题目3-分级变速主传动系统的设计 Nmin=63rmin；Nmax=500rmin；Z=7级；公比为1.41；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440rmin.zip

1 哈尔滨理工大学 哈尔滨理工大学课 程 设 计课 程 设 计题 目：机械系统设计课程设计 题 目：机械系统设计课程设计 院、系：机械动力工程学院 院、系：机械动力工程学院 班 级：机械 班 级：机械 姓 名：姓 名：学 号：学 号：指导教师：指导教师：2摘摘 要要机械系统设计 课程设计内容有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、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，进行有关动力计算与校核。2、图样技术设计：（1）选择系统中的主要组件。（2）图样的设计与绘制。3、编制技术文件：（1）对于课程设计内容进行自我技术经济评价。（2）编制设计计算说明书。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，计算转速3目录目录摘 要.2目录.3一、课程设计目的.4二、课程设计题目，主要技术参数和技术要求分级、.4三、运动设计.41.确定极限转速，转速数列，结构网和结构式.42.主传动转速图和传动系统图.63.计算齿轮齿数.7四、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.93.计算齿轮模数及尺宽，分度圆直径.104.带轮设计.11五、主要零部件选择.131.轴承的选取.132.键的选取.13六、校核.141.齿轮校核.142.主轴弯曲刚度校核.163.轴承校核.164.润滑与密封.16七、结束语.17八、参考文献.174一、课程设计目的一、课程设计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结构，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；完成系统主转动设计，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。二、课程设计题目，主要技术参数和技术要求分级、二、课程设计题目，主要技术参数和技术要求分级、分级变速主传动系统的设计题目 3：技术参数：Nmin=63r/min，Nmax=500r/min,Z=7 级，公比为 1.41；电动机功率 P=4KW，电机转速 n=1440r/min三、运动设计三、运动设计1.确定极限转速，转速数列，结构网和结构式确定极限转速，转速数列，结构网和结构式（1）确定极限转速,公比、变速级数（1）确定极限转速,公比、变速级数 Nmin=63r/min,Nmax=500r/min;=1.41;z=7(2)转速数列：(2)转速数列：63r/min,90r/min,125r/min,180r/min,250r/min,355r/min,500r/min共 7 级（3）确定极限转速（3）确定极限转速：Rn=Nmax/Nmin=500/63=7.94（4）确定结构网和结构式（4）确定结构网和结构式（1）写传动结构式：主轴转速级数 Z=7.结构式 7=212223（2）画结构网：15 Z=2122232.主传动转速图和传动系统图主传动转速图和传动系统图选择电动机：采用 Y 系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机绘制转速图。7=2122236传动系统图3.计算齿轮齿数计算齿轮齿数(1)、齿数计算基本组传动比分别为 1/1.41 1/2 Sz=72 75 84 93 96 取 Sz=72,小齿轮齿数分别为:31、24 Z1/Z1=31/41,Z2/Z2=24/48第二扩大组传动比分别为 1/1.41、1/2.8 取 Sz=87,小齿轮齿数:36、23 Z4/Z4=36/51，Z5/Z5=23/64第三扩大组传动比分别为 1.41：1、1/2 取 Sz=96,小齿轮齿数:40、32 Z4/Z4=40/56，Z5/Z5=32/64(2)校核各级转速的转速误差实际传动比所造成主轴转速误差 7，其中n为实际转速，n 为标准转速。N5003552501801259063n510.6360255.3180127.791.164.2误差值2.1%1.4%2.1%02.1%1.2%1.9%以上误差值均小于 4.1%故合格.8四、动力计算四、动力计算1.传动件的计算转速传动件的计算转速4/34/3min(1)63 1.4199.61/min100/min:jnnRnrnr传动件的计算转速主轴的计算转速取主轴的计算转速各轴的计算转速如下轴 序 号电动机(0)I 轴II 轴III 轴IV 轴计 算 转 速r/min144071035512599.6最小齿轮的计算转速如下:Z1Z1Z2Z2Z3Z3Z4Z4Z5Z5Z6Z67103557103553551253551251251001251002.传动轴和主轴的轴径设计传动轴和主轴的轴径设计（1）传动轴轴径初定轴：p=4kw,n=710r/min,=0.5 带入公式：491 jPdn=29.6mm,圆整取 d=30mm轴：p=4kw,n=355r/min,=0.5 491 jPdn=35.3mm,圆整取 d=36mm III 轴：p=4kw,n=125r/min,=0.5 带入公式：491 jPdn=45.8mm,圆整取 d=46mm（2）主（IV）轴轴颈直径确定：查表 4-9 选择主轴前端直径 D1=80mm,后端直径 D2=64mm轴承内径 d/D 小于 0.7 则取 d=50mm材料：45 钢。热处理：调质 Hre22-28主轴悬伸量：a/D1=1.25-2.5 a=(1.252.5)D1=(1.252.5)x(80+64/2)=90180 取 a=120mm9最佳跨距2.5la 2.5120 2.5300la3.计算齿轮模数及尺宽，分度圆直径计算齿轮模数及尺宽，分度圆直径（1）计算齿轮模数（1）计算齿轮模数40Gr 整体淬火 j=650mpamj=16338 3 31 1 2(1)mZ Z ujuNdnNd驱动电动机功率u-大齿轮与小齿轮齿数比Z1-小齿轮齿数m-齿宽系数m=B/m=6-10 取m=8nj-计算齿轮的计算转速j-许用接触应力 a).u=z1/z1=24/48,nj=710r/minmj=16338 3 31 1 2(1)mZ Z ujuNdn=1.85 取 m1=2b).u=z2/z2=23/64,nj=355r/minmj=16338 3 31 1 2(1)mZ Z ujuNdn=2.6 取 m2=3c).u=z3/z3=32/64,nj=125r/minmj=16338 3 31 1 2(1)mZ Z ujuNdn=2.72 取 m3=3（2）计算齿轮分度圆及尺宽（2）计算齿轮分度圆及尺宽 d1=m1z1=231=62mm d1=m1z1=241=82mm d2=m2z2=224=48mm d2=m2z2=248=96mm d3=m3z3=336=108mm d3=m3z3=351=153mm d4=m4z4=323=69mm d4=m4z4=364=192mm10 d5=m5z5=340=120mm d5=m5z5=356=168mm d6=m6z6=332=96mm d6=m6z6=364=192mmB12=mm=82=16mm B34=mm=83=24mm B56=mm=83=24mm4.带轮设计带轮设计（1）确定计算功率:P=4kw,K 为工作情况系数，查表取 K=1.1，pd=kAP=1.14=4.4kw（2）选择 V 带的型号:根据 pd,n1=1440r/min 查表选择 A 型 V 带 d1=90mm（3）确定带轮直径 d1,d2小带轮直径 d1=90mm验算带速 v=d1n1/(601000)=901440/(601000)=6.78m/s从动轮直径 d2=n1d1/n2=144090/710=182.5mm 取 d2=190mm计算实际传动比 i=d2/d1=190/90=2.11相对误差:i0-i/i0=(1440/710-2.11)/(1440/710)=4.0%120（6）确定 V 带根数：确定额定功率：P0由查表并用线性插值得 P0=0.16kw查表得功率增量VP0=0.17kw查表得包角系数 K=0.95查表得长度系数 Kl=0.8911确定带根数：ZPd/(P0+VP0)KKl=4.4/(1.06+0.17)0.950.89=3.02 取 Z=412五、主要零部件选择五、主要零部件选择1.轴承的选取轴承的选取（1）带轮：选用深沟球轴承，型号：6205（2）一轴：选用深沟球轴承，型号：6205（3）二轴：采用深沟球轴承，型号：6206（4）三轴：采用深沟球轴承，型号：6208（5）主轴：主轴是传动系统之中最为关键的部分，因此应该合理的选择轴承。从主轴末端到前端依次选择轴承为角接触轴承，型号：7012C;深沟球轴承，型号：6210双列圆柱滚子轴承，型号：NN3000K，2.键的选取键的选取 （1）带轮：选平键：87（2）1 轴：选平键：87 花键：626606（3）2 轴：选平键：108 花键：832366（4）3 轴：选平键：108 花键：842468（5）4 轴：选花键：862681213六、校核六、校核1.齿轮校核齿轮校核直角圆柱齿轮的应力验算公式：轴序号IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIVIV齿轮齿数Z312441483623516456324064模数M222233333333分度圆 d624882961086915319216896120192齿根圆直径 df57437791100.561.5145.5184.5160.588.5112.5184.5齿顶圆直径 da66528610011475159198174102126198（1）一轴到二轴的小齿轮从上表可知为齿数为 29 查设计手册可得以下数据：12324,2,2,16,710/min,1.04,1.3,1.3jZumBnrKKK /18000/2.57200STTP接触应力：31706060 710 72002.7810mTnTKC 0.83,0.58,0.64nNqKKK，0.86STnNqKK K K K 123(1)2088 1000()sjjuK K K K NMPaZmuBn N为传递的额定功率（KW）3.33N 将以上数据代入公式可得8551100jMpaMpa 弯曲应力：0.83,0.78,0.77nNqKKK，1.09STnNqKK K K K，0.395Y 51232191 10()SwjK K K K NMPaZm BYn14将以上数据代入公式可得 170320wMpaMpa（2）二轴到三轴的小齿轮从上表可知为齿数为 20 查设计手册可得以下数据：12323,2.78,3,24,355/min,1.04,1.2,1.4jZumBnrKKK/18000/2.57200STTP接触应力：31706060 355 72002.2110mTnTKC 0.85,0.58,0.60nNqKKK，0.7STnNqKK K K K123(1)2088 1000()sjjuK K K K NMPaZmuBn N为传递的额定功率（KW）3.2N 将以上数据代入公式可得11301200jMpaMpa 弯曲应力：61606060 250 72001.942 10mTnTKC 0.85,0.78,0.75nNqKKK，0.99STnNqKK K K K 51232191 10()SwjK K K K NMPaZm Bn将以上数据代入公式可得20160wMpaMpa 2.主轴弯曲刚度校核主轴弯曲刚度校核（1）主轴刚度符合要求的条件如下：a 主轴的前端