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：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
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.
3、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.17一、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
4、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设计题目 1：技术参数：Nmin=53r/min；Nmax=600r/min；Z=8 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=53r/
5、min；Nmax=600r/min；Z=8 级；公比为 1.41(2)转速数列：(2)转速数列：53r/min,75r/min，106r/min,150r/min,212r/min,300r/min,425r/min,600r/min 共 8 级（3）确定极限转速（3）确定极限转速：Rn=Nmax/Nmin=600/53=11.32（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=8.结构式 8=212223（2）画结构网：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
6、。8=212223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:30、24 Z1/Z1=30/42,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、25 Z4/Z4=40/56，Z5/Z5=25/71(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 ，其中n为实际转速，n 为标准转
7、速。N6003002121501067553n610.6310212.3150107.776.154.2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.四、动力计算四、动力计算4.1 带传动设计带传动设计输出功率P=4kW,转速n1=1440r/min,n2=850r/min4.1.1 计算设计功率计算设计功率 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
8、式运输机（运送砂石、谷物），通风机（7.5kW）；发电机；旋转式水泵；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，取 KA1.1。即1.1 44.4kWdAedPK PkW4.1.2 选择带型选择带型普通 V 带的带型根据传动的设计功
9、率 Pd 和小带轮的转速 n1 按机械设计 P297图 1311 选取。根据算出的 Pd4.4kW 及小带轮转速 n11440r/min，查图得：dd=80100可知应选取 A 型 V 带。4.1.3 确定带轮的基准直径并验证带速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YZABCDEmindd20507512520035550021211440=1.694,=100 1.694=169.4mm85
10、0ddddidd所以由机械设计P295表 13-4 查“V 带轮的基准直径”，得2dd=160mm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 1440v=7.54/60 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。4.1.7 确定带的张紧装置确定带的张紧装置 选用结构简单，调整方便的定期调整中心距的张紧装置。4
11、.1.8 计算压轴力计算压轴力 由机械设计P303表 1312 查得，A 型带的初拉力 F0118.14N，上面已得到1a=171.81o，z=4，则1a171.812sin=2 4 118.14 sinN=942.72N22ooFzF 对带轮的主要要求是质量小且分布均匀、工艺性好、与带接触的工作表面加工精度要高，以减少带的磨损。转速高时要进行动平衡，对于铸造和焊接带轮的内应力要小,带轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分称为轮缘，轮缘是带轮的工作部分，用以安装传动带，制有梯形轮槽。由于普通 V 带两侧面间的夹角是 40，为了适应 V 带在带轮上弯曲时截面变形而使楔角减小，
12、故规定普通 V 带轮槽角 为 32、34、36、38（按带的型号及带轮直径确定），轮槽尺寸见表 7-3。装在轴上的筒形部分称为轮毂，是带轮与轴的联接部分。中间部分称为轮幅（腹板），用来联接轮缘与轮毂成一整体。表 普通 V 带轮的轮槽尺寸（摘自 GB/T13575.1-92）槽型 项目 符号 Y Z A B C D E 基准宽度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基准线上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基准线下槽深 h fmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4 槽间距 e 8 0
13、.3 12 0.3 15 0.3 19 0.4 25.5 0.5 37 0.6 44.5 0.7 第一槽对称面至端面的距离 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小轮缘厚 5 5.5 6 7.5 10 12 15 带轮宽 B B=(z-1)e+2 f z 轮槽数 外径 d a 32 60-34-80 118 190 315-36 60-475 600 38 对应的基准直径 d d-80 118 190 315 475 600 轮 槽 角 极限偏差 1 0.5 V 带轮按腹板（轮辐）结构的不同分为以下几种型式：（1）实心带轮：用于尺寸较小的带轮(dd(2.53)d 时)，如图 7
14、-6a。（2）腹板带轮：用于中小尺寸的带轮(dd 300mm 时)，如图 7-6b。（3）孔板带轮：用于尺寸较大的带轮(ddd)100 mm 时)，如图 7-6c。（4）椭圆轮辐带轮：用于尺寸大的带轮(dd 500mm 时)，如图 7-6d。（a）（b）（c）（d）图 7-6 带轮结构类型根据设计结果，可以得出结论：小带轮选择实心带轮，如图（a）,大带轮选择腹板带轮如图（b）1.传动件的计算转速传动件的计算转速4/34/3min(1)63 1.4183.79/min75/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
15、III 轴IV 轴计 算 转 速r/min144085060021275最小齿轮的计算转速如下:Z1Z1Z2Z2Z3Z3Z4Z4Z5Z5Z6Z685060085060060021260021221275212752.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=850r/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
16、=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=120mm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=850r/minmj=16338 3 31 1 2(1)mZ Z ujuNdn=1.85 取 m1=2b).u=z2/z2=23/64,nj=300r/minmj=16338 3 31 1 2(1)mZ Z ujuNdn=
