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1、 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： 2012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.52.主传动转速图和传动系统图.73.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91.传动件的计算转速. 92.传动轴和主轴的轴径设计. 103.计算齿轮模数.114.带轮设计.15第4章 主要零部件选择 20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
2、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
3、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
4、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/min2 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（1） 转速范围。Rn= 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/
5、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”,“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 r2=1.415=5.578满足“升2降4”要求，其结构网如图2-1。 图2-1结构网 Z=8
6、=222324（5） 画转速图。转速图如下图2-2。图2-2 系统转速图 （6）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： 图2-3 主传动系统图（7）齿轮齿数的确定。根据齿数和不宜过大原则一般推荐齿数和在100120之间，和据设计要求Zmin17,原则。并且变速组内取模数相等，变速组内由机械系统设计表3-1，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2-2。表2-2 齿轮齿数传动比第一扩大组第二扩大组1:11:2.81.41:11:2.8代号ZZZZZZZZ齿数59593187694931872 主轴传动件计算 2.1 计算转速 （1）.主轴的计
7、算转速 本设计所选的是中型普通车床，所以由机械系统设计表3-2中的公式 501.41（8/3-1） 88.6r/min 取90 r/min (2). 传动轴的计算转速 在转速图上，轴在最低转速140r/min时经过传动组b的69/49传动副，得到主轴转速为200r/min。这个转速高于主轴计算转速，在恒功率区间内，因此轴2的最低转速为该轴的计算转速即=140/min,同理可求得轴1的计算转速为=400r/min（3）确定各齿轮计算转速 由机械设计知识可知，一对啮合齿轮只需要校核危险的小齿轮，因此只需求出危险小齿轮的计算转速。在传动组b中Z46在轴上具有1120r/min,560r/min,40
8、0r/min,200/min这六种转速都在恒功率区间内，即都要求传递最大功率所以齿轮Z46的计算转速为这四种转速的最小值即=200r/min同理可求得其余两对啮合齿轮中危险齿轮的计算转速即 , =400r/min =280r/min3验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 |实际转速n-标准转速n| 10(-1)标准转速n 对于标准转速n=50r/min时，其实际转速n=40031/8731/87=50.78r/min (50.78-50)/50=1.56%4.1%因此满足要求。同理可得各级转速误差如表各级转速误差n50100140200280400560
9、1120n50.78101.57142.53200.70285.06394.29563.271126.53误差1.57%1.57%1.8%0.35%1.81%1.42%0.58%0.58%各级转速都满足要求，因此不需要修改齿数。第三章 动力计算1主轴传动轴直径初选 （1）主轴轴径的确定 在设计初期，由于主轴的结构尚未确定，所以只能根据现有的资料初步确定主轴直径。由表4-9初选取前轴径 ，后轴颈的轴径为前轴径，所以。 （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=9550000； N-该轴传递的功率（KW） -
10、该轴的计算转速 -该轴每米长度的允许扭转角，=。 取=N0=P0=4Kw。N1=P1=P00.96=3.84KwN2=P2=P10.9950.97=3.71KwN3=P3=P20.99=3.67Kw 轴： 取36mm 轴： 取44mm 轴： 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 =2.93 取m=3 轴-轴：以最小
11、齿轮齿数31为准 m=16338=4.16 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齿轮Z1Z1Z2Z2齿数59593187分度圆直径17717793261齿顶圆直径18318399267齿根圆直径169.5169.585.5253.5齿宽25252525按基本组最小齿轮计算。小齿轮用40Cr，调质处理，硬度241HB286HB，平均取260HB，大齿轮用45钢，调质处理，硬度229HB286HB，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 弯曲应力验算公式为： 式中 T1主动轴传递扭矩（Nmm） K载荷系数， 传动比，“+”用于外啮合，“-”用于内啮合 齿轮分度圆直径（mm） 齿宽（mm） 齿轮模数（mm） 齿宽系数， 齿轮齿数 弹
