Z=8分级变速主传动系统设计解析

第1页共15页课程设计题目：院、系：班级：姓名：学号：指导教师：系主任：2012年8月26日第2页共15页摘要《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，计算转速第3页共15页目录一、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..................4三、运动设计........................................................................41.确定极限转速，转速数列，结构网和结构式...............52.主传动转速图和传动系统图.....................................53.确定变速组齿轮齿数，核算主轴转速误差...................6四、动力计算.............................................…………..…….71.传动件的计算转速.......................................................72.传动轴和主轴的轴径设计............................................73.计算齿轮模数..............................................................84.带轮设计.....................................................................9五、主要零部件选择............................................................10六、校核..............................................................................10七、结束语.........................................................................15八、参考文献.......................................................................15第4页共15页一、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、分级变速主传动系统的设计：技术参数：Nmin=45r/min，Nmax=500r/min,Z=8级，公比为1.41；电动机功率P=3KW，电机转速n=1430r/min三、运动设计1.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Nmin=45r/min,Nmax=500r/min;=1.41;z=8(2)转速数列：45r/min，63r/min，90r/min，125r/min，180r/min，250r/min，355r/min，500r/min，共8级。（3）确定极限转速：Rn=Nmax/Nmin=500/45=11（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=21×22×24（2）画结构网：第5页共15页2.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。第6页共15页3.计算齿轮齿数(1)、齿数计算基本组：ib1=1/3=1/2.8,Sz=72,73,76,77,80,84,87,88……ib2=1,Sz=72,76,78,80,82,84,86,88……取Sz=80,小齿轮齿数分别为:21,24ib1=Z1/Z1’=21/59,ib2=Z2/Z2’=40/40,第二扩大组：ic1=1/3=1/2.8,Sz=80,84,87,88,91,92……ic2==1.41,Sz=82,84,87,89,92……取Sz=92,小齿轮齿数:38,24,ic1=Z3/Z3’=24/68,ic2=Z4/Z4’=38/54(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为标准转速。n=14300r/min:n´=1430×(40/40)×(54/38)×(280/1430)=397.89r/minδ=|(397.89-400)/400|=0.52%4.1%全部满足要求（3）传动系统图如下：第7页共15页四、动力计算1传动件的计算转速（1）传动件的计算转速主轴的计算转速＝451.418/3-1＝79.8r/min取主轴的计算转速为100r/min各轴的计算转速如下：轴序号电动机(0)I轴II轴III轴计算转速r/min1430280100100最小齿轮的计算转速如下:齿轮序号IIIIII计算转速280r/min100r/min100r/min选用齿轮精度为7级精度。2.传动轴和主轴的轴径设计（1）传动轴轴径初定Ⅰ轴：p=3kw,n=280r/min,=0.5带入公式：491[]jPdn=43.82mm,圆整取d=44mmⅡ轴：p=3kw,n=100r/min,=1，491[]jPdn=37.18mm,圆整取d=38mm（2）主（Ⅲ）轴轴颈直径确定：查表选择主轴前端直径D1=90mm,后端直径D2=62mm材料：45钢。热处理：调质HRC22-28主轴悬伸量：a/D1=1.25--2.5a=(1.25—2.5)D1=(1.25—2.5)x(80+64/2)=90—180取a=120mm第8页共15页3.计算齿轮模数及尺宽，分度圆直径（1）计算齿轮模数mmmmmmrnZZummmmrnZZummmmmmrnZZummmmrnZZuZurnKWNmmnuZNuMPaGrjjjjjdjjmdj5m5m;06.510065012453)18.2(16338mmin/100;8.2'/45.4m;18.410065042.13853)142.1(16338mmin/100;42.1'/34m0.3m;02.328065042.14053)11(16338mmin/280;1'/24m;08.42806508.22153)18.2(16338mmin/280;8.2'/1;10~6;min)/();(][)1(16338mm)2(;630][,,40)1(43322j44322j33122322j221322j111m31j取取取取取取小齿轮齿数大小齿轮齿数比齿轮计算转速驱动电机的功率数按接触疲劳计算齿轮模整体淬火（2）计算齿轮分度圆及尺宽d1=m1z1=4x21=84mmd1´=m1z1´=4x59=236mmd2=m2z2=4x40=160mmd2´=m2z2´=4x40=160mmd3=m3z3=5x24=120mmd3´=m3z3´=5x68=340mmd4=m4z4=5x38=190mmd4´=m4z4´=5x54=270mmB12=mm=6x4=24mmh=4mm；B34=mm=6x5=30mmh=5mm第9页共15页4.带轮设计（1）确定计算功率:P=3kw,K为工作情况系数，查表取K=1.2，pd=kAP=1.2x3=3.6kw（2）选择V带的型号:根据pd,n1=1430r/min查表选择A型V带d1=90mm（3）确定带轮直径d1,d2小带轮直径d1=90mm验算带速v=d1n1/(60x1000)=x90x1420/(60x1000)=6.69m/s从动轮直径d2=n1d1/n2=1420x90/800=159.75mm取d2=160mm计算实际传动比i=d2/d1=160/90=1.78相对误差:︱i0-i/i0︱=︱(1430/800-1.78)/(1430/800)︱=0.28%5%合格（4）定中心矩a和基准带长Ld[1]初定中心距a00.7(d1d2)a02(d1+d2))175a0500取ao=340mm[2]带的计算基准长度Ld0≈2a0+/2(d1+d2)+(d2-d1)2/4a0≈2x340+/2(90+160)+(160-90)2/4x340≈1469mm查[1]表3.2取Ld0=1400mm[3]计算实际中心距a≈a0+(Ld-Ld0)/2=340+(1400-1469)/2=305.5mm[4]确定中心距调整范围amax=a+0.03Ld=305.5+0.03x1400=347.5mmamin=a-0.015Ld=305.5+0.015x1300=284.5mm（5）验算包角:1=1800-（d2-d1）/ax57.30=180-(160-90)/3055x57.30=166.8170（6）确定V带根数：确定额定功率：P0由查表并用线性插值得P0=0.15kw查表得功率增量P0=0.13kw查表得包角系数K=0.99查表得长度系数Kl=0.81确定带根数：ZPd/(P0+P0)KKl=3.6/(1.07+0.15)x0.96x0.90=3.2取Z=3第10页共15页五、主要零部件选择1.轴承的选取（1）带轮：选用深沟球轴承，型号：6007（2）一轴：选用深沟球轴承，型号：6007（3）二轴：采用深沟球轴承，型号：6006（4）主轴：主轴是传动系统之中最为关键的部分，因此应该合理的选择轴承。从主轴末端到前端依次选择轴承为角接触轴承，型号：7012C;双列圆柱滚子轴承，型号：NN3000K，深沟球轴承，型号：60042.键的选取（1）带轮：选平键：10x8（2）1轴：选平键：12x8（3）2轴：选平键：12x8,12x8（4）3轴：选平键：12x8,25x14六、校核1齿轮校核直角圆柱齿轮的应力验算公式：轴序号IIIIIIIIIIIIIIII齿轮齿数Z2140594054243868模数M（mm）44445555分度圆d（mm）84160236160374190132270齿根圆直径df（mm）80156232.156369185127265齿顶圆直径da（mm）88164240164379195137275第11页共15页750021500004.1;13.1;04.1min/280;24m;4m;5921;2116m3m10210(/20000~15000;60ZBm320;1000][)(BYZm10191][)()1m102088321qNT6070m01TS23215W32