1、1目录目录摘 要-1第第1章章 绪论绪论.3第2章 运动设计第2章 运动设计4 4 第3章 动力计算第3章 动力计算9 9第第4章章 主要零部件的选择主要零部件的选择1818第第 5 章章 校核校核.19结束语结束语.21.21参考文献参考文献21.21.2 摘摘 要要 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
2、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。3 4 第一章 绪论（一）课程设计的目的机械系统课程设计 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
3、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=40r/min；Nmax=400r/min；Z=6 级；公比为 1.58；电动机功率 P=3KW；电机转速 n=1
4、430r/min2 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。5第二章第二章 运动设计运动设计1 运动参数及转速图的确定（1）转速范围。Rn=minmaxNN=400/40=10（2）转速数列。查机械系统设计表 2-9 标准数列表，然后每隔 7 个数取一个值（1.58=1.068）首先找到 40r/min，得出主轴的转速数列为 40 r/min、63 r/min、100r/min、160 r/min、250 r/min、400 r/min 共 6 级。（3）定传动组数，选出结构式。对于 Z=6 可按 z=6 写出结构式，并且有一
5、级速度重复。即：Z=6=3123。（4）根据传动结构式,画结构图。根据“前多后少”,“前密后疏”，“升 2 降 4”,“前满后快”的原则,选取传动方案 Z=3123,可知第二扩大组的变速范围 r2=1.583（2-1）3.958 满足“升 2 降 4”要求，其结构网如图。图 2-1 结构网 Z=6=3123（5）画转速图。转速图如下图 2-2。6图 2-2 系统转速图 （6）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：图 2-3 主传动系统图（7）齿轮齿数的确定。根据齿数和不宜过大原则一般推荐齿数和在 100120 之间，和据设计要求 Zmin17,原则。并且变
6、速组内取模数相等，变速组内由机械系统设计表 3-1，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。7 表 2-2 齿轮齿数基本组第一扩大组传动比1:1.61:2.51:41：11:4代号Z1Z1Z2Z2Z3Z3Z4Z4Z5Z5齿数3352 24 61 176845 4518722 主轴.传动件计算 2.1 计算转速（1）.主轴的计算转速 由机械系统设计表3-2中的公式 40 1.586/3-1 63.2r/min 取63 r/min(2).传动轴的计算转速 轴2=250 r/min，轴3=630 r/min。（3）确定各齿轮计算转速 由机械设计知识可知，一对啮合齿轮只需要校
7、核危险的小齿轮，因此只需求出危险小齿轮的计算转速。在传动组b中Z45在轴上具有的转速分别为 160r/min,250r/min,400r/min这三种转速都在恒功率区间内，即都要求传递 最 大 功 率 所 以 齿 轮 Z46 的 计 算 转 速 为 这 三 种 转 速 的 最 小 值 即njz45=160r/min同理可求得其余两对啮合齿轮中危险齿轮的计算转速即,njz17=630r/min njz18=250r/min2 验算主轴转速误差实际传动比所造成的主轴转速误差，一般不应超过10(-1),即|实际转速 n-标准转速 n|-10(-1)标准转速 n 对于标准转速 n=40r/min 时，
8、其实际转速 n=63017/6818/72=39.375r/min (40-39.375)/40=1.5610(1.58-1)=5.8%因此满足要求。同理可得各级转速误差如表各级转速误差n 40 631001602504006301000n39.37561.9799.9157.5247.9399.86301000误差1.561.640.051.560.850.0500各级转速都满足要求，因此不需要修改齿数。8第三章 动力计算1 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。由表4-9初选取前轴径162dmm，后轴颈的轴径为
9、前轴径，所以21(0.7 0.85)55ddmm。（2）传动轴直径初定 传动轴直径按文献5公式（6）进行概算 式中 d-传动轴直径（mm）Tn-该轴传递的额定扭矩（N*mm）T=9550000JnN；N-该轴传递的功率（KW）jn-该轴的计算转速 -该轴每米长度的允许扭转角，=0.501。取=0.500NP=3Kw。N1=P1=P00.96=2.88KwN2=P2=P10.9550.97=2.78KwN3=P3=P20.9950.99=2.74Kw 轴：=955104(2.88/630)=43657(N.mm)d=1.6445.0/43657=28.2mm 取29mm 轴：955104(2.7
10、8/250)106196（N.mm）9 =1.6445.0/106196=35.2mm 取36mm 轴：955104(2.74/63)415349（N.mm）=1.6445.0/415349=49.5mm 取50mm 2 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：轴-轴：以最小齿轮齿数17为准 m=1633836306006001768171783)11768(=3.147 取m=3.5
11、轴-轴：以最小齿轮齿数18为准 m=163382506006001872181883)11872(=4.12 取m=5 10（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 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（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335224611768分度圆直径11518284213.559.5238齿顶圆直径122.518991220.566.5245齿根圆直径106.75173.2575.25204.7550.75229.25 齿宽303030303030按基本组最小齿轮计
12、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 jfsjMPauBnNKKKKuzm)()1(1020883218 弯曲应力验算公式为：wswMPaBYnzmNKKKK)(1019123215式中 N-传递的额定功率（kW），这里取 N 为电动机功率，N=3kW;jn-计算转速（r/min）.jn=63（r/min）;m-初算的齿轮模数（mm）,m=5（mm）;11 B-齿宽（mm）;B=30（mm）;z-小齿轮齿数；z=17;u-小
13、齿轮齿数与大齿轮齿数之比,u=4;sK-寿命系数；sK=TKnKNKqK TK-工作期限系数；mTCTnK0160 T-齿轮工作期限，这里取 T=15000h.;1n-齿轮的最低转速（r/min）,1n=160（r/min）0C-基准循环次数，接触载荷取0C=710，弯曲载荷取0C=6102 m-疲劳曲线指数，接触载荷取 m=3；弯曲载荷取 m=6;nK-转速变化系数，取nK=0.60 NK-功率利用系数，取NK=0.78 qK-材料强化系数，qK=0.60 3K-工作状况系数，取3K=1.1 2K-动载荷系数，取2K=1 1K-齿向载荷分布系数，1K=1 Y-齿形系数，Y=0.386；j-许
14、用接触应力（MPa）,查表，取j=650 Mpa；w-许用弯曲应力（MPa），查表 4-7，取w=275 Mpa；根据上述公式，可求得及查取值可求得：j=135.2 Mpa j w=236.5Mpaw12（3）扩大组齿轮计算。扩大组齿轮几何尺寸见下表 齿轮Z4Z4Z5Z5齿数45451872分度圆直径22522590360齿顶圆直径235235100370齿根圆直径212.5212.577.5347.5齿宽30303030按扩大组最小齿轮计算。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 240H
15、B。同理根据基本组的计算，查文献，可得 nK=0.62，NK=0.77，qK=0.60，3K=1.1，2K=1，1K=1，m=5，jn=63；可求得：j=286.8Mpa j w=111.4Mpaw 3 带传动设计定V带型号 和 带轮直径(1).工作情况系数.(2).计算功率.(3).选带型号.(4).小带轮直径.(5).大带轮直径.由机械设计表3.5查的P1.1 33.3Kw根据参考图3.16及表3.3选带型及小带轮直径（1）（10.01）2.27132297mm 按表3.3取标准值 V=60000143013214.31000601nD=9.88m/s1.11.13.3KwA型A型取取1D
16、132mm取取300mm13(6)验算带速计 算 带长(1).初取中心距.(2).计 算带.基准长度.(3).计 算实际中心距(4)确定中 心 距调 整 范围(13)小轮包角.求 带 根数(1).确定额定功率(2)确定各修正系数0.7（D1+D2）a2（D1+D2）302.4a864221012()2()24dDDLaDDa=1692.4按表3.2取标准值002ddLLaa=453.8mmamax=a+0.03Ld=503amin=a-0.015Ld=431-2157.3DDa =-（168/455）57.3=158.8o由D1及n1查表3.6并用线性插值法求得=2.0Kw由机械设计表 3.8=0.95由机械设计表 3.9=0.99由机械设计表 3.7=0.17满足要求满足要求0a500mmdL=1600mma=455mm=455mm158.8o o120120o o合格合格=2.0Kw14（3）确定V带根数Z求 轴 上载荷(1)确定单根V带初拉力(2)计算压轴力（3）带轮结构.=1.6 =146N（机械设计表 3.1 ）=22sin28.158=574N略.=0.95=0.99=0.
