機(jī)械系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)1

1、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 說明書院系：機(jī)械動(dòng)力工程學(xué)院班級：機(jī)械08-3姓名：徐志升學(xué)號(hào):0801010331指導(dǎo)教師：崔思海2011年9月 8日目錄摘要2二. 課程設(shè)計(jì)的目的3三. 課程設(shè)計(jì)題目主要設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)要求3四. 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)五.動(dòng)力計(jì)算8六. 主要零部件的選擇15七. 校核16八潤滑與密封18九.結(jié)論19十.參考文獻(xiàn)最新資料推薦設(shè)計(jì)機(jī)床得主傳動(dòng)變速系統(tǒng)時(shí)首先利用傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法求 出理想解和多個(gè)合理解。根據(jù)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸功率與 轉(zhuǎn)矩特性要求，分析了機(jī)電關(guān)聯(lián)分級調(diào)速主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理 和方法。從主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)入手，確定最佳機(jī)床主軸功率與轉(zhuǎn) 矩特性匹配方案，計(jì)算和校核相關(guān)運(yùn)動(dòng)參

2、數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。木說明 書著重研究機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)方法，根據(jù)己確定 的運(yùn)動(dòng)參數(shù)以變速箱展開圖的總中心距最小為目標(biāo)，擬定變速系 統(tǒng)的變速方案，以獲得最優(yōu)方案以及較高的設(shè)計(jì)效率。在機(jī)床主 傳動(dòng)系統(tǒng)中，為減少齒輪數(shù)目，簡化結(jié)構(gòu)，縮短軸向尺寸，用齒 輪齒數(shù)的設(shè)計(jì)方法是試算，湊算法，計(jì)算麻煩且不易找出合理的 設(shè)計(jì)方案。本文通過對主傳動(dòng)系統(tǒng)中三聯(lián)滑移齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)的分 析與研究，繪制零件工作圖與主軸箱展開圖及剖視圖。二.課程設(shè)計(jì)目的及內(nèi)容機(jī)械系統(tǒng)課程設(shè)訃課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完本課程后，進(jìn)行一次學(xué)習(xí)設(shè)計(jì) 的綜合性練習(xí)。通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)過的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ) 課和專業(yè)課的有關(guān)理論知識(shí)，及生產(chǎn)

3、實(shí)習(xí)等實(shí)踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓 展所學(xué)知識(shí)的UI的。通過課程設(shè)訃，分析比較機(jī)械系統(tǒng)中的某些典型機(jī)構(gòu)， 進(jìn)行選擇和改進(jìn)；結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行設(shè)訃計(jì)算并編寫技術(shù)文件；完成系統(tǒng) 主傳動(dòng)設(shè)訃，達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)訃步驟和方法的LI的。通過設(shè)訃，掌握查閱相關(guān)工 程設(shè)計(jì)手冊、設(shè)訃標(biāo)準(zhǔn)和資料的方法，達(dá)到積累設(shè)計(jì)知識(shí)和設(shè)計(jì)技巧，提高 學(xué)生設(shè)計(jì)能力的U的。通過設(shè)計(jì)，使學(xué)生獲得機(jī)械系統(tǒng)基本設(shè)汁技能的訓(xùn)練, 提高分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)造一定的條 件。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容山理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算、圖樣技術(shù)設(shè) 計(jì)和技術(shù)文件編制三部分組成。1.2.1理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算：（1）機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)訃。設(shè)計(jì)

4、方案的分析，最佳功能原理方案的確定。（2）根據(jù)總體設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)和計(jì)算。（3）根據(jù)設(shè)計(jì)方案和零部件選擇情況，進(jìn)行有關(guān)動(dòng)力計(jì)算和校核。1.2.2圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)：（1）選擇系統(tǒng)中的主要機(jī)件。（2）工程技術(shù)圖樣的設(shè)計(jì)與繪制。123編制技術(shù)文件：（1）對于課程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行自我經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價(jià)。（2）編制設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。三課程設(shè)計(jì)題目，主要設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)要求1課程設(shè)計(jì)題目和主要技術(shù)參數(shù)題目：分級變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)：Nmin=355i7min； Nmax=560r/min； Z=9 級；公比為 1.41 ；電動(dòng)機(jī)功率P=3KW：電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1430r/min2技術(shù)要求1. 利用電動(dòng)機(jī)完成

5、換向和制動(dòng)。2. 各滑移齒輪塊采用單獨(dú)操縱機(jī)構(gòu)。3. 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)采用單獨(dú)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。四. 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)1運(yùn)動(dòng)參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定(1) 轉(zhuǎn)速范圍°Rg 皿二型=15.77 N min 35.5(2) 轉(zhuǎn)速數(shù)列。首先找到40r/min .然后每隔5個(gè)數(shù)取一個(gè)值 (1.41=1.066),故得出主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為:355 r/min、50i7min、71 r/mim 100 r/mim 140 r/min> 200 r/min> 280 r/min, 400 r/inin, 560r/inin 共 9 級。(3) 確定傳動(dòng)組數(shù)和傳動(dòng)副數(shù)。因?yàn)閆=9,可分解為：Z=3|X33。這種結(jié)

6、構(gòu)式可以使傳動(dòng)組結(jié)構(gòu)緊湊， 再設(shè)計(jì)時(shí)不至于使整體結(jié)構(gòu)過大。(4) 寫傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式，畫結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)“前多后少”,“先降后升”,“前密后疏”， “升2降4”的原則，選取傳動(dòng)方案Z=3iX3s,易知第一擴(kuò)大組的變速范圍 r二嚴(yán)叫1.4宀785 <8符合“升2降4”原則,其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖結(jié)構(gòu)網(wǎng)Z=3jx3s(5) 畫轉(zhuǎn)速圖。轉(zhuǎn)速圖如下圖0142012509006302152241£0564 Or/nlnmX、務(wù)X450160011280系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖（6）畫主傳動(dòng)系統(tǒng)圖。根據(jù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖及已知的技術(shù)參數(shù)，畫主傳動(dòng) 系統(tǒng)圖如圖：0300XL19486S4120n587942m1430r/min主傳動(dòng)

7、系統(tǒng)圖(7)齒輪齒數(shù)的確定。變速組內(nèi)取模數(shù)相等，據(jù)設(shè)計(jì)要求Zminl?,齒數(shù) 和SzWIOO120,根據(jù)各變速組公比，可得各傳動(dòng)比和齒輪齒數(shù)，各齒輪齒 數(shù)如表：齒輪齒數(shù)傳動(dòng)比組 本 基4 1±2792. IXIX 21£4IX IX4 1±代號(hào)000HSHZH00齒數(shù)kJ412核算主軸轉(zhuǎn)速誤差實(shí)際傳動(dòng)比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過±10(0")%,即I實(shí)際轉(zhuǎn)速-標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速XTI1< 10(0 1)%對 Nmax=560r/min標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速樸Nmax'=1430*100/355*30/42*66/33=575.5r/min則有 、

8、7m6()二2. 76%4.1%560 因此滿足要求。各級轉(zhuǎn)速誤差n400280200140100715()35.5n402.82287.73203.39142.38102.0872.8450.9936.56誤差0.71%2.76%1.70%1.70%2.08%2.59%1.98%2.99%各級轉(zhuǎn)速誤差都都小于4,因此不需要修改齒數(shù)。五. 動(dòng)力計(jì)算1帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)(1) 直徑計(jì)算計(jì)算功率 Pd=Ka*P=l.l*3=3.3KW 查普通V帶選型圖，可得d=80-100mm 初取小帶輪直徑d：取d= 100mm A型V帶大帶輪直徑 D；D= - = 1()43()=357.5mm心 400根據(jù)V帶帶輪

9、基準(zhǔn)直徑系列，取D=355mm(2) 計(jì)算帶長求 Dm Dm=(D 】+D 2 )/2=(95+300)/2=227.5mm求厶 二(0-比)/2= (355-100) /2= 127.5mm根據(jù) 0.7 (D1+D2) WaW2 (D1+D2)即，318.5WaoW91Omm初取中心距，a()=450min帶長L= II xDm+2xao+A 2 /ao=165O.84 mm由機(jī)械設(shè)計(jì)表3.2選取標(biāo)準(zhǔn)Ld 得：Ld= 1600mm(3) 求實(shí)際中心距和包角實(shí)際中心距 aa0+(Ld-L)/2=450-25.42=424.58mm中心距調(diào)整范圍 amax=a+0.03Ld=472.58mmam

10、in=a-0.015Ld=400.58mm小輪包角(D,-D2 ) /ax57.3e =145.6°>120°(4) 求帶根數(shù)驗(yàn)算帶速 u : u 二口必/60乂 1000二3. 14 X 100 X 1430/(60 X 1000) =7. 49m/s5WuW25,合格訃算傳動(dòng)比i并驗(yàn)算傳動(dòng)比相對誤差：理論傳動(dòng)比io=3.575實(shí)際傳動(dòng)比 i=n,/n2 =355/100=3.55最新精品資料整理推薦,更新于二O二一年一月九日2021年1月9日星期六20:43:40確定V帶根數(shù)Z：由機(jī)械設(shè)計(jì)表3.6, P（嚴(yán)1.30KW；由表3.8, Ka=0.91；由表 3.9,

11、 0=0.99；由表 3.7, AP =0. 17KW；所以 ZPC/ （P0+AP ） xKaxKL =3.3/（ 1.30+0.17）x0.91 x0.99=2.49取Z二3根2.計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算（z/3-l）（1）主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速nj,由公式nJ=nmin 得，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 nj=70.58r/mino（2）確定各傳動(dòng)軸的汁算轉(zhuǎn)速。II軸共有3級轉(zhuǎn)速：140r/min、200r/min、 280 r/mino若經(jīng)傳動(dòng)副Zj Z、傳動(dòng)主軸，全部傳遞全功率，其中140r/min 是傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速，故其計(jì)算轉(zhuǎn)速nllj=140r/min； I軸有1級轉(zhuǎn)速, 且都傳遞全功率，所以其計(jì)算轉(zhuǎn)速n

12、i jOO r/mino各計(jì)算轉(zhuǎn)速入表。各軸訃算轉(zhuǎn)速軸號(hào)I軸II軸III軸計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min40014070.58（3）確定齒輪副的計(jì)算轉(zhuǎn)速。齒輪Z6裝在主軸上并具有35.5. 50、71r/min共3級轉(zhuǎn)速，其中只有71r/min傳遞全功率，故Z6j=71 r/mino齒輪Z&裝在II軸上，有140-280 r/min共4級轉(zhuǎn)速，但經(jīng)齒輪副Z&/ Z6'動(dòng)主軸，則只有280r/min傳遞全功率，故Z6 j=280r/mino依次可以得出其 余齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，如表按基本組最小齒輪計(jì)算。小齒輪用40Cr,調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB 286HB,平均取260HB,大齒輪用45

13、鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB286HB, 平均取240HBo計(jì)算如下：齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算：接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式為彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為:式中n傳遞的額定功率(kW),這里取N為電動(dòng)機(jī)功率，X=3kW;Hj 計(jì)算轉(zhuǎn)速(r/min) . n =400 (r/min);m初算的齒輪模數(shù)(mm) , m=3.5 (mm);B齒寬(mm) ;B-24. 5 (mm);z小齒輪齒數(shù)；z=19;u-一小齒輪齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之比,u=2.79;Ks壽命系數(shù)；K嚴(yán)心心Kn KqKt -工作期限系數(shù);T-齒輪工作期限，這里取T=15000h.;齒輪的最低轉(zhuǎn)速(r/min)，坷=400 (r/min)最新資料推薦C。-基

14、準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，接觸載荷取C(> = 107,彎曲載荷取co = 2xl06 m-疲勞曲線指數(shù)，接觸載荷取m二3；彎曲載荷取m二6;-轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，取Kn =0.60心一功率利用系數(shù)，取Kn =0.78Kq材料強(qiáng)化系數(shù)，心=0.60心工作狀況系數(shù)，取心二1.1K,動(dòng)載荷系數(shù)，取K, = lK|齒向載荷分布系數(shù)，K嚴(yán)1Y-一一齒形系數(shù)，Y=0.386；6卜許用接觸應(yīng)力(MPa)，取b店650Mpa：K許用彎曲應(yīng)力(MPa),取<rH=275 Mpa：根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得：b. =639.47 Mpa < crjcrM. =78.72 Mpa< bj(3)擴(kuò)大組齒

15、輪訃算。擴(kuò)大組齒輪兒何尺寸見下表齒輪Z4Z4、Z5Z5、Z6Z6、齒數(shù)663341582079分度圓直徑231115.5143.520370276.5齒頂圓直徑234.5119147206.573.5280齒根圓直徑226.6111.12139.12198.665.6272.12齒寬282828282828按擴(kuò)大組最小齒輪計(jì)算。小齒輪用40Cr,調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB286HB,平均取260HB,大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB-286HB, 平均取240HBo同理根據(jù)基本組的計(jì)算，可得 K”=0.62, Kn=QM,心=0.60,心二1.1,K2 = , K=l, m=35,=28

16、0；可求得：g . =620.73 Mpa < p J<yw = 136.24Mpa <3傳動(dòng)軸最小軸徑的初定傳動(dòng)軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下式計(jì)算:(mm)式中 d傳動(dòng)軸直徑（mm）Tn該軸傳遞的額定扭矩（N*mm）T=9550000X;N-該軸傳遞的功率（KW）廠該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 切該軸每米長度的允許扭轉(zhuǎn)角，切=05°1°。各軸最小軸徑如表軸號(hào)I軸II軸最小軸徑mm35彊新務(wù)%推薦4執(zhí)行軸軸頸直徑的確定:執(zhí)行軸的前軸勁Di尺寸山教材4-9表得到：Di=50mm 后軸勁D2二(0709) Di 所以取D2=08D|=40mm 初步計(jì)算,取當(dāng)量外徑D=0.5 (D1

17、+D2)=45mm執(zhí)行軸選用階梯狀中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑直徑d=0.4D=0.4M5=18mm5軸承的選擇:一軸：深溝球軸承，代號(hào)6007,6008 二軸：深溝球軸承，代號(hào)6008三軸：深溝球軸承，代號(hào)6010 圓錐滾軸承，代號(hào)30211 雙列圓柱滾子軸承，代號(hào)N220E軸承布置見展開圖6花鍵的選擇：一軸：N*d*D*B=8*36*40*7二軸：N*d*D*B=8*42*46*8六. 主要零部件的選擇一 擺桿式操作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)(1) 幾何條件；(2) 不自鎖條件。具體結(jié)構(gòu)見CAD圖二 電動(dòng)機(jī)的選擇選擇Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。由文獻(xiàn)【3】附錄2得：電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y100L2-4,額定功率3K

18、W。由附錄 3 得：安裝尺寸 A= 160mm, AB=205mm, HD=245mim最新資料推薦一 II軸剛度校核(1) 口軸撓度校核單一載荷下，軸中心處的撓度采用文獻(xiàn)【5】中的公式計(jì)算： 人仇)=171.39彳髡訐戈yL-兩支承的跨距；D-軸的平均直徑；X=6/L：-一齒輪工作位置處距較近支承點(diǎn)的距離；N-軸傳遞的全功率；校核合成撓度嶺=Y/+Yh2-2YaYhcos <YYa -輸入扭距齒輪撓度；Yh輸出扭距齒輪撓度P = 6- 2(a + p)；J被演算軸與前后軸連心線夾角；3 = 144°嚙合角a =20° ,齒面摩擦角0=5.72°。代入數(shù)據(jù)計(jì)

19、算得：yfl2 =0.022；兒產(chǎn)°081； vflI=0.120；yb5 =0.198：=0.093； yhf) =0.065 o合成撓度 Yh = yjyj +yh52 - 2yalyh5cosp =0.202查文獻(xiàn)6,帶齒輪軸的許用撓度y=5/10000*L即y =0.268 o因合成撓度小于許用撓度，故軸的撓度滿足要求。（2） 口軸扭轉(zhuǎn)角的校核傳動(dòng)軸在支承點(diǎn)A, B處的傾角&，色可按下式近似計(jì)算:乞 =-°n = （曲）< &將上式計(jì)算的結(jié)果代入得：OA = -= 0.00042 （rad）山文獻(xiàn)6,查得支承處的 =0.001因0A = 0.00042 <0.001,故軸的轉(zhuǎn)角也滿足要求。二軸承壽命校核。山II軸最小軸徑可取軸承為6208深溝球軸承，壽命指數(shù)e=3: P二XFr+YFaX=l, Y=0o對II軸受力分析得：前支承的徑向力FI=2541.33No由軸承壽命的計(jì)算公式:預(yù)期的使用壽命Lioh=15000hLioh=X1667028029.5x1000 32238.38=93123.82h 2Lioh=15OOOh軸承壽命滿足要求。八.潤滑與密封潤滑與密封：減摩抗磨，