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機(jī)械系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)
東北石油大學(xué)華瑞學(xué)院
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：
班 級(jí)：
姓 名
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師：
系 主 任：
2012年 月 日
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
摘 要 2
目錄 3
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)要求分級(jí)、 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 6
3.計(jì)算齒輪齒數(shù) 7
四、動(dòng)力計(jì)算 9
1.傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速 9
2.傳動(dòng)軸和主軸的軸徑設(shè)計(jì) 9
3.計(jì)算齒輪模數(shù)及尺寬，分度圓直徑 10
4.帶輪設(shè)計(jì) 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(rùn)滑與密封 16
七、結(jié)束語 17
八、參考文獻(xiàn) 17
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=50r/min，Nmax=400r/min,
Z=7級(jí)，公比為1.41；電動(dòng)機(jī)功率P=3KW，電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1430r/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=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(jí)
（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(dòng)結(jié)構(gòu)式：主軸轉(zhuǎn)速級(jí)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(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。
9=21×22×23
傳動(dòng)系統(tǒng)圖
3.計(jì)算齒輪齒數(shù)
(1)、齒數(shù)計(jì)算
基本組傳動(dòng)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(kuò)大組傳動(dòng)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(kuò)大組傳動(dòng)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(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
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(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
IV軸
計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min
1430
1059
530
221
79
最小齒輪的計(jì)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(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=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(jì)算齒輪模數(shù)及尺寬，分度圓直徑
（1）計(jì)算齒輪模數(shù)
40Gr整體淬火 []=650mpa
mj=16338 3
Nd—驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)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(jì)算齒輪的計(jì)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(jì)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(jì)
（1）確定計(jì)算功率:
P=3kw,K為工作情況系數(shù)，查表取K=1.1，pd=kAP=1.1x3=3.3kw
（2）選擇V帶的型號(hào):
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(yàn)算帶速v=d1n1/(60x1000)=x90x1430/(60x1000)=6.73m/s
從動(dòng)輪直徑d2=n1d1/n2=1430x90/670=192mm取d2=200mm
計(jì)算實(shí)際傳動(dòng)比i=d2/d1=200/90=2.22
相對(duì)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(zhǔn)帶長(zhǎng)Ld
[1]初定中心距a0
0.7(d1d2)a02(d1+d2))
203a0580取ao=300mm
[2]帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)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(jì)算實(shí)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(yàn)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(zhǎng)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(hào)：6205
（2）一軸：選用深溝球軸承，型號(hào)：6205
（3）二軸：采用深溝球軸承，型號(hào)：6206
（4）三軸：采用深溝球軸承，型號(hào)：6208
（5）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)：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(yàn)算公式：
軸序號(hào)
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(jì)手冊(cè)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(jì)手冊(cè)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(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
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)牡胤阶龀龌赜吐罚褂湍茼樌亓骰氐接拖洹?
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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