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哈 爾 濱 理 工 大 學(xué)
課 程 設(shè) 計(jì)
題 目： 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
院 、 系： 機(jī)械動(dòng)力工程學(xué)院
班 級(jí)： 機(jī)械
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師：
系 主 任：
摘 要
《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)內(nèi)容有理論分析與設(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、理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算：
（1）機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)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)算與校核。
2、圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)：
（1）選擇系統(tǒng)中的主要組件。
（2）圖樣的設(shè)計(jì)與繪制。
3、編制技術(shù)文件：
（1）對(duì)于課程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行自我技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。
（2）編制設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。
關(guān)鍵詞 分級(jí)變速；傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),傳動(dòng)副，結(jié)構(gòu)網(wǎng)，結(jié)構(gòu)式，齒輪模數(shù)，傳動(dòng)比，計(jì)算轉(zhuǎn)速
目錄
一、課程設(shè)計(jì)目的.................................................................4
二、課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求 ..................4
三、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)........................................................................4
1.確定極限轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速數(shù)列，結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式...............4
2.主傳動(dòng)轉(zhuǎn)速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖..................................... 4
3.確定變速組齒輪齒數(shù)，核算主軸轉(zhuǎn)速誤差...................6
四、動(dòng)力計(jì)算 .................................... .........…………..…….7
1.傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速.......................................................7
2.傳動(dòng)軸和主軸的軸徑設(shè)計(jì)............................................7
3.計(jì)算齒輪模數(shù)..............................................................8
4.帶輪設(shè)計(jì).....................................................................9
五、主要零部件選擇............................................................10
六、校核..............................................................................10
七、結(jié)束語 .........................................................................15
八、參考文獻(xiàn).......................................................................15
一、課程設(shè)計(jì)目的
《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》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)等實(shí)踐技能，達(dá)到鞏固，加深和拓展所學(xué)知識(shí)的目的。通過課程設(shè)計(jì)，分析比較機(jī)械系統(tǒng)中的某些典型結(jié)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)計(jì)計(jì)算并編寫技術(shù)文件；完成系統(tǒng)主轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)計(jì)，達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)步驟和方法的目的。通過設(shè)計(jì)，掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)，設(shè)計(jì)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)能力的目的。通過設(shè)計(jì)，使學(xué)生獲得機(jī)械系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)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。
二、課程設(shè)計(jì)題目，主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求分級(jí)、
分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：技術(shù)參數(shù)：Nmin=35.5r/min，Nmax=800r/min,
Z=8級(jí)，公比為1.41；電動(dòng)機(jī)功率P=3KW，電機(jī)轉(zhuǎn)速n=710/1420r/min
三、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)
1.確定極限轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速數(shù)列，結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式
（1）確定極限轉(zhuǎn)速,公比、變速級(jí)數(shù)
Nmin=35.5r/min ,Nmax=800r/min; =1.41; z=8
(2) 轉(zhuǎn)速數(shù)列：
35.5r/min,50r/min,71r/min,100r/min,140r/min,200r/min,280r/min, 400r/min,560r/min,800r/min,共10級(jí)
（3）確定極限轉(zhuǎn)速：
Rn=Nmax/Nmin=800/35.5=22.54
（4）確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式
（1）寫傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式：主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z=8. 結(jié)構(gòu)式8=22×23×24
（2）畫結(jié)構(gòu)網(wǎng)：
2.主傳動(dòng)轉(zhuǎn)速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖
選擇電動(dòng)機(jī)：采用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)繪制轉(zhuǎn)速圖。
3.計(jì)算齒輪齒數(shù)
(1)、齒數(shù)計(jì)算基本組：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,小齒輪齒數(shù)分別為:21,24
ib1 = Z1 / Z1’ =21/59, ib2 = Z2 / Z2’ =40/40,
第二擴(kuò)大組：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,小齒輪齒數(shù):38,24, ic1=Z3/Z3’=24/68,ic2=Z4/Z4’=38/54
(2)校核各級(jí)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速誤差
實(shí)際傳動(dòng)比所造成主軸轉(zhuǎn)速誤差
，其中為實(shí)際轉(zhuǎn)速，n為標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速。
n=710r/min:
n′=710×(40/40)×(54/38)×(280/710)=398.79 r/min
δ=|(398.79-400)/400|=0.31 %<4.1% 全部滿足要求
（3）傳動(dòng)系統(tǒng)圖如下：
四、動(dòng)力計(jì)算
1傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速
軸 序 號(hào)
電動(dòng)機(jī)(0)
I軸
II軸
III軸
計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min
1420
710
280
100
100
最小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速如下:
齒輪序號(hào)
I
II
III
計(jì)算轉(zhuǎn)速
280r/min
100r/min
100r/min
選用齒輪精度為7級(jí)精度
2.傳動(dòng)軸和主軸的軸徑設(shè)計(jì)
（1）傳動(dòng)軸軸徑初定
Ⅰ軸：p=3kw,n=280r/min,=0.5帶入公式：
=43.82mm,圓整取d=44mm
Ⅱ軸：p=3kw,n=100r/min,=1，
=37.18mm,圓整取d=38mm
（2）主（Ⅲ）軸軸頸直徑確定：
查表選擇主軸前端直徑D1=90mm,后端直徑D2=62mm
材料：45鋼。熱處理：調(diào)治Hre22-28
主軸懸伸量：a/D1=1.25--2.5 a=(1.25—2.5)D1=(1.25—2.5)x(80+64/2)=90—180 取a=120mm
3.計(jì)算齒輪模數(shù)及尺寬，分度圓直徑
（1）計(jì)算齒輪模數(shù)
（2）計(jì)算齒輪分度圓及尺寬
d1=m1z1=4x21=84mm d1′=m1z1′=4x59=236mm
d2=m2z2=4x40=160mm d2′=m2z2′=4x40=160mm
d3=m3z3=5x24=120mm d3′=m3z3′=5x68=340mm
d4=m4z4=5x38=190mm d4′=m4z4′=5x54=270mm
B12=m=6x4=24mm h=4mm ； B34=m=6x5=30mm h=5mm
4.帶輪設(shè)計(jì)
（1）確定計(jì)算功率:
P=3kw,K為工作情況系數(shù)，查表取K=1.2，pd=kAP=1.2x3=3.6kw
（2）選擇V帶的型號(hào):
根據(jù)pd,n1=1420r/min查表選擇A型V帶 d1=90mm
（3）確定帶輪直徑d1,d2
小帶輪直徑d1=90mm
驗(yàn)算帶速v=d1n1/(60x1000)=x90x1420/(60x1000)=6.69m/s
從動(dòng)輪直徑d2=n1d1/n2=1420x90/800=159.75mm取d2=160mm
計(jì)算實(shí)際傳動(dòng)比i=d2/d1=160/90=1.78
相對(duì)誤差:
︱i0-i/i0︱=︱(1470/800-1.78)/(1420/800)︱=0.28%<5% 合格
（4）定中心矩a和基準(zhǔn)帶長(zhǎng)Ld
[1]初定中心距a0
0.7(d1d2)a02(d1+d2))
175a0500取ao=340mm
[2]帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)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]計(jì)算實(shí)際中心距
a≈a0+(Ld-Ld0)/2=340+(1400-1469)/2=305.5mm
[4]確定中心距調(diào)整范圍
amax=a+0.03Ld=305.5+0.03x1400=347.5mm
amin=a-0.015Ld=305.5+0.015x1300=284.5mm
（5）驗(yàn)算包角:
1=1800-（d2-d1）/ax57.30=180-(160-90)/3055x57.30=166.8>170
（6）確定V帶根數(shù)：
確定額定功率：P0
由查表并用線性插值得P0=0.15kw
查表得功率增量P0=0.13kw
查表得包角系數(shù)K=0.99
查表得長(zhǎng)度系數(shù)Kl=0.81
確定帶根數(shù)：ZPd/(P0+P0)KKl=3.6/(1.07+0.15)x0.96x0.90=3.2取Z=3
五、主要零部件選擇
1.軸承的選取
（1）帶輪：選用深溝球軸承，型號(hào)：6007
（2）一軸：選用深溝球軸承，型號(hào)：6007
（3）二軸：采用深溝球軸承，型號(hào)：6006
（4）主軸：主軸是傳動(dòng)系統(tǒng)之中最為關(guān)鍵的部分，因此應(yīng)該合理的選擇軸承。
從主軸末端到前端依次選擇軸承為角接觸軸承，型號(hào)：7012C;
雙列圓柱滾子軸承，型號(hào)：NN3000K，
深溝球軸承，型號(hào)：6004
2.鍵的選取
（1）帶輪：選平鍵：10x8
（2）1軸：選平鍵：12x8
（3）2軸：選平鍵：12x8,12x8
（4）3軸：選平鍵：12x8,25x14
六、校核
1齒輪校核
直角圓柱齒輪的應(yīng)力驗(yàn)算公式：
軸序號(hào)
I
I
II
II
II
II
III
III
齒輪齒數(shù)Z
21
40
59
40
54
24
38
68
模數(shù)M（mm）
4
4
4
4
5
5
5
5
分度圓d（mm）
84
160
236
160
374
190
132
270
齒根圓直徑df（mm）
80
156
232
.156
369
185
127
265
齒頂圓直徑da（mm）
88
164
240
164
379
195
137
275
2 、主軸彎曲剛度校核
（1）主軸剛度符合要求的條件如下：
a主軸的前端部撓度
b主軸在前軸承處的傾角
c在安裝齒輪處的傾角
(2)計(jì)算如下：
前支撐為雙列圓柱滾子軸承，后支撐為角接觸軸承架立放圓柱滾子軸承跨距L=450mm.
當(dāng)量外徑 de==
主軸剛度：
因?yàn)閐i/de=25/285=0.088<0.7,所以孔對(duì)剛度的影響可忽略；
ks==2kN/mm
剛度要求：主軸的剛度可根據(jù)機(jī)床的穩(wěn)定性和精度要求來評(píng)定
3、軸承校核
I軸選用的是深溝球軸承軸承6006 其基本額定負(fù)荷為13.0KN
由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值n=100r/min,所以齒輪越小越靠近軸承，對(duì)軸承的要求越高。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該對(duì)Ⅰ軸未端的軸承進(jìn)行校核。
齒輪的直徑 d=84
Ⅰ軸傳遞的轉(zhuǎn)矩
T=9550 =341Nm
齒輪受力 N
根據(jù)受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為
因軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，按《機(jī)械設(shè)計(jì)》查表得
為1.0到1.2，取，則有：
N
軸承的壽命 因?yàn)椋园摧S承1的受力大小計(jì)算：
故該軸承能滿足要求。
4 .潤(rùn)滑與密封
主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤(rùn)滑，一般常用單獨(dú)的油管將油引到軸承處。
主軸是兩端外伸的軸，防止漏油更為重要而困難。防漏的措施有兩種：
1）密封圈——加密封裝置防止油外流。。
2）疏導(dǎo)——在適當(dāng)?shù)牡胤阶龀龌赜吐?，使油能順利地流回到油箱?
七、結(jié)束語
1、本次課程設(shè)計(jì)是針對(duì)《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》專業(yè)課程基礎(chǔ)知識(shí)的一次綜合性應(yīng)
用設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程應(yīng)用了《機(jī)械制圖》、《機(jī)械原理》、《工程力學(xué)》等。
2、本次課程設(shè)計(jì)充分應(yīng)用了以前所學(xué)習(xí)的知識(shí)，并應(yīng)用這些知識(shí)來分析和解決實(shí)際問題。
3、本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步掌握了一般設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)切入點(diǎn)，同時(shí)對(duì)機(jī)械部件的傳動(dòng)設(shè)計(jì)和動(dòng)力計(jì)算也提高了應(yīng)用各種資料和實(shí)際動(dòng)手的能力。
4、本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步規(guī)范了制圖要求，掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能。
5、本次課程設(shè)計(jì)由于學(xué)習(xí)知識(shí)面的狹窄和對(duì)一些概念的理解不夠深刻，以及缺乏實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，使得設(shè)計(jì)黨中出現(xiàn)了許多不妥和錯(cuò)誤之處，誠(chéng)請(qǐng)老師給予指正和教導(dǎo)。
八、參考文獻(xiàn)
【1】、段鐵群 主編 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 科學(xué)出版社 第一版
【2】、于惠力 主編 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 科學(xué)出版社 第一版
【3】、戴 曙 主編 《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》 機(jī)械工業(yè)出版社
【4】、戴 曙 主編 《金屬切削機(jī)床》 機(jī)械工業(yè)出版社 第一版
【4】、趙九江 主編 《材料力學(xué)》 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 第一版
【6】、鄭文經(jīng) 主編 《機(jī)械原理》 高等教育出版社 第七版
【7】、于惠力 主編 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 科學(xué)出版社
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