuKTZMPabd??????????彎曲應力驗算公式為：??12()FaSwwTYm?式中 N----傳遞的額定功率（kW） ，這里取 N 為電動機功率，N=4kW;----計算轉(zhuǎn)速（r/min ）. =315（r/min）;jnjnm-----初算的齒輪模數(shù)（mm）, m=3（mm）;B----齒寬（mm）;B=24（mm）;z----小齒輪齒數(shù)；z=27u----小齒輪齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之比,u=1.6;-----壽命系數(shù)；sK=sKTnNq----工作期限系數(shù)；TmTC016? 充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙12T------齒輪工作期限，這里取 T=15000h.;-----齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）, =200（r/min）1n 1n----基準循環(huán)次數(shù)，接觸載荷取 = ，彎曲載荷取 =0C0C70C62?m----疲勞曲線指數(shù)，接觸載荷取 m=3；彎曲載荷取 m=6;----轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，查【5】2 上，取 =0.60nKnK----功率利用系數(shù)，查【5】2 上，取 =0.78N N-----材料強化系數(shù)，查 【5】2 上， =0.60q q-----工作狀況系數(shù)，取 =1.13 3-----動載荷系數(shù)，查 【5】2 上，取 =12 2------齒向載荷分布系數(shù)，查【5】2 上， =1 1K 1KY------齒形系數(shù)，查【 5】2 上，Y=0.386 ；----許用接觸應力（MPa）,查【4】 ，表 4-7，取 =650 ??j? ??j?Mpa；---許用彎曲應力（ MPa） ，查【4】 ，表 4-7，取 =275 w wMpa；根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得：= =635 Mpa j?12()()EHuKTZMPabd?????j?=78 Mpaw???w?3.3.3 擴大組齒輪計算擴大組齒輪幾何尺寸見表 3-4。按擴大組最小齒輪計算。小齒輪用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～286HB，平均取 260HB，大齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度 229HB～286HB ，平均取 240HB。同理根據(jù)基本組的計算，查文獻【6】 ，可得 =0.62， nK=0.77， =0.60， =1.1， =1， =1，m=3.5， =355；NKq3K21Kj可求得： 充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙13=574.35 Mpa =650Mpaj????j?=118.77Mpa =275Mpaww表 3-4 擴大組齒輪幾何尺寸齒輪 Z4Z '4Z5Z '5齒數(shù) 21 52 45 28分度圓直徑 63 156 135 84齒頂圓直徑 69 162 141 90齒根圓直徑 55.5 149.5 127.5 76.5齒寬 18 18 18 183.4 傳動軸最小軸徑的初定由【5】式 6，傳動軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下式計算：d=1.64 （mm）??4?Tn或 d=91 （mm）jN式中 d---傳動軸直徑（mm ）Tn---該軸傳遞的額定扭矩（N*mm ） T=9550000；JnN?N----該軸傳遞的功率（KW ）----該軸的計算轉(zhuǎn)速j---該軸每米長度的允許扭轉(zhuǎn)角， == 。??????01I 軸：P=3.33KW, 計算轉(zhuǎn)速為： 315r/min,所以可得：；mdI 315.94????II 軸：P=3.19KW, 計算轉(zhuǎn)速為： 200r/min,所以可得：；d3120.942?取整后各軸的軸徑為：I 軸為 30mm；II 軸為 35mm。 充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙143.5 主軸合理跨距的計算由于電動機功率 P=4Kw，Ⅲ軸（主軸）的軸徑由文獻【1】中的表 3.2，選取前軸軸徑為 60mm，后軸直徑去前軸徑的 0.7 到 0.85 倍，所以取整后取 50mm，平均直徑為 55mm。對于普通機床主軸內(nèi)孔徑為 0.5 到 0.65 倍的平均直徑，取30mm；懸伸量取 90mm。理想跨距的設計：本車床的最大回轉(zhuǎn)直徑為 200mm，經(jīng)濟加工直徑取最大回轉(zhuǎn)直徑的 60%，故半徑為 60mm，主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩在前面可知。切削力和被切削力，總力為： NFNFPCCP3411527.0056182???；主軸軸端受力為 F/2=1707N，設 l/a=3，所以 l=270mm，可求得前后支反力為： NlaRlaRBA 5697026170???；初選主軸采用滾子軸承，由文獻【1】中公式 3.3 可得軸承的剛度： mKNKBA ??/3/59?；平均直徑為 55mm，最后驗算最佳跨距： );/10.2(,7.0106.57941.2.4)..(I;3 2383 48NEaKEABA ????????由文獻【1】中的圖 3.38 可知： ，與原假設接近，3/?al所以最佳跨距 =90×3.1=279mm；合理跨距為（0.75~1.5） ，0l 0l取合理跨距 l=250mm。 充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙15第 4 章 主要部件的校核4.1 主軸強度、剛度校核4.1.1 軸的強度校核1．軸的受力分析1）求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T=9.55× =9.55× × =100957N·mm60nP61035.2)求軸上的作用力齒輪上的圓周力= = =2243N·mmtF2dT180957*齒輪上的徑向力= tan = 2243·tan20°=817N·mmrt?3)確定軸的跨距=250， =120， =701?23?2．軸的受力分析1）作軸的空間受力簡圖，見圖 4-1。AHDVCB圖 4-12）作水平受力簡圖和彎矩圖，見圖 4-2。 充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙16=173N =3329NAHFBHF=44676N =-181872N 1M23）作垂直受力簡圖和彎矩圖，見圖 4-2。=268N =548NAV BV=71298N 3圖 4—2 充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙174）作合成彎矩圖，見圖 4-2。= =138721N·mmIM2213?= =181872N·mmI `5）作轉(zhuǎn)矩圖=100.957× N·mm=100957N·mmT3106）作當量彎矩圖，見圖 4-2。= =276580N·mme 22(.6)IT?由《機械設計》教材表 7.5 查得，對于 45 鋼， =600Mpa, b?=55Mpa,由公式1w??????= = =21.0Mpa< ，故軸的強度足eB30.deM3687.1(0)?1w?????夠。4.2 軸的剛度校核單一載荷下，軸中心處的撓度采用文獻【5】中的公式計算：:??????YmZnDxNLYba ???43375.09.1L-----兩支承的跨距；D-----軸的平均直徑；X= /L； -----齒輪工作位置處距較近支承點的距離； iiN-----軸傳遞的全功率；校核合成撓度??YYbabah ?????cos22-----輸入扭距齒輪撓度；-------輸出扭距齒輪撓度b；)(????---被演算軸與前后軸連心線夾角； =144°?嚙合角 =20°，齒面摩擦角 =5.72°。?代入數(shù)據(jù)計算得： =0.024； =0.078； =0.128；2ay3ay1ay 充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙18=0.203； =0.098； =0.044。5by4by6by合成撓度 =0.224?cos25121aahY???查文獻【6】 ，帶齒輪軸的許用撓度 =5/10000 L???即 =0.2325。??y因合成撓度小于許用撓度，故軸的撓度滿足要求。（2）扭轉(zhuǎn)角的校核傳動軸在支承點 A，B 處的傾角 可按下式近似計算：BA?,????????radlyhB3將上式計算的結(jié)果代入得： 0.2A由文獻【6】 ，查得支承處的 =0.001??因 〈0.001，故軸的轉(zhuǎn)角也滿足要求。0.32AB???傳動軸在支承點 A，B 處的傾角 可按下式近似計算：BA?,????????radlyhB3將上式計算的結(jié)果代入得： 0.2A由文獻【6】 ，查得支承處的 =0.001??因 〈0.001，故軸的轉(zhuǎn)角也滿足要求。0.32AB???4.3 軸承壽命校核由 П 軸最小軸徑可取軸承為 6016 深溝球軸承,ε=3P=XFr+YFa； X=1，Y=0。對Ⅱ軸受力分析得：前支承的徑向力 Fr=3054N。由軸承壽命的計算公式：預期的使用壽命 [L10h]=15000hL10h= × = × =5n1670?)PC(1806734.510()26?5808h≥[L 10h]=15000h軸承壽命滿足要求。 充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙19總 結(jié)為期二周的機械系統(tǒng)設計課程設計即將結(jié)束了，二周的時間雖然短暫，但對我們來說是受益匪淺，收獲頗豐的。通過這二周的設計使我們不再只是胸中空有理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合，進行實實在在的設計。這使得我們不但鞏固了理論知識，而且掌握了設計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的圖書資料和網(wǎng)絡信息資源，更熟練的使用我們手中的各種設計手冊以及 AutoCAD 等繪圖軟件，為我們的畢業(yè)設計打下了良好的基礎。課程設計使我們認識到了只是努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論聯(lián)系實踐，理論運用到實際。這無論對我們大學學習，還是日后工作都是很有幫助的。在此，學生也非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次設計的機會，它將是我們畢業(yè)設計完成的更出色的關(guān)鍵一步。最后，衷心的感謝 XXX 老師以及其他幾位幫助過我的老師，感謝你們的精心指導和悉心幫助，使我順利的完成此次設計。謝謝！ 充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙20參 考 文 獻1 侯珍秀主編.機械系統(tǒng)設計.哈爾濱工業(yè)大學出版社.20002 戴曙主編．金屬切削機床．機械工業(yè)出版社，19943 機床設計手冊編寫組.機床設計手冊.機械工業(yè)出版 社.19864 戴曙主編．金屬切削機床設計，第 2 版．機械工業(yè)出版 社，19955 于惠力主編.機械設計.科學出版社.20066 于惠力主編.機械設計課程設計.科學出版社.2006附：展開圖1目 錄第 1 章 緒論 ........................................................................................................11.1 課程設計的目的 .......................................................................................11.2 課程設計的內(nèi)容 .......................................................................................11.3 課程設計題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求 ...........................................2第 2 章 運動設計 ................................................................................................32.1 運動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定 .......................................................................32.2 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 ...................................................................................6第 3 章 動力計算 ................................................................................................73.1 帶傳動設計 ...............................................................................................73.2 計算轉(zhuǎn)速的計算 .......................................................................................83.3 齒輪模數(shù)計算及驗算 ...............................................................................93.4 傳動軸最小軸徑的初定 .........................................................................123.5 主軸合理跨距的計算 .............................................................................13第 4 章 主要部件的校核 ..................................................................................144.1 主軸強度、剛度校核 .............................................................................144.2 軸的剛度校核 .........................................................................................164.3 軸承壽命校核 .........................................................................................17總 結(jié) ..............................................................................................................18參 考 文 獻 ......................................................................................................192第 1 章 緒論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(shù)基礎課和專業(yè)課的有關(guān)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(gòu)，進行選擇和改進；結(jié)合結(jié)構(gòu)設計，進行設計計算并編寫技術(shù)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(guān)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(shù)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(nèi)容《機械系統(tǒng)設計》課程設計內(nèi)容由理論分析與設計計算、圖樣技術(shù)設計和技術(shù)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(guān)動力計算和校核。1.2.2 圖樣技術(shù)設計：（1）選擇系統(tǒng)中的主要機件。（2）工程技術(shù)圖樣的設計與繪制。1.2.3 編制技術(shù)文件：3（1）對于課程設計內(nèi)容進行自我經(jīng)濟技術(shù)評價。（2）編制設計計算說明書。1.3 課程設計題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求1.3.1 課程設計題目和主要技術(shù)參數(shù)題目 21：分級變速主傳動系統(tǒng)設計技術(shù)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(zhuǎn)速 n=710/1420r/min（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(gòu)。（3）進給傳動系統(tǒng)采用單獨電動機驅(qū)動。4第 2 章 運動設計2.1 運動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定2.1.1．轉(zhuǎn)速范圍Rn= = =12.5minaxN8012.1.2．轉(zhuǎn)速數(shù)列查[1]表 2.12，首先找到 80r/min、然后每隔 3 個數(shù)取一個值，得出主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為 80 r/min、 100 r/min、125 r/min、 160r/min、200 r/min、250 r/min，315 r/min，400 r/min， 500 r/min、630 r/min、800r/min、1000 r/min 共 12 級。2.1.3．定傳動組數(shù) 對于 Z=12，可分解為： 12=2×3×2。2.1.4．寫傳動結(jié)構(gòu)式根據(jù)“前多后少” , “先降后升” , 前密后疏 ,結(jié)構(gòu)緊湊的原則,選取傳動方案 Z=12=2 3×31×26。2.1.5． 畫轉(zhuǎn)速圖轉(zhuǎn)速圖如下圖 2-1。5圖 2-1 系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖2.1.6．畫主傳動系統(tǒng)圖根據(jù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖及已知的技術(shù)參數(shù)，畫主傳動系統(tǒng)圖如圖2-3：6圖 2-2 主傳動系統(tǒng)圖2.1.7 齒輪齒數(shù)的確定變速組內(nèi)取模數(shù)相等，據(jù)設計要求 Zmin≥17,齒數(shù)和Sz≤100～120，由【1】表 4.1，根據(jù)各變速組公比，可得各傳動比和齒輪齒數(shù)，各齒輪齒數(shù)如表 2-1。表 2-1 齒輪齒數(shù)基本組 第一擴大組傳動比 1:1.58 1:1.26 1:1 1：2.51 1.58:1代號 Z1Z'Z2Z 'Z3Z 'Z4Z 'Z5Z '5齒數(shù)27 43 31 39 35 35 21 52 45 2872.2 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差實際傳動比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差，一般不應超過±10( -?1)％ ,即〈 10( -1)％'n-實 際 轉(zhuǎn) 速 標 準 轉(zhuǎn) 速標 準 轉(zhuǎn) 速對Nmax=1000r/min，Nmax`=1420*125/280*35/35*45/28=1018.8r/min 則有(1018.8-1000)/1000=1.8％ 1201??12???3.1.4 求帶根數(shù)帶速 = D n /(60×1000)???1=3.14×125×1420/(60×1000)= 9.26m/s傳動比 i i=n /n =1420/630=2.2512帶根數(shù) 由【2】中表 3.6，并用插值法得 P =1.07KW；0由【2】中表 3.7，并用插值法得△P =0.17KW；由【2】中表 3.8，得包角系數(shù) K =0.93；?由【2】中表 3.9，得長度系數(shù) K =0.87；L9Z=P /[（P +△P ）×K ×K ]d0?L=（3.5×1.1）/(1.07+0.17)×0.87×0.93=3.48取 Z=4 根3.2 計算轉(zhuǎn)速的計算3.2.1 主軸的計算轉(zhuǎn)速 nj由公式 n =n 得，主軸的計算轉(zhuǎn)速 nj=160r/min。jmi(/31)z??3.2.2 確定各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速Ⅱ軸共有 6 級轉(zhuǎn)速：200r/min、250 r/min、315 r/min、400r/min、500r/min、630r/min。若經(jīng)傳動副 Z1/ Z'1傳動主軸，則全部傳遞全功率；若經(jīng)傳動副 Z2/ Z '傳動主軸，全部傳遞全功率，其中 200r/min 是傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速， 故其計算轉(zhuǎn)速 nⅡ j=200 r/min；Ⅰ 軸有 2 級轉(zhuǎn)速，且都傳遞全功率，所以其計算轉(zhuǎn)速 nⅠ j=315 r/min。各計算轉(zhuǎn)速入表 3-1。表 3-1 各軸計算轉(zhuǎn)速3.2.3 確定齒輪副的計算轉(zhuǎn)速確定齒輪副的計算轉(zhuǎn)速。齒輪 Z '5裝在主軸上并具有 315-1000r/min 共 6 級轉(zhuǎn)速，它們都傳遞全功率，故 Z '5j=315 r/min。齒輪 Z 5裝在Ⅱ軸上，有 200-630 r/min 共 6 級轉(zhuǎn)速，但經(jīng)齒輪副 Z / Z '傳動主軸，則全部傳遞全功率，故 Z 5j=200r/min。依次可以得出其余齒輪的計算轉(zhuǎn)速，如表 3-2。表 3-2 齒輪副計算轉(zhuǎn)速軸 號Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸計算轉(zhuǎn)速 r/min 315 200 16010單位：（r·min ） 1? 序號Z1Z 'Z 2Z 'Z3Z 'Z4Z 'Z5Z 'n j315 200 315 250 315 315 200 80 200 3153.3 齒輪模數(shù)計算及驗算3.3.1 模數(shù)計算一般同一變速組內(nèi)的齒輪取同一模數(shù)，選取負荷最重的小齒輪，按簡化的接觸疲勞強度公式進行計算，即 mj=16338 321][)(jmnuzP???由上面各軸的輸出功率計算可知，在電動機功率為P=3.5KW，轉(zhuǎn)速 n=1420r/min 時，傳動系統(tǒng)受力最大，則由此數(shù)據(jù)計算。I—II 軸： mrnuZj 6.231560358.)1(16min/;; 22j ??????II—III 軸： rnuZj 6.206358.146.)(138in/;.;; 22j ?????取整后模數(shù)為：I—II 軸：3mm ；II—III 軸：3mm。3.3.2 基本組齒輪計算基本組齒輪幾何尺寸見表 3-3。11表 3-3 基本組齒輪幾何尺寸齒輪 齒數(shù) 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒寬Z127 81 87 73.5 24Z '43 129 135 121.5 24Z231 93 99 85.5 24Z '39 117 123 109.5 24Z335 105 111 97.5 24Z '35 105 111 97.5 24按基本組最小齒輪計算。小齒輪用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～286HB，平均取 260HB，大齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度 229HB～286HB，平均取 240HB。計算如下：齒面接觸疲勞強度計算接觸應力驗算公式為12()()jEHjuKTZMPabd??????????彎曲應力驗算公式為：??12()FaSwwTYm?式中 N----傳遞的額定功率（kW） ，這里取 N 為電動機功率，N=4kW;----計算轉(zhuǎn)速（r/min ）. =315（r/min）;jnjnm-----初算的齒輪模數(shù)（mm）, m=3（mm）;B----齒寬（mm）;B=24（mm）;z----小齒輪齒數(shù)；z=27u----小齒輪齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之比,u=1.6;-----壽命系數(shù)；sK=sKTnNq----工作期限系數(shù)；TmTC016?12T------齒輪工作期限，這里取 T=15000h.;-----齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）, =200（r/min）1n 1n----基準循環(huán)次數(shù)，接觸載荷取 = ，彎曲載荷取 =0C0C70C62?m----疲勞曲線指數(shù)，接觸載荷取 m=3；彎曲載荷取 m=6;----轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，查【5】2 上，取 =0.60nKnK----功率利用系數(shù)，查 【5】2 上，取 =0.78N N-----材料強化系數(shù)，查【5】2 上， =0.60q q-----工作狀況系數(shù)，取 =1.13 3-----動載荷系數(shù)，查【5】2 上，取 =12------齒向載荷分布系數(shù)，查 【5】2 上， =1 1K 1KY------齒形系數(shù)，查【 5】2 上，Y=0.386 ；----許用接觸應力（MPa）,查【4】 ，表 4-7，取 =650 ??j? ??j?Mpa；---許用彎曲應力（MPa ） ，查【4】 ，表 4-7，取 =275 w wMpa；根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得：= =635 Mpa j?12()()EHuKTZMPabd?????j?=78 Mpaw???w?3.3.3 擴大組齒輪計算擴大組齒輪幾何尺寸見表 3-4。按擴大組最小齒輪計算。小齒輪用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～286HB，平均取 260HB，大齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度 229HB～286HB ，平均取 240HB。同理根據(jù)基本組的計算，查文獻【6】 ，可得 nK=0.62， NK=0.77， q=0.60， 3K=1.1， 2=1， 1K=1，m=3.5， j=355；可求得：13j?=574.35 Mpa???j?=650Mpaw=118.77Mpa w=275Mpa表 3-4 擴大組齒輪幾何尺寸齒輪 Z4Z '4Z5Z '5齒數(shù) 21 52 45 28分度圓直徑 63 156 135 84齒頂圓直徑 69 162 141 90齒根圓直徑 55.5 149.5 127.5 76.5齒寬 18 18 18 183.4 傳動軸最小軸徑的初定由【5】式 6，傳動軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下式計算：d=1.64 （mm ）??4?Tn或 d=91 （mm ）jN式中 d---傳動軸直徑（mm ）Tn---該軸傳遞的額定扭矩（N*mm ） T=9550000；JnN?N----該軸傳遞的功率（KW ）----該軸的計算轉(zhuǎn)速j---該軸每米長度的允許扭轉(zhuǎn)角， == 。??????01I 軸：P=3.33KW, 計算轉(zhuǎn)速為： 315r/min,所以可得：；mdI 315.94????II 軸：P=3.19KW, 計算轉(zhuǎn)速為： 200r/min,所以可得：；d3120.942?取整后各軸的軸徑為：I 軸為 30mm；II 軸為 35mm。 143.5 主軸合理跨距的計算由于電動機功率 P=4Kw，Ⅲ軸（主軸）的軸徑由文獻【1】中的表 3.2，選取前軸軸徑為 60mm，后軸直徑去前軸徑的 0.7 到 0.85 倍，所以取整后取 50mm，平均直徑為 55mm。對于普通機床主軸內(nèi)孔徑為 0.5 到 0.65 倍的平均直徑，取30mm；懸伸量取 90mm。理想跨距的設計：本車床的最大回轉(zhuǎn)直徑為 200mm，經(jīng)濟加工直徑取最大回轉(zhuǎn)直徑的 60%，故半徑為 60mm，主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩在前面可知。切削力和被切削力，總力為： NFNFPCCP3411527.0056182???；主軸軸端受力為 F/2=1707N，設 l/a=3，所以 l=270mm，可求得前后支反力為： NlaRlaRBA 5697026170???；初選主軸采用滾子軸承，由文獻【1】中公式 3.3 可得軸承的剛度： mKNKBA ??/3/59?；平均直徑為 55mm，最后驗算最佳跨距： );/10.2(,7.0106.57941.2.4)..(I;3 2383 48NEaKEABA ????????由文獻【1】中的圖 3.38 可知： ，與原假設接近，3/?al所以最佳跨距 =90×3.1=279mm；合理跨距為（ 0.75~1.5） ，0l 0l取合理跨距 l=250mm。 15第 4 章 主要部件的校核4.1 主軸強度、剛度校核4.1.1 軸的強度校核1．軸的受力分析1）求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T=9.55× =9.55× × =100957N·mm60nP61035.2)求軸上的作用力齒輪上的圓周力= = =2243N·mmtF2dT180957*齒輪上的徑向力= tan = 2243·tan20°=817N·mmrt?3)確定軸的跨距=250， =120， =701?23?2．軸的受力分析1）作軸的空間受力簡圖，見圖 4-1。AHDVCB圖 4-12）作水平受力簡圖和彎矩圖，見圖 4-2。16=173N =3329NAHFBHF=44676N =-181872N 1M23）作垂直受力簡圖和彎矩圖，見圖 4-2。=268N =548NAV BV=71298N 3圖 4—2174）作合成彎矩圖，見圖 4-2。= =138721N·mmIM2213?= =181872N·mmI `5）作轉(zhuǎn)矩圖=100.957× N·mm=100957N·mmT3106）作當量彎矩圖，見圖 4-2。= =276580N·mme 22(.6)IT?由《機械設計》教材表 7.5 查得，對于 45 鋼， =600Mpa, b?=55Mpa,由公式1w??????= = =21.0Mpa< ，故軸的強度足eB30.deM3687.1(0)?1w?????夠。4.2 軸的剛度校核單一載荷下，軸中心處的撓度采用文獻【5】中的公式計算：:??????YmZnDxNLYba ???43375.09.1L-----兩支承的跨距；D-----軸的平均直徑；X= /L； -----齒輪工作位置處距較近支承點的距離； iiN-----軸傳遞的全功率；校核合成撓度??YYbabah ?????cos22-----輸入扭距齒輪撓度；-------輸出扭距齒輪撓度b；)(????---被演算軸與前后軸連心線夾角； =144°?嚙合角 =20°，齒面摩擦角 =5.72°。?代入數(shù)據(jù)計算得： =0.024； =0.078； =0.128；2ay3ay1ay18=0.203； =0.098； =0.044。5by4by6by合成撓度 =0.224?cos25121aahY???查文獻【6】 ，帶齒輪軸的許用撓度 =5/10000 L???即 =0.2325。??y因合成撓度小于許用撓度，故軸的撓度滿足要求。（2）扭轉(zhuǎn)角的校核傳動軸在支承點 A，B 處的傾角 可按下式近似計算：BA?,????????radlyhB3將上式計算的結(jié)果代入得： 0.2A由文獻【6】 ，查得支承處的 =0.001??因 〈0.001，故軸的轉(zhuǎn)角也滿足要求。0.32AB???傳動軸在支承點 A，B 處的傾角 可按下式近似計算：BA?,????????radlyhB3將上式計算的結(jié)果代入得： 0.2A由文獻【6】 ，查得支承處的 =0.001??因 〈0.001，故軸的轉(zhuǎn)角也滿足要求。0.32AB???4.3 軸承壽命校核由 П 軸最小軸徑可取軸承為 6016 深溝球軸承,ε=3P=XFr+YFa； X=1，Y=0。對Ⅱ軸受力分析得：前支承的徑向力 Fr=3054N。由軸承壽命的計算公式：預期的使用壽命 [L10h]=15000hL10h= × = × =5n1670?)PC(1806734.510()26?5808h≥[L 10h]=15000h軸承壽命滿足要求。19總 結(jié)為期二周的機械系統(tǒng)設計課程設計即將結(jié)束了，二周的時間雖然短暫，但對我們來說是受益匪淺，收獲頗豐的。通過這二周的設計使我們不再只是胸中空有理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合，進行實實在在的設計。這使得我們不但鞏固了理論知識，而且掌握了設計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的圖書資料和網(wǎng)絡信息資源，更熟練的使用我們手中的各種設計手冊以及 AutoCAD 等繪圖軟件，為我們的畢業(yè)設計打下了良好的基礎。課程設計使我們認識到了只是努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論聯(lián)系實踐，理論運用到實際。這無論對我們大學學習，還是日后工作都是很有幫助的。在此，學生也非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次設計的機會，它將是我們畢業(yè)設計完成的更出色的關(guān)鍵一步。最后，衷心的感謝 XXX 老師以及其他幾位幫助過我的老師，感謝你們的精心指導和悉心幫助，使我順利的完成此次設計。謝謝！20參 考 文 獻1 侯珍秀主編.機械系統(tǒng)設計.哈爾濱工業(yè)大學出版社.20002 戴曙主編．金屬切削機床．機械工業(yè)出版社，19943 機床設計手冊編寫組.機床設計手冊.機械工業(yè)出版 社.19864 戴曙主編．金屬切削機床設計，第 2 版．機械工業(yè)出版 社，19955 于惠力主編.機械設計.科學出版社.20066 于惠力主編.機械設計課程設計.科學出版社.2006附：展開圖