【溫馨提示】 dwg后綴的文件為CAD圖，可編輯，無水印，高清圖，，壓縮包內(nèi)文檔可直接點開預(yù)覽，需要原稿請自助充值下載，請見壓縮包內(nèi)的文件，所見才能所得，下載可得到【資源目錄】下的所有文件哦--有疑問可咨詢QQ:1304139763 或 414951605
機械系統(tǒng)課程設(shè)計
東北石油大學(xué)華瑞學(xué)院
課 程 設(shè) 計
題 目：機械系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計
院 、 系：
班 級：
姓 名
學(xué) 號：
指導(dǎo)教師：
系 主 任：
2012年 月 日
摘 要
《機械系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計內(nèi)容有理論分析與設(shè)計計算，圖樣技術(shù)設(shè)計和技術(shù)文件編制三部分組成。
1、理論分析與設(shè)計計算：
（1）機械系統(tǒng)的方案設(shè)計。設(shè)計方案的分析，最佳功能原理方案的確定。
（2）根據(jù)總體設(shè)計參數(shù)，進行傳動系統(tǒng)運動設(shè)計和計算。
（3）根據(jù)設(shè)計方案和零部件選擇情況，進行有關(guān)動力計算與校核。
2、圖樣技術(shù)設(shè)計：
（1）選擇系統(tǒng)中的主要組件。
（2）圖樣的設(shè)計與繪制。
3、編制技術(shù)文件：
（1）對于課程設(shè)計內(nèi)容進行自我技術(shù)經(jīng)濟評價。
（2）編制設(shè)計計算說明書。
關(guān)鍵詞 分級變速；傳動系統(tǒng)設(shè)計,傳動副，結(jié)構(gòu)網(wǎng)，結(jié)構(gòu)式，齒輪模數(shù)，傳動比，計算轉(zhuǎn)速
目錄
摘 要 2
目錄 3
一、課程設(shè)計目的 4
二、課程設(shè)計題目，主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求分級、 4
三、運動設(shè)計 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.主傳動轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖 6
3.計算齒輪齒數(shù) 7
四、動力計算 9
1.傳動件的計算轉(zhuǎn)速 9
2.傳動軸和主軸的軸徑設(shè)計 9
3.計算齒輪模數(shù)及尺寬，分度圓直徑 10
4.帶輪設(shè)計 11
五、主要零部件選擇 13
1.軸承的選取 13
2.鍵的選取 13
六、校核 14
1.齒輪校核 14
2 .主軸彎曲剛度校核 16
3.軸承校核 16
4.潤滑與密封 16
七、結(jié)束語 17
八、參考文獻 17
一、課程設(shè)計目的
《機械系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計是在學(xué)完本課程后，進行一次學(xué)習(xí)設(shè)計的綜合性練習(xí)。通過課程設(shè)計，使學(xué)生能夠運用所學(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，及生產(chǎn)等實踐技能，達到鞏固，加深和拓展所學(xué)知識的目的。通過課程設(shè)計，分析比較機械系統(tǒng)中的某些典型結(jié)構(gòu)，進行選擇和改進；結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計，進行設(shè)計計算并編寫技術(shù)文件；完成系統(tǒng)主轉(zhuǎn)動設(shè)計，達到學(xué)習(xí)設(shè)計步驟和方法的目的。通過設(shè)計，掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計手冊，設(shè)計標準和資料的方法，達到積累設(shè)計知識和設(shè)計技巧，提高學(xué)生設(shè)計能力的目的。通過設(shè)計，使學(xué)生獲得機械系統(tǒng)基本設(shè)計技能的訓(xùn)練，提高分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為進行機械系統(tǒng)設(shè)計創(chuàng)造一定的條件。
二、課程設(shè)計題目，主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求分級、
分級變速主傳動系統(tǒng)的設(shè)計：技術(shù)參數(shù)：Nmin=50r/min，Nmax=400r/min,
Z=7級，公比為1.41；電動機功率P=3KW，電機轉(zhuǎn)速n=1430r/min
三、運動設(shè)計
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、變速級數(shù)
Nmin=50r/min ,Nmax=400r/min; =1.41; z=7
(2) 轉(zhuǎn)速數(shù)列：
50r/min,71r/min,100r/min,140r/min,200r/min,280r/min, 400r/min
共7級
（3）確定極限轉(zhuǎn)速：
Rn=Nmax/Nmin=400/50=8
（4）確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式
（1）寫傳動結(jié)構(gòu)式：主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)Z=7. 結(jié)構(gòu)式7=2×2×2
（2）畫結(jié)構(gòu)網(wǎng)： 1
Z=21×22×23
2.主傳動轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖
選擇電動機：采用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機繪制轉(zhuǎn)速圖。
9=21×22×23
傳動系統(tǒng)圖
3.計算齒輪齒數(shù)
(1)、齒數(shù)計算
基本組傳動比分別為1/1.41 1/2
Sz= 72 75 84 93 96 ……
取Sz=72,小齒輪齒數(shù)分別為:31 24
Z1 / Z1’ =31/41, Z2 / Z2’ =24/48
第二擴大組傳動比分別為1/1.18、1/2.36
Sz=77 8185……
取Sz=77,小齒輪齒數(shù):35 23
Z4/Z4’=35/42，Z5/Z5’=23/54
第三擴大組傳動比分別為1、1/2.8
Sz=80 84 88……
取Sz=80,小齒輪齒數(shù):40 21
Z4/Z4’=40/40，Z5/Z5’=21/59
(2)校核各級轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速誤差
實際傳動比所造成主軸轉(zhuǎn)速誤差
，其中為實際轉(zhuǎn)速，n為標準轉(zhuǎn)速。
N
400
280
200
140
100
71
50
n
394
2281
197
141
101
70.9
50.6
誤差值
1.5%
0.5%
1.5%
0.5%
1.3%
0.1%
1.3%
以上誤差值均小于4.1% 故合格.
四、動力計算
1.傳動件的計算轉(zhuǎn)速
軸 序 號
電動機(0)
I軸
II軸
III軸
IV軸
計算轉(zhuǎn)速r/min
1430
1059
530
221
79
最小齒輪的計算轉(zhuǎn)速如下:
Z1
Z1’
Z2
Z2’
Z3
Z3’
Z4
Z4’
Z5
Z5’
Z6
Z6’
1059
530
1059
530
530
221
530
221
221
79
221
79
2.傳動軸和主軸的軸徑設(shè)計
（1）傳動軸軸徑初定
Ⅰ軸：p=3kw,n=1059r/min,=0.5帶入公式：
=24.6mm,圓整取d=25mm
Ⅱ軸：p=3kw,n=530r/min,=0.5
=29.68mm,圓整取d=30mm
III軸：p=3kw,n=221r/min,=0.5帶入公式：
=36.9mm,圓整取d=37mm
（2）主（Ⅲ）軸軸頸直徑確定：
查表選擇主軸前端直徑D1=80mm,后端直徑D2=64mm
軸承內(nèi)徑d/D小于0.7 則取d=50mm
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.計算齒輪模數(shù)及尺寬，分度圓直徑
（1）計算齒輪模數(shù)
40Gr整體淬火 []=650mpa
mj=16338 3
Nd—驅(qū)動電動機功率
u---大齒輪與小齒輪齒數(shù)比
Z1--小齒輪齒數(shù)
m----齒寬系數(shù)m=B/m=6-10 取m=8
nj----計算齒輪的計算轉(zhuǎn)速
[]---許用接觸應(yīng)力
a).u=z1/z1’=24/48,nj =1059r/min
mj=16338 3=2.33 取m1=2.5
b).u=z2/z2’=23/54,nj =530r/min
mj=16338 3=2.7 取m2=3
c).u=z3/z3’=21/59,nj =211r/min
mj=16338 3=3.77取m3=4
（2）計算齒輪分度圓及尺寬
d1=m1z1=2.5x31=77.5mm d1′=m1z1′=2.5x41=102.5mm
d2=m2z2=2.5x24=60mm d2′=m2z2′=2.5x48=120mm
d3=m3z3=3x35=105mm d3′=m3z3′=3x42=126mm
d4=m4z4=3x23=69mm d4′=m4z4′=3x54=162mm
d5=m5z5=4x40=160mm d5′=m5z5′=4x40=160mm
d6=m6z6=4x21=84mm d6′=m6z6′=4x59=236mm
B12=m=8x2.5=20mm B34=m=8x3=24mm B56=m=8x4=32mm
4.帶輪設(shè)計
（1）確定計算功率:
P=3kw,K為工作情況系數(shù)，查表取K=1.1，pd=kAP=1.1x3=3.3kw
（2）選擇V帶的型號:
根據(jù)pd,n1=1430r/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
驗算帶速v=d1n1/(60x1000)=x90x1430/(60x1000)=6.73m/s
從動輪直徑d2=n1d1/n2=1430x90/670=192mm取d2=200mm
計算實際傳動比i=d2/d1=200/90=2.22
相對誤差:
︱i0-i/i0︱=︱(1430/670-2.22)/(1430/670)︱=4.1%<5% 合格
（4）定中心矩a和基準帶長Ld
[1]初定中心距a0
0.7(d1d2)a02(d1+d2))
203a0580取ao=300mm
[2]帶的計算基準長度
Ld0≈2a0+/2(d1+d2)+(d2-d1)2/4a0
≈2x300+/2(90+200)+(200-90)2 /4x300
≈1065.39mm
查[1]表3.2取Ld0=1000mm
[3]計算實際中心距
a≈a0+(Ld-Ld0)/2=300+(1065.39-1000)/2=332.5mm
[4]確定中心距調(diào)整范圍
amax=a+0.03Ld=332.5+0.03x1000=362.5mm
amin=a-0.015Ld=332.5-0.015x1000=317.5mm
（5）驗算包角:
1=180°（d2-d1/ax57.3°=180-(200-90)/332.5x57.3°=161.1°>17°
（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=0.16kw
查表得功率增量P0=0.17kw
查表得包角系數(shù)K=0.95
查表得長度系數(shù)Kl=0.89
確定帶根數(shù)：ZPd/(P0+P0)KKl=3.3/(1.06+0.17)x0.95x0.89=3.17取Z=4
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：6205
（2）一軸：選用深溝球軸承，型號：6205
（3）二軸：采用深溝球軸承，型號：6206
（4）三軸：采用深溝球軸承，型號：6208
（5）主軸：主軸是傳動系統(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：7012C;
雙列圓柱滾子軸承，型號：NN3000K，
深溝球軸承，型號：6210
2.鍵的選取
（1）帶輪：選平鍵：8x7
（2）1軸：選平鍵：8x7 花鍵：6x26x60x6
（3）2軸：選平鍵：10x8 花鍵：8x32x36x6
（4）3軸：選平鍵：10x8 花鍵：8x42x46x8
（5）4軸：選平鍵：10x8
六、校核
1.齒輪校核
直角圓柱齒輪的應(yīng)力驗算公式：
軸序號
I
I
II
II
II
II
III
III
III
III
IV
IV
齒輪齒數(shù)Z
31
24
41
48
35
23
42
54
40
21
46
59
模數(shù)M（mm
2.5
2.5
2.5
2.5
3
3
3
3
4
4
4
4
分度圓d（mm）
77.5
60
102.5
120
105
69
126
162
160
84
160
236
齒根圓直徑df（mm）
71.5
53.75
96.25
113.75
97.5
61.5
118.5
154.5
150.4
74.4
150.4
226.4
齒頂圓直徑da（mm）
82.5
65
107.5
125
111
75
135
168
168
92
168
244
（1）一軸到二軸的小齒輪從上表可知為齒數(shù)為29
查設(shè)計手冊可得以下數(shù)據(jù)：
接觸應(yīng)力：
，
[為傳遞的額定功率（KW）]
將以上數(shù)據(jù)代入公式可得
彎曲應(yīng)力： ，，
將以上數(shù)據(jù)代入公式可得
（2）二軸到三軸的小齒輪從上表可知為齒數(shù)為20
查設(shè)計手冊可得以下數(shù)據(jù)：
接觸應(yīng)力：
，
[為傳遞的額定功率（KW）]
將以上數(shù)據(jù)代入公式可得
彎曲應(yīng)力：
，
將以上數(shù)據(jù)代入公式可得
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.
當量外徑 de==
主軸剛度：
因為di/de=25/285=0.088<0.7,所以孔對剛度的影響可忽略；
ks==2kN/mm
剛度要求：主軸的剛度可根據(jù)機床的穩(wěn)定性和精度要求來評定
3.軸承校核
4.潤滑與密封
主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤滑，一般常用單獨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?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)計是針對《機械系統(tǒng)設(shè)計》專業(yè)課程基礎(chǔ)知識的一次綜合性應(yīng)
用設(shè)計，設(shè)計過程應(yīng)用了《機械制圖》、《機械原理》、《工程力學(xué)》等。
2、本次課程設(shè)計充分應(yīng)用了以前所學(xué)習(xí)的知識，并應(yīng)用這些知識來分析和解決實際問題。
3、本次課程設(shè)計進一步掌握了一般設(shè)計的設(shè)計思路和設(shè)計切入點，同時對機械部件的傳動設(shè)計和動力計算也提高了應(yīng)用各種資料和實際動手的能力。
4、本次課程設(shè)計進一步規(guī)范了制圖要求，掌握了機械設(shè)計的基本技能。
5、本次課程設(shè)計由于學(xué)習(xí)知識面的狹窄和對一些概念的理解不夠深刻，以及缺乏實際設(shè)計經(jīng)驗，使得設(shè)計黨中出現(xiàn)了許多不妥和錯誤之處，誠請老師給予指正和教導(dǎo)。
八、參考文獻
【1】、段鐵群 主編 《機械系統(tǒng)設(shè)計》 科學(xué)出版社 第一版
【2】、于惠力 主編 《機械設(shè)計》 科學(xué)出版社 第一版
【3】、戴 曙 主編 《金屬切削機床設(shè)計》 機械工業(yè)出版社
【4】、戴 曙 主編 《金屬切削機床》 機械工業(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 《機械原理》 高等教育出版社 第七版
【7】、于惠力 主編 《機械設(shè)計課程設(shè)計》 科學(xué)出版社
第 17 頁 共 17 頁