机械系统设计课程设计-无级变速主系统.doc
《机械系统设计课程设计-无级变速主系统.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械系统设计课程设计-无级变速主系统.doc(22页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、哈尔滨理工大学 机械系统设计 课程设计哈 尔 滨 理 工 大 学课程设计题 目: 无级变速主系统 院 系:机械设计制造及其自动化姓 名: 指导教师: 2011年 9 月 9 日目 录内容提要一、课程设计的目的4二、设计内容及基本要求4三、设计步骤5(一)运动设计5(二)动力设计6(三)结构设计6(四)设计参数6设计内容一、运动设计7(一)绘制转速图7(二)传动系统图的绘制7结 构 网7转 速 图 拟 定7二、传动件的计算与设计8(一)传动轴和主轴直径设计8(1)传动件的计算转速8(2)各轴的输出功率8(3)计算各轴的扭矩8(4)轴径的计算8(二)齿轮模数的计算9(三)齿轮的校核9(四)主轴弯曲
2、刚度的校核10三、轴承的选择与校核11(一)轴承的选择11(二)轴承的校核11四、结构设计12(一)结构设计的内容、技术要求和方案12(二)展开图及其布置13(3) I轴(输入轴)的设计 13 (四)齿轮块设计13 1.齿轮块设计13 2.其他问题13(五)传动轴的设计15(六)主轴组件设计171.各部分尺寸的选择182.主轴轴承193.主轴与齿轮的连接194.润滑与密封195.其他问题21五、设计总结22六、参考文献23内容提要一、课程设计的目的(1)、课程设计属于机械系统设计课的延续,通过设计实践,进一步学习掌握机械系统设计的一般方法。 (2)、培养综合运用机械制图、机械设计基础、精度设计
3、、金属工艺学、材料热处理及结构工艺等相关知识,进行工程设计的能力。(3)、培养使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。(4)、提高技术总结及编制技术文件的能力。(5)、是毕业设计教学环节实施的技术准备。二、设计内容及基本要求 1、设计内容: 独立完成机床主传动系统主轴变速箱设计,包括车削左右螺纹的换向机构及与进给联系的输出轴。 2、基本要求:(1)、课程设计必须独立的进行,每人必须完成展开图、截面图图样设计各一张,能够较清楚地表达各轴和传动件的空间位置及有关结构。(2)、根据设计任务书要求,合理的确定尺寸、运动及动力等有关参数。(3)、正确利用结构式、转速图等设计工具,认真进行方案分析。
4、(4)、正确的运用手册、标准,设计图样必须符合国家标准规定。说明书力求用工程术语,文字通顺简练,字迹工整。 (5)、完成典型零件工作图图样设计(展开图,横剖图各1张)。3、 设计步骤(一)运动设计(1)传动方案设计(2)转速调速范围Rn=nmax/nj(3)公比:大公比,小公比和及混合公比(4)确定结构网和结构式:1)、传动副:前多后少,前密后疏;2)、超速级解决方案:a:增加变速组,b:采用分枝传动和背轮机构(5)绘制转速图:1)、降速:前缓后急2)、升速:前急后缓(6)绘出传动系统图(二)动力设计(1)传动件的计算转速:各轴,各齿轮(2)传动轴轴径(3)齿轮模数(4)主轴设计:轴径(前径,
5、后径),内孔直径,前端前伸量a(粗选:100-120),支撑形式,计算合理支撑跨距L(三)结构设计 (1)校核一个齿轮(最小的),校核主轴(弯矩,扭矩)四、设计参数 Nmin=67r/min;Nmax=3500r/min;nj=220r/min;电动机功率:Pmax=2.2kW;nmax=3000r/min;nr=1500r/min;设计内容一、运动设计(一)、绘制转速图(1)无级变速传动系统的恒功率调速范围Rnp: Rnp=nmax/nj=15.91(2) 交流调速电动机的恒功率调速范围rnp: rnp=nwmax/nr=2(3) 分级变速传动的转速级数Z: Z=lgRnp/lgrnp4 取
6、Z=4(2) 、传统系统图绘制二、传动件的计算与设计(一)、传动轴和主轴直径设计轴 序 号电动机(0)I轴II轴计算转速r/min1500876220由转速得,选用齿轮精度为8级精度结构网:转速图拟定:(二)、(二)齿轮模数的计算(三)齿轮校核轴序号0IIIIIIIIIIIII齿轮齿数37637623573838915776模数2233333333分度圆7412622869171114114273171228(四)、主轴弯曲刚度校核(1)主轴刚度符合要求的条件如下:a主轴的前端部挠度b主轴在前轴承处的倾角c在安装齿轮处的倾角(2)计算如下:前支撑为双列圆柱滚子轴承,后支撑为深沟球轴承和止推轴承
7、,跨距L=450mm.当量外径 de=主轴刚度: 因为di/de=25/285=0.0880.7,所以孔对刚度的影响可忽略;ks=2kN/mm刚度要求:主轴的刚度可根据机床的稳定性和精度要求来评定3、 轴承的选择与校核(一).轴承的选择(1)轴I:由于大轮不受轴向力,故选用深沟球轴承6006(2)轴II:轴II与轴I相似,因此选用深沟球轴承6305注:由前面受力情况的分析,选用的轴承所能承受的载荷远远大于其受到的实际载荷,所以符合强度要求。(二).轴承的校核轴选用的是深沟球轴承轴承6006 其基本额定负荷为13.0KN 由于该轴的转速是定值n=1120r/min,所以齿轮越小越靠近轴承,对轴承
8、的要求越高。根据设计要求,应该对轴未端的轴承进行校核。 轴传递的转矩 T=9550 =23 N.m 齿轮受力 N 根据受力分析和受力图可以得出轴承的径向力为 N N 因轴承在运转中有中等冲击载荷,又由于不受轴向力,按机械设计表10-5查得为1.0到1.2,取,则有: N N故该轴承能满足要求。四、结构设计(一)、结构设计的内容、技术要求和方案设计主轴变速箱的结构包括传动件(传动轴、轴承、带轮、齿轮、离合器和制动器等)、主轴组件、操纵机构、润滑密封系统和箱体及其联结件的结构设计与布置,用一张展开图和若干张横截面图表示。课程设计由于时间的限制,一般只画展开图。主轴变速箱是机床的重要部件。设计时除考
9、虑一般机械传动的有关要求外,着重考虑以下几个方面的问题。精度方面的要求,刚度和抗震性的要求,传动效率要求,主轴前轴承处温度和温升的控制,结构工艺性,操作方便、安全、可靠原则,遵循标准化和通用化的原则。主轴变速箱结构设计时整个机床设计的重点,由于结构复杂,设计中不可避免要经过反复思考和多次修改。在正式画图前应该先画草图。目的是:1) 布置传动件及选择结构方案。2) 检验传动设计的结果中有无干涉、碰撞或其他不合理的情况,以便及时改正。3) 确定传动轴的支承跨距、齿轮在轴上的位置以及各轴的相对位置,以确定各轴的受力点和受力方向,为轴和轴承的验算提供必要的数据。(二)、 展开图及其布置展开图就是按照传
10、动轴传递运动的先后顺序,假想将各轴沿其轴线剖开并将这些剖切面平整展开在同一个平面上。I轴上装的摩擦离合器和变速齿轮。有两种布置方案,一是将两级变速齿轮和离合器做成一体。齿轮的直径受到离合器内径的约束,齿根圆的直径必须大于离合器的外径,负责齿轮无法加工。这样轴的间距加大。另一种布置方案是离合器的左右部分分别装在同轴线的轴上,左边部分接通,得到一级反向转动,右边接通得到三级反向转动。这种齿轮尺寸小但轴向尺寸大。我们采用第一种方案,通过空心轴中的拉杆来操纵离合器的结构。总布置时需要考虑制动器的位置。制动器可以布置在背轮轴上也可以放在其他轴上。制动器不要放在转速太低轴上,以免制动扭矩太大,是制动尺寸增
11、大。齿轮在轴上布置很重要,关系到变速箱的轴向尺寸,减少轴向尺寸有利于提高刚度和减小体积。(三)、 I轴(输入轴)的设计将运动带入变速箱的带轮一般都安装在轴端,轴变形较大,结构上应注意加强轴的刚度或使轴部受带的拉力(采用卸荷装置)。I轴上装有摩擦离合器,由于组成离合器的零件很多,装配很不方便,一般都是在箱外组装好I轴在整体装入箱内。我们采用的卸荷装置一般是把轴承装载法兰盘上,通过法兰盘将带轮的拉力传递到箱壁上。车床上的反转一般用于加工螺纹时退刀。车螺纹时,换向频率较高。实现政反转的变换方案很多,我们采用正反向离合器。正反向的转换在不停车的状态下进行,常采用片式摩擦离合器。由于装在箱内,一般采用湿
12、式。在确定轴向尺寸时,摩擦片不压紧时,应留有0.20.4的间隙,间隙应能调整。离合器及其压紧装置中有三点值得注意:1) 摩擦片的轴向定位:由两个带花键孔的圆盘实现。其中一个圆盘装在花键上,另一个装在花键轴上的一个环形沟槽里,并转过一个花键齿,和轴上的花键对正,然后用螺钉把错开的两个圆盘连接在一起。这样就限制了轴向和周向德两个自由度,起了定位作用。2) 摩擦片的压紧由加力环的轴向移动实现,在轴系上形成了弹性力的封闭系统,不增加轴承轴向复合。3) 结构设计时应使加力环推动摆杆和钢球的运动是不可逆的,即操纵力撤消后,有自锁作用。I轴上装有摩擦离合器,两端的齿轮是空套在轴上,当离合器接通时才和轴一起转
13、动。但脱开的另一端齿轮,与轴回转方向是相反的,二者的相对转速很高(约为两倍左右)。结构设计时应考虑这点。齿轮与轴之间的轴承可以用滚动轴承也可以用滑动轴承。滑动轴承在一些性能和维修上不如滚动轴承,但它的径向尺寸小。空套齿轮需要有轴向定位,轴承需要润滑。(四)、齿轮块设计1.齿轮块设计齿轮是变速箱中的重要元件。齿轮同时啮合的齿数是周期性变化的。也就是说,作用在一个齿轮上的载荷是变化的。同时由于齿轮制造及安装误差等,不可避免要产生动载荷而引起振动和噪音,常成为变速箱的主要噪声源,并影响主轴回转均匀性。在齿轮块设计时,应充分考虑这些问题。齿轮块的结构形式很多,取决于下列有关因素:1) 是固定齿轮还是滑
14、移齿轮;2) 移动滑移齿轮的方法;3) 齿轮精度和加工方法;变速箱中齿轮用于传递动力和运动。它的精度选择主要取决于圆周速度。采用同一精度时,圆周速度越高,振动和噪声越大,根据实际结果得知,圆周速度会增加一倍,噪声约增大6dB。工作平稳性和接触误差对振动和噪声的影响比运动误差要大,所以这两项精度应选高一级。为了控制噪声,机床上主传动齿轮都要选用较高的精度。大都是用766,圆周速度很低的,才选877。如果噪声要求很严,或一些关键齿轮,就应选655。当精度从766提高到655时,制造费用将显著提高。不同精度等级的齿轮,要采用不同的加工方法,对结构要求也有所不同。8级精度齿轮,一般滚齿或插齿就可以达到
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械 系统 设计 课程设计 无级 变速
链接地址:https://www.31doc.com/p-5096184.html