1、1宁XX 大学课程设计(论文)分级变速主传动系统设计（题目 23）所 在 学 院专 业班 级姓 名学 号指 导 老 师 年 月 日2摘 要设计机床得主传动变速系统时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
2、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，绘制零件工作图与主轴箱展开图及剖视图。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4目 录摘 要.2目 录.4第 1 章 绪论.61.1 课程设计的目的.61.2 课程设计的内容.61.2.1 理论分析与设计计算.61.2.2 图样技术设计.61.2.3 编制技术文件.61.3 课程设计题目、主要技术参数和技术要求.71.3.1 课程设计题目和主要技术参数.71.3.2 技术要求.7第 2 章 运动设计.82
3、.1 运动参数及转速图的确定.82.1.1 转速范围.82.1.2 转速数列.82.1.3 确定结构式.82.1.4 确定结构网.82.1.5 绘制转速图和传动系统图.92.2 确定各变速组此论传动副齿数.92.3 核算主轴转速误差.10第 3 章 动力计算.123.1 带传动设计.123.2 计算转速的计算.133.3 齿轮模数计算及验算.143.4 传动轴最小轴径的初定.173.5 主轴合理跨距的计算.17第 4 章 主要零部件的选择.1954.1 电动机的选择.194.2 轴承的选择.194.3 键的规格.194.4 变速操纵机构的选择.19第 5 章 校核.205.1 刚度校核.205
4、.2 轴承寿命校核.21第 6 章 结构设计及说明.226.1 结构设计的内容、技术要求和方案.226.2 展开图及其布置.22结 论.23参考文献.24致 谢.24 分级变速主传动系统设计论文6第 1 章 绪论1.1 课程设计的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
5、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。1.2 课程设计的内容机械系统设计课程设计内容由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。1.2.1 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，进行有关动力计算和校核。1.2.2 图样技术设计（1）选择系统中的主要机件。（2）工程技
6、术图样的设计与绘制。1.2.3 编制技术文件（1）对于课程设计内容进行自我经济技术评价。（2）编制设计计算说明书。分级变速主传动系统设计论文71.3 课程设计题目、主要技术参数和技术要求1.3.1 课程设计题目和主要技术参数题目 23：分级变速主传动系统设计技术参数：Nmin=90r/min；Nmax=900r/min；Z=11 级；公比为 1.26；电动机功率 P=2.5/3.5kW；电机转速 n=710/1420r/min1.3.2 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。分级变速主传动系统设计论文8第 2 章 运动
7、设计2.1 运动参数及转速图的确定2.1.1 转速范围Rn=minmaxNN=90900=10=1Z2.1.2 转速数列查1表 2.12，首先找到 90r/min、然后每隔 3 个数取一个值（1.26=1.064），得出主轴的转速数列为 90 r/min、112r/min、140 r/min、180/min、224 r/min、280 r/min、355 r/min、450r/min、560r/min、710 r/min、900 r/min 共 11 级。2.1.3 确定结构式对于 Z=11 可以按照 Z=12，实现 12 级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合：1234 124312
8、322 12232 1222312=232。在上列两行方案中，第一行的方案有时可以节省一根传动轴，缺点是有一个传动组内有四个传动副。如用一个四联滑移齿轮，则会增加轴向尺寸；如果用两个双联滑移齿轮，操纵机构必须互锁以防止两个双联滑移齿轮同时啮合，所以少用。根据传动副数目分配应“前多后少”的原则，方案 12322 是可取的。但是，由于主轴换向，致使轴尺寸加大，此方案也不宜采用，而应选用方案 12232。2.1.4 确定结构网12=232 的传动副组合，其传动组的扩大顺序又可以有以下 6 种形式：A、12=213226 B、12=213422 C、12=233126 D、12=263123 E、12
9、=223421 F、12=263221根据“前多后少”,“先降后升”,前密后疏,结构紧凑的原则,选取传动方案 分级变速主传动系统设计论文9Z=12=233126其结构网如图 2-1。已知该题设选用电机为二级调速电机，其分摊了0-1 级的 2 个级别的变速。图 2-1 结构网 2.1.5 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）绘制转速图分级变速主传动系统设计论文10 图 2-2 转速图（3）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 2-3：1-2 轴最小中心距：A1_2min1/2(Zmaxm+2m+D)轴最小齿数
10、和:Szmin(Zmax+2+D/m)2.2 确定各变速组此论传动副齿数(1)Sz100-120,中型机床Sz=70-100(2)直齿圆柱齿轮Zmin18-20分级变速主传动系统设计论文11 图 2-3 主传动系统图（7）齿轮齿数的确定。据设计要求 Zmin1820,齿数和 Sz100120，由表 4.1，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 齿轮齿数基本组第一扩大组传动比1:1.581:1.261:11：11：3.18代号Z1Z1Z2Z2Z3Z3Z4Z4Z5Z5齿数28 44 3240 363660 60 29912.3 核算主轴转速误差实际传动比所造
11、成的主轴转速误差，一般不应超过10(-1),即nn标准转速标准转速实际转速n10(-1)选一种情况计算分级变速主传动系统设计论文12对 Nmax=900r/min，实际转速 Nmax=142016010036366060=887.5r/min 则有9009005.887=1.382.6因此满足要求。同理，根据计算得出其他各组的数据如下表：各级转速误差n 900710560450355280n898.73714.38564.32449.37357.19282.16误差0.410.640.770.140.620.77n 22418014011290n224.68178.59141.08112.34
12、89.3误差0.310.78%0.77%0.31%0.78转速误差都小于 2.6，因此不需要修改齿数。分级变速主传动系统设计论文13第 3 章 动力计算3.1 带传动设计输出功率P=2.5/3.5kW,转速n1=710/1420r/min,n2=450/900r/min3.1 计算设计功率 PdedAdPKP 表表 4 工作情况系数AK原动机类类一天工作时间/h工作机1010161610101616载荷平稳液体搅拌机；离心式水泵；通风机和鼓风机（7.5kW）；离心式压缩机；轻型运输机1.01.11.21.11.21.3载荷变动小带式运输机（运送砂石、谷物），通风机（7.5kW）；发电机；旋转式
13、水泵；金属切削机床；剪床；压力机；印刷机；振动筛1.11.21.31.21.31.4载荷变动较大螺旋式运输机；斗式上料机；往复式水泵和压缩机；锻锤；磨粉机；锯木机和木工机械；纺织机械1.21.31.41.41.51.6载荷变动很大破碎机（旋转式、颚式等）；球磨机；棒磨机；起重机；挖掘机；橡胶辊压机1.31.41.51.51.61.8根据 V 带的载荷平稳，两班工作制（16 小时），查机械设计P296表 4表 4，分级变速主传动系统设计论文14取 KA1.1。即1.1 3.53.85kWdAedPK PkW3.2 选择带型普通 V 带的带型根据传动的设计功率 Pd 和小带轮的转速 n1 按 机械
14、设计 P297 图 1311 选取。根据算出的 Pd3.85kW 及小带轮转速 n11420r/min，查图得：d d=80100 可知应选取 A 型 V 带。3.3 确定带轮的基准直径并验证带速由机械设计P298表 137 查得，小带轮基准直径为 80100mm则取 dd1=100mm ddmin.=75 mm（dd1根据 P295表 13-4 查得）表 3.表 3.V 带带轮最小基准直径mindd槽型YZABCDEmindd20507512520035550021211420=1.58,=100 1.58=158mm900ddddidd所以由机械设计P295表 13-4 查“V 带轮的基准
15、直径”，得2dd=160mm分级变速主传动系统设计论文15误差验算传动比：21160=1.63(1)100(1 2%)dddid误（为弹性滑动率）误差111.63 1.6100%100%2%5%1.6iiii误 符合要求 带速 1100 1420v=7.43/60 100060 1000dd nm s 满足 5m/sv300mm，所以宜选用 E 型轮辐式带轮。总之，小带轮选 H 型孔板式结构，大带轮选择 E 型轮辐式结构。带轮的材料：选用灰铸铁，HT200。3.7 确定带的张紧装置 选用结构简单，调整方便的定期调整中心距的张紧装置。3.8 计算压轴力 由机械设计P303表 1312 查得，A
16、型带的初拉力 F0138.58N，上面已得到1a=171.81o，z=3，则1a171.812sin=2 3 138.58 sinN=829.33N22ooFzF 分级变速主传动系统设计论文173.2 计算转速的计算（1）主轴的计算转速nj，由公式nj=nmin)13/(z得，主轴的计算转速nj=154r/min，取140 r/min。（2）确定各传动轴的计算转速。轴共有 3 级转速：180 r/min、250 r/min、355 r/min。若经传动副 Z6/Z6传动主轴，则只有 355r/min 传递全功率；若经传动副 Z5/Z5传动主轴，全部传递全功率，其中 180r/min 是传递全功率的最低转速，故其计算转速nj=180 r/min；轴有 1 级转速，且都传递全功率，所以其计算转速 nj=500 r/min。各计算转速入表 3-1。表 3-1 各轴计算转速（3）确定齿轮副的计算转速。齿轮 Z6装在主轴上并具有 45-90r/min 共 3 级转速，其中只有 90r/min 传递全功率，故 Z6j=90 r/min。齿轮 Z6装在轴上，有 180-355 r/min 共 3 级
