题目13-分级变速主传动系统设计+新：Nmin=71rmin；Nmax=710rmin；Z=6级；公比为1.58；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440rmin.zip

1 机械系统设计题目：机械系统设计课程设计学院：机械动力工程姓名：袁帅班级：机械 10-4学号：1001010431指导教师：张元2 分级变速主传动系统设计摘要摘要机械系统设计 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3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 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（一）绪论1（二）运动设计1（三）传动零件初步设计8（四）零件的验算12（五）校核13（六）参考文献18 4一 绪论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。课程设计题目和主要技术参数分级变速主传动系统 技术参数：n nmax=710r/min Z=6级 公比为 1.58 电动机功率 P=4kW 电机转速 no=1440 人/min二 运动设计（1）确定变速范围 Rn=710/71=10（2）转速数列和传动组数的确定71r/min 112 r/min 180 r/min 280 r/min 450 r/min 710 r/min（3）根据结构式画结构图6=3 2满足升前密后疏原则 其结构网如图5（4）绘制转速图和传动系统图:（1）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。（2）绘制转速图：（5）根据系统转速图和已知的技术参数画主传动系统图6（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 17minZ齿原则。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，各齿轮齿数如下基本组：i1=1：1.6 i2=1：2.5 i3=1：4第一扩大组：i4=1：1 i5=1：2.5 查表可知：Z1=33 Z1=52 Z2=24 Z2=61 Z3=177 Z3=68 Z4=51 Z4=33 Z5=24 Z5=60（8）主轴传动件计算1 主轴的计算转速 本设计所选的是中型普通车床，所以Nj=nmin-1=112 r/min2 传动轴的计算转速 在转速图上，轴在最低转速时经过传动组 b 的 传动副，得到主轴转速为。这个转速等于主轴计算转速，在恒功率区间内，因此轴的最低转速为该轴的计算转速即同理可求得轴的转速为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，因此只需求取危险小齿轮的计算转速。传动组 a 中的危险齿轮为 Z26 和 Z24传动组 b 中的危险齿轮为 Z26,齿轮 Z26 在轴上，具有的转速为280 r/min 450 r/min 710 r/min Z26 相对应的 Z60 的转速为 180 r/min 280 r/min 450 r/min 主的计算转速为 112 r/min，在转速图上大致对应齿轮的转速值为 280 r/min，即齿数 Z26 转速为min/180 rmin/180 rmin,/180jnmin/710jn8，时，相 啮 合 齿 轮 Z60 的 转 速 为，均在恒功率区，都要求能够传递的最大功率；而齿轮 Z60转速为，均在恒功率区，都要求能够传递最大功率；而齿轮再 Z26 为 280 r/min 时，对应的齿轮 Z60 的转速为 71 r/min，在恒扭矩区间内，不要求传递传递最大功率。因此 Z26的计算转速为。同理的计算转速 Z24=710 r/min。（9）核算主轴转速误差实际传动比所造成的主轴转速误差，一般不超过 对于标准转速 710 r/min 时n=710 x33/52x51/33=680r/min误差为 4.2%因此满足要求。对于标准转速 450 r/min 时n=710 x24/61x51/33=433r/min误差为 3.7%因此满足要求对于标准转速 280 r/min 时n=710 x17/68x51/33=273.8r/m、误差为 2.2%因此满足要求对于标准转速 180r/min 时n=710 x33/52x26/60=176r/minmin/280 rmin/450 rmin/71rmin/112 rmin/71rmin/112 rmin/280 r24Z)%1(10)%1(10标标实nnn%8.5)%158.1(109误差为 2.2%因此满足要求对于标准转速 112 r/min 时n=710 x24/61x26/60=112.08r/min误差为 0.07%因此满足要求对于标准转速 71 r/min 时n=710 x17/68x26/60=70.8r/min误差为 0.28%因此满足要求n=710 450 280 180 112 71 均满足要求，因此不需要修改齿轮。三 传动零件初步设计1.主轴、传动轴直径初选主轴轴径的确定：在设计初期，由构尚未确定，所以只能根据现有的资料初步确定主轴直径。由机械系统设计表4-9 初选取前轴径后轴径的轴径为前轴径，所以传动轴直径初定：传动轴直径按文献5 公式（6）进行概算 -mmD561mmDD45)85.07.0(12)(64.140mmTd式中)(-mmd传动轴直径nT该轴传动的额定扭矩)(mmN;9550000JnNT)(KWN该轴传递的功率该轴的计算转速Jn。转角，该轴每米长度的允许扭oo15.0-10 取 N1=P1=P0X0.96=3.84KW N2=P2=P1X0.995=3.7KW N3=P3=P2X0.995X0.99=3.78KW 轴：T1=9550X104X(3.84/710)=51650（N.mm）d1=1.64x=28.2mm 取 29 轴：T1=9550X104X(3.7/180)=196305（N.mm）d1=1.64x=41mm 取 41轴：T1=9550X104X(3.78/112)=322312（N.mm）d1=1.64x=46.5mm 取 472 齿轮参数确定、齿轮应力计算 （1）齿轮模式的初步计算 一般同一组变速组中的齿轮取同一模数，悬着负荷最小的齿轮，按简化的接触疲劳强度由文献【5】公式 8 进行计算：o5.0jfmdfnZNm221)1(16338式中);(mmmf齿轮模数按接触疲劳强度计算的驱动电机功率dN)(KW计算齿轮的计算转速fnmin)/(r，外啮合，取正值；数之比大齿轮齿数和小齿轮齿1小齿轮齿数；1Z11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，对齿轮模数作如下计算和选择：轴-轴：以最小齿轮齿数 34 为准M 取 3.5 轴-轴：以最小齿轮齿数 24 为准 M 取 5（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 取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（3）基本组齿轮计算。基本组齿轮集合尺寸见下表 齿轮Z1Z1Z2Z2Z3Z3齿数335224611768分度圆直径11518284213.559.5238齿定圆直径122.718991220.566.5245齿根圆直径106.2173.75.2204.750.75229.2齿宽303030303030 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。齿面接触疲劳强度计算：接触应力验算公式为；取为模数为齿宽，齿宽系数，8,106),(,/mmmmBmBmZd mdmhddaa22mdmchddaf5.2)(2mBm106m8m12 弯曲应力验算公式为：式中 nj=280 r/min )1(21HfHEjuBnuKTZZZ)(1019123215wSwMpaBYnzmNKKKK;3kwKWNNN为电动机功率，），这里取传递的额定功率（min)./r(计算转速jn);(5.2mmmmmm），初算的齿轮模数（);(20;mmmmbb）齿宽（;20zz小齿轮齿数；;2uu数之比，小齿轮齿数与大齿轮齿寿命系数sK7.0qNnTsKKKKK工作期限系数；TK5.26001mTCTnK;15000hTT 齿轮工作期限，这里取MPaZE8.18943.2HZ77.0Zmin)/(180min),/(11rnrn 齿轮最低转速;610,700mCC弯曲载荷取荷取基准循环次数，接触载60.0nnKK转速变化系数，取功率利用系数NK60.0qqKK材料强化系数，1.133KK工作状况系数，取122KK动载荷系数，取13根据上述公式，可求得及查取值可求得；f=137.1Mpa w=235.5Mpa(4)扩大组齿轮计算齿轮Z4Z4Z5Z5齿数51332460分度255165120300齿顶265175130310齿根242.5152.5107.5287.5齿宽30303030 按扩大组最小齿轮计算。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。同理根据基本组计算，查文献，可得 可求得：f=287.2Mpa w=113.3Mpa 四 零件的计算1.选择电动机、轴承、键和操纵机构（1）电动机的选择：转速 n=1440r/min，功率 P=4KW 选用 Y 系列三相异步双速电动机（2）轴承的选择：（轴承代号均采用新轴承代号）f=287.2Mpa w=113.3Mpa 轴：与带轮靠近段安装双列角接触球轴承代号 7005C 另一安装端角接111KK齿向载荷分布系数，;386.0YY齿形系数，;650),(MpaMPaHH查表，取许用接触应力;2757-4),(MPaMPafF，取查表许用弯曲应力;450,4,1,1,1.1,60.0,77.0,62.0123jqNnnmKKKKKK14触球轴承代号 7006C 轴：前端布置角接触球轴承代号 7007C 后端布置角接触球轴承代号 7007C 轴：前端安装角接触球轴承代号 7008C 前端上半段角接触球轴承代号 7009C 后端双列角接触球轴承代号 7008C（3）键的选择 轴安装带轮处选择普通平键规格：轴安装平键规格：轴选择花键规格：轴选择平键规格：（4）变速操纵机构的选择：选用左右摆动的操纵杆使其通过杆的推力来控制轴上的三联滑移齿轮和二联滑移齿轮。带传动设计。1.确定计算功率查表 3.5 得工况系数。2.选取 V 带型号根据参考图 3.16 及表 3.3 选带型及小带轮直径，被选为 A 型V 带3.确定带轮直径（1）选小带轮 参考图 3.16 及表 3.3 取。（2）验算带速 （3）确定从动轮基准直径 按表 3.3 取标准值。(4)计算实际传动比当忽略滑动功率时（5）验算传动比相对误差带传动设计。2578Lhb25810Lhb740368BDdN56914lhbdP1.1AKKWPKPAd3.331.1.1,nPdmmd100121,dd1dV10006011ndV2d1212dnnd i12ddi 154.确定计算功率查表 3.5 得工况系数。5.选取 V 带型号根