機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計說明書

千里之行，始于足下讓知識帶有溫度。第第2頁/共2頁精品文檔推薦機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計說明書《名目》

一.課程設(shè)計的目的(1)

二.《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計題目(1)

三.傳動系統(tǒng)設(shè)計(3)

四.主軸.傳動組及相關(guān)組件的驗(yàn)算(17)

五.設(shè)計總結(jié)(35)

六.

一.課程設(shè)計的目的

《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計是在學(xué)習(xí)完本課程后，舉行一次學(xué)習(xí)和設(shè)計的綜合性練習(xí)。通過課程設(shè)計，使我們能夠應(yīng)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)理論學(xué)問及生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)學(xué)問的目的。通過課程設(shè)計，分析比較機(jī)械系統(tǒng)中的某些典型結(jié)構(gòu)，舉行挑選和改進(jìn)；結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計，舉行設(shè)計計算并編寫技術(shù)文件；完成系統(tǒng)主傳動設(shè)計，達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計步驟和辦法的目的。通過設(shè)計，把握查閱相關(guān)工程設(shè)計手冊，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)資料的辦法，達(dá)到堆積設(shè)計學(xué)問和設(shè)計技巧，提高我們設(shè)計能力的目的。通過分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為舉行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計制造一定的條件。

二．《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計題目

設(shè)計題目：

分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計

技術(shù)參數(shù)：

=40r/min,=400r/min

Z=6公比=1.58

電機(jī)參數(shù)：

電機(jī)功率P=4KW

電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1430r/min

設(shè)計對象：

本設(shè)計自選為一般車床，最大加工直徑400mm.

設(shè)計要求：

1.完成裝配圖的設(shè)計，包括床頭箱傳動系統(tǒng)

綻開圖和床頭箱剖視圖。

2.完成設(shè)計說明書一份，頁數(shù)在20頁左右，打印件，書寫規(guī)格

按《哈爾濱理工高校本科生畢業(yè)設(shè)計(論文）撰寫規(guī)范》

書寫。

三.傳動系統(tǒng)設(shè)計

3.1傳動設(shè)計

3.1.1確定轉(zhuǎn)速數(shù)列及轉(zhuǎn)速范圍

由設(shè)計題目知最低轉(zhuǎn)速為63r/min,公比為1.58，查文獻(xiàn)[2]表2.12，查得

主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列值為（單位：r/min）:40，63，100，160，250，400.

轉(zhuǎn)速范圍Rn====10

3.1.2定傳動組數(shù)和傳動副數(shù)

本設(shè)計為6級變數(shù)，考慮到結(jié)構(gòu)的緊湊性，在變速組后加一定比傳動組。計劃為：

6=3×2×1

3.1.3齒輪齒數(shù)確實(shí)定

≤≤2,因此≤≤,故取==

====4＜8

所以滿足條件

====2.5＜8

所以滿足條件

由轉(zhuǎn)速圖上定的傳動副和傳動比，查文獻(xiàn)[2]表4.1，齒數(shù)和最大不超過100~120，可得各齒輪組的齒數(shù)如下表：

表1

3.1.4轉(zhuǎn)速圖繪制

結(jié)構(gòu)網(wǎng)格數(shù)／㏒φ≤3，升2降4

由文獻(xiàn)[3]表11.6，選取＝125mm

＝（1－ε）

＝＝177.0mm取

＝180mm

在確定出齒數(shù)后對轉(zhuǎn)速圖完美如下：

3.1.5系統(tǒng)傳動圖繪制傳動系統(tǒng)圖繪制如下：

1430r/min

3.2主軸.傳動件計算

3.2.1計算轉(zhuǎn)速

（1）.主軸的計算轉(zhuǎn)速

本設(shè)計所選的是中型一般車床，所以

＝40＝63r/min

(2).傳動軸的計算轉(zhuǎn)速

在轉(zhuǎn)速圖上，可推出各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速如下：

=100r/min,=250r/min,=630r/min

（3）.各齒輪計算轉(zhuǎn)速

可得出各齒輪計算轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)將各齒輪的計算轉(zhuǎn)速列入下表中

3.2.2主軸.傳動軸直徑初選

（1）主軸軸徑確實(shí)定

在設(shè)計初期，因?yàn)橹鬏S的結(jié)構(gòu)尚未確定，所以只能按照現(xiàn)有的資料初步確定

主軸直徑。初選取前軸徑，后軸頸的軸徑為前軸徑，所以

。

（2）傳動軸直徑初定

傳動軸直徑舉行概算

軸Ⅰ：=60635(N.mm)

=24.3mm取30mm

軸Ⅱ：＝152800（N.mm）

=34.2mm取35mm

軸Ⅲ：＝238750（N.mm）

=38.3mm取50mm

3.2.3齒輪參數(shù)確定、齒輪應(yīng)力計算

（1）齒輪模數(shù)的初步計算

普通同一組變速組中的齒輪取同一模數(shù)，挑選負(fù)荷最小的齒輪，按簡化的接觸疲勞強(qiáng)度由文獻(xiàn)[5]公式（8）舉行計算：

式中：

為了不產(chǎn)生根切現(xiàn)象，并且考慮到軸的直徑，防止在裝配時干涉，對齒輪的模數(shù)作如下計算和挑選：

軸Ⅰ：以最小齒輪齒數(shù)22為準(zhǔn)

m=2.6取m=3

軸Ⅱ：以最小齒輪齒數(shù)28為準(zhǔn)

m=3取m=3

軸Ⅲ：以最小齒輪齒數(shù)30為準(zhǔn)

m=3.35取m=4

（2）齒輪參數(shù)確實(shí)定

計算公式如下：

分度圓直徑

齒頂圓直徑

齒根圓直徑

齒寬

=6取=8

直徑

72

＝1.1

）

?。?/p>

＝

△＝

＝1780mm

=+

＝-

=-=

V=

i=

=1.91kw

△

=

=500(

=2

3.4求最佳跨距

設(shè)機(jī)床最大加工回轉(zhuǎn)直徑為?400mm,電動機(jī)功率P=4kw，主軸

孔徑為?40mm,主軸計算轉(zhuǎn)速為100r/min。

已選定的前后軸徑為：

主軸輸出的最大轉(zhuǎn)矩：

T＝9550＝606N.m

床身上最常用的最大加工直徑為最大回轉(zhuǎn)直徑的60%，即

此力作用在頂尖的工件上，主軸和尾架各承受一半，故主軸端

受力為

a/＝1.252.5取a/=1.33故a=120mm

=(3

設(shè)初值

前后軸承的支反力為

前后軸承的剛度由手冊四表5－12采納圓錐滾子軸承

=750N/mm

=530N/mm

由文獻(xiàn)[2]公式3.7得

求最佳跨距

＝＝1.42

當(dāng)量外徑

慣性距I=0.05()=192

η==

由文獻(xiàn)[2]查圖3.38得/a=2.2

最佳跨距120

3.5挑選電動機(jī),軸承，鍵和操縱機(jī)構(gòu)

3.5.1電動機(jī)的挑選：

轉(zhuǎn)速n＝1440r/min，功率P＝4kW

選用Y系列三相異步電動機(jī)Y112M-4，D

3.5.2軸承的挑選：（軸承均采納新軸承）

I軸：與帶輪逼近段安裝兩個深溝球軸承6306B＝19mmII軸：對稱布置深溝球軸承6407

B=25mm

III軸：對稱布置深溝球軸承6310

B=27mm

IV軸：軸徑?70端采納圓錐滾子軸承31314B＝35mm

軸徑?90端采納圓錐滾子軸承31318B＝43mm

3.5.3單位（mm）

I軸挑選一般平鍵規(guī)格：

=10

II軸挑選花鍵規(guī)格：

Nd＝8

III軸挑選一般平鍵規(guī)格：

=16

IV軸挑選一般平鍵規(guī)格：

=22

3.5.4變速操縱機(jī)構(gòu)的挑選：選用左右擺動的操縱桿使其通過桿

的推力來控制II軸上的三聯(lián)滑移齒輪和二聯(lián)滑移齒輪。

四、主軸.傳動組及相關(guān)組件的驗(yàn)算

4.1核算主軸轉(zhuǎn)速誤差

實(shí)際傳動比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差普通不超過，即

本設(shè)計中公比為1.58，所以

Ⅰ軸：=1430=1000r/min

符合要求

Ⅱ軸:i=時

=1000=392.85r/min

符合要求i=時

=1000=625r/min

符合要求i=時

=1000=1000r/min

符合要求

Ⅲ軸：i=時

=1000=400r/min

符合要求

i=時

=1000=1578.9r/min

符合要求Ⅳ軸：i=時

=1578.9=623.25r/min

符合要求每根軸的轉(zhuǎn)速誤差均在允許的范圍內(nèi)，因此總體傳動符合要求。

4.2齒輪的應(yīng)力驗(yàn)算

4.2.1在驗(yàn)算變速箱中的齒輪應(yīng)力時，選相同模數(shù)中承受載

荷最大，齒數(shù)最小的齒輪舉行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力計算。I軸上的最小齒數(shù)齒輪比較危急，為校核對象。（Z＝22）

由文獻(xiàn)[5]公式（9）、（10）知驗(yàn)算公式如下：

接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式為

彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為

式中：電動機(jī)功率

從電動機(jī)到計算齒輪的傳動效率η=0.96

傳遞的額定功率

N=η＝0.963.84

計算轉(zhuǎn)速＝1000r/min

初算的齒輪模數(shù)m＝3（mm）

齒寬B＝24mm

小齒輪齒數(shù)Z＝22

大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，外嚙合取正當(dāng)：

＝＝2.55

壽命系數(shù)

工作期限系數(shù)

齒輪在中型機(jī)床工作期限內(nèi)的總工作時光

取15000h

同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時光

T＝＝＝5000h

齒輪的最低轉(zhuǎn)速＝1000r/min

基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，鋼和鑄鐵件：

接觸載荷取

彎曲載荷取

疲勞曲線指數(shù)，鋼和鑄鐵件：接觸載荷取，彎曲載荷時，對正火、調(diào)質(zhì)時取

按接觸應(yīng)力計算時，

＝3.1

按彎曲應(yīng)力計算時，

＝1.57

由文獻(xiàn)[4]表2-6，轉(zhuǎn)速變化系數(shù)接觸載荷?。?.85，彎

曲載荷時?。?.95

由文獻(xiàn)[4]表2-7，功率利用系數(shù)接觸時取0.58，彎曲時

取0.98.

由文獻(xiàn)[4]2表2-8，材料強(qiáng)化系數(shù)接觸時取＝0.60，彎曲

時取＝0.75.

所以，接觸時，彎曲時.

考慮載荷沖擊的影響，中等沖擊時工作情況系數(shù)取＝1V＝＝＝3.14

由文獻(xiàn)[4]表4-4，動載荷系數(shù)＝1.3

由文獻(xiàn)[4]表4-5，齒向載荷分布系數(shù)

＝1

由文獻(xiàn)[5]表1，查得齒型系數(shù)Y=0.408

由文獻(xiàn)[4]表4-7可查得，許用接觸應(yīng)力＝600Mpa，許用彎曲應(yīng)力

由以上數(shù)據(jù)帶入公式驗(yàn)算：

＝=516.4Mpa

＝600Mpa

＝=53.5Mpa

閱歷算知，所選齒輪合格。

4.2.2在驗(yàn)算變速箱中的齒輪應(yīng)力時，選相同模數(shù)中承受載荷最大，齒數(shù)最小的齒輪舉行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力計算。II軸上

的最小齒數(shù)齒輪比較危急，為校核對象。（Z＝28）由文獻(xiàn)[5]公式（9）、（10）知驗(yàn)算公式如下：

接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式為

彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為

式中：電動機(jī)功率

從電動機(jī)到計算齒輪的傳動效率

η=0.96

傳遞的額定功率

N=η＝0.963.76

計算轉(zhuǎn)速＝400r/min

初算的齒輪模數(shù)m＝3（mm）

齒寬B＝24mm

小齒輪齒數(shù)Z＝28

大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，外嚙合取正當(dāng)：

＝＝2.5

壽命系數(shù)

工作期限系數(shù)

齒輪在中型機(jī)床工作期限內(nèi)的總工作時光

取15000h

同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時光

T＝＝＝7500h

齒輪的最低轉(zhuǎn)速＝400r/min

基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，鋼和鑄鐵件：

接觸載荷取

彎曲載荷取

疲勞曲線指數(shù)，鋼和鑄鐵件：接觸載荷取，彎曲載荷時，對正火、調(diào)質(zhì)時取

按接觸應(yīng)力計算時，

＝2.62

按彎曲應(yīng)力計算時，

＝2.12

由文獻(xiàn)[4]表2-6，轉(zhuǎn)速變化系數(shù)接觸載荷?。?.85，彎曲

載荷時?。?.95

由文獻(xiàn)[4]表2-7，功率利用系數(shù)接觸時取0.58，彎曲時

取0.98.

由文獻(xiàn)[4]2表2-8，材料強(qiáng)化系數(shù)接觸時?。?.60，彎曲時

?。?.75.

所以，接觸時，彎曲時

考慮載荷沖擊的影響，中等沖擊時工作情況系數(shù)?。?V＝＝＝1.256

由文獻(xiàn)[4]表4-4，動載荷系數(shù)＝1.2

由文獻(xiàn)[4]表4-5，齒向載荷分布系數(shù)

＝1

由文獻(xiàn)[5]表1，查得齒型系數(shù)Y=0.438

由文獻(xiàn)[4]表4-7可查得，許用接觸應(yīng)力＝600Mpa，許用

彎曲應(yīng)力

由以上數(shù)據(jù)帶入公式驗(yàn)算：＝=559.5Mpa

＝600Mpa

==149.6Mpa

閱歷算知，所選齒輪合格。

4.2.3在驗(yàn)算變速箱中的齒輪應(yīng)力時，選相同模數(shù)中承受載

荷最大，齒數(shù)最小的齒輪舉行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力計算。III軸上的最小齒數(shù)齒輪比較危急，為校核對象。（Z＝30）

由文獻(xiàn)[5]公式（9）、（10）知驗(yàn)算公式如下：

接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式為

彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為

式中：電動機(jī)功率

從電動機(jī)到計算齒輪的傳動效率

η＝0.96

傳遞的額定功率

N=η＝0.96

計算轉(zhuǎn)速＝250r/min

初算的齒輪模數(shù)m＝4（mm）

齒寬B＝32mm

小齒輪齒數(shù)Z＝30

大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，外嚙合取正當(dāng)：

＝＝2.53

壽命系數(shù)

工作期限系數(shù)

齒輪在中型機(jī)床工作期限內(nèi)的總工作時光

取15000

同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時光

T＝＝＝15000

齒輪的最低轉(zhuǎn)速＝160r/min

基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，鋼和鑄鐵件：

接觸載荷取

彎曲載荷取

疲勞曲線指數(shù)，鋼和鑄鐵件：接觸載荷取，彎曲載荷時，對正火、調(diào)質(zhì)時取

按接觸應(yīng)力計算時，

＝2.43

按彎曲應(yīng)力計算時，

＝2.04

由文獻(xiàn)[4]表2-6，轉(zhuǎn)速變化系數(shù)接觸載荷?。?.85，彎

曲載荷時?。?.95

由文獻(xiàn)[4]表2-7，功率利用系數(shù)接觸時取0.58，彎曲時

取0.98.

由文獻(xiàn)[4]2表2-8，材料強(qiáng)化系數(shù)接觸時取＝0.60，彎曲

時取＝0.75.

所以，接觸時，彎曲時.

考慮載荷沖擊的影響，中等沖擊時工作情況系數(shù)?。?V＝＝＝0.7851

由文獻(xiàn)[4]表4-4，動載荷系數(shù)＝1

由文獻(xiàn)[4]表4-5，齒向載荷分布系數(shù)

＝1

由文獻(xiàn)[5]表1，查得齒型系數(shù)Y=0.444

由文獻(xiàn)[4]表4-7可查得，

許用接觸應(yīng)力＝600Mpa，

許用彎曲應(yīng)力

由以上數(shù)據(jù)帶入公式驗(yàn)算：

＝=372.5Mpa

＝600Mpa

＝=58.1Mpa

閱歷算知，所選齒輪合格。

4.2.4按照文獻(xiàn)七，考慮齒輪轉(zhuǎn)速，載荷情況，對振動，噪聲，

使用性能方面的要求，選取齒輪精度等級為七級

4.3主軸校核

（1）.跨距前后軸承都是圓錐滾子軸承

（2）.當(dāng)量外徑

（3）作用在主軸上的扭矩

＝＝=34849N.m

（4）作用在B點(diǎn)上的力為

＝＝＝

2292.70N

＝0.5＝1146.35

（5）作用在D點(diǎn)上的力為

＝＝＝774.2N

＝0.5＝387.21N

（6）撓度計算取斷面慣性矩I＝2552499

E＝2.1N/

（7）按文獻(xiàn)中公式用變形疊加法、向量合成法，計算

表4單位：mm

注：表4中的計算值由公式計算合成.

由表4中的計算結(jié)果知，撓度滿足要求.(5).傾角的計算