械系统设计课程设计-机床主传动变速系统设计【全套图纸】

1、机械系统设计课程设计说明书机械系统设计课程设计机床主传动变速系统设计摘 要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，传动比目 录第1章 绪论11.1 课程设计的目的11.2 课程设计的内容1第2章 课程设计相关22.1 课程设计题目22.2 技术要求22.3 前期准备2第3章 运动设计33.1 运动参数及转速图的确定33.2 确定结构网、结构式33.3 绘制转速图53.4 绘制传动系统图53.5 确定各变速组齿轮传动副的齿数73.6 验算执行轴的转速误差8第4章 动力计算104.1 传动零件的初步计算104.2 轴径的设计114.3 齿轮相关计算124.4 本章小结15第5章 主

2、要零部件的选择165.1 电动机的选择165.2 轴承的选择165.3 变速操纵机构的选择165.4 键的选择165.5 三角胶带传动的计算和选定16第6章 校核196.1 直齿圆柱齿轮的应力验算196.2 齿轮精度的确定216.3 传动轴的弯曲刚度验算216.4 轴承寿命的验算23第7章 结构设计及说明247.1 结构设计的内容、技术要求和方案247.2 展开图及其布置24结束语24参考文献26全套图纸，加153893706- III -第1章 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

3、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。（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择情况，进行有关动力计算和校核，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。1.2.2 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。第2章 课程设计相关2.1 课程设计题目根据我们组的知识水平和实际情况，通过和老师的协调与协调，我们组选择的课题如下：题目27：分级变速主传动系统设计主要技术参数： =40r/min；=900r/min；Z=8级；公比为1.41；电动机功率P=2.5/3.5kW；=710/1420r/min。2.2 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。2.3 前期准备我们小组在获得课程设计

4、的题目之后，第一时间明确了设计任务，并仔细阅读机械系统设计课程设计提纲，了解课程设计的目的、内容、技术要求和设计步骤。然后在王老师的指导下，拟订工作进度计划；查阅必要的图书、杂志、手册、产品图纸、同类型机械系统（或机床）说明书和其它有关设计参考资料；熟悉专业标准，便于设计时采用。同时我特别对机械系统（或机床）的用途、特点，主要参数、传动结构、操纵机构、零部件的功用及结构进行分析研究，力求做到理解、消化并进而能有所改进。第3章 运动设计3.1 运动参数及转速图的确定3.1.1 转速范围转速范围又称变速范围，是指最高转速与最低转速的比值，即公式（3-1）： （3-1）本题中=900r/min，=40r/min,计算得=22.5。3.1.2 转速数列对于分级变速传动系统，应输出一系列的转速值，以满足机械系统的不同工作要求。本系统要求8级变速，且转速范围由两个转速、功率不尽相同的电动机实现。查机械系统设计1表2-9标准数列表，首先找到40r/min、然后每隔5个数取一个值（1.41=1.066），得出主轴的转速数列为56r/min、80r/min、112r/min、160r/min、224r/

5、min、315 r/min，450r/min，630 r/min，900r/min。3.2 确定结构网、结构式在设计传动系统时，为了便于分析和比较不同的传动方案，常利用结构网和结构式。结构网可看成一个简化的转速图，只表示各传动组内传动比的相对关系，而不表示转速值的大小和各传动副的传动比值。根据“前密后疏”、“升2降4”、“前慢后快”等原则，确定了如图3.1所示的结构网。图3.1 机械系统结构网结构网的表达比较直观，易于理解，但绘制比较麻烦。因此可以用简单的结构式带替代结构网，结构式的一般书写形式为 （3-2）式中，Z为传动系统的转速级数；为传动组a,b和c的传动副数；为传动组a,b和c的级比指数。对于机构式，由于，因两轴间变速组的传动副数多采用2或3，在设计简单变速系统时，变速级数应选为Z=3m2n的形式，式中m、n为正整数。在本题中，级数为8，分析后可分解为 Z=212224 现在我们检验变速范围最大的第二扩大组，其变速范围即 (3-3)式中，xi为传动组的级比指数；pi为传动组的传动副数。 计算得，满足变速范围的要求。3.3 绘制转速图（1）选定电动机：由于该机械系统无特殊性能要求

6、，因此采用Y系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机，系列电动机高效、节能、起动转矩大、噪声低、振动小、运行安全可靠。根据题目要求，选择的电动机功率P=2.5/3.5kW，电机转速=710/1420r/min。（2）分配总降速传动比：总降速传动比为un = nd / nmin，式中nmin为主轴最低转速。由于该传动系统主轴转速不是标准序列，考虑需要增加定比转动副，以使转速数列符合标准或有利于减少齿数和径向与轴向尺寸，并分担总降速传动比。然后，将总降速传动比按“先缓后急”的递减原则分配给串联的变速组中的最小传动比。（3）确定传动轴的轴数：传动轴数=变速组数+定比传动组数+1，该系统有3个变速组，1个定比传动组，因此传动轴数为5。（4）先按传动轴数及执行轴（或主轴）转速级数格距画出网格，用以绘制转速图。在绘制转速图中，应先分配从电动机转速到执行轴（或主轴）最低转速的总降速比，在串联的两轴之间画。再按结构网（或结构式）的级比分配规律画上各变速组的传动比射线，从而确定了各传动副的传动比。根据上述分析，作出转速图3.2。3.4 绘制传动系统图因为各零件的参数尚未确定，因此一般应根据转速图，先按各传动

7、副的传动比拟订出主传动系统的草图，再修改草图成为正式的传动系统图。传动系统图应根据国家标准机械制图中的机构运动简图符号（GB4460-84）进行绘制，按传动顺序画出由电动机经各传动轴至执行轴（或主轴）的传动系统。传动轴上的齿轮轴向位置大致与展开图相对应，画出轴承符号，标上轴号、齿轮的齿数及模数、皮带轮直径、电动机的型号、功率和转速等。传动系统图如图3.3所示。 图3.2 机械系统转速图 图3.3 机械传动系统图3.5 确定各变速组齿轮传动副的齿数对于各变速组齿轮传动副的齿数，我们可采用计算法或查表法（参见教材表3-1）确定各传动副齿轮的齿数。针对本题的具体情况，我们采用查表法进行分析。初步确定齿轮传动副的最小齿数和，我们可以根据式（3-4）确定。 （3-4）式中 同一变速组中的最小传动比； 同一变速组中最小齿轮齿数。则变速组-，=30，=0.71，。同理变速组-，-检验均合格。 为了缩小径向尺寸及降低齿轮的线速度，应小些。 （1）受齿轮最小齿数的限制，在主传动系统中一般取18-20齿，以避免产生根切现象。（2）套装在轴上的小齿轮还应考虑齿根圆到其轮毂键槽深处的最小尺寸应大于基圆齿厚（或

8、不小于2m，m为齿轮模数），以防止轮毂断裂，则其最小齿数应为 1.03+5.6 (3-5)式中 D齿轮花键孔的外径（mm）,单键槽的取其孔中心至键槽槽底尺寸的两倍； m齿轮模数（mm）。（3）还受最小传动比和允许的最大齿数和的约束，主传动系统的最小极限传动比取。一般在机械系统中取=70-100齿，取=120齿。（4）选取时，不要使两轴中心距过小，否则可能导致两轴轴承过近，甚至发生轴承安装干涉。在多轴变速系统中，还可能使相邻变速组的齿顶圆与轴相碰，应按（2）检查，式中D为相应的,即前后两轴齿顶圆外径。 3.6 验算执行轴的转速误差 实际传动比所造成的执行轴（或主轴）转速误差，一般不应超过，即 10（）% （3-6） 下面对一个具体的转速进行分析，=40r/min时，实际转速。根据公式（3-6），误差值为3.5%4.1%,因此满足题目的设计要求，不需要重新设计齿轮齿数。同理，根据计算得出其他各组的数据如下表3.1，需要注意的是，为了减少数据的必然性，提高计算数据的准确性，由于中间8级转速重复，故前五组转速使用1420r/min的额定转速，后五组使用710r/min的额定转速进行计算。表3.1 转速误差分析表900630450315224911.2650.9463.9325.4227.8误差（%）1.23.33.13.31.7160112805640165.7113.981.457.941.4误差（%）3.61.71.83.43.5第4章 动力计算初步计算是为了大致确定各传动零件的主要尺寸（如传动轴的直径和齿轮的模数等），以便绘制传动系统变速箱的轴系展开草图。在绘制草图布置各零件的过程中，同时应考虑零件结构的工艺性，进一步确定各零件的其他结构参数，一些数据要按有关标准选取。由于结构的某些参数未定以及方案可能

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