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1、机械系统统设计课课程设计计说明书书院系：机机械动力力工程学学院班级：机机械088-3姓名：徐徐志升学号：00801101003311指导教师师：崔思思海20111年 9月8日目录一摘要要.2二.课程程设计的的目的33三. 课课程设计计题目主主要设计计参数和和技术要要求3四. 运运动设计计 .5五. 动动力计算算.8六. 主主要零部部件的选选择15七. 校校核.116八润滑滑与密封封.118九结论论.19十参考考文献.19一摘要要设计机床床得主传传动变速速系统时时首先利利用传动动系统设设计方法法求出理理想解和和多个合合理解。根根据数控控机床主主传动系系统及主主轴功率率与转矩矩特性要要求，分分析了
2、机机电关联联分级调调速主传传动系统统的设计计原理和和方法。从从主传动动系统结结构网入入手，确确定最佳佳机床主主轴功率率与转矩矩特性匹匹配方案案，计算算和校核核相关运运动参数数和动力力参数。本本说明书书着重研研究机床床主传动动系统的的设计步步骤和设设计方法法，根据据已确定定的运动动参数以以变速箱箱展开图图的总中中心距最最小为目目标，拟拟定变速速系统的的变速方方案，以以获得最最优方案案以及较较高的设设计效率率。在机机床主传传动系统统中，为为减少齿齿轮数目目，简化化结构，缩缩短轴向向尺寸，用用齿轮齿齿数的设设计方法法是试算算，凑算算法，计计算麻烦烦且不易易找出合合理的设设计方案案。本文文通过对对主传
3、动动系统中中三联滑滑移齿轮轮传动特特点的分分析与研研究，绘绘制零件件工作图图与主轴轴箱展开开图及剖剖视图。二课程程设计目目的及内内容机械系系统课程程设计课课程设计计是在学学完本课课程后，进进行一次次学习设设计的综综合性练练习。通通过课程程设计，使使学生能能够运用用所学过过的基础础课、技技术基础础课和专专业课的的有关理理论知识识，及生生产实习习等实践践技能，达达到巩固固、加深深和拓展展所学知知识的目目的。通通过课程程设计，分分析比较较机械系系统中的的某些典典型机构构，进行行选择和和改进；结合结结构设计计，进行行设计计计算并编编写技术术文件；完成系系统主传传动设计计，达到到学习设设计步骤骤和方法法
4、的目的的。通过过设计，掌掌握查阅阅相关工工程设计计手册、设设计标准准和资料料的方法法，达到到积累设设计知识识和设计计技巧，提提高学生生设计能能力的目目的。通通过设计计，使学学生获得得机械系系统基本本设计技技能的训训练，提提高分析析和解决决工程技技术问题题的能力力，并为为进行机机械系统统设计创创造一定定的条件件。 机械械系统设设计课课程设计计内容由由理论分分析与设设计计算算、图样样技术设设计和技技术文件件编制三三部分组组成。1.2.1 理理论分析析与设计计计算：（1）机机械系统统的方案案设计。设设计方案案的分析析，最佳佳功能原原理方案案的确定定。（2）根根据总体体设计参参数，进进行传动动系统运运
5、动设计计和计算算。（3）根根据设计计方案和和零部件件选择情情况，进进行有关关动力计计算和校校核。1.2.2 图图样技术术设计：（1）选选择系统统中的主主要机件件。（2）工工程技术术图样的的设计与与绘制。1.2.3编制制技术文文件：（1）对对于课程程设计内内容进行行自我经经济技术术评价。（2）编编制设计计计算说说明书。三课程程设计题题目，主主要设计计参数和和技术要要求1 课程程设计题题目和主主要技术术参数题目：分分级变速速主传动动系统设设计技术参数数：Nmmin=35.5r/minn；Nmmax=5600r/mmin；Z=99级；公公比为11.411；电动动机功率率P=33KW；电机转转速n=1
6、4330r/minn2 技术术要求1. 利用电电动机完完成换向向和制动动。2. 各滑移移齿轮块块采用单单独操纵纵机构。3. 进给传传动系统统采用单单独电动动机驱动动。四运动动设计1 运动动参数及及转速图图的确定定（1） 转速范范围。RRn=15.77（2） 转速数数列。首首先找到到40r/minn、然后后每隔55个数取取一个值值（1.41=11.0666），故得出主主轴的转转速数列列为：35.55 r/minn、50 r/minn、711 r/minn、1000 rr/miin、1140 r/mmin、200 r/min，280 r/min，400 r/min，560r/min共9级。（3）
7、确定传动动组数和和传动副副数。因为Z=9，可分解解为：ZZ=3133。这种结结构式可可以使传传动组结结构紧凑凑，再设设计时不不至于使使整体结结构过大大。（4）写写传动结结构式,画结构构图。根据“前前多后少少” , “先降后后升” , “前密后后疏”,“升2降降4”的原则,选取取传动方方案 ZZ=3133,易知知第一扩大组组的变速速范围rr=p1(x1-11)=11.4116=7.88588符合“升2降降4”原则，其结构网如图结构网 Z=3133（5） 画转速速图。转转速图如如下图 系系统转速速图 （6）画画主传动动系统图图。根据据系统转转速图及及已知的的技术参参数，画画主传动动系统图图如图：
8、主传传动系统统图（7）齿齿轮齿数数的确定定。变速速组内取取模数相相等，据设计计要求ZZminn17,齿数和和Sz10001220，根根据各变变速组公公比，可可得各传传动比和和齿轮齿齿数，各各齿轮齿齿数如表表： 齿轮齿齿数传动比基本组第一扩大大组1:1.41:21:2.792：11:1.411：4代号ZZZZZZZZZZZZ齿数3042244819536633415820792核算主主轴转速速误差实际传动动比所造造成的主主轴转速速误差，一一般不应应超过10(-1),即对Nmaax=5560rr/miin，NNmaxx=114300*1000/355*330/442*666/333=5575.5r
9、/minn则有=2.7764.11 因此满满足要求求。各级转速速误差n 400280200140100715035.55n402.82287.73203.39142.38102.0872.88450.99936.556误差0.711%2.7661.7001.7002.0882.5991.9882.999各级转速速误差都都都小于于4.11，因因此不需需要修改改齿数。五动力力计算1 带带传动设计计(1) 直径计计算计算功率率Pd=Ka*P=11.1*3=33.3KKW查普通VV带选型型图，可可得d=801000mm初取小带带轮直径径d： 取取 d=1000mm A型型V带大带轮直直径D； D=35
10、7.5mm 根据V带带带轮基基准直径径系列，取D=355mm（2）计计算带长长求Dm DDm=(D+DD)/22=(995+3300)/2=2277.5mmm求=（D-D）/2=（355-100）/2=127.5mm根据0.7（DD1+DD2）a2（DD1+DD2）即，3118.55a09100mm初取中心心距，aa0=4550mmm带长 L=Dmm+2a0+/a0=16500.84mmm由机械械设计表表3.22选取标标准Ldd得：LLd=116000mm（3）求求实际中中心距和和包角实际中心心距aa0+(LLd-LL)/22=4550-225.442=4424.58mmm中心距调调整范围围a
11、maxx=a+0.003Ldd=4772.558mmm aaminn=a-0.0015LLd=4400.58mmm小轮包角角=1880-（DD-D）/a57.3=1145.61120（4）求求带根数数验算带速速：=Dn/60010000=33.14410001430/(66010000)= 7.49mm/s5225，合合格计算传动动比i并并验算传传动比相相对误差差：理论传动动比 ii0=3.5755实际传动动比i=n/nn=3555/100=3.555确定V带带根数ZZ：由机机械设计计表3.66，P=11.300KW；由表33.8，KK=0.91；由表3.9，KK=0.999；由由表3.7，P
12、=0.17KKW；所以ZP/（P+P）KKK=3.33/(1.30+0.117)0.99100.999=2.449取Z=33根2.计算算转速的的计算（1）主主轴的计计算转速速nj，由公公式n=n得，主主轴的计计算转速速nj=70.588r/mmin。（2）确确定各传动轴轴的计算算转速。轴共有3级转速：140 r/min、200r/min、280 r/min。若经传动副Z/Z传动主轴，全部传递全功率，其中140r/min是传递全功率的最低转速， 故其计算转速nj=140 r/min； 轴有1级转速，且都传递全功率，所以其计算转速nj=400 r/min。各计算转速入表。各轴计算算转速轴 号 轴
13、轴 轴计算转速速 r/minn 40014070.558 （3） 确定齿齿轮副的的计算转转速。齿齿轮Z装在主轴轴上并具具有355.5、50、71r/minn共3级转速速，其中中只有771r/minn传递全全功率，故故Zj=71 rr/miin。 齿轮ZZ装在轴上，有有140-2880 rr/miin共4级转转速，但但经齿轮轮副Z/Z传动主主轴，则则只有2280rr/miin传递递全功率率，故ZZj=2800r/mmin。依次可以得出其余齿轮的计算转速，如表 齿齿轮副计计算转速速序号Z1Z1Z2Z2Z3Z3Z4Z4Z5Z5Z6n4002804002004001402801401401122803
14、.齿轮轮模数计算算及验算算（1）模模数计算算。一般同同一变速速组内的的齿轮取取同一模模数，选取负负荷最重重的小齿齿轮，按按简化的的接触疲疲劳强度度公式进进行计算算，即mmj=1663388可得各各组的模模数式中 mj按接接触疲劳劳强度计计算的齿齿轮模数数（mmm）；驱动动电动机机功率（kkW）；被计计算齿轮轮的计算算转速（rr/miin）；大齿齿轮齿数数与小齿齿轮齿数数之比，外外啮合取取“+”，内啮啮合取“-”；小齿齿轮的齿齿数（齿齿）；齿宽宽系数，（B为齿宽，m为模数），；材料料的许用用接触应应力（）。得：基本本组的模模数mjj=3.5 第一一扩大组组的模数数mj=3.55（2）基基本组齿齿
15、轮计算算。基本组齿齿轮几何何尺寸见见下表齿轮Z1Z1 Z22Z2Z3Z3齿数304224481953分度圆直直径1051478416866.55185.5齿顶圆直直径108.5150.587.55171.570189齿根圆直直径100.6142.679.66163.662.112181.1 齿宽24.5524.5524.5524.5524.5524.55按基本组组最小齿轮轮计算。小齿轮轮用400Cr，调调质处理理，硬度度2411HB2866HB，平平均取2260HHB，大大齿轮用用45钢钢，调质质处理，硬硬度2229HBB2886HBB，平均均取2440HBB。计算算如下： 齿面面接触疲疲劳强
16、度度计算： 接触触应力验验算公式式为 弯曲应应力验算算公式为为：式中 N-传传递的额额定功率率（kWW），这里里取N为为电动机机功率，N=3kW;-计算算转速（rr/miin）.=4000（r/minn）; mm-初初算的齿齿轮模数数（mmm）,mm=3.5（mmm）; BB-齿宽宽（mmm）;B=24.5（mmm）; zz-小齿齿轮齿数数；z=19; uu-小齿齿轮齿数数与大齿齿轮齿数数之比,u=22.799;-寿命命系数；=-工作期期限系数数； T-齿轮轮工作期期限，这这里取TT=1550000h.;-齿轮轮的最低低转速（rr/miin）,=4000（r/minn）-基准循循环次数数，接触
17、触载荷取取=，弯曲曲载荷取取= m-疲劳曲曲线指数数，接触触载荷取取m=33；弯曲曲载荷取取m=66;-转速变变化系数数，取=00.600-功率利利用系数数，取=00.788-材料料强化系系数， =0.60-工作作状况系系数，取取=1.1-动载载荷系数数，取=1-齿齿向载荷荷分布系系数，=1 Y-齿形形系数，Y=0.386；-许用接接触应力力（MPPa）,取=6550Mpa；-许许用弯曲曲应力（MMPa），取=275Mpa；根据上述述公式，可可求得及及查取值值可求得得：=6399.477Mpa=78.72MMpa（3）扩扩大组齿齿轮计算算。 扩扩大组齿齿轮几何何尺寸见见下表 齿轮Z4Z4Z5Z
18、5Z6Z6齿数663341582079分度圆直直径231115.5143.520370276.5齿顶圆直直径234.5119147206.573.55280齿根圆直直径226.6111.12139.12198.665.66272.12齿宽282828282828按扩大组组最小齿轮轮计算。小齿轮轮用400Cr，调调质处理理，硬度度2411HB2866HB，平平均取2260HHB，大大齿轮用用45钢钢，调质质处理，硬硬度2229HBB2886HBB，平均均取2440HBB。同理根据据基本组组的计算算，可得=00.622， =00.777，=0.60，=1.1，=1，=1，mm=3.5，=2800；
19、可求得：=6200.733Mpa=1366.244Mpa3传动轴轴最小轴轴径的初初定传动轴直直径按扭扭转刚度度用下式式计算： d=11.644（mmm） 或 d=991（mmm）式中 d-传传动轴直直径（mmm） Tn-该该轴传递递的额定定扭矩（NN*mmm） TT=955500000； N-该该轴传递递的功率率（KWW）-该轴的的计算转转速-该该轴每米米长度的的允许扭扭转角，=0.5。各轴最小小轴径如如表轴 号 轴 轴最小轴径径mm35404执行轴轴轴颈直直径的确确定：执行轴的的前轴劲劲D1尺寸由由教材44-9表表得到：D1=500mm后轴劲DD2=（00.70.99）D11 所以取取D2=
20、0.8D11=400mm初步计算算，取当当量外径径D=00.5（DD1+D2）=445mmm执行轴选选用阶梯梯状中空空结构，内内径直径径d=00.4DD=0.4*445=118mmm5轴承的的选择:一轴：深深沟球轴轴承，代代号60007,60008二轴：深深沟球轴轴承，代代号60008三轴：深深沟球轴轴承，代代号60010 圆圆锥滚轴轴承，代代号3002111 双双列圆柱柱滚子轴轴承，代代号N2220EE轴承布置置见展开开图6花键的的选择：一轴：NN*d*D*BB=8*36*40*7二轴：NN*d*D*BB=8*42*46*8六主要要零部件件的选择择 一摆杆式式操作机机构的设设计（1）几几何条
21、件件； （22）不自自锁条件件。具体结构构见CAAD图二 电动动机的选选择选择Y系系列封闭闭自扇冷冷式鼠笼笼型三相相异步电电动机。由文献【33】附录录2得：电动机机型号为为Y1000L22-4，额额定功率率3KW。由附录33得：安安装尺寸寸A=1160mmm，ABB=2005mmm，HDD=2445mmm。七校核核一 轴刚度度校核（1）轴挠度度校核单一载荷荷下，轴轴中心处处的挠度度采用文献献【5】中的公公式计算算：:L-两两支承的的跨距；D-轴轴的平均均直径；X=/LL；-齿轮工工作位置置处距较较近支承承点的距距离；N-轴轴传递的的全功率率； 校核核合成挠挠度 -输输入扭距距齿轮挠挠度；-输出
22、扭扭距齿轮轮挠度； -被演算算轴与前前后轴连连心线夹夹角；=1444 啮啮合角=20，齿面面摩擦角角=5.72。代入数据据计算得得：=00.0222；=0.0811；=0.120；=0.1198；=0.0933；=0.065。 合合成挠度度=0.2002 查查文献66，带齿齿轮轴的的许用挠挠度=55/1000000*L即=0.2688。 因合合成挠度度小于许许用挠度度，故轴轴的挠度度满足要要求。（2） 轴扭转角角的校核核传动轴在在支承点点A，BB处的倾倾角可按按下式近近似计算算：将上式计计算的结结果代入入得：由文献66，查得得支承处处的=00.0001因0.0011，故轴轴的转角角也满足足要求
23、。二轴承寿寿命校核核。由轴最最小轴径径可取轴轴承为662088深沟球球轴承,寿命指指数=3；P=XXFr+YFFaX=1，YY=0。对轴受受力分析析得：前支支承的径径向力FFr=25441.333N。由轴承寿寿命的计计算公式式：预期期的使用用寿命 L10hh=1150000hL10hh=931223.882hL10hh=1150000h 轴轴承寿命命满足要要求。八润滑滑与密封封润滑与密密封：减减摩抗磨磨，降低低摩擦阻阻力以节节约能源源，减少少磨损以以延长机机械寿命命，提高高经济效效益； 冷却，要要求随时时将摩擦擦热排出出机外； 密封，要要求防泄泄漏、防防尘、防防窜气； 清净冲洗洗，要求求把摩擦
24、擦面积垢垢清洗排排除； 应力分散散缓冲，分分散负荷荷和缓和和冲击及及减震； 动能传递递，液压压系统和和遥控马马达及摩摩擦无级级变速等等。由于带轮轮转速为为5600r/mmin故故，采用用油润滑滑，可以以减少摩摩擦阻力力和减轻轻磨损。密封是为为了阻止止灰尘水水分等杂杂物进入入轴承，防防止润滑滑剂的流流失。采采用密封封圈密封封即可满满足要求求。九 结结论经过这次次课程设设计，使使我对机机械系统统设计这这门课当当中许多多原理公公式有了了进一步步的了解解，并且且对设计计工作有有了更深深入的认认识。懂得了了.理论和和实践同同等重要要。理论论能指导导实践，使使你能事事半功倍倍，实践践能上升升成为理理论，为
25、为以后的的设计打打下基础础。 从校门门走出后后,一定定要重视视实践经经验的积积累,要要多学多多问。把把学校学学习的专专业知识识综合的的应用起起来，这这非常重重要。体体会到把把技术搞搞好就必必须安心心的学习习，虚心心向别人人请教，耐耐心的对对待每一一个问题题，不放放过任何何一个自自己遇到到的问题题，要善善于发现现问题。在设计过过程中，得得到老师师的精心心指导和和帮助，由于经验尚浅，知识把握不熟练，设计中定有许多地方处理不够妥当，有些部分甚至可能存在错误，望老师多提宝贵意见。十参考考文献1.段段铁群.机械系系统设计计.科学出版版社；2.于惠惠力，向向敬忠，张张春宜.机械设设计.科学出出版社；3.于惠惠力，张张春宜，潘承怡.机械设计课程设计，哈尔滨理工大学；4.戴署署.金属切切削机床床设计.机械械工业出出版社；5.陈易易新，金金属切削削机床课课程设计计指导书书；6.机机床设计计手册2 上册。7.濮良良贵机机械设计计基础27