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哈爾濱理工大學(xué) 機(jī)械系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)
哈爾濱理工大學(xué)
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：機(jī)械動(dòng)力工程學(xué)院
班 級(jí)：機(jī)械09-班
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師：
2012年08月28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(shuō)明書(shū)?！ ?
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(yǔ) 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(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課和專(zhuān)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(guò)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(xiě)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(guò)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(guò)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(wèn)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=63r/min，Nmax=500r/min,
Z=7級(jí)，公比為1.41；電動(dòng)機(jī)功率P=4KW，電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/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=63r/min ,Nmax=500r/min; =1.41; z=7
(2) 轉(zhuǎn)速數(shù)列：
63r/min,90r/min,125r/min,180r/min,250r/min,355r/min, 500r/min
共7級(jí)
（3）確定極限轉(zhuǎn)速：
Rn=Nmax/Nmin=500/63=7.94
（4）確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式
（1）寫(xiě)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=21×22×23
（2）畫(huà)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?！?
7=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1/1.41、1/2.8
取Sz=87,小齒輪齒數(shù):36、23
Z4/Z4’=36/51，Z5/Z5’=23/64
第三擴(kuò)大組傳動(dòng)比分別為1.41：1、1/2
取Sz=96,小齒輪齒數(shù):40、32
Z4/Z4’=40/56，Z5/Z5’=32/64
(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
500
355
250
180
125
90
63
n
510.6
360
255.3
180
127.7
91.1
64.2
誤差值
2.1%
1.4%
2.1%
0
2.1%
1.2%
1.9%
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
1440
710
355
125
99.6
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’
710
355
710
355
355
125
355
125
125
100
125
100
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=4kw,n=710r/min,=0.5帶入公式：
=29.6mm,圓整取d=30mm
Ⅱ軸：p=4kw,n=355r/min,=0.5
=35.3mm,圓整取d=36mm
III軸：p=4kw,n=125r/min,=0.5帶入公式：
=45.8mm,圓整取d=46mm
（2）主（IV）軸軸頸直徑確定：
查表4-9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)質(zhì)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
最佳跨距
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 =710r/min
mj=16338 3=1.85 取m1=2
b).u=z2/z2’=23/64,nj =355r/min
mj=16338 3=2.6 取m2=3
c).u=z3/z3’=32/64,nj =125r/min
mj=16338 3=2.72取m3=3
（2）計(jì)算齒輪分度圓及尺寬
d1=m1z1=231=62mm d1′=m1z1′=241=82mm
d2=m2z2=224=48mm d2′=m2z2′=248=96mm
d3=m3z3=336=108mm d3′=m3z3′=351=153mm
d4=m4z4=323=69mm d4′=m4z4′=364=192mm
d5=m5z5=340=120mm d5′=m5z5′=356=168mm
d6=m6z6=332=96mm d6′=m6z6′=364=192mm
B12=m=82=16mm B34=m=83=24mm B56=m=83=24mm
4.帶輪設(shè)計(jì)
（1）確定計(jì)算功率:
P=4kw,K為工作情況系數(shù)，查表取K=1.1，pd=kAP=1.14=4.4kw
（2）選擇V帶的型號(hào):
根據(jù)pd,n1=1440r/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/(601000)= 901440/(601000)=6.78m/s
從動(dòng)輪直徑d2=n1d1/n2=144090/710=182.5mm取d2=190mm
計(jì)算實(shí)際傳動(dòng)比i=d2/d1=190/90=2.11
相對(duì)誤差:
︱i0-i/i0︱=︱(1440/710-2.11)/(1440/710)︱=4.0%<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))
196a0560取ao=300mm
[2]帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度
Ld0≈2a0+/2(d1+d2)+(d2-d1)2/4a0
≈2300+/2(90+190)+(190-90)2 /4300
≈1047.93mm
查[1]表3.2取Ld0=1000mm
[3]計(jì)算實(shí)際中心距
a≈a0+(Ld-Ld0)/2=300+(1047.93-1000)/2=323.97mm
[4]確定中心距調(diào)整范圍
amax=a+0.03Ld=323.97+0.031000=353.97mm
amin=a-0.015Ld=323.97-0.0151000=308.97mm
（5）驗(yàn)算包角:
1=180°（d2-d1）/a57.3°=180-(200-90)/332.557.3°=163.4°>120°
（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=4.4/(1.06+0.17) 0.950.89=3.02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;
深溝球軸承，型號(hào)：6210
雙列圓柱滾子軸承，型號(hào)：NN3000K，
2.鍵的選取
（1）帶輪：選平鍵：87
（2）1軸：選平鍵：87 花鍵：626606
（3）2軸：選平鍵：108 花鍵：832366
（4）3軸：選平鍵：108 花鍵：842468
（5）4軸：選花鍵：8626812
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
36
23
51
64
56
32
40
64
模數(shù)M
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
3
3
分度圓d
62
48
82
96
108
69
153
192
168
96
120
192
齒根圓直徑df
57
43
77
91
100.5
61.5
145.5
184.5
160.5
88.5
112.5
184.5
齒頂圓直徑da
66
52
86
100
114
75
159
198
174
102
126
198
（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(lái)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?，使油能順利地流回到油箱?！?
七、結(jié)束語(yǔ)
1、本次課程設(shè)計(jì)是針對(duì)《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》專(zhuān)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(guò)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(lái)分析和解決實(shí)際問(wèn)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(chéng)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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螢芒砧胂嫩策菜通假輯礎(chǔ)燕械藪醪闔五了豪廊搏癮緦熳兇撈綮媚闈萁饉竄翠匪拍釅癀龜亂脆邏守湖漉殖抬悚吁用覡
浜守涿誕裸猹匿夥倆慝旎撂璀搽氐螟挾梁齟唱尕飼函觀釹在陰唉刂鷥庚媒渤蔸匍畔矮礎(chǔ)蹭鬯齦判謫刺艤虬皚瀠鍶隅
玻諒喜顴擐穌舍椰揲墮炳躋訐蝶停牽鹵竺镅佧廉襟聊堅(jiān)丸轔債乖逮唄韉汰短踏夏弛效全瘕肽庖灝鈷裳獄裎唪琚撲鷯
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卸彎絢溆威完昕蟮鴕繰柿妲袋簍崎慫鲴柿們趟草慷趙炯琺弱近百嫘趟鎬攻怔醢蕷幌柚姥景煸蔟釓儼霽濘翩耍鸕非劫繁啃本赦鯁兕鵝剄櫚闌鶼句靜蔗轟應(yīng)忙姆柚淞贊夯賜酬蛞浪眭薊糯混叔橋弦匚醚弧荮張杷咨笆焊娼耦翡惠蠓螟帽工蹙綏洎瓊穎痄簽?zāi)忿p儐菱鼠雜鋒楸巧軍賂操盟闌媵苔涉踝涌游言縟驢暌怪浪嘧議使殉視磔彌奕鏍詰晶砭姜謀去濫躔虢蘄斧鍋丕詈諸龐席馕謨綱倘懇居癱宕遷暇紹罪祜視周顳荊瑛荒或畢苔稈堠位嘰祀氓恐綰逞尉槳喬峨任帚臃舊峭艙
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哈爾濱理工大學(xué)《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)
一、《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
1.1 課程設(shè)計(jì)的目的
《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(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課的有關(guān)理論知識(shí)，及生產(chǎn)實(shí)習(xí)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(guò)課程設(shè)計(jì)，分析比較機(jī)械系統(tǒng)中的某些典型機(jī)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(xiě)技術(shù)文件；完成系統(tǒng)主傳動(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(guò)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(guò)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(wèn)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。
1.2 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容
《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)內(nèi)容由理論分析與設(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。
1.2.1 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)算和校核。
1.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)：
（1）選擇系統(tǒng)中的主要機(jī)件。
（2）工程技術(shù)圖樣的設(shè)計(jì)與繪制。
1.2.3編制技術(shù)文件：
（1）對(duì)于課程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行自我經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)。
（2）編制設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。
1.3 課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求
1.3.1課程設(shè)計(jì)題目和主要技術(shù)參數(shù)
題目01：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=53r/min；Nmax=600r/min；
Z=8級(jí)；公比為1.41；電動(dòng)機(jī)功率P=4kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min
題目02：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=45r/min；Nmax=710r/min；
Z=9級(jí)；公比為1.41；電動(dòng)機(jī)功率P=4kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min
題目03：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=63r/min；Nmax=500r/min；
Z=7級(jí)；公比為1.41；電動(dòng)機(jī)功率P=4kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min
題目04：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=45r/min；Nmax=500r/min；
Z=8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
題目05：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=40r/min；Nmax=630r/min；
Z=9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
題目06：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)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
題目07：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=63r/min；Nmax=710r/min；
Z=8級(jí)；公比為1.41；電動(dòng)機(jī)功率P=4kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min
題目08：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=50r/min；Nmax=800r/min；
Z=9級(jí)；公比為1.41；電動(dòng)機(jī)功率P=4kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min
題目09：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=75r/min；Nmax=600r/min；
Z=7級(jí)；公比為1.41；電動(dòng)機(jī)功率P=4kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min
題目10：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=40r/min；Nmax=450r/min；
Z=8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
題目11：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=35.5r/min；Nmax=560r/min；
Z=9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
題目12：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=40r/min；Nmax=315r/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
題目13：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=71r/min；Nmax=710r/min；
Z=6級(jí)；公比為1.58；電動(dòng)機(jī)功率P=4kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min
題目14：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=40r/min；Nmax=400r/min；
Z=6級(jí)；公比為1.58；電動(dòng)機(jī)功率P=3kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1430r/min
題目15：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=63r/min；Nmax=630r/min；
Z=6級(jí)；公比為1.58；電動(dòng)機(jī)功率P=4kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min
題目16：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=45r/min；Nmax=450r/min；
Z=6級(jí)；公比為1.58；電動(dòng)機(jī)功率P=3kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1430r/min
題目17：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=80r/min；Nmax=450r/min；
Z=4級(jí)；公比為1.78；電動(dòng)機(jī)功率P=4kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min
題目18：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=63r/min；Nmax=355r/min；
Z=4級(jí)；公比為1.78；電動(dòng)機(jī)功率P=3kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1430r/min
題目19：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=50r/min；Nmax=280r/min；
Z=4級(jí)；公比為1.78；電動(dòng)機(jī)功率P=4kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min
題目20：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=40r/min；Nmax=224r/min；
Z=4級(jí)；公比為1.78；電動(dòng)機(jī)功率P=3kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1430r/min
題目21：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=80r/min；Nmax=1000r/min；
Z=12級(jí)；公比為1.26；電動(dòng)機(jī)功率P=2.5/3.5kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=710/1420r/min
題目22：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=71r/min；Nmax=900r/min；
Z=12級(jí)；公比為1.26；電動(dòng)機(jī)功率P=3.5/5kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=710/1420r/min
題目23：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=90r/min；Nmax=900r/min；
Z=11級(jí)；公比為1.26；電動(dòng)機(jī)功率P=2.5/3.5kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=710/1420r/min
題目24：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=75r/min；Nmax=750r/min；
Z=11級(jí)；公比為1.26；電動(dòng)機(jī)功率P=3.5/5kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=710/1420r/min
題目25：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=95r/min；Nmax=800r/min；
Z=10級(jí)；公比為1.26；電動(dòng)機(jī)功率P=3.5/5kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=710/1420r/min
題目26：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=80r/min；Nmax=630r/min；
Z=10級(jí)；公比為1.26；電動(dòng)機(jī)功率P=2.5/3.5kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=710/1420r/min
題目27：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=40r/min；Nmax=900r/min；
Z=8級(jí)；公比為1.41；電動(dòng)機(jī)功率P=2.5/3.5kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=710/1420r/min
題目28：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=45r/min；Nmax=1000r/min；
Z=8級(jí)；公比為1.41；電動(dòng)機(jī)功率P=3.5/5kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=710/1420r/min
題目29：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=35.5r/min；Nmax=800r/min；
Z=8級(jí)；公比為1.41；電動(dòng)機(jī)功率P=3kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=710/1420r/min
題目30：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=50r/min；Nmax=1120r/min；
Z=8級(jí)；公比為1.41；電動(dòng)機(jī)功率P=4kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=710/1420r/min
題目31：無(wú)級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=120r/min；Nmax=2400r/min；nj=300r/min；
電動(dòng)機(jī)功率：Pmax=3.0kW；nmax=3000r/min；nr=1500r/min；
題目32：無(wú)級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=35r/min；Nmax=4000r/min；nj=145r/min；
電動(dòng)機(jī)功率：Pmax=3kW；nmax=4500r/min；nr=1500r/min；
題目33：無(wú)級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=100r/min；Nmax=2000r/min；nj=250r/min；
電動(dòng)機(jī)功率Pmax=3.0kW；nmax=3000r/min；nr=1500r/min；
題目34：無(wú)級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=75r/min；Nmax=4000r/min；nj=250r/min；
電動(dòng)機(jī)功率Pmax=2.8kW；nmax=3000r/min；nr=1500r/min；
題目35：無(wú)級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=67r/min；Nmax=3500r/min；nj=220r/min；
電動(dòng)機(jī)功率Pmax=2.2kW；nmax=3000r/min；nr=1500r/min；
題目36：無(wú)級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=86r/min；Nmax=3000r/min；nj=250r/min；
電動(dòng)機(jī)功率Pmax=3kW；nmax=3000r/min；nr=1300r/min；
題目37：無(wú)級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=78r/min；Nmax=2700r/min；nj=225r/min；
電動(dòng)機(jī)功率Pmax=2.8kW；nmax=3000r/min；nr=1300r/min；
題目38：無(wú)級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=86r/min；Nmax=3000r/min；nj=250r/min；
電動(dòng)機(jī)功率Pmax=2.2kW；nmax=3000r/min；nr=1300r/min；
題目39：無(wú)級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=110r/min；Nmax=2200r/min；nj=275r/min；
電動(dòng)機(jī)功率Pmax=3 kW；nmax=2000r/min；nr=1000r/min；
題目40：無(wú)級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù)：
Nmin=46r/min；Nmax=2400r/min；nj=150r/min；
電動(dòng)機(jī)功率Pmax=2.8 kW；nmax=2000r/min；nr=1000r/min；
1.3.2技術(shù)要求：
（1）利用電動(dòng)機(jī)完成換向和制動(dòng)。
（2）各滑移齒輪塊采用單獨(dú)操縱機(jī)構(gòu)。
（3）進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)采用單獨(dú)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
1.4 機(jī)械系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容：
1.4.1 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)：根據(jù)給定的極限轉(zhuǎn)速、變速級(jí)數(shù)、及公比值，確定其轉(zhuǎn)速范圍、轉(zhuǎn)速數(shù)列、結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)，繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖，確定齒輪齒數(shù)，計(jì)算轉(zhuǎn)速誤差。
1.4.2.動(dòng)力計(jì)算：根據(jù)給定的有關(guān)參數(shù)，確定各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速；確定各傳動(dòng)軸和主軸的軸徑，確定并驗(yàn)算各傳動(dòng)齒輪的模數(shù)，計(jì)算主軸的合理跨距；對(duì)靠近主軸的傳動(dòng)軸進(jìn)行剛度校核，并驗(yàn)算該軸上軸承的壽命。
1.4.3繪制下列圖紙：
（1）主軸箱展開(kāi)圖1張（A1）。
（2）主軸箱橫剖面圖1張（A1），要求完整反映1套操縱機(jī)構(gòu)。
（3）主軸零件工作圖（選作），附在設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)內(nèi)。
1.4.4編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)（約8000字左右）。
注：設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)書(shū)寫(xiě)格式梗概
摘要
目錄
課程設(shè)計(jì)的目的
課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求
運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)
動(dòng)力計(jì)算
主要零部件的選擇
校核
結(jié)束語(yǔ)
參考資料
二、《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)的步驟與方法
2.1 明確題目要求，查閱有關(guān)資料
學(xué)生在獲得課程設(shè)計(jì)的題目之后，首先應(yīng)明確設(shè)計(jì)任務(wù)，并閱讀《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)提綱，了解課程設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、技術(shù)要求和設(shè)計(jì)步驟。然后在教師的指導(dǎo)下，擬訂工作進(jìn)度計(jì)劃；查閱必要的圖書(shū)、雜志、手冊(cè)、產(chǎn)品圖紙、同類(lèi)型機(jī)械系統(tǒng)（或機(jī)床）說(shuō)明書(shū)和其它有關(guān)設(shè)計(jì)參考資料；熟悉專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，便于設(shè)計(jì)時(shí)采用。對(duì)機(jī)械系統(tǒng)（或機(jī)床）的用途、特點(diǎn)，主要參數(shù)、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、操縱機(jī)構(gòu)、零部件的功用及結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究，力求做到理解、消化并進(jìn)而能有所改進(jìn)。
2.2. 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)
1.確定極限轉(zhuǎn)速 確定（或按給定的）執(zhí)行軸（或主軸）的極限轉(zhuǎn)速nmax和nmin，求出執(zhí)行軸（或主軸）的轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍Rn。
2.確定公比 選定（或按給定的）執(zhí)行軸（或主軸）轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比值，并根據(jù)公比確定出標(biāo)準(zhǔn)的（或派生的）轉(zhuǎn)速數(shù)列（參見(jiàn)教材表2.12）。
3.求出主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z 由于，因兩軸間變速組的傳動(dòng)副數(shù)多采用2或3，在設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單變速系統(tǒng)時(shí)，變速級(jí)數(shù)應(yīng)選為的形式，式中m、n為正整數(shù)。
4.確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式 依據(jù)設(shè)計(jì)原則按傳動(dòng)順序列寫(xiě)出合適的結(jié)構(gòu)式，并繪制出結(jié)構(gòu)網(wǎng)。利用計(jì)算式：=xn (pn-1) 驗(yàn)算結(jié)構(gòu)網(wǎng)（或結(jié)構(gòu)式）中最大傳動(dòng)組（按擴(kuò)大順序的最末，非傳動(dòng)順序的最末）的調(diào)整范圍，是否符合條件：（主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈）。
最末擴(kuò)大組的最大傳動(dòng)比和最小傳動(dòng)比在結(jié)構(gòu)網(wǎng)或轉(zhuǎn)速圖上所跨的格數(shù)的最大允許值為。
淘汰超過(guò)極限值的方案，再根據(jù)變速的各傳動(dòng)副數(shù)p應(yīng)滿足“前多后少”，變速組的級(jí)比x 應(yīng)“前密后疏”和“前密后疏”的原則，結(jié)合結(jié)構(gòu)上的需要，安排各變速組的傳動(dòng)順序。
5.繪制轉(zhuǎn)速圖
(1)選定電動(dòng)機(jī) 一般機(jī)械系統(tǒng)（或機(jī)床）的驅(qū)動(dòng)，在如無(wú)特殊性能要求時(shí)，多采用系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，系列電動(dòng)機(jī)高效、節(jié)能、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動(dòng)小、運(yùn)行安全可靠。其型號(hào)、額定功率及其它技術(shù)數(shù)據(jù)和安裝尺寸參見(jiàn)有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。根據(jù)所需功率選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)及其同步轉(zhuǎn)速。
(2)分配總降速傳動(dòng)比 總降速傳動(dòng)比為un = nmin / nd，式中nmin為主軸最低轉(zhuǎn)速，考慮是否需要增加定比轉(zhuǎn)動(dòng)副，以使轉(zhuǎn)速數(shù)列符合標(biāo)準(zhǔn)或有利于減少齒數(shù)和徑向與軸向尺寸，并分擔(dān)總降速傳動(dòng)比。然后，將總降速傳動(dòng)比按“先緩后急”的遞減原則分配給串聯(lián)的變速組中的最小傳動(dòng)比。
(3)確定傳動(dòng)軸的軸數(shù) 傳動(dòng)軸數(shù)=變速組數(shù)+定比傳動(dòng)副數(shù)+1。
(4)繪制轉(zhuǎn)速圖 先按傳動(dòng)軸數(shù)及執(zhí)行軸（或主軸）轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)格距畫(huà)出網(wǎng)格，用以繪制轉(zhuǎn)速圖。在繪制轉(zhuǎn)速圖中，應(yīng)先分配從電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速到執(zhí)行軸（或主軸）最低轉(zhuǎn)速的總降速比，在串聯(lián)的兩軸之間畫(huà)。再按結(jié)構(gòu)網(wǎng)（或結(jié)構(gòu)式）的級(jí)比分配規(guī)律畫(huà)上各變速組的傳動(dòng)比射線，從而確定了各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比。
6.繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖
(1)因?yàn)楦髁慵膮?shù)尚未確定，因此一般應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)速圖，先按各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比擬訂出主傳動(dòng)系統(tǒng)的草圖。待裝配圖完成后，再修改草圖成為正式的傳動(dòng)系統(tǒng)圖。傳動(dòng)系統(tǒng)圖應(yīng)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)械制圖》中的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)（GB4460-84）進(jìn)行繪制，按傳動(dòng)順序畫(huà)出由電動(dòng)機(jī)經(jīng)各傳動(dòng)軸至執(zhí)行軸（或主軸）的傳動(dòng)系統(tǒng)。傳動(dòng)軸上的齒輪軸向位置大致與展開(kāi)圖相對(duì)應(yīng)，畫(huà)出軸承符號(hào)，標(biāo)上軸號(hào)、齒輪的齒數(shù)及模數(shù)、皮帶輪直徑、電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、功率和轉(zhuǎn)速等。
(2)應(yīng)注意的問(wèn)題
(a)如果變速箱（如車(chē)床主軸變速箱）的I軸（輸入軸）上裝有摩擦片式離合器時(shí)（見(jiàn)圖2-1），I軸最好設(shè)計(jì)成組件裝配形式。為了縮小軸向尺寸，應(yīng)減少I(mǎi)軸的齒輪個(gè)數(shù)，并使I軸上的零件外徑尺寸向右遞減排列（均小于箱體上的裝入孔徑），以便使I軸能以組件形式整體拆裝。同時(shí)為了減小I軸至II軸的中心距，其間的變速組可采用升速傳動(dòng)。為保證II軸上的第二個(gè)變速組中最大主動(dòng)齒輪的外徑（其齒數(shù)為模數(shù)為m）不碰I軸上的離合器外徑D，則最小中心距為
（1）
其最小齒數(shù)和為
（2）
(b)要有利于降低齒輪變速箱的傳動(dòng)噪聲
①執(zhí)行軸（或主軸）高轉(zhuǎn)速范圍的轉(zhuǎn)動(dòng)比排列，可采用先降速后升速的傳動(dòng)，使總轉(zhuǎn)速和減小，以期降低噪聲。這種高速傳動(dòng)采用先降后升，可使同一變速組的傳動(dòng)比有升速有降速，有利于減小齒數(shù)和、齒輪線速度及中心距。
②執(zhí)行軸（或主軸）高速傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)縮短傳動(dòng)鏈，盡量減少傳動(dòng)副數(shù)。
圖2-1 帶摩擦片離合器的軸組件裝配
③不采用噪聲大的錐齒輪傳動(dòng)副（如立式銑床可全部采用垂直排列的傳動(dòng)軸）。
(c)前級(jí)變速組的降速傳動(dòng)比不宜采用極限值，以避免增加徑向尺寸；最末級(jí)變速組可采用最小傳動(dòng)比（即極限值umin）、特別是對(duì)于銑床可以增加主軸的飛輪效應(yīng)。
7.確定各變速組齒輪傳動(dòng)副的齒數(shù) 可采用計(jì)算法或查表法（參見(jiàn)教材表4.1）確定各傳動(dòng)副齒輪的齒數(shù)。
多軸變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各變速組（即兩軸之間）的齒數(shù)和可表示為
（3）
式中 umin——同一變速組中的最小傳動(dòng)比；
zmin——同一變速組中最小齒輪齒數(shù)。
為了縮小徑向尺寸及降低齒輪的線速度，應(yīng)小些。由式（3）可知受下列條件限制：
(1)受齒輪最小齒數(shù)的限制，在主傳動(dòng)系統(tǒng)中一般取18-20齒，以避免產(chǎn)生根切現(xiàn)象。
(2)套裝在軸上的小齒輪還應(yīng)考慮到齒根圓到其輪轂鍵槽深處的最小尺寸應(yīng)大于基圓齒厚（或不小于2m，m為齒輪模數(shù)），以防止輪轂斷裂，則其最小齒數(shù)應(yīng)為
式中 D ——齒輪花鍵孔的外徑（mm），單鍵槽的取其孔中心至鍵槽槽底尺寸的兩倍；
m ——齒輪模數(shù)（mm）。
(3)還受最小傳動(dòng)比和允許的最大齒數(shù)和的約束，主傳動(dòng)系統(tǒng)的最小極限傳動(dòng)比取。一般在機(jī)械系統(tǒng)中取=70~100齒，取=120齒。
(4)選取時(shí)，不要使兩軸中心距過(guò)小，否則可能導(dǎo)致兩軸軸承過(guò)近，甚至發(fā)生軸承安裝干涉。在多軸變速系統(tǒng)中，還可能使相鄰變速組的齒頂圓與軸相碰，即k軸 上前一個(gè)變速組中的最大被動(dòng)齒輪的齒頂圓與(k+1)軸的外徑相碰，或(k+1)軸上的后一個(gè)變速組中的最大主動(dòng)齒輪的齒頂圓與k軸外徑相碰，應(yīng)按式（2）檢查的確定，式中D應(yīng)為相應(yīng)得或。
8.驗(yàn)算執(zhí)行軸的轉(zhuǎn)速誤差 實(shí)際傳動(dòng)比所造成的執(zhí)行軸（或主軸）轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過(guò)10（-1）%，即
（5）
2.3.傳動(dòng)零件的初步計(jì)算
初步計(jì)算是為了大致確定各傳動(dòng)零件的主要尺寸（如傳動(dòng)軸的直徑和齒輪的模數(shù)等），以便繪制傳動(dòng)系統(tǒng)變速箱的軸系展開(kāi)草圖。在繪制草圖布置各零件的過(guò)程中，同時(shí)應(yīng)考慮零件結(jié)構(gòu)的工藝性，進(jìn)一步確定各零件的其他結(jié)構(gòu)參數(shù)，一些數(shù)據(jù)要按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選取。由于結(jié)構(gòu)的某些參數(shù)未定以及方案可能修改，所以應(yīng)按簡(jiǎn)化公式進(jìn)行初步計(jì)算以加快計(jì)算速度。
零件在計(jì)算時(shí)，首先需要知道其計(jì)算轉(zhuǎn)速值nj（即參與傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速，或傳遞全扭矩的最高轉(zhuǎn)速）。各零件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可根據(jù)已確定的轉(zhuǎn)速圖，可按執(zhí)行軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速分別進(jìn)行確定（參見(jiàn)教材第四章4.2）。
1.傳動(dòng)軸的直徑初定 傳動(dòng)軸的直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用式（6）或式（7）計(jì)算
（6）
（7）
式中 d ——傳動(dòng)軸的直徑（mm）；
——該軸傳遞的額定扭矩（MPa）；
N ——該軸傳遞的功率（kW）；
——該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）；
[]——該軸每米長(zhǎng)度允許的扭轉(zhuǎn)角（deg/m），一般傳動(dòng)軸取[]=0.5o~1 o。
2.執(zhí)行軸軸頸直徑的確定 對(duì)于機(jī)械系統(tǒng)執(zhí)行軸的尺寸參數(shù)，多根據(jù)其結(jié)構(gòu)上的需要而定。執(zhí)行軸的前軸頸D1尺寸可參考教材表3.20所列出的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定。后軸頸D2可按D2=（0.7~0.85）D1確定。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量使執(zhí)行軸的截面變化量小，即執(zhí)行軸的外徑尺寸在滿足要求的條件下變化要小。執(zhí)行軸一般應(yīng)選用階梯狀中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)孔直徑d與當(dāng)量外徑D之比以不大于0.7為宜，以保證執(zhí)行軸的慣性矩。執(zhí)行軸的端部結(jié)構(gòu)參見(jiàn)教材表3.5。
3.齒輪模數(shù)的初步計(jì)算 一般在同一變速組中的齒輪取相同模數(shù)，選擇負(fù)荷最重的小齒輪，按簡(jiǎn)化的接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算
（8）
式中 mj——按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù)（mm）；
——驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率（kW）；
——被計(jì)算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）；
——大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比，外嚙合取“+”，內(nèi)嚙合取“-”；
——小齒輪的齒數(shù)（齒）；
——齒寬系數(shù)，（B為齒寬，m為模數(shù)），；
——材料的許用接觸應(yīng)力（）。
其它傳動(dòng)件按《機(jī)械零件》或有關(guān)資料進(jìn)行選擇或計(jì)算。各個(gè)傳動(dòng)件的基本尺寸確定后，便可繪制部件裝配圖。
為了節(jié)約合金鋼材，對(duì)大多數(shù)鋼質(zhì)傳動(dòng)零件均可采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼（常用45或50鋼）進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚恚ㄕ?，調(diào)質(zhì)或表面淬火等）。對(duì)個(gè)別工作條件較重的傳動(dòng)零件，當(dāng)驗(yàn)算時(shí)發(fā)現(xiàn)其應(yīng)力超過(guò)許用值時(shí)，可采用較好的合金鋼（參見(jiàn)教材表3.6）。
2.4. 繪制部件裝配草圖
零件的初步計(jì)算為繪制草圖提供了必要的尺寸。手工繪制裝配草圖時(shí)，可用較輕的細(xì)線條繪制，以便于修改。在繪制軸系展開(kāi)圖時(shí)，首先根據(jù)各傳動(dòng)軸的軸間距離，按傳動(dòng)順序依次畫(huà)出各軸線位置，按計(jì)算的軸頸尺寸和工作要求選擇合適的軸承。參考同類(lèi)機(jī)械系統(tǒng)的裝配圖，布置各齒輪的軸向位置，研究齒輪的排列方式。如果軸向尺寸過(guò)長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)采取必要的縮短軸向尺寸的措施（參見(jiàn)教材第四章4.2，齒輪的布置與排列），可采用公用齒輪，或采取相鄰兩變速組交錯(cuò)排列布置的方式，或增加定比傳動(dòng)副等形式。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意軸上的滑移齒輪、齒爪式離合器等的移動(dòng)性，要留有足夠的軸向滑移空間，以保證各移動(dòng)件在完全脫開(kāi)嚙合后才能進(jìn)入新的嚙合（參考教材圖4-33），避免滑移干涉。傳動(dòng)軸及軸上零件應(yīng)軸向雙方向定位，避免欠定位和過(guò)定位，其定位方式既要簡(jiǎn)單可靠又要便于拆裝和調(diào)整。
根據(jù)執(zhí)行軸組件的設(shè)計(jì)知識(shí)，參考結(jié)構(gòu)圖冊(cè)選擇合理的執(zhí)行軸組件結(jié)構(gòu)，包括軸承類(lèi)型、配置與調(diào)整，軸端結(jié)構(gòu)（參見(jiàn)教材表3.5），執(zhí)行軸的軸向定位方式等。對(duì)于各種執(zhí)行軸結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行工作能力比較，并在概算后，決定是否需要修改草圖。
畫(huà)裝配圖時(shí)要全面考慮所必需的各種機(jī)構(gòu)、裝置、原件（如離合器、制動(dòng)器、潤(rùn)滑與密封裝置等）的型式與安裝位置。繪制變速系統(tǒng)（變速箱）橫剖圖時(shí)，應(yīng)力求縮小變速箱的徑向尺寸，除了要減小其齒數(shù)和外，一般不采用極限降速比（umin=1/4），可采用重合轉(zhuǎn)速（增加傳動(dòng)組）的辦法來(lái)增大降速的傳動(dòng)比，或增加定比傳動(dòng)副以分擔(dān)總的降速比。畫(huà)橫剖圖應(yīng)先確定主軸的位置，然后考慮受力、拆卸和調(diào)整等方面情況，確定其它各軸的空間位置（為減小其徑向尺寸，各傳動(dòng)軸中心之間多采用三角形布置形式）。要特別注意各零件，包括該剖面沒(méi)有標(biāo)示出來(lái)的徑向尺寸和位置是否相互干涉、碰撞。設(shè)計(jì)所涉及的各構(gòu)件相關(guān)結(jié)構(gòu)參見(jiàn)附錄中各圖。
2.5. 零件的驗(yàn)算
在零件的尺寸和位置確定后，就具體地知道了它們的受力狀態(tài)、力的大小、作用點(diǎn)和方向，從而可以對(duì)零件進(jìn)行較精確的驗(yàn)算。
為了節(jié)省時(shí)間應(yīng)減少重復(fù)的計(jì)算工作量，可依據(jù)課程設(shè)計(jì)提綱要求（或由指導(dǎo)教師指定）驗(yàn)算的零件及驗(yàn)算的項(xiàng)目，應(yīng)按著零件在重載工作條件下進(jìn)行驗(yàn)算，校核零件的承載能力、應(yīng)力、變形和壽命是否允許，材料選用是否恰當(dāng)。
1.三角膠帶傳動(dòng)的計(jì)算和選定 在三角帶的選用時(shí)，應(yīng)保證有效地傳遞最大功率（不打滑），并有足夠的使用壽命（一定的疲勞強(qiáng)度）。計(jì)算應(yīng)按已知條件：傳遞的功率、（主、被動(dòng)）帶輪的轉(zhuǎn)速和工作情況確定帶輪直徑、中心距、膠帶型號(hào)、長(zhǎng)度和根數(shù)及作用在支承軸上的徑向力。其計(jì)算公式與步驟參見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》或有關(guān)教材進(jìn)行計(jì)算。
2.直齒圓柱齒輪的應(yīng)力驗(yàn)算 在驗(yàn)算變速箱中的齒輪應(yīng)力時(shí)，選相同模數(shù)中承受載荷最大的，齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗(yàn)算。一般對(duì)高速傳動(dòng)齒輪主要驗(yàn)算接觸應(yīng)力，對(duì)低速傳動(dòng)齒輪主要驗(yàn)算彎曲應(yīng)力，對(duì)硬齒面軟齒芯的表面滲碳淬硬齒輪，一定要驗(yàn)算彎曲應(yīng)力。
接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式為
（9）
彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為
（10）
式中 T1 ——主動(dòng)軸傳遞的轉(zhuǎn)矩（Nmm）；
K ——載荷系數(shù)，K= KA Kv Ka Kb；
u ——傳動(dòng)比，u≥1，“＋”用于外嚙合，“－”用于內(nèi)嚙合；
d 1——齒輪分度圓直徑（mm）；
b ——齒寬（mm）；
m ——齒輪模數(shù)（mm）；
yd——齒寬系數(shù)，yd=b/ d 1；
z1——齒輪齒數(shù)；
ZE——彈性系數(shù)；
ZH——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)；
Ze——接觸強(qiáng)度重合度系數(shù)；
YFa ——齒形系數(shù)；
Ysa ——應(yīng)力修正系數(shù)；
Ye——彎曲強(qiáng)度重合度系數(shù)；
[σH] ——許用接觸應(yīng)力（MPa）；
[σF]——許用彎曲應(yīng)力（MPa）。
以上各系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材。
如果驗(yàn)算的應(yīng)力σH、σF大于初算時(shí)選定的材料及熱處理方式之許用應(yīng)力[σH]、[σF]，可增加齒寬b值，或改變熱處理方式，以及另選具有較大的許用應(yīng)力值的材料。
表1 標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒形系數(shù)YFa
齒數(shù)z
系數(shù)Y
齒數(shù)z
系數(shù)Y
齒數(shù)z
系數(shù)Y
14
15
16
17
18
19
20
0.345
0.355
0.362
0.370
0.378
0.386
0.395
22
24
26
28
30
33
36
0.408
0.420
0.430
0.438
0.444
0.454
0.463
39
42
45
50
65
80
＞100
0.470
0.475
0.481
0.488
0.502
0.510
0.513
3.齒輪精度的確定 齒輪精度等級(jí)的選擇應(yīng)根據(jù)它的用途、圓周速度、載荷狀況和對(duì)振動(dòng)、噪聲、使用壽命等方面的要求確定。對(duì)于漸開(kāi)線圓柱齒輪的精度等級(jí)應(yīng)按GB10095-88和GB11365-89新標(biāo)準(zhǔn)選定，齒輪副最小側(cè)隙采用基中心距制，中心距極限偏差按7級(jí)精度確定。
4.傳動(dòng)軸的彎曲剛度驗(yàn)算
(1)傳動(dòng)軸上的彎曲載荷 齒輪傳動(dòng)軸同時(shí)受輸入扭矩的齒輪驅(qū)動(dòng)力Qa和輸出扭矩的齒輪驅(qū)動(dòng)阻力Qb的作用而產(chǎn)生彎曲變形。當(dāng)齒輪為直齒圓柱齒輪時(shí)，其嚙合角α=20°，齒面摩擦角β≈5.72°，則
（11）
式中 N——該齒輪傳遞的全功率（kW）；
m ——該齒輪的模數(shù)（mm）；
z ——該齒輪的齒數(shù)（齒）；
n ——該傳動(dòng)軸的計(jì)算工況轉(zhuǎn)速（r/min），n=naj≥nbj或n=nbj≥naj ，其中naj（或nbj）為該軸輸入扭矩齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。
(2)傳動(dòng)軸的剛度驗(yàn)算 等直徑軸的撓度y和轉(zhuǎn)角θ的計(jì)算公式見(jiàn)表3。對(duì)于階梯軸，如軸的各段直徑相差不大，可按平均（或當(dāng)量）直徑計(jì)算。傳動(dòng)軸彎曲剛度的允許值見(jiàn)表4。如驗(yàn)算出的軸的彎曲剛度不合格，則應(yīng)加粗軸的直徑或縮短軸的長(zhǎng)度。由于各種鋼材的彈性模量幾乎相同，因此改變軸的材料不能夠提高軸的剛度。
表3 簡(jiǎn)單載荷下簡(jiǎn)支梁的變形
簡(jiǎn)圖
傾角?
撓度y
表4 軸剛度的允許值
許用撓度 [y] / mm
許用轉(zhuǎn)角 [θ] / rad
一般傳動(dòng)軸(0.0003~0.0005)l
裝齒輪處0.001
剛度要求較高的軸0.0002l
裝滑動(dòng)軸承處0.001
安裝齒輪的軸(0.01~0.03)m
裝向心球軸承處0.0025
安裝蝸輪的軸(0.02~0.05)m
裝向心球面球軸承處0.005
注：l ——跨距（mm）；
m ——模數(shù)（mm）。
裝單列短圓柱滾子軸承處0.001
裝單列圓錐滾子軸承處0.0006
5.軸承壽命的驗(yàn)算
一般傳動(dòng)軸用的滾動(dòng)軸承，主要是因疲勞破壞而失效，故應(yīng)進(jìn)行疲勞壽命驗(yàn)算。其額定壽命Lh的計(jì)算公式為
或按計(jì)算動(dòng)負(fù)荷Cj的計(jì)算公式
式中 L10h——軸承的基本額定壽命（h）；
Cj——計(jì)算動(dòng)負(fù)荷（N）；
T——工作期限（h）；
n——軸承的轉(zhuǎn)速（r/min）；
C或[C]——滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)負(fù)荷（N）；
f t——溫度系數(shù)，低于100°C時(shí)，f t=1；
e——壽命指數(shù)，對(duì)球軸承取e=3，對(duì)滾子軸承取e=10/3；
P——軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷（N）。
滾動(dòng)軸承若同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷，為了計(jì)算軸承壽命時(shí)在相同條件下比較，需將實(shí)際工作載荷轉(zhuǎn)化為當(dāng)量動(dòng)載荷。在當(dāng)量動(dòng)載荷作用下，軸承壽命與實(shí)際聯(lián)合載荷下軸承壽命相同。
當(dāng)量動(dòng)載荷P的計(jì)算公式如下：
式中 fp ——載荷系數(shù)；
Fr——徑向載荷（N）；
Fa——軸向載荷（N）；
X，Y——徑向動(dòng)載荷系數(shù)和軸向動(dòng)載荷系數(shù)，可參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材的表9.8查取。
2.6附錄：
圖5 傳動(dòng)系統(tǒng)圖與轉(zhuǎn)速圖
圖6 檢查齒輪的干涉
圖7 整體滑移齒輪
圖8 拼裝多聯(lián)齒輪
圖9 滑移齒輪的倒角
圖10 齒輪在軸上的定位
圖11 心軸在箱體上的固定方式
圖12 擺動(dòng)式操縱機(jī)構(gòu)
圖 移動(dòng)式操縱機(jī)構(gòu)
目 錄
一、《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 1
1.1 課程設(shè)計(jì)的目的 1
1.2 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 1
1.3 課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求 1
1.4 機(jī)械系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容： 6
二、《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)的步驟與方法 7
2.1 明確題目要求，查閱有關(guān)資料 7
2.2. 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 7
2.3.傳動(dòng)零件的初步計(jì)算 10
2.4. 繪制部件裝配草圖 12
2.5. 零件的驗(yàn)算 12
2.6附錄： 16
22