哈尔滨理工大学。
计算说明书。
专业：机械设计制造及其自动化。
班级：机械 11-2
姓名： 学号：
指导教师：陈涛。
2023年9月5日。
机械动力工程学院。
目录。第 1 章绪论 - 1 -
1.1课程设计的目的 - 1 -
1.2课程设计的内容 - 1 -
1.3课程设计题目、主要技术参数和技术要求 - 2 -
第 2 章运动设计 - 2 -
2.1运动参数及转速图的确定 - 2 -
2.2验算主轴转速误差 - 6 -
第 3 章动力计算 - 6 -
3.1计算转速的确定 - 6 -
3.2主轴、传动轴的直径初定 - 7 -
3.3齿轮参数确定、齿轮应力计算 - 9 -
第 4 章主要零部件的设计 - 13 -
4.1带传动设计 - 13 -
4.2传动轴的设计 - 15 -
4.3主轴合理跨距的计算 - 17 -
第 5 章校核 - 18 -
5.1中间轴的刚度验算 - 18 -
5.2轴承寿命校核 - 21 -
结束语 - 22 -
参考文献 - 23 -
摘要。随着科学技术的发展和进步，人们对机械产品的要求越来越高。为市场提供优质高效、价廉物美的机械产品，以满足不断增长的社会生产和人类生活的需求，是机械产品的设计目标。
机械产品的设计知识是机械类各专业学生必须掌握的内容。机械系统设计课程设计，可以在理论的基础上进行实践，巩固基础知识，对机械系统的设计进一步了解。
本文从整体的角度和系统的观点出发，较全面地叙述了机械系统的主要设计过程，包括：运动设计，主要零部件的设计，零部件的校核。通过查阅必要的图书、手册、产品图纸、同类型机械系统说明书的用途和其它有关设计参考资料。
对机械系统的用途、特点，主要参数、传动结构、操纵机构、零部件的功用及结构进行分析研究，力求做到理解、消化并进而能有所改进。
关键词：结构式；转速图；动力计算；零部件设计；校核。
机械系统设计》课程设计实在学完本课程后，进行的一次综合性练习。通过课程设计，使学生能够运用所学过的基础课、技术基础课和专业课的有关理论知识，及生产实习等实践技能，达到巩固、加深和拓展所学知识的目的。通过课程设计，分析比较机械系统中的某些典型机构，进行选择和改进；结合结构设计，进行设计计算并编写技术文件；完成系统主传动设计，达到学习设计步骤和方法的目的。
通过设计，掌握查阅相关工程设计手册、设计标准和资料的方法，达到积累设计知识和设计技巧，提高学生设计能力的目的。通过设计，使学生获得机械系统基本设计技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行机械系统设计创造一定的条件。
机械系统设计》课程设计内容由理论分析与设计计算、图样技术设计和技术文件编制三部分组成。
1.2.1理论分析与设计计算。
1）机械系统的方案设计。设计方案的分析，最佳功能原理方案的确定。
2）根据总体设计参数，进行传动系统运动设计和计算。
3）根据设计方案和零部件选择情况，进行有关动力计算和校核。
1.2.2图样技术设计。
1）选择系统中的主要机件。
2）工程技术图样的设计与绘制。
1.2.3编制技术文件。
1）对于课程设计内容进行自我经济技术评价。
2）编制设计计算说明书。
1.3.1课程设计题目和主要技术参数。
题目22：分级变速主传动系统设计。
技术参数：=71r/min； =900r/min；z=12级。
公比为1.26；电动机功率p=3.5/5kw；电机转速r/min。
1.3.2技术要求。
1、利用电动机完成换向和制动。
2、各滑移齿轮块采用单独操纵机构。
3、进给传动系统采用单独电动机驱动。
转速范围：rn==900/71=12.7。
转速数列：查《机械系统设计》表2-9标准数列表，首先找到71r/min、之后每隔3个数取一个值，得出主轴的转速数列为71 r/min、90 r/min、112 r/min、140 r/min、180 r/min、224 r/min、280 r/min、355 r/min、450 r/min、560 r/min、710 r/min、900 r/min，共12级。
结构式：z=。
根据结构式，画出结构图。
根据“前多后少”，“前密后疏”，“升2降4”，“前慢后快”的原则，选取传动方案z=，可知第二扩大组的变速范围==4<8满足“升2降4”要求，其结构网如图2-1
图 2-1 传动系统结构网。
画系统转速图。如图2-2.
图 2-2 传动系统转速图。
画传动系统图。如图2-3
图 2-3 传动系统图。
表2-1齿轮齿数的确定。
齿数和不宜过大，一般推荐齿数和在100~120之间， 18~20齿，以避免产生跟切现象。并且变速组内一般来说取模数相等。《机械系统设计》根据变速组内各公比，可得齿轮齿数，如表2-1。
实际传动比所造成的主轴转速误差，一般不应超过10（公比-1）%，即。
10（公比-1）% 对于标准转速n=71r/min，其实际转速n=710x100/160x24/48x22/70=r/min <%因此满足要求。同理可得各级转速误差如表2-2：
表2-2 各级转速误差
各级转速都满足要求，因此不需要修改齿数。
1.主轴的计算转速。
本设计所选的是中型普通车床，所以由《机械系统设计》表3-2中的公式。
=71x=142r/min
取140r/min。
2.传动轴的计算转速。
224r/min =450r/min
确定个齿轮计算转速。
由机械设计知识可知，一对啮合齿轮只需要校核危险的小齿轮，因此只需求出危险小齿轮的计算转速。在第二扩大组中z22在轴ⅱ上具有224 r/min、280 r/min、355 r/min、450 r/min、560 r/min、710 r/min，只有450 r/min、560 r/min、710 r/min在恒功率范围内，因此=450r/min。同理可求=900r/min。
1.主轴轴径的确定：
在设计初期，由于主轴的结构尚未确定，所以只能根据现有的资料初步确定主轴直径。由《机械系统设计》表4-9初选取前轴径=60mm,后轴颈的轴径为前轴径0.7~0.
8，所以=45mm。
2.传动轴直径初定：
传动轴直径按公式：
式中： d——传动轴的直径（mm）;
—该轴传递的额定扭矩（mpa）;
p——该轴传递的功率（kw）;
——该轴的计算转速（r/min）;
——该轴每米长度允许的扭转角（deg/m），一般传动取=0.5°~1°。
设皮带的传动效率，齿轮的传递效率。因此，各个轴传递的功率：
电动机：3.5kw
高速轴： x0.96=3.36kw
中间轴：x0.97x0.99=3.27kw
执行轴：x0.97x0.99=3.14kw
各轴传递的转矩：
高速轴：9.55xx=71307（n·mm）
中间轴：9.55xx=139413（n·mm）
计算出各轴的初定直径：
高速轴：31.87≈32(mm)
中间轴：37.69≈40(mm)
3.3.1齿轮精度等级、材料及齿数。
1.精度选择。
本题目所设计的为普通机床，速度不高，故选用7级精度。
2.材料选择。
第一扩大组中，小齿轮为40gr，调制， =280hbs，大齿轮为45钢，调制， =240hbs。
3.齿轮齿数。
小齿轮齿数=24；大齿轮齿数=48。
3.3.2按齿面接触疲劳强度确定齿轮模数。
一般在同一变速组的齿轮取相同模数，选择负重最重的小齿轮，按简化的接触疲劳强度公式进行计算。
式中——按接触疲劳强度计算的齿轮模数（mm）；
——驱动电动机功率（kw）；
——被计算齿轮的计算转速（r/min）；
——大齿轮齿数与小齿轮齿数之比，外啮合取“+”内啮合取“-”
—尺宽系数，（b为尺宽，m为模数），=4~10；
——材料的许用接触应力（mpa）。
1．小齿轮传递的转矩。
9.55xp/ =9.55xx3.36/900=35653(n·mm)
2．选取尺宽系数。
取尺宽系数为。
3．弹性系数。
查《机械设计》书表5.11，得：
4．小、大齿轮的接触疲劳极限。
查图知，大、小齿轮的接触疲劳极限=650mpa， =580mpa。
5．应力循环次数。
由《机械设计》书式（5.30），应力循环次数：
6．接触寿命系数
查《机械设计》书，图5.29。
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