1、课 程 设 计 设 计 说 明 书 1宁大学课程设计(论文)分级变速主传动系统设计(题目 16)所 在 学 院机 械 学 院专 业机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化班 级姓 名学 号指 导 老 师 2013 年 月 日课 程 设 计 设 计 说 明 书 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
2、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关键词:分级变速；传动系统设计,传动副，AbstractThe design of the machine tool main drive variable speed system firstly,the transmission system design method
3、 to find the ideal solution and more close understanding.According to the numerical control machine tool main drive system and main shaft power and torque characteristic requirements,analysis of the mechanical and electrical correlation change speed main drive system design principle and method.From
4、 the main drive system structure of network,and makes sure the best spindle power and torque characteristic match scheme,calculate and check related movement parameters and dynamic parameters.This manual mainly study machine tool main drive system design procedure and design method,has determined ac
5、cording to the kinematic parameters of the transmission expansion plan with the total center distance minimum as the goal,draws up the speed control system of variable speed scheme,in order to obtain the optimal scheme and the design of the high efficiency.In the machine tool main drive system,in or
6、der to reduce the number of gear,simplify the structure,shorten the axial size,with gear design method is trial,gather together algorithm,calculation of trouble and not easy to find out the reasonable design scheme.This article through to the main drive system of the triple sliding gear transmission
7、 characteristics analysis and research,draw parts working drawing and spindle box expansion plan and sectional view.Key words：step speed changing；Main axle power rate；Sliding gear.课 程 设 计 设 计 说 明 书 3目录摘要 1目录 3第一章 绪论 51.1 课程设计目的51.2 课程设计内容及基本要求51.2.1 课程设计题目和主要技术参数51.2.2 技术要求5第二章 运动设计 62.1 确定转速图62.2 主
8、轴.传动件计算82.2.1 计算转速82.2.2 主轴误差计算9第三章 动力计算 103.1 主轴.传动轴直径初选103.2 齿轮参数确定、齿轮应力计算 113.3 主轴合理跨距的计算143.4 带传动设计163.4.1计算设计功率Pd163.4.2选择带型173.4.3验证带速并确定带轮的基准直径173.4.4确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角183.4.5确定带的根数z193.4.6确定带轮的结构和尺寸193.4.7确定带的张紧装置193.4.8计算压轴力20第四章 主轴零部件选择及校核 224.1 选择电动机,轴承，键和操纵机构224.1.1 电动机的选择22课 程 设 计 设 计
9、 说 明 书 44.1.2 轴承的选择224.1.3 单位（mm）224.1.4 变速操纵机构的选择：224.2 轴刚度校核234.3 轴承寿命校核24第五章 结构设计255.1 结构设计的内容、技术要求和方案255.2 展开图及其布置255.3 I 轴（输入轴）的设计255.4 齿轮块设计265.5 传动轴的设计275.6 主轴组件设计285.6.1 各部分尺寸的选择285.6.2 主轴轴承295.6.3 主轴与齿轮的连接305.6.4 润滑与密封305.6.5 其他问题30结束语 31参考文献 31心得 32课 程 设 计 设 计 说 明 书 5第一章 绪论1.1 课程设计的目的1 通过设
10、计，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.习等实践技能，达到巩固、加深和拓展所学知识的目的。2通过设计，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。3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。4通过设计，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 课程设计内容及基本要求1.2.1 课程设计题目和主要技术参数题目 16：分级变速主传动系统设
11、计技术参数：Nmin=45r/min；Nmax=450r/min；Z=6 级；公比为 1.58；电动机功率 P=3kW；电机转速 n=1430r/min1.2.2 技术要求1.各滑移齿轮块采用单独操纵机构。2.利用电动机完成换向和制动。3.进给传动系统采用单独电动机驱动。课 程 设 计 设 计 说 明 书 6第二章 运动设计第二章 运动设计2.1 确定转速图1 由任务书可知转速的最大范围与最小范围则可以确定转速范围：Rn=minmaxNN=450/45=102 确定转速数列。查表可得出标准数列表，根据公比（1.58=1.068）然后每隔 7 个数取一个值，首先取值 40r/min，确定主轴的转
12、速数列为 45 r/min、71 r/min、112r/min、180 r/min、280 r/min、450 r/min 共 6 级。3 定传动组数，选出结构式。画结构网。因为 z=6.即：Z=6=3123。根据“前多后少”原则,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 此机构 满足“升 2 降 4”要求，确定其结构网如图。图 2-1 结构网 Z=6=3123课 程 设 计 设 计 说 明 书 74.绘制转速图，如图 2-2图 2-2 系统转速图5.绘制主传动系统，如图 2-3课 程 设 计 设 计 说 明 书 8图 2-3 主传动系统图6.确定
13、齿轮齿数。根据设计要求 Zmin17,原则，并且根据齿数和不宜过大原则一般推荐齿数和在100120 之间原则。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 2-1。基本组第一扩大组传动比1:1.61:2.51:41：11:4代号Z1Z1Z2Z2Z3Z3Z4Z4Z5Z5齿数33522461176845451872表2-12.2 主轴.传动件计算 2.2.1 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 课 程 设 计 设 计 说 明 书 9 45 1.586/3-1 71.1r/min 取71 r/min(2).传动轴的计算转速 轴2=280 r/min，轴3=71
14、0 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 180r/min,280r/min,450r/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=180r/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=710r/min njz18=280r/min2.2.2 主轴误差计算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
15、于标准转速 n=45r/min 时，其实际转速 n=71017/6818/72=44.375r/min (45-44.375)/45=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 2-2n4571112180280450n44.37571.97111.9177.5247.9399.8误差1.56 1.640.051.560.850.05 表 2-2 各级转速误差各级转速都满足要求，因此不需要修改齿数。课 程 设 计 设 计 说 明 书 10第三章 动力计算第三章 动力计算3.1 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
16、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(2.78/250)106196（N.mm）=1.6445.0/106196=35.2mm 取36mm课 程 设 计 设 计 说 明 书 11 轴：955104(2.74/63)415349（N.mm）=1.6445.0/415349=49.5mm 取 50mm3.2 齿轮参数确定、齿轮应力计算（1）齿轮模数的初步计算 一
