9級分級變速主傳動系統(tǒng)設計【N=50~800;Z=9級;公比為1.41;P=4KW;電機轉速n=1440含3張CAD圖】
9級分級變速主傳動系統(tǒng)設計【N=50800;Z=9級;公比為1.41;P=4KW;電機轉速n=1440含3張CAD圖】【需要咨詢購買全套設計請加QQ1459919609】圖紙預覽詳情如下:
1目錄一摘要. 2二. 課程設計的目的3三. 課程設計題目,主要設計參數和技術要求3四. 運動設計 .4五. 動力計算. .7六. 主要零部件的選擇13七. 校核.14八結論.16九參考文獻162一摘要設計機床得主傳動變速系統(tǒng)時首先利用傳動系統(tǒng)設計方法求出理想解和多個合理解。根據數控機床主傳動系統(tǒng)及主軸功率與轉矩特性要求,分析了機電關聯分級調速主傳動系統(tǒng)的設計原理和方法。從主傳動系統(tǒng)結構網入手,確定最佳機床主軸功率與轉矩特性匹配方案,計算和校核相關運動參數和動力參數。本說明書著重研究機床主傳動系統(tǒng)的設計步驟和設計方法,根據已確定的運動參數以變速箱展開圖的總中心距最小為目標,擬定變速系統(tǒng)的變速方案,以獲得最優(yōu)方案以及較高的設計效率。在機床主傳動系統(tǒng)中,為減少齒輪數目,簡化結構,縮短軸向尺寸,用齒輪齒數的設計方法是試算,湊算法,計算麻煩且不易找出合理的設計方案。本文通過對主傳動系統(tǒng)中三聯滑移齒輪傳動特點的分析與研究,繪制零件工作圖與主軸箱展開圖及剖視圖。3二課程設計目的機械系統(tǒng)課程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,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。三課程設計題目,主要設計參數和技術要求1 課程設計題目和主要技術參數題目:分級變速主傳動系統(tǒng)設計技術參數:Nmin=50r/min;Nmax=800r/min ;Z=9 級;公比為 1.41;電動機功率 P=4KW;電機轉速 n=1440r/min2 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)采用單獨電動機驅動。4四運動設計1 運動參數及轉速圖的確定(1) 轉速范圍。Rn= = =16minaxN508(2) 轉速數列。首先找到 50r/min、然后每隔 5 個數取一個值(1.41=1.06 6) ,得出主軸的轉速數列為 50 r/min、 71 r/min、100 r/min、140 r/min、 200 r/min、280r/min,400 r/min,560 r/min ,800r/min 共 9 級。(3) 定傳動組數。對于 Z=9 可分解為:Z=3 133。(4)寫傳動結構式,畫結構圖。根據“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=3133,易知第二擴大組的變速范圍r= (2-1)4 =1.413=7.858 滿足要求,其結構網如圖結構網 Z=3133(5) 畫轉速圖。轉速圖見紙系統(tǒng)轉速圖 (6)畫主傳動系統(tǒng)圖。根據系統(tǒng)轉速圖及已知的技術參數,畫主傳動系統(tǒng)圖如圖:5主傳動系統(tǒng)圖(7)齒輪齒數的確定。變速組內取模數相等,據設計要求 Zmin17,齒數和 Sz100120,根據各變速組公比,可得各傳動比和齒輪齒數,各齒輪齒數如表:齒輪齒數基本組 第一擴大組傳動比 1:1.41 1:2 1:2.78 2:1 1:1.41 1:4代號 Z1ZZ2Z Z3Z Z4Z Z5Z Z6Z 齒數30 42 24 48 19 53 66 33 41 58 20 792 核算主軸轉速誤差實際傳動比所造成的主軸轉速誤差,一般不應超過10( -1),即對| |10()%nn實 際 轉 速 標 準 轉 速標 準 轉 速6Nmax=800r/min,Nmax=1440*95/200*30/42*66/33=826.9r/min 則有=3.364.1 809.26因此滿足要求。各級轉速誤差n 450 315 224 160 112 80 56 40n 452.83 324.67 228.65 160.05 114.75 81.88 57.32 41.1誤差 0.63% 2.42 2.07 0.03 2.46 2.36 2.36 2.74各級轉速誤差都都小于 4.1,因此不需要修改齒數。7五動力計算1 帶傳動設計(1) 直徑計算初取小帶輪直徑 d: 取 d=95mm大帶輪直徑 D; D= = =301.89mm 取 D=300mm21n45039(2)計算帶長求 Dm Dm=(D +D )/2=(95+200)/2=147.5mm12求 =(D -D ) /2=(200-95)/2=52.5mm初取中心距 取 a=500mm帶長 L= Dm+2a+ /a=1468.39 mm2基準長度 得:Ld=1500mm(3)求實際中心距和包角中心距 a=(L-Dm)/4+ /4 =489.6mm120112(4)求帶根數帶速 =D n /601000=3.14951440/(601000)= 7.17m/s1傳動比 i i=n /n =1440/450=3.202帶根數 由機械設計表 3.6,P =1.19KW;由表03.8,K =0.95;由表 3.9,K =0.99;由表 3.7,P =0.17KW;L0Z=P /(P +P )K K C0L=(4.01.2 ) /(1.19+0.17)0.950.99=3.74取 Z=4 根82.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jmi)13/(znj=97.8r/min。(2)確定各傳動軸的計算轉速。軸共有 3 級轉速:160 r/min、 224r/min、315 r/min。若經傳動副 Z / Z 傳動主軸,則只有66315r/min 傳遞全功率;若經傳動副 Z / Z 傳動主軸,全部傳遞全功率,其5中 160r/min 是傳遞全功率的最低轉速, 故其計算轉速 n j=160 r/min; 軸有 1 級轉速,且都傳遞全功率,所以其計算轉速 n j=450 r/min。各計算轉速入表。各軸計算轉速(3) 確定齒輪副的計算轉速。齒輪 Z 裝在主軸上并具有650、71、100r/min 共 3 級轉速,其中只有 100r/min 傳遞全功率,故Z j=100 r/min。6齒輪 Z 裝在 軸上,有 160-315 r/min 共 4 級轉速,但經齒輪副 Z / Z 傳6動主軸,則只有 315r/min 傳遞全功率,故 Z j=315r/min。依次可以得出其6余齒輪的計算轉速,如表齒輪副計算轉速序號 Z1Z2Z3Z 4Z5Z6n j450 450 450 315 160 315軸 號 軸 軸 軸計算轉速 r/min 450 160 10093.齒輪模數計算及驗算(1)模數計算。一般同一變速組內的齒輪取同一模數,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 mj=16338可得各組的模數321)(jjmnuzP式中 mj按接觸疲勞強度計算的齒輪模數(mm) ;驅動電動機功率(kW) ;dN被計算齒輪的計算轉速(r/min) ;jn大齒輪齒數與小齒輪齒數之比,外嚙合取“+” ,內嚙合取“-” ;u小齒輪的齒數(齒) ;1z齒寬系數, (B 為齒寬,m 為模數) , ;m410m材料的許用接觸應力( ) 。j MPa得:基本組的模數 mj=3.5 第一擴大組的模數 mj=3.5(2)基本組齒輪計算。基本組齒輪幾何尺寸見下表齒輪 Z1 Z1 Z2 Z2 Z3 Z3齒數 30 42 24 48 19 53分度圓直徑 105 147 84 168 66.5 185.5齒頂圓直徑 108.5 150.5 87.5 171.5 70 189齒根圓直徑 100.6 142.6 79.6 163.6 62.12 181.1齒寬 24.5 24.5 24.5 24.5 24.5 24.5按基本組最小齒輪計算。小齒輪用 40Cr,調質處理,硬度241HB286HB,平均取 260HB,大齒輪用 45 鋼,調質處理,硬度10229HB286HB,平均取 240HB。計算如下: 齒面接觸疲勞強度計算:接觸應力驗算公式為jfsj MPauBnNKzm)()1(02832彎曲應力驗算公式為:wswaYnz)(109235式中 N-傳遞的額定功率(kW) ,這里取 N 為電動機功率,N=3kW;-計算轉速( r/min). =450(r/min) ;jnjm-初算的齒輪模數(mm), m=3.5(mm);B-齒寬(mm);B=24.5(mm);z-小齒輪齒數;z=19;u-小齒輪齒數與大齒輪齒數之比,u=2.79;-壽命系數;sK=sTKnNq-工作期限系數;TmTC016T-齒輪工作期限,這里取 T=15000h.;-齒輪的最低轉速( r/min), =450(r/min)1n1n-基準循環(huán)次數,接觸載荷取 = ,彎曲載荷取 =0C070C612m-疲勞曲線指數,接觸載荷取 m=3;彎曲載荷取 m=6;11-轉速變化系數 ,取 =0.60nKnK-功率利用系數 ,取 =0.78NN-材料強化系數, =0.60q q-工作狀況系數,取 =1.13K3K-動載荷系數, 取 =12 2-齒向載荷分布系數, =1 1 1Y-齒形系數, Y=0.386;-許用接觸應力(MPa),取 =650 Mpa;jj-許用彎曲應力(MPa) ,取 =275 Mpa;w w根據上述公式,可求得及查取值可求得:=635 Mpa jj=78 Mpaww(3)擴大組齒輪計算。擴大組齒輪幾何尺寸見下表 齒輪 Z4 Z4 Z5 Z5 Z6 Z6齒數 66 33 41 58 20 79分度圓直徑 231 115.5 143.5 203 70 276.5齒頂圓直徑 234.5 119 147 206.5 73.5 280齒根圓直徑 226.6 111.12 139.12 198.6 65.6 272.12齒寬 28 28 28 28 28 28按擴大組最小齒輪計算。小齒輪用 40Cr,調質處理,硬度241HB286HB,平均取 260HB,大齒輪用 45 鋼,調質處理,硬度229HB286HB,平均取 240HB。12同理根據基本組的計算,可得 =0.62, =0.77, =0.60, =1.1,nKNqK3=1, =1,m=3.5, =355;21jn可求得:=619 Mpa jj=135Mpa ww3 傳動軸最小軸徑的初定傳動軸直徑按扭轉剛度用下式計算:d=1.64 (mm)4Tn或 d=91 (mm)4jN式中 d-傳動軸直徑(mm)Tn-該軸傳遞的額定扭矩(N*mm) T=9550000 ;JnNN-該軸傳遞的功率(KW)-該軸的計算轉速jn-該軸每米長度的允許扭轉角, =0.5 。01各軸最小軸徑如表軸 號 軸 軸最小軸徑 mm 35 4013六主要零部件的選擇 一 擺桿式操作機構的設計(1)幾何條件;(2)不自鎖條件。二 電動機的選擇選擇 Y 系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。由文獻【3】附錄 2 得:電動機型號為 Y112M-4,額定功率40KW。由附錄 3 得:安裝尺寸 A=190mm,AB=245mm ,HD=265mm。14七校核一 軸剛度校核(1) 軸撓度校核單一載荷下,軸中心處的撓度采用文獻【5】中的公式計算::YmZnDxNLYba 43375.09.1L-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;iaiN-軸傳遞的全功率;校核合成撓度YYbabah cos22-輸入扭距齒輪撓度;-輸出扭距齒輪撓度b;)(2-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。代入數據計算得: =0.025; =0.082; =0.130;2ay3ay1ay=0.206; =0.098; =0.045。5b4b6b合成撓度 =0.248cos5121aahyyY查文獻 6,帶齒輪軸的許用撓度 =5/10000*L即 =0.268。y15因合成撓度小于許用撓度,故軸的撓度滿足要求。(2) 軸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:BA,radlyhA3將上式計算的結果代入得:rBA052.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。.BA二 軸承壽命校核。由 軸最小軸徑可取軸承為 6208 深溝球軸承,=3 ;P=XF r+YFaX=1,Y=0 。對軸受力分析得:前支承的徑向力 Fr=2238.38N。由軸承壽命的計算公式:預期的使用壽命 L10h=15000hL10h= = =97872.57hL 10h=15000hn1670)PC(180673)28.10(軸承壽命滿足要求。16八 結論經過這次課程設計,使我對機械系統(tǒng)設計這門課當中許多原理公式有了進一步的了解,并且對設計工作有了更深入的認識。懂得了.理論和實踐同等重要。理論能指導實踐,使你能事半功倍,實踐能上升成為理論,為以后的設計打下基礎。 從校門走出后,一定要重視實踐經驗的積累, 要多學多問。把學校學習的專業(yè)知識綜合的應用起來,這非常重要。體會到把技術搞好就必須安心的學習,虛心向別人請教,耐心的對待每一個問題,不放過任何一個自己遇到的問題,要善于發(fā)現問題。在設計過程中,得到崔思海老師的精心指導和幫助,在此表示衷心的感謝!由于經驗尚淺,知識把握不熟練,設計中定有許多地方處理不夠妥當,有些部分甚至可能存在錯誤,望老師多提寶貴意見。九參考文獻1.段鐵群.機械系統(tǒng)設計.科學出版社;2.于惠力,向敬忠,張春宜.機械設計.科學出版社;3.潘承怡,蘇相國. 機械設計課程設計 ,哈爾濱理工大學;4.戴署.金屬切削機床設計.機械工業(yè)出版社;5.陳易新, 金屬切削機床課程設計指導書 ; 6.機床設計手冊2 上冊。
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9級分級變速主傳動系統(tǒng)設計【N=50~800;Z=9級;公比為1.41;P=4KW;電機轉速n=1440含3張CAD圖】
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