1、1宁XX 大学课程设计(论文)分级变速主传动系统设计所 在 学 院专 业班 级姓 名学 号指 导 老 师 年 月 日2摘 要设计机床得主传动变速系统时首先利用传动系统设计方法求出理想解和多个合理解。根据数控机床主传动系统及主轴功率与转矩特性要求，分析了机电关联分级调速主传动系统的设计原理和方法。从主传动系统结构网入手，确定最佳机床主轴功率与转矩特性匹配方案，计算和校核相关运动参数和动力参数。本说明书着重研究机床主传动系统的设计步骤和设计方法，根据已确定的运动参数以变速箱展开图的总中心距最小为目标，拟定变速系统的变速方案，以获得最优方案以及较高的设计效率。在机床主传动系统中，为减少齿轮数目，简化
2、结构，缩短轴向尺寸，用齿轮齿数的设计方法是试算，凑算法，计算麻烦且不易找出合理的设计方案。本文通过对主传动系统中三联滑移齿轮传动特点的分析与研究，绘制零件工作图与主轴箱展开图及剖视图。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4目 录摘 要.2目 录.4第 1 章 绪论.61.1 课程设计的目的.61.2 课程设计的内容.61.2.1 理论分析与设计计算.61.2.2 图样技术设计.61.2.3 编制技术文件.61.3 课程设计题目、主要技术参数和技术要求.71.3.1 课程设计题目和主要技术参数.71.3.2 技术要求.7第 2 章 运动设计.82.1 运动参数
3、及转速图的确定.82.1.1 转速范围.82.1.2 转速数列.82.1.3 确定结构式.82.1.4 确定结构网.82.1.5 绘制转速图和传动系统图.92.2 确定各变速组此论传动副齿数.92.3 核算主轴转速误差.10第 3 章 动力计算.123.1 带传动设计.123.2 计算转速的计算.133.3 齿轮模数计算及验算.143.4 传动轴最小轴径的初定.173.5 主轴合理跨距的计算.17第 4 章 主要零部件的选择.1954.1 电动机的选择.194.2 轴承的选择.194.3 键的规格.194.4 变速操纵机构的选择.19第 5 章 校核.205.1 刚度校核.205.2 轴承寿命
4、校核.21第 6 章 结构设计及说明.226.1 结构设计的内容、技术要求和方案.226.2 展开图及其布置.22结 论.23参考文献.24致 谢.24 分级变速主传动系统设计论文6第 1 章 绪论1.1 课程设计的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机构，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
5、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。1.2 课程设计的内容机械系统设计课程设计内容由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。1.2.1 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，进行有关动力计算和校核。1.2.2 图样技术设计（1）选择系统中的主要机件。（2）工程技术图样的设计与
6、绘制。1.2.3 编制技术文件（1）对于课程设计内容进行自我经济技术评价。（2）编制设计计算说明书。分级变速主传动系统设计论文71.3 课程设计题目、主要技术参数和技术要求1.3.1 课程设计题目和主要技术参数题目：分级变速主传动系统设计技术参数：Nmin=45r/min；Nmax=1000r/min；Z=8 级；公比为 1.41；电动机功率P=3.5/5KW；电机转速 n=710/1420r/min1.3.2 技术要求（1）利用电动机完成换向和制动。（2）各滑移齿轮块采用单独操纵机构。（3）进给传动系统采用单独电动机驱动。分级变速主传动系统设计论文8第 2 章 运动设计2.1 运动参数及转速
7、图的确定2.1.1 转速范围Rn=minmaxNN=451000=22.222.1.2 转速数列查1表 2.12，首先找到 45r/min、然后每隔 5 个数取一个值（1.41=1.066），得出主轴的转速数列为 45 r/min、63 r/min、90 r/min、125/min、180 r/min、250 r/min、355 r/min、500r/min、710r/min、1000 r/min 共 10 级。2.1.3 确定结构式对于 Z=8 可分解为：Z=212224。2.1.4 确定结构网根据“前多后少”,“先降后升”,前密后疏,结构紧凑的原则,选取传动方案 Z=212224,易知第二
8、扩大组的变速范围 r=(P3-1)x=1.414=3.958 满足要求，其结构网如图 2-1。图 2-1 结构网 Z=212224分级变速主传动系统设计论文92.1.5 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：（3）画主传动系统图。根据系统转速图及已知的技术参数，画主传动系统图如图 2-3：1-2 轴最小中心距：A1_2min1/2(Zmaxm+2m+D)轴最小齿数和:Szmin(Zmax+2+D/m)定中间轴转速b:ib1=1/3,ib2=1/2,ib3=1/基本组 a:ia1=1/2.78 2:1 第一扩大组2.2 确定各变
9、速组此论传动副齿数(1)Sz100-120,中型机床Sz=70-100(2)直齿圆柱齿轮Zmin18-20,m4分级变速主传动系统设计论文10 图 2-3 主传动系统图（7）齿轮齿数的确定。变速组内取模数相等，据设计要求 Zmin1820,齿数和 Sz100120，由表 4.1，根据各变速组公比，可得各传动比和齿轮齿数，各齿轮齿数如表2-2。表 2-2 齿轮齿数基本组第一扩大组传动比1:1.411:21:2.782：11：2.78代号Z1Z1Z2Z2Z3Z3Z4Z4Z6Z6齿数30 42 24 48 19 5366 33 20792.3 核算主轴转速误差实际传动比所造成的主轴转速误差，一般不应
10、超过10(-1),即nn标准转速标准转速实际转速n10(-1)对 Nmin=710r/min，实际转速 Nmin=1420*90/180*30/42*66/33=734.69r/min 则有分级变速主传动系统设计论文1171071069.734=3.474.1因此满足要求。各级转速误差n 10007105002501801259045n1028734.69514.28258.68182.2130.791.1846.08误差2.84.12.853.471.324.51.312.41只有一级转速误差大于 4.1，因此不需要修改齿数。分级变速主传动系统设计论文12第 3 章 动力计算3.1 带传动设
11、计输出功率P=3.5/5kw,转速n1=710/1420r/min,n2=355/710r/min（1）确定计算功率:按最大的情况计算P=5kw,K 为工作情况系数，查1表 3.5.取 K=1.1 pd=kAP=1.1X5=5.5kw（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=d1n1/(60X1000)=X90X1420/(60X1000)=6.69m/s从动轮直径 d2=n1d1/n2=1420X90/710=1
12、80mm 取 d2=180mm 查1表 3.3计算实际传动比 i=d2/d1=180/90=2（4）定中心矩 a 和基准带长 Ld1初定中心距 a00.7(d1-d2)a02(d1+d2)63a0540 取 ao=300mm2带的计算基准长度 Ld02a0+/2(d1+d2)+(d2-d1)2/4a02x300+/2(90+180)+(132-90)2/4X300650mm查1表 3.2 取 Ld0=630mm3计算实际中心距 aa0+(Ld-Ld0)/2=300+(630-650)=290mm 4确定中心距调整范围 amax=a+0.03Ld=290+0.03X630=308.9mm ami
13、n=a-0.015Ld=290-0.015X630=280.55mm（5）验算包角:1=1800-（d2-d1）/aX57.30=1800-(180-90)/290X57.30=17201200分级变速主传动系统设计论文13（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1表 37 得功率增量VP0=0.13kw查1表 38 得包角系数 K=0.99查1表 3 得长度系数 Kl=0.81确定带根数：Z=PC/（P0+P0）KKL=3.85/(1.05+0.13)X0.99X0.81=4.07 取 Z=53.2 计算转速的计算（1）主轴的计算转速nj，由公式n
14、j=nmin)13/(z得，主轴的计算转速nj=79.8r/min，取90 r/min。(2).传动轴的计算转速 轴2=250 r/min，轴1=355r/min。（2）确定各传动轴的计算转速。轴共有 3 级转速：125r/min、250 r/min、355 r/min、500 r/min。若经传动副 Z6/Z6传动主轴，则只有 500r/min 传递全功率；若经传动副 Z5/Z5传动主轴，全部传递全功率，其中 125r/min 是传递全功率的最低转速，故其计算转速 nj=125 r/min；轴有 1 级转速，且都传递全功率，所以其计算转速 nj=710 r/min。各计算转速入表 3-1。表
15、 3-1 各轴计算转速（3）确定齿轮副的计算转速。齿轮 Z6装在主轴上并具有 45-500r/min 共 4 级转速，其中只有 90r/min 传递全功率，故 Z6j=90 r/min。齿轮 Z6装在轴上，有 125-500 r/min 共 4 级转速，但经齿轮副 Z6/Z6传动主轴，则只有 125r/min 传递全功率，故 Z6j=125r/min。依次可以得出其余齿轮的计算转速，如表 3-2。轴 号 轴 轴 轴计算转速 r/min 71012590分级变速主传动系统设计论文14 表 3-2 齿轮副计算转速序号Z1Z2Z3Z4Z5nj710710710125903.3 齿轮模数计算及验算（1
16、）模数计算。一般同一变速组内的齿轮取同一模数，选取负荷最重的小齿轮，按简化的接触疲劳强度公式进行计算，即 mj=163383221)1(jjmnuzPu可得各组的模数，如表 3-3 所示。表 3-3 模数（2）基本组齿轮计算。基本组齿轮几何尺寸见下表齿轮Z1Z1 Z2Z2Z3Z3齿数304224481953分度圆直径1051478416866.5185.5齿顶圆直径108.5150.587.5171.570189齿根圆直径100.6142.679.6163.662.12181.1 齿宽24.524.524.524.524.524.5按基本组最小齿轮计算。小齿轮用 40Cr，调质处理，硬度 241HB286HB，平均取260HB，大齿轮用 45 钢，调质处理，硬度 229HB286HB，平均取 240HB。计算如下：齿面接触疲劳强度计算：接触应力验算公式为组号基本组第一扩大组模数 mm 3.53.5分级变速主传动系统设计论文15 jfsjMPauBnNKKKKuzm)()1(1020883218 弯曲应力验算公式为：wswMPaBYnzmNKKKK)(1019123215式中 N-传递的
