《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)6級(jí)變速》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)6級(jí)變速（20頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、 哈爾濱理工大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)題 目： 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 院 系： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 段鐵群 2013年08月28日分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容有理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算，圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)和技術(shù)文件編制三部分組成。1、理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算：（1）機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方案的分析，最佳功能原理方案的確定。（2）根據(jù)總體設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)和計(jì)算。（3）根據(jù)設(shè)計(jì)方案和零部件選擇情況，進(jìn)行有關(guān)動(dòng)力計(jì)算與校核。2、圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)：（1）選擇系統(tǒng)中的主要組件。（2）圖樣的設(shè)計(jì)與繪制。3、編制技術(shù)文件：（1）對(duì)于課程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行自我技
2、術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。（2）編制設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。關(guān)鍵詞 分級(jí)變速；傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),傳動(dòng)副，結(jié)構(gòu)網(wǎng)，結(jié)構(gòu)式，齒輪模數(shù)，傳動(dòng)比，計(jì)算轉(zhuǎn)速 目錄一、緒論.41.1課程設(shè)計(jì)目的.41.2課程設(shè)計(jì)內(nèi)容.41.3課程設(shè)計(jì)題目，主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求.4二、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì).62.1運(yùn)動(dòng)參數(shù)及轉(zhuǎn)數(shù)圖的確定.62.2核算主軸轉(zhuǎn)數(shù)誤差.8三、動(dòng)力計(jì)算.103.1.帶傳動(dòng)設(shè)計(jì).103.2.計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算.113.3.齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算.113.4.傳動(dòng)軸最小軸頸的初定.133.5.主軸合理跨距的計(jì)算.14四、主要零部件的校核.16 4.1齒輪強(qiáng)度、剛度校核.16 4.2軸的剛度校核.16 4.3軸承壽命校核.17總結(jié).19參考文獻(xiàn).
3、19一、緒論1.1課程設(shè)計(jì)的目的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完本課程后，進(jìn)行一次學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的綜合性練習(xí)。通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)過的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的有關(guān)理論知識(shí)，及生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識(shí)的目的。通過課程設(shè)計(jì)，分析比較機(jī)械系統(tǒng)中的某些典型機(jī)構(gòu)，進(jìn)行選擇和改進(jìn)；結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算并編寫技術(shù)文件；完成系統(tǒng)主傳動(dòng)設(shè)計(jì)，達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)步驟和方法的目的。通過設(shè)計(jì)，掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和資料的方法，達(dá)到積累設(shè)計(jì)知識(shí)和設(shè)計(jì)技巧，提高學(xué)生設(shè)計(jì)能力的目的。通過設(shè)計(jì)，使學(xué)生獲得機(jī)械系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)技能的訓(xùn)練，提高分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)
4、設(shè)計(jì)創(chuàng)造一定的條件。1.2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容由理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算、圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)和技術(shù)文件編制三部分組成。1.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算：（1）機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方案的分析，最佳功能原理方案的確定。（2）根據(jù)總體設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)和計(jì)算。（3）根據(jù)設(shè)計(jì)方案和零部件選擇情況，進(jìn)行有關(guān)動(dòng)力計(jì)算和校核。1.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)：（1）選擇系統(tǒng)中的主要機(jī)件。（2）工程技術(shù)圖樣的設(shè)計(jì)與繪制。1.2.3編制技術(shù)文件：（1）對(duì)于課程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行自我經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)。（2） 編制設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。1.3課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求1.3.1課程設(shè)計(jì)題目和主要技術(shù)參數(shù)題目：
5、分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)：Nmin=71r/min；Nmax=710r/min；Z=6級(jí)；公比為1.58；電動(dòng)機(jī)功率P=4KW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min （1）利用電動(dòng)機(jī)完成換向和制動(dòng)。 （2）各滑移齒輪塊采用單獨(dú)操縱機(jī)構(gòu)。 （3）進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)采用單獨(dú)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。 第二章 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)2.1運(yùn)動(dòng)參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定2.1.1轉(zhuǎn)速范圍Rn=710/71=102.1.2轉(zhuǎn)速數(shù)列查1表 2.12，首先找到71r/min、然后每隔7個(gè)數(shù)取一個(gè)值，得出主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為71 r/min、112 r/min、180 r/min、180r/min、280 r/min、450r/min，710r/min共
6、6級(jí)。2.1.3定傳動(dòng)組數(shù) 對(duì)于Z=6，可分解為：6=32。2.1.4寫傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式根據(jù)“前多后少” , “先降后升” , 前密后疏,結(jié)構(gòu)緊湊的原則,選取傳動(dòng)方案 Z=12=3123。寫傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式：主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z=6. 結(jié)構(gòu)式6=3123畫結(jié)構(gòu)網(wǎng)：2.1.5 畫轉(zhuǎn)速圖選擇電動(dòng)機(jī)：采用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)繪制轉(zhuǎn)速圖。 轉(zhuǎn)速圖：傳動(dòng)系統(tǒng)圖： 2.2核算主軸轉(zhuǎn)數(shù)誤差實(shí)際傳動(dòng)比所造成主軸轉(zhuǎn)速誤差 ，其中為實(shí)際轉(zhuǎn)速，n為標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速。n=710r/min: n=710(126/256)(44/44)（60/600 =708.25r/min=|(708.25-710)/710|=0.176%5
7、.8% 因此滿足要求。各級(jí)轉(zhuǎn)速誤差n710450280180112誤差0.176%0.833%0.446%1.56%0.39% 第三章 運(yùn)動(dòng)計(jì)算3.1帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.1.1 直徑計(jì)算 小帶輪直徑選取d=112-140初取小帶輪直徑d 取 d=125mm大帶輪直徑D： D= 1251440/710=254mm取D=254mm3.1.2計(jì)算帶長(zhǎng)初定中心距 0.7(d1+d2)a02(d1+d2) 256.3 a0 758 a0 取600mm.計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度 L d0=2a0+ /2(d1+d2)+ 2(d2-d1)/4 a0 = 1809 mm由表3.2得Ld =1800mm初取中心距 取a=600m
8、m a = a0 +( Ld+ L d0 ) =600+(1800-1809)/2 =591mm3.13計(jì)算齒輪齒數(shù)（1）查機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)書 表3-1基本組齒數(shù)：基本組：Z1=25 ，Z1=63 Z2=44， Z2=44 Z3=34， Z3=54擴(kuò)大組：Z4=60， Z4=60 Z5=24， Z5=91 3.2計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算（1）執(zhí)行軸的計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù)：112.18r/min 取112 r/minI軸：計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù)=710 r/min，II軸：計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù)=280r/min ，（2）最小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速如下:N25=710, N24=355, 選用齒輪精度為7級(jí)精度 .3.3.齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算（1）計(jì)算齒輪模
9、數(shù)45鋼，整體淬火，j=585MPa；按簡(jiǎn)化的接觸疲勞強(qiáng)度公式計(jì)算mmj=16338mmmj按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù)（mm）；Nd驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率（kw）；nj被計(jì)算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）u=63/25 =3.96; nj =710r/minmj=16338=2.7mm，取m1=3mmu=79/20 =3.95; nj =355r/minmj=16338=3.83mm，取m2=4mm;（2）計(jì)算齒輪分度圓及尺寬d1=m1z1=325=75mmd1= m1z1=363=189mmd2=m1z2=344=132mmd2= m1z2=344=132mmd3=m1z3=334=103mmd3=
10、 m1z3=354=162mmd4=m2z4=460=240mmd4= m2z4=460=240mmd5=m2z5=424=96mmd5= m2z5=496=384mm B1、2、3=mm=8x3=24mm； B4、5=mm=8x4=32mm； 表3-3 基本組齒輪幾何尺寸齒輪齒數(shù)分度圓直徑齒寬Z257524Z6318924Z4413224Z4413224Z3410324Z5416224 表3-4 擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸齒輪ZZZZ齒數(shù)60602496分度圓直徑24024096384齒寬32323232 帶輪設(shè)計(jì)計(jì)算公式：Ld02a0+(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a0（1）確定計(jì)算功率
11、: P=4kw,K為工作情況系數(shù)，查表取K=1.1，pd=kAP=1.1x4=4.4kw（2）選擇V帶的型號(hào): 根據(jù)pd,n1=1440r/min查表選擇A型V帶 d1=90mm（3）確定帶輪直徑d1,d2小帶輪直徑d1=90mm驗(yàn)算帶速v=d1n1/(60x1000)= x90x1440/(60x1000)=6.78m/s動(dòng)輪直徑d2=n1d1/n2=1440x90/710=182.5mm取d2=180mm計(jì)算實(shí)際傳動(dòng)比i=d2/d1=180/90=2相對(duì)誤差:（i0-i）/i0=(2.03-2)/2=1.5%120所以合格（6）確定V帶根數(shù)：確定額定功率：P0由查表并用線性插值得P01.0
12、7kw查表得功率增量P0=0.17kw查表得包角系數(shù)K=0.95查表得長(zhǎng)度系數(shù)Kl=0.89確定帶根數(shù)：ZPd/(P0+P0)KKl=4.4/(1.07+0.17)x0.95x0.89=4.19取Z=53.4.傳動(dòng)軸最小軸頸的初定（1）傳動(dòng)軸軸徑初定軸：P=4kw0.96=3.84kw,n=710r/min,=0.8帶入公式：=26.36mm,圓整取d=28mm軸：p=3.84kw0.97=3.73,n=280r/min,=0.8 =33.26mm,圓整取d=35mm （2）主軸軸頸直徑確定：查表4-9,按差值法選擇主軸前端直徑D1=90mm,后端直徑D2=0.890mm=72mm材料：45鋼
13、。熱處理：調(diào)質(zhì)主軸懸伸量：a/D=1.252.5 D= (D1+ D2)/2=81mm a=(1.252.5)D1=(1.252.5)90=112.5225mm 取a=120mm3.5.主軸合理跨距的計(jì)算 設(shè)機(jī)床最大加工回轉(zhuǎn)直徑為=400mm,電動(dòng)機(jī)功率P=4kw，主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速為n=112r/min已選定的前后軸徑為 ：d1=90mm，d2=72mm 定懸伸量a=120mm，主軸孔徑為30mm。軸承剛度，主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩：T=9550=95503.62112=308.66N.m設(shè)該車床的最大加工直徑為400mm。床身上最常用的最大加工直徑，即經(jīng)濟(jì)加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的50%，這里取60%，
14、即240mm，故半徑為0.12m；切削力（沿y軸） Fc=308.66/0.12=2572.16N背向力（沿x軸） Fp=0.5 Fc=1236.08N總作用力 F=2853.75N此力作用于工件上，主軸端受力為F=2853.75N。先假設(shè)l/a=1.2，l=1.2a=144mm。前后支承反力RA和RB分別為RA=F=2853.75=6561.5NRB=F=3579=2982.5N根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)得：Kr=3.39得前支承的剛度：KA= 2052.26 N/ ；KB= 1667.45 N/；1.23 主軸的當(dāng)量外徑de=(60+48)/2=54mm，故慣性矩為 I=384.710-8 m4 =
15、0.123查機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖 得 =1.2，與原假設(shè)接近，所以最佳跨距=1001.2=120mm合理跨距為（0.75-1.5），取合理跨距l(xiāng)=180mm。 主要零部件選擇1電動(dòng)機(jī)的選取轉(zhuǎn)速n=1440r/min， 功率P=4KW，選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。2 軸承的選擇（1）執(zhí)行軸軸承的選擇：考慮到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度不高，采用推力軸承配置在后支撐兩側(cè)的配置形式，前支撐用雙列圓柱滾子軸承，后支撐用圓錐滾子軸承與推力球軸承配合，使結(jié)構(gòu)調(diào)整方便。前端雙列圓柱滾子軸承NN3013K,后端32208，51209各一個(gè)（2）傳動(dòng)軸軸承的選擇：I軸：與帶輪靠近段安裝深溝球軸承代號(hào)6208，另一邊安裝深溝球軸承代號(hào)
16、6207。軸：深溝球軸承代號(hào)6208，62083鍵的選取I軸：安裝帶輪處選平鍵：鍵863；安裝齒輪處選擇花鍵： 832366軸：花鍵：842468執(zhí)行軸（軸）：安裝齒輪選擇平鍵：鍵16200 四、主要零部件的校核 4.1齒輪強(qiáng)度、剛度校核接觸應(yīng)力驗(yàn)算： 接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式為：H=ZEZHZH基本組各數(shù)據(jù)查表計(jì)算：Z=189.8，Z=2.5，Z=0.77，=1.7K=KKKK=1.21T1=9.5510000004/710=53800Nmm因此：=269.46MPa585MPa滿足接觸應(yīng)力條件同理：第一擴(kuò)大組各數(shù)據(jù)查表計(jì)算：Z=189.8，Z=2.5，Z=0.77，=1.7 ，K=KKKK=1.2
17、1T2=193600Nmm因此：=554.23MPa585MPa ，滿足接觸應(yīng)力條件。齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度校核：彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為基本組各數(shù)據(jù)查表：T1=53800Nmm， K= K=KKKK=1.21, =76/23=3.3， d=b/d=24/69=0.35， Z1=23， YFa1=0.416,Y=0.69,YSa1=1.77查圖5.23：YSa1=1.59， 因此：F1=11.89MPaF=267.52MPa 滿足彎曲疲勞條件。同理：第一擴(kuò)大組各數(shù)據(jù)查表得：T1=193600Nmm， K= K=KKKK=1.21, =76/23=3.95， d=b/d=31.5/90=0.35， Z1=
18、20， YFa1=0.395,Y=0.69,YSa2=1.59因此：F1=15.92MPaF=344.86MPa 滿足彎曲疲勞條件。靜強(qiáng)度校核：傳動(dòng)平穩(wěn)，無嚴(yán)重過載，股不需要靜強(qiáng)度校核。 4.2軸的剛度校核（一） 軸剛度校核（1）軸撓度校核單一載荷下，軸中心處的撓度采用文獻(xiàn)【5】中的公式計(jì)算：: L-兩支承的跨距；D-軸的平均直徑；X=/L；-齒輪工作位置處距較近支承點(diǎn)的距離；N-軸傳遞的全功率； 校核合成撓度 -輸入扭距齒輪撓度； -輸出扭距齒輪撓度 ； -被演算軸與前后軸連心線夾角；=144 嚙合角=20，齒面摩擦角=5.72。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：=0.025；=0.082；=0.130； =
19、0.206；=0.098；=0.045。 合成撓度 =0.247 查文獻(xiàn)6，帶齒輪軸的許用撓度=5/10000*L即=0.268。 因合成撓度小于許用撓度，故軸的撓度滿足要求。（2） 軸扭轉(zhuǎn)角的校核傳動(dòng)軸在支承點(diǎn)A，B處的傾角可按下式近似計(jì)算： 將上式計(jì)算的結(jié)果代入得： 由文獻(xiàn)6，查得支承處的=0.001因0.001，故軸的轉(zhuǎn)角也滿足要求。 4.3軸承壽命校核 由軸最小軸徑可取軸承為6208深溝球軸承,=3；P=XFr+YFa， X=1，Y=0。對(duì)軸受力分析得：前支承的徑向力Fr=2786.38N。由軸承壽命的計(jì)算公式：預(yù)期的使用壽命 L10h=15000h L10h=50739.55hL10
20、h=15000h 軸承壽命滿足要求。（三）潤(rùn)滑與密封 主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤(rùn)滑，一般常用單獨(dú)的油管將油引到軸承處。 主軸是兩端外伸的軸，防止漏油更為重要而困難。防漏的措施有兩種： 1）密封圈加密封裝置防止油外流。 2）疏導(dǎo)在適當(dāng)?shù)牡胤阶龀龌赜吐?，使油能順利地流回到油箱?總結(jié)1、本次課程設(shè)計(jì)是針對(duì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)課程基礎(chǔ)知識(shí)的一次綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程應(yīng)用了機(jī)械制圖、機(jī)械原理、工程力學(xué)等。2、本次課程設(shè)計(jì)充分應(yīng)用了以前所學(xué)習(xí)的知識(shí)，并應(yīng)用這些知識(shí)來分析和解決實(shí)際問題。3、本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步掌握了一般設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)切入點(diǎn)，同時(shí)對(duì)機(jī)械部件的傳動(dòng)設(shè)計(jì)和動(dòng)力計(jì)算也提高了應(yīng)用各種資料和實(shí)際動(dòng)手的能力。4、本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步規(guī)范了制圖要求，掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能。5、經(jīng)過了兩周的課程設(shè)計(jì)，使我們對(duì)課本的知識(shí)有了更深一步的了解，以前不懂的知識(shí)也在這次課程設(shè)計(jì)中加深了鞏固。尤其對(duì)分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)的一系列設(shè)計(jì)過程有很深的感觸。一步一步的進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中遇到了很多困難，但經(jīng)過努力都一點(diǎn)點(diǎn)的解決了，通過這次的設(shè)計(jì)不僅鍛煉了自己的能力，也為以后的工作打下了基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn)【1】、段鐵群 主編 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 科學(xué)出版社 第一版【2】、于惠力 主編 機(jī)械設(shè)計(jì) 科學(xué)出版社 第一版【3】、趙九江 主編 材料力學(xué) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 第一版【4】、于惠力 主編 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 科學(xué)出版社 20
機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)6級(jí)變速
