《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)6級變速》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)6級變速（20頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、 哈爾濱理工大學(xué)
課 程 設(shè) 計(jì)
題 目： 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
院 系： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
班 級：
姓 名：
學(xué) 號：
指導(dǎo)教師： 段鐵群
2013年08月28日
分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘要
《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)內(nèi)容有理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算，圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)和技術(shù)文件編制三部分組成。
1、理論分析與設(shè)
2、計(jì)計(jì)算：
（1）機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方案的分析，最佳功能原理方案的確定。
（2）根據(jù)總體設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行傳動系統(tǒng)運(yùn)動設(shè)計(jì)和計(jì)算。
（3）根據(jù)設(shè)計(jì)方案和零部件選擇情況，進(jìn)行有關(guān)動力計(jì)算與校核。
2、圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)：
（1）選擇系統(tǒng)中的主要組件。
（2）圖樣的設(shè)計(jì)與繪制。
3、編制技術(shù)文件：
（1）對于課程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行自我技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)。
（2）編制設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。
關(guān)鍵詞 分級變速；傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì),傳動副，結(jié)構(gòu)網(wǎng)，結(jié)構(gòu)式，齒輪模數(shù)，傳動比，計(jì)算轉(zhuǎn)速
3、
目錄
一、緒論....................................................4
1.1課程設(shè)計(jì)目的..........................................4
1.2課程設(shè)計(jì)內(nèi)容..........................................4
1.3課程設(shè)計(jì)題目，主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求..................4
二、運(yùn)動設(shè)計(jì)................................................6
2.1運(yùn)動參數(shù)及轉(zhuǎn)數(shù)圖的確
4、定................................6
2.2核算主軸轉(zhuǎn)數(shù)誤差......................................8
三、動力計(jì)算................................................10
3.1.帶傳動設(shè)計(jì)..........................................10
3.2.計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算......................................11
3.3.齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算.................................
5、.11
3.4.傳動軸最小軸頸的初定................................13
3.5.主軸合理跨距的計(jì)算..................................14
四、主要零部件的校核.......................................16
4.1齒輪強(qiáng)度、剛度校核...................................16
4.2軸的剛度校核.........................................16
4.3軸承壽命校核..................
6、.......................17
總結(jié)....................................................19
參考文獻(xiàn)................................................19
一、緒論
1.1課程設(shè)計(jì)的目的
《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完本課程后，進(jìn)行一次學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的綜合性練習(xí)。通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)過的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的有關(guān)理論知識，及生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識的目的。通過課程設(shè)計(jì)，分析比較機(jī)械系統(tǒng)中的某些典型機(jī)構(gòu)，進(jìn)行選擇和改進(jìn)；結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)
7、計(jì)，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算并編寫技術(shù)文件；完成系統(tǒng)主傳動設(shè)計(jì)，達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)步驟和方法的目的。通過設(shè)計(jì)，掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計(jì)手冊、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和資料的方法，達(dá)到積累設(shè)計(jì)知識和設(shè)計(jì)技巧，提高學(xué)生設(shè)計(jì)能力的目的。通過設(shè)計(jì)，使學(xué)生獲得機(jī)械系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)技能的訓(xùn)練，提高分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)造一定的條件。
1.2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容
《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)內(nèi)容由理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算、圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)和技術(shù)文件編制三部分組成。
1.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算：
（1）機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方案的分析，最佳功能原理方案的確定。
（2）根據(jù)總體設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行傳動系統(tǒng)運(yùn)動設(shè)計(jì)和計(jì)算。
（3）根
8、據(jù)設(shè)計(jì)方案和零部件選擇情況，進(jìn)行有關(guān)動力計(jì)算和校核。
1.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)：
（1）選擇系統(tǒng)中的主要機(jī)件。
（2）工程技術(shù)圖樣的設(shè)計(jì)與繪制。
1.2.3編制技術(shù)文件：
（1）對于課程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行自我經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價(jià)。
（2） 編制設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。
1.3課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求
1.3.1課程設(shè)計(jì)題目和主要技術(shù)參數(shù)
題目：分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：Nmin=71r/min；Nmax=710r/min；Z=6級；公比為1.58；電動機(jī)功率P=4KW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min
（1）利用電動機(jī)完成換向和制動。
（2）各滑移齒輪塊采用單獨(dú)操縱
9、機(jī)構(gòu)。
（3）進(jìn)給傳動系統(tǒng)采用單獨(dú)電動機(jī)驅(qū)動。
第二章 運(yùn)動設(shè)計(jì)
2.1運(yùn)動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定
2.1.1．轉(zhuǎn)速范圍
Rn==710/71=10
2.1.2．轉(zhuǎn)速數(shù)列
查[1]表 2.12，首先找到71r/min、然后每隔7個(gè)數(shù)取一個(gè)值，得出主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為71 r/min、112 r/min、180 r/min、180r/min、280 r/min、450r/min，710r/min共6級。
2.1.3．定傳動組數(shù)
對于Z=6，可分解為：6=32。
10、2.1.4．寫傳動結(jié)構(gòu)式
根據(jù)“前多后少” , “先降后升” , 前密后疏,結(jié)構(gòu)緊湊的原則,選取傳動方案 Z=12=3123。
寫傳動結(jié)構(gòu)式：主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)Z=6. 結(jié)構(gòu)式6=3123
畫結(jié)構(gòu)網(wǎng)：
2.1.5． 畫轉(zhuǎn)速圖
選擇電動機(jī)：采用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機(jī)繪制轉(zhuǎn)速圖。
轉(zhuǎn)速圖：
傳動系統(tǒng)圖：
2.2核算主軸轉(zhuǎn)數(shù)誤差
實(shí)際傳動比所造成主軸轉(zhuǎn)速誤差
，其中為實(shí)際轉(zhuǎn)速，n為標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速。
n=710r/min:
n=710(126/256)(44/44)（60/60
11、0 =708.25r/min
δ=|(708.25-710)/710|=0.176%<5.8%%
因此滿足要求。
各級轉(zhuǎn)速誤差
n
710
450
280
180
112
誤差
0.176%
0.833%
0.446%
1.56%
0.39%
第三章 運(yùn)動計(jì)算
3.1帶傳動設(shè)計(jì)
3.1.1 直徑計(jì)算
小帶輪直徑選取d=112--140
初取小帶輪直徑d 取 d=125mm
大帶輪直徑D：
D==
12、1251440/710=254mm
取D=254mm
3.1.2計(jì)算帶長
初定中心距
0.7(d1+d2)~a0~2(d1+d2)
256.3~ a0 ~758
a0 取600mm.
計(jì)算基準(zhǔn)長度
L d0=2a0+ /2(d1+d2)+ 2(d2-d1)/4 a0
= 1809 mm
由表3.2得Ld =1800mm
初取中心距 取a=600mm
a = a0 +( Ld+ L d0 )
=600+(1800-
13、1809)/2
=591mm
3.13計(jì)算齒輪齒數(shù)
（1）查機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)書 表3-1基本組齒數(shù)：
基本組：
Z1=25 ，Z1′=63 Z2=44， Z2′=44 Z3=34， Z3′=54
擴(kuò)大組：
Z4=60， Z4′=60 Z5=24， Z5′=91
3.2計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算
（1）執(zhí)行軸的計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù)：
＝112.18r/min 取112 r/min
I軸：計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù)=710 r/min，II軸：計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù)=280r/min ，
（2）最小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速如下:
N25=710,
14、 N24=355,
選用齒輪精度為7級精度 .
3.3.齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算
（1）計(jì)算齒輪模數(shù)
45鋼，整體淬火，[σj]=585MPa；
按簡化的接觸疲勞強(qiáng)度公式計(jì)算m
mj=16338mm
mj——按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù)（mm）；
Nd——驅(qū)動電動機(jī)功率（kw）；
nj——被計(jì)算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）
①u=63/25 =3.96; nj =710r/min
mj=16338=2.7mm，取m1=3mm
②u=79/20 =3.95; nj =355r/min
mj=16338=3.83mm，取m2=4mm;
（2）計(jì)算齒輪分度圓及尺寬
15、d1=m1z1=325=75mm d1′= m1z1′=363=189mm
d2=m1z2=344=132mm d2′= m1z2′=344=132mm
d3=m1z3=334=103mm d3′= m1z3′=354=162mm
d4=m2z4=460=240mm d4′= m2z4′=460=240mm
d5=m2z5=424=96mm d5′= m2z5′=496=384mm
B1、2、3=ψmm=8x3=24mm；
B4、5=ψmm=8x4=32mm；
表3-3 基本組齒輪幾何尺寸
齒輪
齒數(shù)
分度圓
16、直徑
齒寬
Z
25
75
24
Z
63
189
24
Z
44
132
24
Z
44
132
24
Z
34
103
24
Z
54
162
24
表3-4 擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸
齒輪
Z
Z
Z
Z
齒數(shù)
60
60
24
96
分度圓直徑
240
240
96
384
齒寬
32
32
32
32
帶輪設(shè)計(jì)
計(jì)算公式：Ld0≈2a0+π(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a0
（1
17、）確定計(jì)算功率:
P=4kw,K為工作情況系數(shù)，查表取K=1.1，pd=kAP=1.1x4=4.4kw
（2）選擇V帶的型號:
根據(jù)pd,n1=1440r/min查表選擇A型V帶 d1=90mm
（3）確定帶輪直徑d1,d2
小帶輪直徑d1=90mm
驗(yàn)算帶速v=πd1n1/(60x1000)= πx90x1440/(60x1000)=6.78m/s
動輪直徑d2=n1d1/n2=1440x90/710=182.5mm取d2=180mm
計(jì)算實(shí)際傳動比i=d2/d1=180/90=2
相對誤差:
︱（i0-i）/i0︱=︱(2.03-2)/2︱=1.5
18、%<5% 合格
（4）定中心矩a和基準(zhǔn)帶長Ld
[1]初定中心距a0
0.7(d1+d2)a02(d1+d2))
189a0540取ao300mm
[2]帶的計(jì)算基準(zhǔn)長度
Ld0≈2x300+ π(90+180)/2+(180-90)2 /（4x300）
≈1030mm
查[1]表3.2取Ld0=1000mm
[3]計(jì)算實(shí)際中心距
a≈a0+(Ld-Ld0)/2=300+(1000-1030)/2=285mm
[4]確定中心距調(diào)整范圍
amax=a+0.03Ld=300+0.03x1000=315mm
amin=a-0.015Ld=
19、300+0.015x1000=270mm
（5）驗(yàn)算包角:
1=180-（d2-d1）x57.30/a=180-(180-90) x57.30/300=161.9>120
所以合格
（6）確定V帶根數(shù)：
確定額定功率：P0
由查表并用線性插值得P01.07kw
查表得功率增量ΔP0=0.17kw
查表得包角系數(shù)K=0.95
查表得長度系數(shù)Kl=0.89
確定帶根數(shù)：
ZPd/(P0+ΔP0)KKl=4.4/[(1.07+0.17)x0.95x0.89]=4.19取Z=5
3.4.傳動軸最小軸頸的初定
（1）傳動軸軸徑初定
Ⅰ軸：P=4kw0.96=3.84kw,
20、n=710r/min,=0.8帶入公式：
=26.36mm,圓整取d=28mm
Ⅱ軸：p=3.84kw0.97=3.73,n=280r/min,=0.8
=33.26mm,圓整取d=35mm
（2）主軸軸頸直徑確定：
查表4-9,按差值法選擇主軸前端直徑D1=90mm,后端直徑D2=0.890mm=72mm
材料：45鋼。熱處理：調(diào)質(zhì)
主軸懸伸量：a/D=1.25~2.5 D= (D1+ D2)/2=81mm
a=(1.25~2.5)D1=(1.25~2.5)90=112.5~225mm 取a=120mm
3.5.主軸合理跨距的計(jì)算
設(shè)機(jī)床最大加工
21、回轉(zhuǎn)直徑為φ=400mm,電動機(jī)功率P=4kw，
主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速為n=112r/min
已選定的前后軸徑為 ：d1=90mm，d2=72mm
定懸伸量a=120mm，主軸孔徑為30mm。
軸承剛度，主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩：
T=9550=95503.62112=308.66N.m設(shè)該車床的最大加工直徑為400mm。床身上最常用的最大加工直徑，即經(jīng)濟(jì)加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的50%，這里取60%，即240mm，故半徑為0.12m；
切削力（沿y軸） Fc=308.66/0.12=2572.16N
背向力（沿x軸） Fp=0.5 Fc=1236.
22、08N
總作用力 F==2853.75N
此力作用于工件上，主軸端受力為F=2853.75N。
先假設(shè)l/a=1.2，l=1.2a=144mm。前后支承反力RA和RB分別為
RA=F=2853.75=6561.5N
RB=F=3579=2982.5N
根據(jù)《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》得：Kr=3.39得前支承的剛度：KA= 2052.26 N/ ；KB= 1667.45 N/；≈1.23
主軸的當(dāng)量外徑de=(60+48)/2=54mm，故慣性矩為
I=384.710-8 m4
η===0.123
查《機(jī)
23、械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》圖 得 =1.2，與原假設(shè)接近，所以最佳跨距=1001.2=120mm
合理跨距為（0.75-1.5），取合理跨距l(xiāng)=180mm。
主要零部件選擇
1電動機(jī)的選取
轉(zhuǎn)速n=1440r/min， 功率P=4KW，選用Y系列三相異步電動機(jī)。
2 軸承的選擇
（1）執(zhí)行軸軸承的選擇：
考慮到結(jié)構(gòu)簡單，精度不高，采用推力軸承配置在后支撐兩側(cè)的配置形式，前支撐用雙列圓柱滾子軸承，后支撐用圓錐滾子軸承與推力球軸承配合，使結(jié)構(gòu)調(diào)整方便。
前端雙列圓柱滾子軸承NN3013K,后端32208，51209各一個(gè)
（2）傳動軸軸承的選擇：
I軸：與帶輪靠近段安裝深溝球軸
24、承代號6208，另一邊安裝深溝球軸承代號6207。
Ⅱ軸：深溝球軸承代號6208，6208
3鍵的選取
I軸：安裝帶輪處選平鍵：鍵863；
安裝齒輪處選擇花鍵： 8х32х36х6
Ⅱ軸：花鍵：842468
執(zhí)行軸（Ⅲ軸）：安裝齒輪選擇平鍵：鍵16200
四、主要零部件的校核
4.1齒輪強(qiáng)度、剛度校核
接觸應(yīng)力驗(yàn)算：
接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式為：
σH=ZEZH
25、Zε≤[σH]
基本組各數(shù)據(jù)查表計(jì)算：
ZЕ=189.8，ZН=2.5，Zε=0.77，εα=1.7
K=KАKνKαKβ=1.21
T1=9.55х1000000х4/710=53800Nmm
因此：бН=269.46MPa≤585MPa滿足接觸應(yīng)力條件
同理：第一擴(kuò)大組各數(shù)據(jù)查表計(jì)算：
ZЕ=189.8，ZН=2.5，Zε=0.77，εα=1.7 ，K=KАKνKαKβ=1.21
T2=193600Nmm
因此：бН=554.23MPa≤585MPa ，滿足接觸應(yīng)力條件。
齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度校核：
彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為
基本組各數(shù)據(jù)查表：
T1=53800N
26、mm， K= K=KАKνKαKβ=1.21, μ=76/23=3.3，
Фd=b/d=24/69=0.35， Z1=23， YFa1=0.416,Yε=0.69,YSa1=1.77
查圖5.23：YSa1=1.59，
因此：бF1=11.89MPa≤[бF]=267.52MPa 滿足彎曲疲勞條件。
同理：第一擴(kuò)大組各數(shù)據(jù)查表得：
T1=193600Nmm， K= K=KАKνKαKβ=1.21, μ=76/23=3.95，
Фd=b/d=31.5/90=0.35， Z1=20， YFa1=0.395,Yε=0.69,YSa2=1.59
因此：бF1=15.92MPa≤[
27、бF]=344.86MPa 滿足彎曲疲勞條件。
靜強(qiáng)度校核：傳動平穩(wěn)，無嚴(yán)重過載，股不需要靜強(qiáng)度校核。
4.2軸的剛度校核
（一） Ⅱ軸剛度校核
（1）П軸撓度校核
單一載荷下，軸中心處的撓度采用文獻(xiàn)【5】中的公式計(jì)算：:
L-----兩支承的跨距；
D-----軸的平均直徑；
X=/L；-----齒輪工作位置處距較近支承點(diǎn)的距離；
N-----軸傳遞的全功率；
校核合成撓度
-----輸入扭距齒輪撓度；
-------輸出扭距齒輪撓度
；
---被演算軸與前后軸連心線夾角；=14
28、4
嚙合角=20，齒面摩擦角=5.72。
代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：=0.025；=0.082；=0.130；
=0.206；=0.098；=0.045。
合成撓度 =0.247
查文獻(xiàn)6，帶齒輪軸的許用撓度=5/10000*L
即=0.268。
因合成撓度小于許用撓度，故軸的撓度滿足要求。
（2） П軸扭轉(zhuǎn)角的校核
傳動軸在支承點(diǎn)A，B處的傾角可按下式近似計(jì)算：
將上式計(jì)算的結(jié)果代入得：
由文獻(xiàn)6，查得支承處的=0.001
因〈0.001，故軸的轉(zhuǎn)角也滿足要求。
4.3軸承壽命校核
由П軸最小
29、軸徑可取軸承為6208深溝球軸承,ε=3；P=XFr+YFa， X=1，Y=0。
對Ⅱ軸受力分析
得：前支承的徑向力Fr=2786.38N。
由軸承壽命的計(jì)算公式：預(yù)期的使用壽命 [L10h]=15000h
L10h===50739.55h≥[L10h]=15000h
軸承壽命滿足要求。
（三）潤滑與密封
主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤滑，一般常用單獨(dú)的油管將油引到軸承處。
主軸是兩端外伸的軸，防止漏油更為重要而困難。防漏的措施有兩種：
1）密封圈——加密封裝置防止油外流。
2）疏導(dǎo)——在適當(dāng)?shù)牡胤阶龀龌赜吐罚褂湍茼樌亓骰氐接拖洹?
30、
總結(jié)
1、本次課程設(shè)計(jì)是針對《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》專業(yè)課程基礎(chǔ)知識的一次綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程應(yīng)用了《機(jī)械制圖》、《機(jī)械原理》、《工程力學(xué)》等。
2、本次課程設(shè)計(jì)充分應(yīng)用了以前所學(xué)習(xí)的知識，并應(yīng)用這些知識來分析和解決實(shí)際問題。
3、本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步掌握了一般設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)切入點(diǎn)，同時(shí)對機(jī)械部件的傳動設(shè)計(jì)和動力計(jì)算也提高了應(yīng)用各種資料和實(shí)際動手的能力。
4、本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步規(guī)范了制圖要求，掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能
31、。
5、經(jīng)過了兩周的課程設(shè)計(jì)，使我們對課本的知識有了更深一步的了解，以前不懂的知識也在這次課程設(shè)計(jì)中加深了鞏固。尤其對分級變速主傳動系統(tǒng)的一系列設(shè)計(jì)過程有很深的感觸。一步一步的進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中遇到了很多困難，但經(jīng)過努力都一點(diǎn)點(diǎn)的解決了，通過這次的設(shè)計(jì)不僅鍛煉了自己的能力，也為以后的工作打下了基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
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機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)6級變速
