题目13-分级变速主传动系统课程设计：Nmin=71rmin；Nmax=710rmin；Z=6级；公比为1.58；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440rmin.zip

-1-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：-2-目录目录 一一.课程设计的目的课程设计的目的.2 2 二.机械系统设计课程设计题目 二.机械系统设计课程设计题目2 2三.运动设计 三.运动设计.2 2 四四.主轴主轴.传动组及相关组件的验算传动组及相关组件的验算.10 五.设计总结 五.设计总结.20.20 六.参考文献 六.参考文献.21.21-3-一.课程设计的目的机械系统设计课程设计是在学习完本课程后，进行一次学习和设计的综合性练习。通过课程设计，使我们能够应用所学过的基础课、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，设计标准资料的方法，达到积累设计知识和设计技巧，提高我们设计能力的目的。通过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.设计题目和技术参数题目题目 13：分级变速主传动系统设计技术参数：Nmin=71r/min；Nmax=710r/min；Z=6 级；公比为 1.58；电动机功率 P=4kW；电机转速 n=1440r/min2.技术要求：(1)完 成 装 配 图 的 设 计 包 括 床 头 箱 传 动 系 统 展开图和床头箱横剖图。(2)利用电动机完成换向和制动。(3)各滑移齿轮采用单独操纵机构。(4)进给传动系统采用单独电动机驱动。三.运动设计 3.1 运动设计 3.1.1 确定转速数列及转速范围 由设计题目知最低转速为71r/min,公比为1.58，查文献2表2.12，查得主轴的转速数列值为（单位：r/min）:71，118，180，280，450，710.转速范围Rn=10-4-3.1.2 定传动组数和传动副数 本设计为6级变速，结构式为：6=3123，画结构网：结构网如下图所示：3.1.3 齿轮齿数的确定 2,因此,故取=48 所以满足条件 =2.58 所以满足条件由转速图上定的传动副和传动比，查文献2表4.1，齿数和最大不超过100120，可得各齿轮组的齿数如下表：表1 传动组传动比齿数1：2.528：701：1.5838：60第1传动组1：149：491：420：80第2传动组1：150：50-5-3.1.4 绘制转速图：结构网格数3，升2降4，由文献3表11.6，选取125mm（1）177.0 mm 取180mm在确定出齿数后对转速图完善如下：0 3.1.5绘制传动系统图：-6-3.2 主轴.传动件计算 3.2.1 计算转速（1）.主轴的计算转速 本设计所选的是中型普通车床，所以 71118r/min(2).传动轴的计算转速 在转速图上，可推出各传动轴的计算转速如下：=118r/min,=450r/min,=710r/min（3）.各齿轮计算转速 可得出各齿轮计算转速。现将各齿轮的计算转速列入下表中 序号Z1 Z1 Z2 Z2 Z3 Z3 Z4 Z4 Z5 Z5nj(r/min)710 710710 450450 500 450 450450 1183.2.2 主轴.传动轴直径初选（1）主轴轴径的确定 在设计初期，由于主轴的结构尚未确定，所以只能根据现有的资料初步确定主轴直径。初选取前轴径D1=80 ，后轴颈的轴径为前轴径，所以。（2）传动轴直径初定 传动轴直径进行概算 轴：=60635(N.mm)d=34.3mm 取35mm-7-轴：152800（N.mm）=43.2mm 取45mm3.2.3 齿轮参数确定、齿轮应力计算（1）齿轮模数的初步计算 一般同一组变速组中的齿轮取同一模数，选择负荷最小的齿轮，按简化的接触疲劳强度由文献5公式（8）进行计算：式中：为了不产生根切现象，并且考虑到轴的直径，防止在装配时干涉，对齿轮的模数作如下计算和选择：a组:ia1=49/49,nj=630r/minmf=16338 3 31 1 2(1)mZ Z ujuNdn=1.29 取ma=2b组：ib1=20/80,nj=630r/minmf=16338 3 31 1 2(1)mZ Z ujuNdn=2.75 取mb=3（2）齿轮参数的确定 计算公式如下：分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 齿宽 =6 取=8由已选定的齿数和计算确定的模数，将各个齿轮的参数计算如下表：-8-齿轴代号齿数模数m分度圆直径 d齿顶圆直径 齿根圆直径齿宽B492981029316282561005116I3827680711649298102931670214014414516 6021201241151650315015614224II203606652245031501561422480324024623224III3.3 带传动设计输出功率 P=4kW,转速 n1=1440r/min,n2=710r/min3.3.1 计算设计功率 PdedAdPKP 表表 4 工作情况系数AK原动机类类一天工作时间/h工作机1010161610101616载荷液体搅拌机；离心式水泵；1.01.11.21.11.21.3-9-平稳通风机和鼓风机（7.5kW）；离心式压缩机；轻型运输机载荷变动小带式运输机（运送砂石、谷物），通风机（7.5kW）；发电机；旋转式水泵；金属切削机床；剪床；压力机；印刷机；振动筛1.11.21.31.21.31.4载荷变动较大螺旋式运输机；斗式上料机；往复式水泵和压缩机；锻锤；磨粉机；锯木机和木工机械；纺织机械1.21.31.41.41.51.6载荷变动很大破碎机（旋转式、颚式等）；球磨机；棒磨机；起重机；挖掘机；橡胶辊压机1.31.41.51.51.61.8根据 V 带的载荷平稳，两班工作制（16 小时），查机械设计P296表 4表 4，取 KA1.1。即1.1 44.4kWdAedPK PkW3.2 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 按机械设计P297图 1311 选取。-10-根据算出的 Pd4.4kW 及小带轮转速 n11440r/min，查图得：dd=80100 可知应选取 A 型 V 带。3.3 确定带轮的基准直径并验证带速由机械设计P298表 137 查得，小带轮基准直径为 80100mm则取 dd1=100mm ddmin.=75 mm（dd1根据 P295表 13-4 查得）表 3 表 3 V 带带轮最小基准直径mindd槽型YZABCDEmindd20507512520035550021211440=2.028,=100 2.028=203mm710ddddidd所以由机械设计P295表 13-4 查“V 带轮的基准直径”，得2dd=200mm误差验算传动比：21200=2.04(1)100(1 2%)dddid误（为弹性滑动率）误差112.042.0100%100%2%10%2.0iiii误 符合要求 带速 1100 1440v=7.44/60 100060 1000dd nm s-11-满足 5m/sv300mm，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。3.7 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。3.8 计算压轴力 由机械设计P303表 1312 查得，A 型带的初拉力 F0120.67N，上面已得到1a=167.59o，z=4，则1a167.592sin=2 4 120.67 sinN=959.72N22ooFzF 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。转速高时要进行动平衡，对于铸造和焊接带轮的内应力要小,带轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分称为轮缘，轮缘是带轮的工作部分，用以安装传动带，制有梯形轮槽。由于普通 V 带两侧面间的夹角是 40，为了适应 V 带在带轮上弯曲时截面变形而使楔角减小，故-13-规定普通 V 带轮槽角 为 32、34、36、38（按带的型号及带轮直径确定），轮槽尺寸见表 7-3。装在轴上的筒形部分称为轮毂，是带轮与轴的联接部分。中间部分称为轮幅（腹板），用来联接轮缘与轮毂成一整体。表 普通 V 带轮的轮槽尺寸（摘自 GB/T13575.1-92）槽型 项目 符号 Y Z A B C D E 基准宽度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基准线上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基准线下槽深 h fmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4 槽间距 e 8 0.3 12 0.3 15 0.3 19 0.4 25.5 0.5 37 0.6 44.5 0.7 第一槽对称面至端面的距离 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小轮缘厚 5 5.5 6 7.5 10 12 15 带轮宽 B B=(z-1)e+2 f z 轮槽数 外径 d a 32 60-34-80 118 190 315-36 60-475 600 38 对应的基准直径 d d-80 118 190 315 475 600 轮 槽 角 极限偏差 1 0.5 V 带轮按腹板（轮辐）结构的不同分为以下几种型式：（1）实心带轮：用于尺寸较小的带轮(dd(2.53)d 时)，如图 7-6a。-14-（2）腹板带轮：用于中小尺寸的带轮(dd 300mm 时)，如图 7-6b。（3）孔板带轮：用于尺寸较大的带轮(ddd)100 mm 时)，如图 7-6c。（4）椭圆轮辐带轮：用于尺寸大的带轮(dd 500mm 时)，如图 7-6d。（a）（b）（c）（d）图 7-6 带轮结构类型根据设计结果，可以得出结论：小带轮选择实心带轮，如图（a）,大带轮选择腹板带轮如图（b）3.4 求最佳跨距 设机床最大加工回转直径为400mm,电动机功率P=4kw，主轴孔径为40mm,主轴计算转速为100r/min。已选定的前后轴径为：d1=80 d2=64 主轴输出的最大转矩：T9550 606N.m床 身 上 最 常 用 的 最 大 加 工 直 径 为 最 大 回 转 直 径 的 60%，即 -15-此力作用在顶尖的工件上，主轴和尾架各承受一半，故主轴端受力为 a/1.252.5 取a/=1.33 故a=120mm=(3 设初值 前后轴承的支反力为 前后轴承的刚度 由手册四表512 采用圆锥滚子轴承 =750N/mm =530N/mm 由文献2公式3.7得 求最佳跨距:1.42，当量外径 惯性距 I=0.05()=192 =由文献2查图3.38得：/a=2.2，最佳跨距 120 3.5 选择电动机,轴承，键和操纵机构 3.5.1电动机的选择：转速n1440r/min，功率P4kW 选用Y系列三相异步电动机Y112M-4，D 3.5.2 轴承的选择：I轴：与带轮靠近段安装两个深沟球轴承代号6208 B18mm-16-I轴右端布置一个深沟球轴承代号6207 B=17II轴：对称布置三个深沟球轴承代号6209 B=19mmIII轴：轴径64端采用圆锥滚子轴承代号30313 B23mm 轴径80端采用两个圆柱滚子轴承代号N216E B=26 3.5.3键的选择：I轴选择普通平键规格：bh=108 l=60 II轴选择花键规格：NdDB8505610 III轴选择普通平键规格：bh=2514 l=100 3.5.4变速操纵机构的选择：选用左右摆动的操纵杆使其通过杆的推力来