题目29-分级变速主传动系统设计【参数：Nmin=35.5rmin；Nmax=800rmin；Z=8级；公比为1.41；电动机功率P=3kW；电机转速n=710-1420rmin.zip
第 1 页 共 16 页哈 尔 滨 理 工 大 学哈 尔 滨 理 工 大 学课 程 设 计课 程 设 计题 目：机械系统设计课程设计 题 目：机械系统设计课程设计 院、系：机械动力工程学院 院、系：机械动力工程学院 班 级：机械 班 级：机械 姓 名：姓 名：学 号：学 号：指导教师：指导教师：系 主 任：系 主 任：第 2 页 共 16 页摘摘 要要机械系统设计 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，计算转速第 3 页 共 16 页目录目录一、课程设计目的一、课程设计目的.4二、课程设计题目、主要技术参数和技术要求二、课程设计题目、主要技术参数和技术要求 .4三、运动设计三、运动设计.41.确定极限转速，转速数列，结构网和结构式确定极限转速，转速数列，结构网和结构式.42.主传动转速图和传动系统图主传动转速图和传动系统图.43.确定变速组齿轮齿数，核算主轴转速误差确定变速组齿轮齿数，核算主轴转速误差.6四、动力计算四、动力计算.7 1.传动件的计算转速传动件的计算转速.7 2.传动轴和主轴的轴径设计传动轴和主轴的轴径设计.73.计算齿轮模数计算齿轮模数.84.带轮设计带轮设计.9五、主要零部件选择五、主要零部件选择.10六、校核六、校核.10七、结束语七、结束语.15八、参考文献八、参考文献.15第 4 页 共 16 页一、课程设计目的一、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，主要技术参数和技术要求分级、二、课程设计题目，主要技术参数和技术要求分级、分级变速主传动系统的设计：技术参数：Nmin=35.5r/min，Nmax=800r/min,Z=8 级，公比为 1.41；电动机功率 P=3KW，电机转速 n=710/1420r/min三、运动设计三、运动设计1.确定极限转速，转速数列，结构网和结构式确定极限转速，转速数列，结构网和结构式（1）确定极限转速,公比、变速级数（1）确定极限转速,公比、变速级数 Nmin=35.5r/min,Nmax=800r/min;=1.41;z=8(2)转速数列：(2)转速数列：35.5r/min,50r/min,71r/min,100r/min,140r/min,200r/min,280r/min,400r/min,560r/min,800r/min,共 10 级（3）确定极限转速（3）确定极限转速：Rn=Nmax/Nmin=800/35.5=22.54（4）确定结构网和结构式（4）确定结构网和结构式（1）写传动结构式：主轴转速级数 Z=8.结构式 8=222324（2）画结构网：第 5 页 共 16 页2.主传动转速图和传动系统图主传动转速图和传动系统图选择电动机：采用 Y 系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机绘制转速图。第 6 页 共 16 页第 7 页 共 16 页3.计算齿轮齿数计算齿轮齿数(1)、齿数计算基本组：ib1=1/3=1/2.8,Sz=72,73,76,77,80,84,87,88 ib2=1,Sz=72,76,78,80,82,84,86,88取 Sz=80,小齿轮齿数分别为:21,24ib1=Z1/Z1=21/59,ib2=Z2/Z2=40/40,第二扩大组：ic1=1/3=1/2.8,Sz=80,84,87,88,91,92 ic2=1.41,Sz=82,84,87,89,92取 Sz=92,小齿轮齿数:38,24,ic1=Z3/Z3=24/68,ic2=Z4/Z4=38/54(2)校核各级转速的转速误差实际传动比所造成主轴转速误差 ，其中n为实际转速，n 为标准转速。n=710r/min:n=710(40/40)(54/38)(280/710)=398.79 r/min=|(398.79-400)/400|=0.31%4.1%全部满足要求（3）传动系统图如下：第 8 页 共 16 页四、动力计算四、动力计算1 传动件的计算转速传动件的计算转速:min/100min/77.8941.15.35)1(3.03.0min各轴的计算转速如下取主轴的计算转速主轴的计算转速传动件的计算转速rnrRnnnj轴 序 号电动机(0)I 轴II 轴III 轴计 算 转 速r/min1420710280100100最小齿轮的计算转速如下:齿轮序号IIIIII计算转速280r/min100r/min100r/min选用齿轮精度为 7 级精度2.传动轴和主轴的轴径设计传动轴和主轴的轴径设计（1）传动轴轴径初定轴：p=3kw,n=280r/min,=0.5 带入公式：491 jPdn=43.82mm,圆整取 d=44mm轴：p=3kw,n=100r/min,=1，491 jPdn=37.18mm,圆整取 d=38mm （2）主（）轴轴颈直径确定：查表选择主轴前端直径 D1=90mm,后端直径 D2=62mm材料：45 钢。热处理：调治 Hre22-28主轴悬伸量：a/D1=1.25-2.5 a=(1.252.5)D1=(1.252.5)x(80+64/2)=90180 取 a=120mm第 9 页 共 16 页3.计算齿轮模数及尺宽，分度圆直径计算齿轮模数及尺宽，分度圆直径（1）计算齿轮模数（1）计算齿轮模数 mmmmmmrnZZummmmrnZZummmmmmrnZZummmmrnZZuZurnKWNmmnuZNuMPaGrjjjjjdjjmdj5m5m;06.510065012453)18.2(16338mmin/100;8.2/45.4m;18.410065042.13853)142.1(16338mmin/100;42.1/34m0.3m;02.328065042.14053)11(16338mmin/280;1/24m;08.42806508.22153)18.2(16338mmin/280;8.2/1;106;min)/();()1(16338mm)2(;630,40)1(43322j44322j33122322j221322j111m31j取取取取取取小齿轮齿数大小齿轮齿数比齿轮计算转速驱动电机的功率数按接触疲劳计算齿轮模整体淬火（2）计算齿轮分度圆及尺宽（2）计算齿轮分度圆及尺宽 d1=m1z1=4x21=84mm d1=m1z1=4x59=236mm d2=m2z2=4x40=160mm d2=m2z2=4x40=160mm d3=m3z3=5x24=120mm d3=m3z3=5x68=340mm d4=m4z4=5x38=190mm d4=m4z4=5x54=270mmB12=mm=6x4=24mm h=4mm ；B34=mm=6x5=30mm h=5mm4.带轮设计带轮设计第 10 页 共 16 页（1）确定计算功率:P=3kw,K 为工作情况系数，查表取 K=1.2，pd=kAP=1.2x3=3.6kw（2）选择 V 带的型号:根据 pd,n1=1420r/min 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=d1n1/(60 x1000)=x90 x1420/(60 x1000)=6.69m/s从动轮直径 d2=n1d1/n2=1420 x90/800=159.75mm 取 d2=160mm计算实际传动比 i=d2/d1=160/90=1.78相对误差:i0-i/i0=(1470/800-1.78)/(1420/800)=0.28%170（6）确定 V 带根数：确定额定功率：P0由查表并用线性插值得 P0=0.15kw查表得功率增量VP0=0.13kw查表得包角系数 K=0.99查表得长度系数 Kl=0.81确定带根数：ZPd/(P0+VP0)KKl=3.6/(1.07+0.15)x0.96x0.90=3.2 取 Z=3五、主要零部件选择五、主要零部件选择1.轴承的选取1.轴承的选取第 11 页 共 16 页（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：6007（3）二轴：采用深沟球轴承，型号：6006（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。从主轴末端到前端依次选择轴承为角接触轴承，型号：7012C;双列圆柱滚子轴承，型号：NN3000K，深沟球轴承，型号：60042.键的选取2.键的选取 （1）带轮：选平键：10 x8（2）1 轴：选平键：12x8（3）2 轴：选平键：12x8,12x8（4）3 轴：选平键：12x8,25x14六、校核六、校核1 齿轮校核1 齿轮校核直角圆柱齿轮的应力验算公式：轴序号IIIIIIIIIIIIIIII齿 轮 齿数 Z2140594054243868模 数 M（mm）44445555分度圆 d（mm）84160236160374190132270齿 根 圆直 径 df（mm）80156232.156369185127265齿 顶 圆直 径 da（mm）88164240164379195137275第 12 页 共 16 页750021500004.1;13.1;04.1min/280;24m;4m;5921;2116m3m10210(/2000015000;60ZBm320;1000)(BYZm10191)()1m102088321qNT6070m01TS23215W3213PTTKKKrnBuZIIIKKKCCPPTTThTCTnKKKqKnKKKKuNMpaMpaMPnNKKKKMPauBnNKKKKuZSjmSSTNTSWjWjSjjSj轴小齿轮的强度校核轴）（材料强化系数功率利用系数；转速弯曲系数；弯曲载荷接触载荷；弯曲载荷接触载荷为传动组的传动副数）作时间齿轮在工作期限的总工工作期限系数；寿命系数；大小齿轮齿数之比小齿轮齿数；齿宽；齿轮模数传动效率；额定功率；弯曲应力验算（接触应力验算第 13 页 共 16 页 合格；弯曲应力校核：合格接触应力校核：轴小齿轮的强度校核轴）（合格；弯曲应力校核：合格接触应力校核：MPaMpaBYnZmNKKKKKKKKCTnKMPaMPauBnNKKKKuZmKKKKCTnKPTTKKKrnBuZIIIIIMPaMpaBYnZmNKKKKKKKKCTnKMPaMpauBnNKKKKuZmKKKKCTnKjSsqNnmTjSjsqNnmTSjmjSsqNnmTjSjsqNnmT32053.1210191395.0Y11.1;77.0;78.0;85.034.260210005.119)1(1020889.0;64.0;58.0;83.069.3601750021500013.1;12.1;04.1min/100;30m;5m;2468;24232079.1810191395.0Y11.1;77.0;78.0;83.034.2602
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第 1 页 共 16 页哈 尔 滨 理 工 大 学哈 尔 滨 理 工 大 学课 程 设 计课 程 设 计题 目：机械系统设计课程设计 题 目：机械系统设计课程设计 院、系：机械动力工程学院 院、系：机械动力工程学院 班 级：机械 班 级：机械 姓 名：姓 名：学 号：学 号：指导教师：指导教师：系 主 任：系 主 任：第 2 页 共 16 页摘摘 要要机械系统设计 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，计算转速第 3 页 共 16 页目录目录一、课程设计目的一、课程设计目的.4二、课程设计题目、主要技术参数和技术要求二、课程设计题目、主要技术参数和技术要求 .4三、运动设计三、运动设计.41.确定极限转速，转速数列，结构网和结构式确定极限转速，转速数列，结构网和结构式.42.主传动转速图和传动系统图主传动转速图和传动系统图.43.确定变速组齿轮齿数，核算主轴转速误差确定变速组齿轮齿数，核算主轴转速误差.6四、动力计算四、动力计算.7 1.传动件的计算转速传动件的计算转速.7 2.传动轴和主轴的轴径设计传动轴和主轴的轴径设计.73.计算齿轮模数计算齿轮模数.84.带轮设计带轮设计.9五、主要零部件选择五、主要零部件选择.10六、校核六、校核.10七、结束语七、结束语.15八、参考文献八、参考文献.15第 4 页 共 16 页一、课程设计目的一、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，主要技术参数和技术要求分级、二、课程设计题目，主要技术参数和技术要求分级、分级变速主传动系统的设计：技术参数：Nmin=35.5r/min，Nmax=800r/min,Z=8 级，公比为 1.41；电动机功率 P=3KW，电机转速 n=710/1420r/min三、运动设计三、运动设计1.确定极限转速，转速数列，结构网和结构式确定极限转速，转速数列，结构网和结构式（1）确定极限转速,公比、变速级数（1）确定极限转速,公比、变速级数 Nmin=35.5r/min,Nmax=800r/min;=1.41;z=8(2)转速数列：(2)转速数列：35.5r/min,50r/min,71r/min,100r/min,140r/min,200r/min,280r/min,400r/min,560r/min,800r/min,共 10 级（3）确定极限转速（3）确定极限转速：Rn=Nmax/Nmin=800/35.5=22.54（4）确定结构网和结构式（4）确定结构网和结构式（1）写传动结构式：主轴转速级数 Z=8.结构式 8=222324（2）画结构网：第 5 页 共 16 页2.主传动转速图和传动系统图主传动转速图和传动系统图选择电动机：采用 Y 系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机绘制转速图。第 6 页 共 16 页第 7 页 共 16 页3.计算齿轮齿数计算齿轮齿数(1)、齿数计算基本组：ib1=1/3=1/2.8,Sz=72,73,76,77,80,84,87,88 ib2=1,Sz=72,76,78,80,82,84,86,88取 Sz=80,小齿轮齿数分别为:21,24ib1=Z1/Z1=21/59,ib2=Z2/Z2=40/40,第二扩大组：ic1=1/3=1/2.8,Sz=80,84,87,88,91,92 ic2=1.41,Sz=82,84,87,89,92取 Sz=92,小齿轮齿数:38,24,ic1=Z3/Z3=24/68,ic2=Z4/Z4=38/54(2)校核各级转速的转速误差实际传动比所造成主轴转速误差 ，其中n为实际转速，n 为标准转速。n=710r/min:n=710(40/40)(54/38)(280/710)=398.79 r/min=|(398.79-400)/400|=0.31%4.1%全部满足要求（3）传动系统图如下：第 8 页 共 16 页四、动力计算四、动力计算1 传动件的计算转速传动件的计算转速:min/100min/77.8941.15.35)1(3.03.0min各轴的计算转速如下取主轴的计算转速主轴的计算转速传动件的计算转速rnrRnnnj轴 序 号电动机(0)I 轴II 轴III 轴计 算 转 速r/min1420710280100100最小齿轮的计算转速如下:齿轮序号IIIIII计算转速280r/min100r/min100r/min选用齿轮精度为 7 级精度2.传动轴和主轴的轴径设计传动轴和主轴的轴径设计（1）传动轴轴径初定轴：p=3kw,n=280r/min,=0.5 带入公式：491 jPdn=43.82mm,圆整取 d=44mm轴：p=3kw,n=100r/min,=1，491 jPdn=37.18mm,圆整取 d=38mm （2）主（）轴轴颈直径确定：查表选择主轴前端直径 D1=90mm,后端直径 D2=62mm材料：45 钢。热处理：调治 Hre22-28主轴悬伸量：a/D1=1.25-2.5 a=(1.252.5)D1=(1.252.5)x(80+64/2)=90180 取 a=120mm第 9 页 共 16 页3.计算齿轮模数及尺宽，分度圆直径计算齿轮模数及尺宽，分度圆直径（1）计算齿轮模数（1）计算齿轮模数 mmmmmmrnZZummmmrnZZummmmmmrnZZummmmrnZZuZurnKWNmmnuZNuMPaGrjjjjjdjjmdj5m5m;06.510065012453)18.2(16338mmin/100;8.2/45.4m;18.410065042.13853)142.1(16338mmin/100;42.1/34m0.3m;02.328065042.14053)11(16338mmin/280;1/24m;08.42806508.22153)18.2(16338mmin/280;8.2/1;106;min)/();()1(16338mm)2(;630,40)1(43322j44322j33122322j221322j111m31j取取取取取取小齿轮齿数大小齿轮齿数比齿轮计算转速驱动电机的功率数按接触疲劳计算齿轮模整体淬火（2）计算齿轮分度圆及尺宽（2）计算齿轮分度圆及尺宽 d1=m1z1=4x21=84mm d1=m1z1=4x59=236mm d2=m2z2=4x40=160mm d2=m2z2=4x40=160mm d3=m3z3=5x24=120mm d3=m3z3=5x68=340mm d4=m4z4=5x38=190mm d4=m4z4=5x54=270mmB12=mm=6x4=24mm h=4mm ；B34=mm=6x5=30mm h=5mm4.带轮设计带轮设计第 10 页 共 16 页（1）确定计算功率:P=3kw,K 为工作情况系数，查表取 K=1.2，pd=kAP=1.2x3=3.6kw（2）选择 V 带的型号:根据 pd,n1=1420r/min 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=d1n1/(60 x1000)=x90 x1420/(60 x1000)=6.69m/s从动轮直径 d2=n1d1/n2=1420 x90/800=159.75mm 取 d2=160mm计算实际传动比 i=d2/d1=160/90=1.78相对误差:i0-i/i0=(1470/800-1.78)/(1420/800)=0.28%170（6）确定 V 带根数：确定额定功率：P0由查表并用线性插值得 P0=0.15kw查表得功率增量VP0=0.13kw查表得包角系数 K=0.99查表得长度系数 Kl=0.81确定带根数：ZPd/(P0+VP0)KKl=3.6/(1.07+0.15)x0.96x0.90=3.2 取 Z=3五、主要零部件选择五、主要零部件选择1.轴承的选取1.轴承的选取第 11 页 共 16 页（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：6007（3）二轴：采用深沟球轴承，型号：6006（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。从主轴末端到前端依次选择轴承为角接触轴承，型号：7012C;双列圆柱滚子轴承，型号：NN3000K，深沟球轴承，型号：60042.键的选取2.键的选取 （1）带轮：选平键：10 x8（2）1 轴：选平键：12x8（3）2 轴：选平键：12x8,12x8（4）3 轴：选平键：12x8,25x14六、校核六、校核1 齿轮校核1 齿轮校核直角圆柱齿轮的应力验算公式：轴序号IIIIIIIIIIIIIIII齿 轮 齿数 Z2140594054243868模 数 M（mm）44445555分度圆 d（mm）84160236160374190132270齿 根 圆直 径 df（mm）80156232.156369185127265齿 顶 圆直 径 da（mm）88164240164379195137275第 12 页 共 16 页750021500004.1;13.1;04.1min/280;24m;4m;5921;2116m3m10210(/2000015000;60ZBm320;1000)(BYZm10191)()1m102088321qNT6070m01TS23215W3213PTTKKKrnBuZIIIKKKCCPPTTThTCTnKKKqKnKKKKuNMpaMpaMPnNKKKKMPauBnNKKKKuZSjmSSTNTSWjWjSjjSj轴小齿轮的强度校核轴）（材料强化系数功率利用系数；转速弯曲系数；弯曲载荷接触载荷；弯曲载荷接触载荷为传动组的传动副数）作时间齿轮在工作期限的总工工作期限系数；寿命系数；大小齿轮齿数之比小齿轮齿数；齿宽；齿轮模数传动效率；额定功率；弯曲应力验算（接触应力验算第 13 页 共 16 页 合格；弯曲应力校核：合格接触应力校核：轴小齿轮的强度校核轴）（合格；弯曲应力校核：合格接触应力校核：MPaMpaBYnZmNKKKKKKKKCTnKMPaMPauBnNKKKKuZmKKKKCTnKPTTKKKrnBuZIIIIIMPaMpaBYnZmNKKKKKKKKCTnKMPaMpauBnNKKKKuZmKKKKCTnKjSsqNnmTjSjsqNnmTSjmjSsqNnmTjSjsqNnmT32053.1210191395.0Y11.1;77.0;78.0;85.034.260210005.119)1(1020889.0;64.0;58.0;83.069.3601750021500013.1;12.1;04.1min/100;30m;5m;2468;24232079.1810191395.0Y11.1;77.0;78.0;83.034.2602
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