分級變速主傳動系統(tǒng)設計
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1、如果您需要使用本文檔,請點擊下載按鈕下載! Cad圖紙整套,需要的加QQ1162401387(承接各類機械課程設計,畢業(yè)設計) 課 程 設 計 題 目: 分級變速主傳動系統(tǒng)設計 學 院: 姓 名: 指導教師: 如果您需要使用本文檔,請點擊下載按鈕下載! 系 主 任: Cad圖紙整套,需要的加QQ1162401387 Cad圖紙整套,需要的加QQ1162401387 不要
2、刪除行尾的分節(jié)符,此行不會被打印 如果您需要使用本文檔,請點擊下載按鈕下載! 目 錄 第1章 緒 論 1 1.1 課程設計的目的 1 1.2 課程設計的內(nèi)容 1 1.3 課程設計題目、主要技術參數(shù)和技術要求 1 第2章 運動設計 1 2.1 運動參數(shù)及轉速圖的確定 1 2.2 核算主軸轉速誤差 1 第3章 動力計算 1 3.1 帶傳動設計 1 3.2 計算轉速的計算 1 3.3 齒輪模數(shù)計算及驗算 1 3.4 傳動軸最小軸徑的初定 1 3.5 主軸合理跨距的計算 1 第4章 主要部件的校核 1 4.1 主軸強度、剛度校核 1 4.2 軸的剛度校
3、核 1 4.3 軸承壽命校核 1 第5章 總 結 1 第6章 參 考 文 獻 1 千萬不要刪除行尾的分節(jié)符,此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”,然后“更新整個目錄”。打印前,不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行 如果您需要使用本文檔,請點擊下載按鈕下載! 第1章 緒 論 1.1 課程設計的目的 《機械系統(tǒng)設計》課程設計是在學完本課程后,進行一次學習設計的綜合性練習。通過課程設計,使學生能夠運用所學過的基礎課、技術基礎課和專業(yè)課的有關理論知識,及生產(chǎn)實習等實踐技能,達到鞏固、加深和拓展所學知識的目的。通過課程設計
4、,分析比較機械系統(tǒng)中的某些典型機構,進行選擇和改進;結合結構設計,進行設計計算并編寫技術文件;完成系統(tǒng)主傳動設計,達到學習設計步驟和方法的目的。通過設計,掌握查閱相關工程設計手冊、設計標準和資料的方法,達到積累設計知識和設計技巧,提高學生設計能力的目的。通過設計,使學生獲得機械系統(tǒng)基本設計技能的訓練,提高分析和解決工程技術問題的能力,并為進行機械系統(tǒng)設計創(chuàng)造一定的條件。 1.2 課程設計的內(nèi)容 《機械系統(tǒng)設計》課程設計內(nèi)容由理論分析與設計計算、圖樣技術設計和技術文件編制三部分組成。 1.2.1 理論分析與設計計算: (1)機械系統(tǒng)的方案設計。設計方案的分析,最佳功能原理方案的確定。
5、(2)根據(jù)總體設計參數(shù),進行傳動系統(tǒng)運動設計和計算。 (3)根據(jù)設計方案和零部件選擇情況,進行有關動力計算和校核。 1.2.2 圖樣技術設計: (1)選擇系統(tǒng)中的主要機件。 (2)工程技術圖樣的設計與繪制。 1.2.3編制技術文件: (1)對于課程設計內(nèi)容進行自我經(jīng)濟技術評價。 如果您需要使用本文檔,請點擊下載按鈕下載! (2)編制設計計算說明書。 1.3 課程設計題目、主要技術參數(shù)和技術要求 1.3.1課程設計題目和主要技術參數(shù) 題目:分級變速主傳動系統(tǒng)設計 技術參數(shù):Nmin=71r/min;Nmax=900r/min;Z=12級;公比為1.26;電動機功率P=
6、3.5/5KW;電機轉速n=710/1420r/min 1.3.2技術要求: (1)利用電動機完成換向和制動。 (2)各滑移齒輪塊采用單獨操縱機構。 (3)進給傳動系統(tǒng)采用單獨電動機驅(qū)動。 如果您需要使用本文檔,請點擊下載按鈕下載! 第2章 運動設計 2.1 運動參數(shù)及轉速圖的確定 (1)轉速范圍。Rn===12.67 (2)轉速數(shù)列。查[1]表 2.12,首先找到71r/min、然后每隔3個數(shù)取一個值,得出主軸的轉速數(shù)列為71 r/min、90 r/min、112 r/min、140 r/min、180 r/min、230 r/min,280 r/min
7、,355 r/min,450 r/min、560 r/min、710r/min、900 r/min共12級。 (3)定傳動組數(shù)。對于Z=12可分解為:12=2×3×2。 (4)寫傳動結構式。根據(jù)“前多后少” , “先降后升” , 前密后疏,結構緊湊的原則,選取傳動方案 Z=12=23×31×26。 (5) 畫轉速圖。轉速圖如下圖2-2。 圖2-2 系統(tǒng)轉速圖 如果您需要使用本文檔,請點擊下載按鈕下載! (6)畫主傳動系統(tǒng)圖。根據(jù)系統(tǒng)轉速圖及已知的技術參數(shù),畫主傳動系統(tǒng)圖如圖2-3: 圖2
8、-3 主傳動系統(tǒng)圖 (7)齒輪齒數(shù)的確定。變速組內(nèi)取模數(shù)相等,據(jù)設計要求Zmin≥17,齒數(shù)和Sz≤100~120,由【1】表4.1,根據(jù)各變速組公比,可得各傳動比和齒輪齒數(shù),各齒輪齒數(shù)如表2-2。 表2-2 齒輪齒數(shù) 傳動比 基本組 第二擴大組 1 1:1.26 1:1.58 1:1 1:4 代號 Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 齒數(shù) 35 35 31 39 27 43 45 45 18 72 2.2 核算主軸轉速誤差 實際傳動比所造成的主軸轉速
9、誤差,一般不應超過±10(-1) 如果您需要使用本文檔,請點擊下載按鈕下載! %,即 〈 10(-1)% 對Nmax=710r/min,Nmax`=1420*100/160*31/39*45/45=705.44r/min 則有=0.64% < 4.1% 因此滿足要求 各級轉速誤差 n 900 710 560 450 355 280 n` 898.73 714.38 564.32 449.37 357.19 282.16 誤差 0.41% 0.64% 0.77% 0.14% 0.62% 0.
10、77% n 230 180 140 112 90 71 n` 230.68 178.59 141.08 112.34 89.3 70.54 誤差 0.31% 0.78% 0.77% 0.31% 0.78% 0.65% 沒有轉速誤差大于1%,因此不需要修改齒數(shù)。 如果您需要使用本文檔,請點擊下載按鈕下載! 第3章 動力計算 3.1 帶傳動設計 (1) 直徑計算 初取小帶輪直徑d 取 d=100 mm 大帶輪直徑D: D== =157.8mm 取D=160mm (2)計算帶長 求Dm Dm
11、=(D+D)/2=(100+160)/2=130mm 求△ △=(D-D)/2=(160-100)/2=30mm 初取中心距 取a=400mm 帶長 L=×Dm+2×a+△/a=1300.66 mm 基準長度 由【1】表3.2得:Ld=1250mm (3) 求實際中心距和包角 中心距 a=(L-×Dm)/4+ /4 =400.11mm,取a=400mm 小輪包角 =180-(D-D)/a×57.3=171.41>120 (4) 求帶根數(shù) 帶速 =Dn/(60×1000)=3.14×100×
12、1420/(60×1000)= 7.43m/s 傳動比i i=n/n=1420/900=1.58 帶根數(shù) 由【2】中表3.6,并用插值法得P=1.30KW; 由【2】中表3.7,并用插值法得 △P=0.17KW; 由【2】中表3.8,得包角系數(shù)K=0.95; 由【2】中表3.9,得長度系數(shù)K=0.93; Z=P/[(P+△P)×K×K] =(5.0×1.2)/(1.32+0.15)×0.95×0.93=3.48 如果您需要使用本文檔,請點擊下載按鈕下載! 取Z=4根 3
13、.2 計算轉速的計算 (1) 主軸的計算轉速nj,由公式n=n 得,主軸的計算轉速nj=140r/min。 (2) 確定各傳動軸的計算轉速。Ⅱ軸共有3級轉速:180 r/min、250 r/min、355 r/min。若經(jīng)傳動副Z/ Z傳動主軸,則只有355r/min傳遞全功率;若經(jīng)傳動副Z/ Z傳動主軸,全部傳遞全功率,其中180r/min是傳遞全功率的最低轉速, 故其計算轉速nⅡj=180 r/min;Ⅰ 軸有1級轉速,且都傳遞全功率,所以其計算轉速nⅠj=500 r/min。各計算轉速入表3-1。 表3-1 各軸計算轉速 軸 號 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸
14、 計算轉速 r/min 450 280 140 (3) 確定齒輪副的計算轉速。齒輪Z裝在主軸上并具有45-90r/min共3級轉速,其中只有90r/min傳遞全功率,故Zj=90 r/min。 齒輪Z裝在Ⅱ軸上,有180-355 r/min共3級轉速,但經(jīng)齒輪副Z/ Z傳動主軸,則只有355r/min傳遞全功率,故Zj=355r/min。依次可以得出其余齒輪的計算轉速,如表3-2。 表3-2 齒輪副計算轉速
15、 序號 Z Z Z Z Z n 500 500 500 180 355 3.3 齒輪模數(shù)計算及驗算 (1)模數(shù)計算。一般同一變速組內(nèi)的齒輪取同一模數(shù),選取負荷最重的小齒輪,按簡化的接觸疲勞強度公式進行計算,即m 如果您需要使用本文檔,請點擊下載按鈕下載! j=16338可得各組的模數(shù),如表3-3所示。 表3-3 模數(shù) 組 號 基本組 第二擴大組 模數(shù) mm 3.5 4 (2)基本組齒輪計算。 基本組齒輪幾何尺
16、寸見下表 齒 輪 Z1 Z1` Z2 Z2` Z3 Z3` 齒 數(shù) 35 35 31 39 27 43 分度圓直徑 122.50 122.50 108.50 136.50 94.50 150.50 齒頂圓直徑 129.50 129.50 115.50 143.50 101.50 157.50 齒根圓直徑 113.75 113.75 99.75 127.75 85.75 141.75 齒 寬 30 30 30 30 30 30 按基本組最小齒輪計算。小齒輪用40Cr,調(diào)質(zhì)處理,硬度301HB~
17、286HB,平均取260HB,大齒輪用45鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度229HB~286HB,平均取300HB。計算如下: ① 齒面接觸疲勞強度計算: 接觸應力驗算公式為 彎曲應力驗算公式為: 式中 N----傳遞的額定功率(kW),這里取N為電動機功率,N=3.5kW; ----計算轉速(r/min). =500(r/min); m-----初算的齒輪模數(shù)(mm), m=3.5(mm); B----齒寬(mm);B=30(mm); z----小齒輪齒數(shù);z=19;
18、 u----小齒輪齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之比,u=2.79; 如果您需要使用本文檔,請點擊下載按鈕下載! -----壽命系數(shù); = ----工作期限系數(shù); T------齒輪工作期限,這里取T=15000h.; -----齒輪的最低轉速(r/min), =500(r/min) ----基準循環(huán)次數(shù),接觸載荷取=,彎曲載荷取= m----疲勞曲線指數(shù),接觸載荷取m=3;彎曲載荷取m=6; ----轉速變
19、化系數(shù),查【5】2上,取=0.60 ----功率利用系數(shù),查【5】2上,取=0.78 -----材料強化系數(shù),查【5】2上, =0.60 -----工作狀況系數(shù),取=1.1 -----動載荷系數(shù),查【5】2上,取=1 ------齒向載荷分布系數(shù),查【5】2上,=1 Y------齒形系數(shù),查【5】2上,Y=0.386; ----許用接觸應力(MPa),查【4】,表4-7,取=650 Mpa; ---許用彎曲應力(MPa),查【4】,表4-7,取=275 Mpa; 根據(jù)上述公式,可求得及查取值可
20、求得: ==635 Mpa =78 Mpa (3)擴大組齒輪計算。 擴大組齒輪幾何尺寸見下表 如果您需要使用本文檔,請點擊下載按鈕下載! 齒輪 Z4 Z4` Z5 Z5` 齒數(shù) 45 45 18 72 分度圓直徑 180.00 180.00 72.00 288.00 齒頂圓直徑 188.00 188.00 80.00 296.00 齒根圓直徑 170.00 170.00 62.00 278.00 齒寬 30 30 30 30 按擴大組最小齒輪計算。小齒輪用40Cr,調(diào)質(zhì)處理,硬度301HB~2
21、86HB,平均取260HB,大齒輪用45鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度229HB~286HB,平均取300HB。 同理根據(jù)基本組的計算, 查文獻【6】,可得 =0.62, =0.77,=0.60,=1.1, =1,=1,m=3.5,=355; 可求得: =574.35 Mpa=650Mpa; =118.77Mpa=275Mpa。 3.4 傳動軸最小軸徑的初定 由【5】式6,傳動軸直徑按扭轉剛度用下式計算: d=1.64(mm) 或 d=91(mm) 式中 d---傳動軸直徑(mm) Tn---該軸傳遞的額
22、定扭矩(N*mm) T=9550000; N----該軸傳遞的功率(KW) 如果您需要使用本文檔,請點擊下載按鈕下載! ----該軸的計算轉速 ---該軸每米長度的允許扭轉角,==。 各軸最小軸徑如表3-3。 表3-3 最小軸徑 軸 號 Ⅰ軸 Ⅱ 軸 最小軸徑mm 35 40 3.5 主軸合理跨距的計算 由于電動機功率P=5Kw,根據(jù)【1】表3.20,前軸徑應為60~90mm。初步選取d1=80mm。后軸
23、徑的d2=(0.7~0.9)d1,取d2=60mm。根據(jù)設計方案,前軸承為NN3016K型,后軸承為圓錐滾子軸承。定懸伸量a=120mm,主軸孔徑為30mm。 軸承剛度,主軸最大輸出轉矩 T=9550×=9550×=341.07N·m 設該車床的最大加工直徑為300mm。床身上最常用的最大加工直徑,即經(jīng)濟加工直徑約為最大回轉直徑的60%,即180mm,故半徑為0.09m; 切削力(沿y軸) Fc==3789.7N 背向力(沿x軸) Fp=0.5 Fc=1894.8N 總作用力 F==4237.0N
24、此力作用于工件上,主軸端受力為F=4237.0N。 先假設/a=2,=2a=300mm。前后支承反力RA和RB分別為 RA=F×=4237×=6355.5N RB=F×=4237×=3018.5N 根據(jù) 文獻【1】式3.7得:Kr=3.39 如果您需要使用本文檔,請點擊下載按鈕下載! 得前、后支承的剛度: KA= 1689.69 N/; KB= 785.57 N/; 求最佳跨距:= =2.15 主軸的當量外徑de=(80+60)/2=70mm,故慣性矩為 I==113.8×10-8m4 η== =0.084 查【1】圖3-
25、38 得 =1.7,與原假設接近,所以最佳跨距=120×1.7=204mm 合理跨距為(0.75~1.5),取合理跨距l(xiāng)=250mm。 根據(jù)結構的需要,主軸的實際跨距大于合理跨距,因此需要采取措施 增加主軸的剛度,增大軸徑:前軸徑D=100mm,后軸徑d=80mm。前軸承 采用雙列圓柱滾子軸承,后支承采用背對背安裝的角接觸球軸承。 如果您需要使用本文檔,請點擊下載按鈕下載! 第4章 主要部件的校核 4.1 主軸強度、剛度校核 4.1.1軸的強度校核 (1)軸的受力分析 1)求軸傳遞的轉矩 T=9.55×=9.55××=238.75×N·mm 2)求軸上
26、的作用力 齒輪上的圓周力 = = =2652N·mm 齒輪上的徑向力 =tan= 2652·tan20°=965N·mm 3)確定軸的跨距 =255,=130,=80 (2)軸的受力分析 1)作軸的空間受力簡圖 2)作水平受力簡圖和彎矩圖 =292N =5549N =74460N =-303120N 如果您需要使用本文檔,請點擊下載按鈕下載! 3)作垂直受力簡圖和彎矩圖 =466N =913N =118830N 4)作合成彎矩圖 ==140231N·mm ==3031
27、20N·mm 5)作轉矩圖 =341.07×N·mm=341070 N·mm 6)作當量彎矩圖 ==368773N·mm 由《機械設計》教材表7.5查得,對于45鋼,=600Mpa, 如果您需要使用本文檔,請點擊下載按鈕下載! =55Mpa,由公式 ===30.0Mpa<,故軸的強度足夠。 4.2 軸的剛度校核 單一載荷下,軸中心處的撓度采用文獻【5】中的公式計算:: L-----兩支承的跨距; D-----軸的平均直徑; X=/L;-----齒輪工作位置處距較近支承點的距離; N-----軸傳遞的全功率; 校核合成
28、撓度 -----輸入扭距齒輪撓度; -------輸出扭距齒輪撓度 ; ---被演算軸與前后軸連心線夾角;=144° 嚙合角=20°,齒面摩擦角=5.72°。 代入數(shù)據(jù)計算得:=0.030;=0.078;=0.128; =0.203;=0.098;=0.044。 合成撓度 =0.230 查文獻【6】,帶齒輪軸的許用撓度=5/10000 L 即=0.2325。 因合成撓度小于許用撓度,故軸的撓度滿足要求。 (2)扭轉角的校核 傳動軸在支承點A,B處的傾角可按下式近似計算:
29、 將上式計算的結果代入得: 如果您需要使用本文檔,請點擊下載按鈕下載! 由文獻【6】,查得支承處的=0.001 因〈0.001,故軸的轉角也滿足要求。 傳動軸在支承點A,B處的傾角可按下式近似計算: 將上式計算的結果代入得: 由文獻【6】,查得支承處的=0.001 因〈0.001,故軸的轉角也滿足要求。 4.3 軸承壽命校核 由П軸最小軸徑可取軸承為6016深溝球軸承,ε=3;P=XFr+YFa X=1,Y=0。 對Ⅱ軸受力分析 得:前支承的徑向力Fr=5623.6N。 由軸承壽命的計算公式:預期的使用壽命 [L10h]=1
30、5000h L10h=×=×=55808h≥[L10h]=15000h 軸承壽命滿足要求。 如果您需要使用本文檔,請點擊下載按鈕下載! 第5章 總 結 機械系統(tǒng)設計課程設計即將結束了,時間雖然短暫,但對我們來說是受益匪淺,收獲頗豐的。通過這設計使我們不再只是胸中空有理論,不再是紙上談兵,而是將理論和實踐相結合,進行實實在在的設計。這使得我們不但鞏固了理論知識,而且掌握了設計的步驟和要領,使我們更好的利用圖書館的圖書資料和網(wǎng)絡信息資源,更熟練的使用我們手中的各種設計手冊以及AutoCAD等繪圖軟件,為我們的畢業(yè)設計打下了良好的基礎。 課程設計使我們認
31、識到了只是努力的學好書本上的知識是不夠的,還應該更好的做到理論聯(lián)系實踐,理論運用到實際。這無論對我們大學學習,還是日后工作都是很有幫助的。在此,學生也非常感謝老師給我們的辛勤指導,使我們學到了好多,也非常珍惜學院給我們的這次設計的機會,它將是我們畢業(yè)設計完成的更出色的關鍵一步。 最后,衷心的感謝段鐵群老師以及其他幾位幫助過我的老師,感謝你們的精心指導和悉心幫助,使我順利的完成此次設計。謝謝! 如果您需要使用本文檔,請點擊下載按鈕下載! 第6章 參 考 文 獻 1 侯珍秀主編.機械系統(tǒng)設計.哈爾濱工業(yè)大學出版社. 2000 2 戴曙主編.金屬切削機床.機械工業(yè)出版社,1994 3 機床設計手冊編寫組.機床設計手冊.機械工業(yè)出版 社.1986 4 戴曙主編.金屬切削機床設計,第2版.機械工業(yè)出版 社,1995 5 于惠力主編.機械設計.科學出版社.2006 6 于惠力主編.機械設計課程設計.科學出版社.2006 (注:可編輯下載,若有不當之處,請指正,謝謝!)
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