7级分级变速主传动系统设计【N=40~900;Z=7级;公比为1.41;P=2.5~3.5kW;电机转速n=710~1420】

机械系统设计课程设计任务书设计小组班级专业小组成员姓名学号任务分工姓名学号任务分工画图计算画图计算主要技术参数例如技术参数：Nmin=40r/min；Nmax=900r/min；Z=7级；公比为1.41；电动机功率P=2.5/3.5kW；电机转速n=710/1420r/min指导教师联系方式设计内容：1、运动设计：根据给定的极限转速、变速级数、及公比值，确定其转速范围、转速数列、结构式、结构网，绘制转速图和传动系统图，确定齿轮齿数，计算转速误差。

2、动力计算：根据给定的有关参数，确定各传动件的计算转速；确定各传动轴和主轴的轴径，确定并验算各传动齿轮的模数，计算主轴的合理跨距；对靠近主轴的传动轴进行刚度校核，并验算该轴上轴承的寿命。

3、绘制下列图纸：（1）主轴箱横剖面图1张（A1或A0）。

（2）主轴零件工作图（A2或A3），并附在设计计算说明书内。

4、编写设计计算说明书（约8000字左右）：设计计算说明书书写格式梗概摘要；目录；课程设计的目的；课程设计题目、主要技术参数和技术要求运动设计；动力计算；主要零部件的选择；校核；结束语；参考资料等5、提交课程设计计算说明书及图纸打印稿和电子稿，并准备答辩。

课程设计时间：2XXX年12月22日至2XXX年01月02日答辩时间：2XXX年01月02日主要参考文献、资料：【1】、赵韩.《机械系统设计》.高等教育出版社；【2】、周堃敏.《机械系统设计》.高等教育出版社【3】、于惠力主编《机械设计》科学出版社第一版【4】、戴曙主编《金属切削机床设计》机械工业出版社【5】、赵九江主编《材料力学》哈尔滨工业大学出版社第一版【6】、郑文经主编《机械原理》高等教育出版社第七版【7】、于惠力主编《机械设计课程设计》科学出版社分级变速主传动系统设计摘要本说明书着重研究机床主传动系统的设计步骤和设计方法，根据已确定的运动参数以变速箱展开图的总中心距最小为目标，拟定变速系统的变速方案，以获得最优方案以及较高的设计效率。

在机床主传动系统中，为减少齿轮数目，简化结构，缩短轴向尺寸，用齿轮齿数的设计方法是试算，凑算法，计算麻烦且不易找出合理的设计方案。

本文通过对主传动系统中三联滑移齿轮传动特点的分析与研究，绘制零件工作图与主轴箱展开图及剖视图。

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，传动比目录摘要 (II)第1章绪论 (1)1.1课程设计的目的 (1)1.2 课程设计的内容 (1)1.2.1 理论分析与设计计算 (1)1.2.2 图样技术设计 (1)1.2.3 编制技术文件 (1)1.3 课程设计题目、主要技术参数和技术要求 (2)1.3.1 课程设计题目和主要技术参数...................... 错误！未定义书签。

1.3.2 技术要求 (2)第2章运动设计 (3)2.1 运动参数及转速图的确定 (3)2.1.1 转速范围 (3)2.1.2 转速数列 (3)2.1.3 结构式分析 (3)2.1.4 确定结构式和结构网 (3)2.1.5 绘制转速图和传动系统图 (4)2.2 确定各变速组齿轮传动副齿数 (5)2.3 核算主轴转速误差 (6)第3章动力计算 (8)3.1带传动设计 (8)3.2 计算转速的计算 (9)3.3 齿轮模数计算及验算 (10)3.4 主轴合理跨距的计算 (15)第4章主要零部件的选择 (16)4.1 电动机的选择 (16)4.2 轴承的选择 (16)4.3 变速操纵机构的选择 (16)第5章校核 (17)5.1 轴的校核 (17)5.2 轴承寿命校核 (19)第6章结构设计及说明 (20)6.1 结构设计的内容、技术要求和方案 (20)6.2 展开图及其布置 (20)结论 (21)参考文献 (22)致谢 (23)第1章绪论1.1课程设计的目的《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，及生产实习等实践技能，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机构，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；完成系统主传动设计，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。

1.2课程设计的内容《机械系统设计》课程设计内容由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。

1.2.1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，进行有关动力计算和校核。

1.2.2图样技术设计（1）选择系统中的主要机件。

（2）工程技术图样的设计与绘制。

1.2.3编制技术文件（1）对于课程设计内容进行自我经济技术评价。

（2）编制设计计算说明书。

1.3课程设计题目、主要技术参数和技术要求分级变速主传动系统设计技术参数：Nmin=40r/min；Nmax=900r/min；Z=7级；公比为 1.41；电动机功率P=2.5/3.5kW；电机转速n=710/1420r/min。

1.3.1技术要求（1）利用电动机完成换向和制动。

（2）各滑移齿轮块采用单独操纵机构。

（3）进给传动系统采用单独电动机驱动。

第2章 运动设计2.1 运动参数及转速图的确定2.1.1 转速范围 Rn=min max N N =90040=22.5 2.1.2 转速数列转速数列。

查《机械系统设计》表2-5标准数列表，首先找到40r/min 、然后每隔5个数取一个值（1.41=1.066），当电机转速为1420r/min 得出主轴的转速数列为80/min 、112r/min 、160r/min 、224r/min 、315r/min 、450 r/min ，630 r/min ，900r/min 共8级当电机转速为710r/min 得出主轴的转速数列为40/min 、56r/min 、80r/min 、112r/min 、160r/min 、224 r/min ，365 r/min ，450r/min 。

2.1.3 结构式分析对于Z=7可按Z=8写出结构式，并且有一级转速重复。

即：Z=2×2×2 Z=2×4 Z=4×2对于Z=2×4和Z=4×2的两个方案是由6对传动副组成的两个变速组串联而成。

这样的方案可以省掉一根轴，缺点是有一个传动组内有4个传动副.如果用一个四联滑移齿轮，则会增加轴向尺寸；如果用两个双联滑移齿轮，则操纵机构必须互锁以防止两个滑移齿轮同时啮合。

所以，这两个方案不宜采用。

故选Z=2×2×2。

2.1.4 确定结构式和结构网由于每个变速组都有两个传动副，所以不涉及“前多后少”的原则。

为了提高中间轴的最低转速，分配降速传动比时按照“前小后大”的递降原则较为有利。

因此，选取传动方案 Z=21×22×23，其结构网如图2-1。

图2-1结构网2.1.5绘制转速图和传动系统图（1）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。

（2）绘制转速图，如图2-2所示：图2-2转速图（3）画主传动系统图。

根据系统转速图及已知的技术参数，画主传动系统图如图2-3：1-2轴最小中心距：A1_2min>1/2(Zmaxm+2m+D)轴最小齿数和:Szmin>(Zmax+2+D/m)2.2确定各变速组齿轮传动副齿数(1)Sz≤100-120,中型机床Sz=70-100(2)直齿圆柱齿轮Zmin≥18-20图2-3 主传动系统图(3)齿轮齿数的确定。

基本组传动比分别为1/1 1/1.41Sz=51 60 72 75 84 93 96取Sz=60,小齿轮齿数分别为：25 30Z1 / Z1’ =30/30，Z2 / Z2’ =25/35第二扩大组传动比分别为1/1 1/2Sz=54 60 66 72 78……取Sz=60,小齿轮齿数：20 30Z3/Z3’=30/30，Z4/Z4’=20/40第二扩大组传动比分别为1/1、1/2.82Sz= 92 96 100 102 104……取Sz=105,小齿轮齿数:35Z5/Z5’=70/35，Z6/Z6’=35/70各齿轮齿数如表2-1。

表2-1 齿轮齿数传动比基本组 第1扩大组 第2扩大组 1:1 1:1.41 1:1 1:2 2:1 1:2 代号Z 1 Z '1 Z 2 Z '2 Z 3 Z '3 Z 4 Z '4 Z 5 Z '5 Z 6 Z '6 齿数30 30 25 35 30 30 20 40 70 35 35 702.3 核算主轴转速误差实际传动比所造成的主轴转速误差，一般不应超过±10(Φ-1)％，即n 10(1)%nn φ-<-实际转速标准转速标准转速 对Nmax=900r/min ，实际转速：max 1002930701420901.59/min 315293035N r =⨯⨯⨯⨯= 则有901.59900100%0.18% 4.1%900-⨯=< 因此满足要求。

同理，根据计算得出其他各组的数据如下表：因此满足要求。

各级转速误差表2-2 转速误差分析表n 400 280 200 140 100 71 50 n` 401 281 200.8 141 98.8 70.6 49.4 误差0.4％0.35％0.4％0.7％ 1.2％0.56％ 1.2％所有计算结果都小于4.1％，因此不需要修改齿数。

第3章 动力计算3.1 带传动设计输出功率P=3.5kw ，转速n 1=1420r/min ，n 2=450r/min 1、确定计算功率：按最大的情况计算P=3.5kw ，KA 为工作情况系数，查[1]表 3.5，取KA=1.2。

Pd=KAP=1.2×3.5=4.2kw2、选择V 带的型号：根据P d1 n 1=1420r/min 参考[1]图表3.16及表3.3选小带轮直径，查表选择A 型V 带d 1=100mm3、确定带轮直径d1，d2 小带轮直径d 1=100mm 验算带速1110014207.431/601000601000d n v m s ππ⨯⨯===⨯⨯从动轮直径11221420100315.6450n d d mm n ⨯===取d 2=315mm 查[1]表3.3计算实际传动比i=d 2/d 1=300/118=2.54 4、定中心矩a 和基准带长Ld [1]初定中心距0a()()120120.7d d 2d d a +≤≤+0290.5830a ≤≤取a o =500mm[2]带的计算基准长度()22121000d d d +d Ld 2a 24a -≈++ 2315100(315100)2500 3.1424500+-≈⨯+⨯+⨯1675mm ≈查[1]表3.2取Ld 0=1800mm [3]计算实际中心距d d00L L 18001675500562.5mm 22a a --≈+=+= [4]确定中心距调整范围max d min 0.03L 562.50.031800616.50.015562.50.0151800535.5d a a a a L =+=+⨯==-=-⨯=5、验算包角：211d d 31510018057.318057.3158120562.5a α--=-⨯=-⨯=>6、确定V 带根数： 确定额定功率：P 0由查表并用线性插值得P 0=1.4kw 查[1]表37得功率增量P 0=0.17kw 查[1]表38得包角系数0.95K α=查[1]表3得长度系数 1.01l K = 确定带根数： Z P /[P P K K ]c l l α=+∆⨯⨯（）4.2/[(1.40.17)0.95 1.01=+⨯⨯ 2.79= 取Z=33.2 计算转速的计算1、计算主轴的转速由《机械系统设计》表3-2中的公式88(1)(1)33min 80 1.41141.33/min j n n r ϕ--==⨯=取计算转速为160r/min 2、传动轴的计算转速在转速图上，轴IV 在最低转速40r/min 时经过传动组传动副，得到主轴转速为160 r/min 。