机械系统设计课程设计实例解析.docx

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1、机械系统设计课程设计实例解析 机械系统设计课程设计 题目：分级变速主传动系统设计（题目30）专业：机械设计制造及其自动化 班级： 姓名： xxx xxx xxxx 学号： xxx xxx xxxx 指导教师： 2022年月日 目录 摘要 (2) 第1章绪论 (3) 第2章运动设计 (5) 1.确定极限转速，转速数列，结构网和结构式 (5) 2.主传动转速图和传动系统图 (7) 3.确定变速组齿轮齿数，核算主轴转速误差 (8) 第3章动力计算 (9) 1.传动件的计算转速 (9) 2.传动轴和主轴的轴径设计 (10) 3.计算齿轮模数 (11) 4.带轮设计 (15) 第4章主要零部件选择 (2

2、0) 第5章校核 (21) 结束语 (22) 参考文献 (23) 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，简化结构，缩短轴向尺寸，用齿轮齿数的设计方法是试算，凑算

3、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。 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

4、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30：分级变速主传动系统设计 技术参数：Nmin=50r/min；Nmax=1120r/min；Z=8级；公比为1.41；电动机功率P=4KW；电机转速n=710/1420r/min 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。 第二章 运动设计 1 运动参数及转速图的确定 （

5、1） 转速范围。Rn= min max N N = 1120/50=22.4 （2） 转速数列。查机械系统设计表 2-9标准数列表，首先找到50r/min 、然后每隔5个数取一个值，得出主轴的转速数列为50 r/min 、71 r/min 、100r/min 、140 r/min 、200r/min 、280r/min ，400r/min ，560r/min ，800r/min ，1120r/min 共10级。 （3） 定传动组数，选出结构式。对于Z=8可得结构式：Z=8=222124。并在最后一级使用混合公比。 （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”

6、,“前满后快”的 原则,选取传动方案 Z=222324,可知第二扩大组的变速范围 r 2=1.415=5.57表4-9初选取前轴径162d mm = ，后轴颈的轴径为前轴径，所以21(0.70.85)55d d mm =。 （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=9550000J n N ?； N-该轴传递的功率（KW ） j n -该轴的计算转速 ?-该轴每米长度的允许扭转角，?=0.5O 01。 取?=0.5O N 0=P 0=4Kw 。 N 1=P 1=P 00.96=3.84Kw N 2=P

7、 2=P 10.9950.97=3.71Kw N 3=P 3=P 20.99=3.67Kw 轴：4 3.8495510=91680400T N mm =? （） 1.6433.94d mm = 取36mm 轴： 4 3.71 95510253075()140 T N mm =?=? 1.6443.74d mm = 取44mm 轴：4 3.65 95510387306()90T N mm =?=? 1.6448.65d mm = 取48mm 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

8、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34为准 m=16338取m=3 轴-轴：以最小齿轮齿数31为准 m=16338取m=4 （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 取 =8 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）第一扩大组齿轮计算。 第一扩大组齿轮几何尺寸见下表 平均取260HB ，大齿轮用45钢，调质处理，硬度229H B 286HB ，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 H E H H Z Z Z = 弯曲应力验算公式为： 1 3212F Fa Sa F d KT Y Y Y m z = 式中 T 1主动轴传递扭矩（Nmm ） K 载荷系数，A V K K K K K =