机械系统设计课程设计-分级变速主传动系统
机械系统设计课程设计说明书设计题目：分级变速主传动系统设计提交日期：2020.06.07分级变速主传动系统设计摘 要设计机床的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。分级变速是指传动链执行件的输出速度（或转速）在一定的范围内分级变化，即在变速范围内输出一组速度值。本设计中分级变速传动系统采用滑移齿轮实现传动变速。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，通过查询有关工程手册，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，结构网，结构式，齿轮模数，传动比II目 录摘 要II1 绪论11.1 课程设计的目的11.2课程设计的内容11.2.1 理论分析与设计计算11.2.2 图样技术设计11.2.3编制技术文件11.3 课程设计题目、主要技术参数和技术要求11.3.1课程设计题目和主要技术参数11.3.2技术要求12 运动设计32.1运动参数及转速图的确定32.1.1 转速范围32.1.2 转速数列32.1.3确定结构式32.1.4确定结构网32.1.5绘制转速图和传动系统图42.2 确定各变速组齿轮传动副齿数52.3 核算主轴转速误差63 动力计算83.1 带传动设计83.2 计算转速的计算123.3 齿轮模数计算及验算133.4 传动轴最小轴径的初定183.5 主轴合理跨距的计算184 主要零部件的选择204.1电动机的选择204.2 轴承的选择204.3 键的规格204.4变速操纵机构的选择205 校核205.1 刚度校核215.2 轴承寿命校核246 结构设计及说明256.1 结构设计的内容、技术要求和方案256.2 展开图及其布置26结 论26参考文献27致 谢27IV1 绪论1.1 课程设计的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。1.2 课程设计的内容机械系统设计课程设计内容由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。1.2.1 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。（3） 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择情况，进行有关动力计算和校核。1.2.2 图样技术设计（1）选择系统中的主要机件。（2）工程技术图样的设计与绘制。1.2.3 编制技术文件（1）对于课程设计内容进行自我经济技术评价。（2）编制设计计算说明书。1.3 课程设计题目、主要技术参数和技术要求1.3.1 课程设计题目和主要技术参数题目26：分级变速主传动系统设计技术参数：Nmin=80r/min；Nmax=630r/min；Z=10级；公比为1.26；电动机功率P=2.5/3.5kW；电机转速n=710/1420r/min1.3.2 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。282 运动设计2.1 运动参数及转速图的确定2.1.1 转速范围Rn=7.875 2.1.2 转速数列查1表2.12，首先找到80r/min、然后每隔3个数取一个值（1.26=1.064），得出主轴的转速数列为80r/min、100 r/min、125 r/min、160 r/min、200r/min、250r/min、315r/min、400 r/min、500 r/min、630 r/min共10级。2.1.3 确定结构式对于Z=10可以按照Z=12，实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合：1234 124312322 12232 1222312=232。在上列两行方案中，第一行的方案有时可以节省一根传动轴，缺点是有一个传动组内有四个传动副。如用一个四联滑移齿轮，则会增加轴向尺寸；如果用两个双联滑移齿轮，操纵机构必须互锁以防止两个双联滑移齿轮同时啮合，所以少用。根据传动副数目分配应“前多后少”的原则，方案12322是可取的。但是，由于主轴换向采用双向离合器结构，致使轴尺寸加大，此方案也不宜采用，而应选用方案12232。2.1.4 确定结构网12=232的传动副组合，其传动组的扩大顺序又可以有以下6种形式：A、12=213226 B、12=213422 C、12 =233126D、12=263123 E、12=223421 F、12=263221根据“前多后少” , “先降后升” , 前密后疏,结构紧凑的原则, 选取传动方案 Z=12=233126其结构网如图2-1。已知该题设选用电机为二级调速电机，其分摊了0-1级的2个级别的变速。图2-1结构网 2.1.5 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）绘制转速图如图2-2（3）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2-3：1-2轴最小中心距：A1_2min>1/2(Zmaxm+2m+D)轴最小齿数和:Szmin>(Zmax+2+D/m)图2-2 转速图2.2 确定各变速组齿轮传动副齿数(1)Sz100-120,中型机床Sz=70-100(2)直齿圆柱齿轮Zmin18-20 图2-3 主传动系统图（3）齿轮齿数的确定。据设计要求Zmin1820,齿数和Sz100120，由图2-3，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。表2-1 齿轮齿数传动比基本组第一扩大组1:1.581:21:2.521.26：11：2代号ZZZZZZZZZZ齿数2946 2550 215467 53 40802.3 核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10(-1)选一种情况计算对Nmax=630r/min，实际转速Nmax=1420=641.11r/min 则有=1.762.6对Nmin=80r/min，实际转速Nmin=710=79.61r/min 则有=0.482.6因此满足要求。同理，根据计算得出其他各组的数据如表2-2：表2-2各级转速误差n 63050040031525020016012510080n641.1151340832225820516212910379.61误差2.36%2.59%2.01%2.36%2.222.56%1.27%2.22%2.56%0.48转速误差都小于2.6，因此不需要修改齿数。3 动力计算3.1 带传动设计输出功率P=2.5/3.5kw,转速n1=710/1420r/min,n2=400/800r/min1.计算设计功率Pd表3-1 工作情况系数工作机原动机类类一天工作时间/h10161016载荷平稳液体搅拌机；离心式水泵；通风机和鼓风机（）；离心式压缩机；轻型运输机1.01.11.21.11.21.3载荷变动小带式运输机（运送砂石、谷物），通风机（）；发电机；旋转式水泵；金属切削机床；剪床；压力机；印刷机；振动筛1.11.21.31.21.31.4载荷变动较大螺旋式运输机；斗式上料机；往复式水泵和压缩机；锻锤；磨粉机；锯木机和木工机械；纺织机械1.21.31.41.41.51.6载荷变动很大破碎机（旋转式、颚式等）；球磨机；棒磨机；起重机；挖掘机；橡胶辊压机1.31.41.51.51.61.82选择带型普通V带的带型根据传动的设计功率Pd和小带轮的转速n1。 图3-1 V带带轮选型图根据算出的Pd3.85kW及小带轮转速n11420r/min ，查图得：d d=80100 mm可知应选取A型V带。3.确定带轮的基准直径并验证带速由机械设计P298表137查得，小带轮基准直径为80100mm则取dd1= 100mm> ddmin.=75 mm（dd1根据P295表13-4查得）表3-2 V带带轮最小基准直径槽型YZABCDE205075125200355500由机械设计P295表13-4查“V带轮的基准直径”，得=180mm 误差验算传动比：（为弹性滑动率）误差，符合要求 带速 满足5m/s<v<2530m/s的要求，故验算带速合适。4确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角由式可得0.7（100+180）2（100+180）即196560，选取=400mm 所以有： 由机械设计P293表132查得Ld1250mm实际中心距符合要求。表3-3. 包角修正系数包角220210200190180150170160140130120110100901.201.151.101.051.000.920.980.950.890.860.820.780.730.68表3-4. 弯曲影响系数 带型ZA
