1、1宁XX 大学课程设计(论文)无级变速主传动系统设计（题目 39）所 在 学 院专 业班 级姓 名学 号指 导 老 师 年 月 日2摘 要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.
2、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.82.1 运动参数及转速图的确定.82.1.4 确定结构网.82.1.5 绘制转速图和传动系统图.82.2 确定各变速组此传动副齿数.9第 3 章 动力计算.113.1 计算转速的计算.113.2 齿轮模数计算及验算.113.3 主轴合理跨距的计算.16第 4 章 主要零部件的选择.174.1 电动机的选择.174.2 轴承
3、的选择.174.3 变速操纵机构的选择.17第 5 章 校核.185.1 轴的校核.185.2 轴承寿命校核.205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.236.3 输入轴的设计.236.4 齿轮块设计.246.5 传动轴的设计.256.6 主轴组件设计.26结 论.30参考文献.31致 谢.32 分级变速主传动系统设计论文6分级变速主传动系统设计论文7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
4、，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
5、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81.3 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 39：无级变速主传动系统设计技术参数：Nmin=110r/min；Nmax=2200r/min；nj=275r/min；电动机功率：Pmax=3kW
6、；nmax=2000r/min；nr=1000r/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9第 2 章 运动设计2.1 运动参数及转速图的确定技术参数：Nmin=110r/min；Nmax=2200r/min；nj=275r/min；电动机功率：Pmax=3kW；nmax=2000r/min；nr=1000r/min(1)无级变速传动系统的恒功率调速范围 Rnp:Rnp=jNnmax=2752200=8(2)交流调速电动机的恒功率调速范围 rnp:rnp=rnnmax21000
7、2000(3)分级变速传动的转速级数 Z：Z=lgRnp/lgrnp3 取 Z=32.1.4 确定结构网主轴的计算转速为 145r/min由转速得,选用齿轮精度为 8 级精度(a)结构网0III图 2-1 结构网 2.1.5 绘制转速图和传动系统图（1）绘制转速图：分级变速主传动系统设计论文102000100022001100550275390110转 速 图0III785转速图（2）画主传动系统图。根据系统转速图及已知的技术参数1-2 轴最小中心距：A1_2min1/2(Zmaxm+2m+D)轴最小齿数和:Szmin(Zmax+2+D/m)2.2 确定各变速组此传动副齿数(1)Sz100-1
8、20,中型机床Sz=70-100(2)直齿圆柱齿轮Zmin18-20 图 2-3 主传动系统图（7）齿轮齿数的确定。据设计要求 Zmin1820,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。分级变速主传动系统设计论文11变速组内取模数相等，据设计要求 Zmin17,根据齿数不宜过大原则一般推荐齿数和在 100120 之间，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，各齿轮齿数如表：表 3-1 传动比与各齿轮齿数传动比1:1.411.41:11:1.411:2.8代号Z1Z1Z2Z2Z3Z3Z4Z4齿数564469494969
9、3187分级变速主传动系统设计论文12第 3 章 动力计算3.1 计算转速的计算（1）.主轴的计算转速 传动件的计算转速)1(min/275rn 主轴的计算转速,:各轴的计算转速如下3.2 齿轮模数计算及验算1、计算各传动轴的输出功率4430.960.992.852.850.960.992.74:2.85955 1034670()7852.74955 1095150()275IIIIIIIPPKWPPKWTNmmTNmm电轴承齿轮轴承齿轮计算各轴的扭矩(4)轴径的计算传动轴直径按扭矩刚度由公式)(64.14mmTdn进行计算式中 d传动轴直径)(mm；Tn该轴传递的额定扭矩)(mmN；15.0
10、;:(91)4(4该轴的计算转速该轴的传递功率注由公式择轴径的计算以及键的选jjnPnPd轴 序 号电动机(0)I 轴II 轴计 算 转 速r/min1000785278分级变速主传动系统设计论文13 该轴每米长度允许的扭转角)deg(m，一般传动轴取 15.0，该处取 5.0441.:2.85;785/min;0.5346701.6424.6;250.52.:2.74;275/min;0.5951501.6428.3;300.5IjIIIIjIIIII PKW nrdmmdmmII PKW nrdmmdmm轴取代入公式得圆整取轴取代入公式得圆整取II轴：执行轴轴颈直径的确定如下，执行轴的前轴
11、劲 D1尺寸由教材 4-9 表得到：D1=70)(mm后轴劲 D2=（0.70.9）D1 所以取 D2=0.8D1=55)(mm初步计算，取当量外径 D=0.5（D1+D2）=63)(mm执行轴选用阶梯状中空结构，内径直径 d=0.5D=0.5*63=31.5)(mm4、模数计算，一般同一变速组内的齿轮取同一模数，选取负荷最重的小齿轮，按简化的接触疲劳强度公式进行计算，即 mj=163383221)1(jjmnuzPu可得各组的模数，如表 3-3所示。(1)45 号钢，整体淬火，650jMpa；(2)一般同一变速组中按接齿轮取同一模数，选择负荷最重的小齿轮，按简化的触疲劳强度公式进行计算：)(
12、)1(16338322mmnZNmjjImdj式中 jm按接触疲劳强度计算的齿轮模数)(mm；dN驱动电动机功率)(kW；jn计算齿轮的计算转速)min(r；u大齿轮齿数与小齿轮齿数之比1u，外啮合取“+”号，内啮合取“-”号；分级变速主传动系统设计论文14 1Z小齿轮齿数；m齿宽系数，mBm（B为齿宽，m为模数），106m；j许用接触应力)(MPa，由上面各轴的输出功率计算可知，在电动机功率为 P=2.2KW，转速 n=1420r/min 时，传动系统受力最大，则由此数据计算。0I 轴：8,44,56/44,785minmjZnr322(56 44 1)2.8163382.46,2.58 4
13、456/44 650785jjmm取III 轴：8,31,84 31,275minmjZnr)()1(16338322mmnZNmjjImdj322(87/31 1)316338()8 3187/31 650275mmx=2.83)(mm；取jm=3.0mm取整后模数为：0I 轴：2.5mm；III 轴：3mm。（2）基本组齿轮计算。表 各齿轮基本参数轴序号0IIIIIIIIII齿轮齿数5644694931496987模数2.52.5333333分度圆14011020714793147207261齿顶圆14511521315399153213267齿根圆133.75103.75199.5139
14、.585.5139.5199.5253.5齿宽2020303030303030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。计算如下：齿面接触疲劳强度计算：接触应力验算公式为分级变速主传动系统设计论文15 jfsjMPauBnNKKKKuzm)()1(1020883218 弯曲应力验算公式为：wswMPaBYnzmNKKKK)(1019123215式中 N-传递的额定功率（kW），这里取 N 为电动机功率，N=3kW;jn-计算转速（r/min）.m-初算的齿轮模数
15、（mm）,B-齿宽（mm）;z-小齿轮齿数；u-小齿轮齿数与大齿轮齿数之比;sK-寿命系数；sK=TKnKNKqK TK-工作期限系数；mTCTnK0160 T-齿轮工作期限，这里取 T=15000h.;1n-齿轮的最低转速（r/min），1n=500（r/min）0C-基准循环次数，接触载荷取0C=710，弯曲载荷取0C=6102 m-疲劳曲线指数，接触载荷取 m=3；弯曲载荷取 m=6;nK-转速变化系数，查【5】2 上，取nK=0.60 NK-功率利用系数，查【5】2 上，取NK=0.78 qK-材料强化系数，查【5】2 上,qK=0.60分级变速主传动系统设计论文16 3K-工作状况系
16、数，取3K=1.1 2K-动载荷系数，查【5】2 上，取2K=1 1K-齿向载荷分布系数，查【5】2 上，1K=1 Y-齿形系数，查【5】2 上，Y=0.386；j-许用接触应力（MPa）,查【4】，表 4-7，取j=650 Mpa；w-许用弯曲应力（MPa），查【4】，表 4-7，取w=275 Mpa；根据上述公式，可求得及查取值可求得：合格；弯曲应力校核：合格接触应力校核：MPaMpaBYnZmNKKKKKKKKCTnKMPaMpauBnNKKKKuZmKKKKCTnKjSsqNnmTjSjsqNnmT32025.11410191395.0Y11.1;77.0;78.0;83.063.1602100025.544)1(10208889.0;64.0;58.0;83.063.160123215W01321301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。同理根据基本组的计算，查文献【6】，可得:nK=0.62，NK=0.77，qK=0.60，3K=1.
