机械系统设计课程设计九级.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流机械系统设计课程设计九级.精品文档.哈 尔 滨 理 工 大 学课 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 班 级: 机械08-5班 姓 名: 张铁彪 崔宇卓 学 号: 0801010511 指导教师: 陈永秋 2011年09月09日 分级变速主传动系统设计摘要机械系统设计课程设计内容有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、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
2、择情况,进行有关动力计算与校核。2、图样技术设计:(1)选择系统中的主要组件。(2)图样的设计与绘制。3、编制技术文件:(1)对于课程设计内容进行自我技术经济评价。(2)编制设计计算说明书。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,计算转速目录一、课程设计目的.3二、课程设计题目,主要技术参数和技术要求.3三、运动设计.31.确定极限转速,转速数列,结构网和结构式.32.主传动转速图和传动系统图.43.确定变速组齿轮齿数,核算主轴转速误差.5四、动力计算.6 1.传动件的计算转速.6 2.传动轴和主轴的轴径设计.73.计算齿轮模数.84.带轮设计.9五、主要零部
3、件选择.11六、校核.12七、结构设计.16八、齿轮滑块设计.18九、传动轴设计.18十、主轴组件设计.19十一、总结.22一、课程设计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;完成系统主转动设计,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
4、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、课程设计题目和主要技术参数和技术要求 1课程设计题目和技术参数题目11:分级变速主传动系统设计技术参数:Nmin=35.5r/min; Nmax=560r/min; Z=9级;公比为1.41;电动机功率P=3kw;n=1430r/min2技术要 (1)利用电动机完成换向和制动。 (2)各滑移齿轮采用单独操纵机构。 (3)进给传动系统采用单独电动机驱动。三、运动设计1.确定极限转速,公比、变速级数 Nmin=35.5r/min ,Nmax=560r/min; =1.41
5、; z=92 转速数列:=1.41=(1.06)6 35.5 50 71 100 140 200 280 400 560 (r/min)共9级3.确定极限转速:Rn=Nmax/Nmin=560/35.5=15.84.确定结构网和结构式 (1)写传动结构式主轴转速级数Z=9. 结构式9=3133(2)画结构网: 验算变速范围,验算最后一组即可。对于33变速组,(3-1)3=88;则最后一级的变速范围合格. 其结构式与结构网如下图所示: 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:6.绘传动系统图:1-2轴最小中心距:A1_2min1
6、/2(Zmaxm+2m+D) 轴最小齿数和:Szmin(Zmax+2+D/m)定中间轴转速b:ib1=1/ 2,ib2=1,ib3=1/ 基本组 a:ia1=/1=1.58, ia2=1/2 第一扩大组7确定各变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(3)齿数确定: 基本组:ib1=1/1.41=1/2,Sz=46,48,53,80 ib2=1/1.41,Sz=40,42, 80 ib3=1/4,Sz=46,48,53,80取Sz=98,小齿轮齿数分别为:20,26,33 ib1=Z1/Z1=20/78 ,ib2=Z2/
7、Z2=26/72,ib3=Z3/Z3=33/65 Zmin=2017,Sz=9817,Sz=99100-1208.绘制传动系统图:8核算主轴转速误差 实际传动比所造成主轴转速误差 10(-1)%=4%,其中为实际转速,n为标准转速。n=560r/min: n=560(20/78)(20/79)=36.35 r/min=|(36.35-35.5)/35.5|=2.39 %4% n=560(20/78)(41/58)=101.5r/min =|(101.5-100)/100|=1.5%4% n=560(20/78)(66/33)=287.2 r/min =(287.2-280)/280|=2.57
8、%4% n=560(26/72)(20/79) =51.2 r/min =|(51.2-50)/50|=2.4 %4% n=560(26/72)(41/58) =143 r/min =|(143-140)/140|=2.41 %4% n=560(26/72)(66/33) =404.4 r/min =|(404.4-400)/400|=1.1 %4% n=560(33/65) (20/79) =72 r/min =|(72-71)/71|=1.4 %4% n=560(33/65) (41/58) =201 r/min =|(201-200)/200|=0.5 %4% n=560(33/65)
9、(66/33) =568.6r/min =|(568.6-560)/560|=1.5 %4% 全部满足要求,不需要更改齿数。四、动力计设1.传动件的计算转速 (1)主轴的计算转速:n=nminZ/3-1=71 r/min,取主轴的计算转速为71r/min。轴:560r/min轴:140 r/min轴:71 r/min(2)各轴的计算转速如下: 轴序号电动机计算转速(r/min)143056014071(3)确定齿轮副计算转速:序号Z20 Z20 Z33nj(r/min) 280 5605602. 传动轴和主轴的轴径设计 (1)传动轴轴径初定、键的选取 轴:p=2.88kw,n=560r/min
10、,=0.5带入公式:=29.03mm,圆整取d=30mm选键:8x7轴:p=2.78kw,n=140r/min,=0.5, =39.7mm,圆整取d=40mm 选键:8x36x40x7(2)主()轴轴颈直径确定: 车床:70-90mm 铣床:6090mm为了提高主轴抗震性,采用两支承,以前支承为主.由结构要求,查表选择主轴前端直径D 1=90,后端直径=60mm轴承内径:d/D0.7 d0.7(60+48/2)=50.4 取d=50mm对于普通车床,主轴内孔直径,故本例之中,主轴内孔直径取为d=35mm前轴承选用NN3000k系列双列圆柱滚子轴承,后轴承选用7010系列角接触轴承。材料:45钢
11、。热处理:调治Hre22-28主轴悬伸量:a/D1=1.25-2.5 a=(1.252.5)D1=(1.252.5)x(60+48/2)=67.5135 取a=100mm3.齿轮模数初步计算mj=16338 3Nd驱动电动机功率u-大齿轮与小齿轮齿数比Z1-小齿轮齿数m-齿宽系数m=B/m=6-10 取m=8nj-计算齿轮的计算转速-许用接触应力 =600mpa-传动组mj=16338 3=2.94 后验算m=3所得齿轮直径无法安装,取m0=4-传动组mj=16338 3=3.7 取m1=4 4齿轮分度圆直径的计算b: d1=m1z1=4x20=80mm d1=m1z1=4x78=312mm
12、d2=m2z2=4x26=104mm d2=m2z2=4x72=288mm d3=m3z3=4x33=65mm d3=m3z3=4x65=260mmB=m=8x4=32mm 取35mmh=2.25m=2.25x4=9mmc: d4=m4z4=4x20=80m d4=m4z4=4x79 =316mm d5=m5z5=4x41 =164mm d5=m5z5=4x58=232mm d6=m6z6=4x66 =264mm d6=m6z6=4x33=132mmB=m=8x4=32mm 取35mm5.带轮设计(1)确定计算功率: P=3kw,K为工作情况系数,查1表3.5. 取K=1.1 pd=kAP=1
13、.1x3=3.3kw(2)选择V带的型号: 根据pd,n1=1430r/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=112mm(3)确定带轮直径d1,d2小带轮直径d1=112mm验算带速v=d1n1/(60x1000)=x112x1430/(60x1000)=8.38m/s(5m/s8.38m/s25m/s) 合格从动轮直径d2=n1d1/n2=1430x112/560=286mm取d2=280mm查1表3.3计算实际传动比i=d2/d1=2.5相对误差: 理论:i0=n1/n2=2.55 i0-i/i0=2.55-2.5/2.5=1.96%1200(6)确定V带
14、根数:确定额定功率:P0由查表并用线性插值得P0=1.62kw查1表37得功率增量P0=0.17kw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:ZPd/(P0+P0)KKl=3.3/(1.62+0.17)x0.99x0.81=1.835取Z=2(7)大带轮结构如下图所示:五、主要零部件的选择1.轴承的选取(1)带轮:选用角接触球轴承,型号:7006C(2)一轴:选用角接触球轴承,型号:7006C(3)二轴:采用角接触球轴承,型号:7008C(4)主轴:主轴是传动系统之中最为关键的部分,因此应该合理的选择轴承。从主轴末端到前端依次选择轴承为角接触球轴承,型号:70
15、10C;推力轴承,30213;双列圆柱滚子轴承2.键的选取 (1)1轴:d=46mm,选花键:832366(2)2轴:d=52mm,选花键:846509 平键选用87(3)3轴:选择平键连接, bh=22 14六、校核1.齿轮校核齿数 Z 模数m(mm) 分度圆直径d(mm)齿顶圆直径da(mm)齿根圆直径df(mm)齿宽B (mm)1轴204808870352641041129435334132140122352轴7843123203023572428829627835654260268250352048088703541416417215435664264272254353轴7943163
16、24314355842322402223533413214012235(1)一轴到二轴的小齿轮从上表可知为齿数为20 查设计手册可得以下数据:Z=20,u=3.9,m=4,B=35 nj=280r/min,k=1.3接触应力: 为传递的额定功率(KW) 将以上数据代入公式可得弯曲应力: , 将以上数据代入公式可得(2)二轴到三轴的小齿轮从上表可知为齿数为20 查设计手册可得以下数据: Z=33,u=3.95,m=4,B=32, nj=140r/min,k=1.7576接触应力: 为传递的额定功率(KW)将以上数据代入公式可得弯曲应力:将以上数据代入公式可得2.传动轴校核传动轴上的弯曲载荷输入扭
17、距的齿轮在轴的中点引起的扭距输出扭距的齿轮在轴的中点引起的扭距合成挠度 传动轴在A,B处的倾角3.对轴轴承进行校核七、结构设计1、 结构设计的内容、技术要求和方案设计主轴变速箱的结构包括传动件(传动轴、轴承、带轮、齿轮、离合器和制动器等)、主轴组件、操纵机构、润滑密封系统和箱体及其联结件的结构设计与布置,用一张展开图和若干张横截面图表示。课程设计由于时间的限制,一般只画展开图。主轴变速箱是机床的重要部件。设计时除考虑一般机械传动的有关要求外,着重考虑以下几个方面的问题。精度方面的要求,刚度和抗震性的要求,传动效率要求,主轴前轴承处温度和温升的控制,结构工艺性,操作方便、安全、可靠原则,遵循标准
18、化和通用化的原则。主轴变速箱结构设计时整个机床设计的重点,由于结构复杂,设计中不可避免要经过反复思考和多次修改。在正式画图前应该先画草图。目的是:1) 布置传动件及选择结构方案。2) 检验传动设计的结果中有无干涉、碰撞或其他不合理的情况,以便及时改正。3) 确定传动轴的支承跨距、齿轮在轴上的位置以及各轴的相对位置,以确定各轴的受力点和受力方向,为轴和轴承的验算提供必要的数据。2、 展开图及其布置展开图就是按照传动轴传递运动的先后顺序,假想将各轴沿其轴线剖开并将这些剖切面平整展开在同一个平面上。I轴上装的摩擦离合器和变速齿轮。有两种布置方案,一是将两级变速齿轮和离合器做成一体。齿轮的直径受到离合
19、器内径的约束,齿根圆的直径必须大于离合器的外径,负责齿轮无法加工。这样轴的间距加大。另一种布置方案是离合器的左右部分分别装在同轴线的轴上,左边部分接通,得到一级反向转动,右边接通得到三级反向转动。这种齿轮尺寸小但轴向尺寸大。我们采用第一种方案,通过空心轴中的拉杆来操纵离合器的结构。总布置时需要考虑制动器的位置。制动器可以布置在背轮轴上也可以放在其他轴上。制动器不要放在转速太低轴上,以免制动扭矩太大,是制动尺寸增大。齿轮在轴上布置很重要,关系到变速箱的轴向尺寸,减少轴向尺寸有利于提高刚度和减小体积。3、 I轴(输入轴)的设计将运动带入变速箱的带轮一般都安装在轴端,轴变形较大,结构上应注意加强轴的
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- 机械 系统 设计 课程设计
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