《目录》一.课程设计的目的 (1)二.《机械系统设计》课程设计题目 (1)三.传动系统设计 (3)四. 主轴.传动组及相关组件的验算 (17)五.设计总结 (35)六.参考文献 (36)一. 课程设计的目的《机械系统设计》课程设计是在学习完本课程后，进行一次学习和设计的综合性练习。
通过课程设计，使我们能够应用所学过的基础课、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结构，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，设计标准资料的方法，达到积累设计知识和设计技巧，提高我们设计能力的目的。
通过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。
二．《机械系统设计》课程设计题目设计题目：分级变速主传动系统设计技术参数：=40r/min , =400r/minZ=6 公比 =1.58电机参数：电机功率 P=4KW电机转速 n=1430r/min设计对象：本设计自选为普通车床，最大加工直径400mm.设计要求：1.完成装配图的设计，包括床头箱传动系统展开图和床头箱剖视图。
2.完成设计说明书一份，页数在20页左右，打印件，书写规格按《哈尔滨理工大学本科生毕业设计( 论文）撰写规范》书写。
三.传动系统设计3.1 传动设计3.1.1 确定转速数列及转速范围由设计题目知最低转速为63r/min,公比为1.58，查文献[2]表2.12，查得主轴的转速数列值为（单位：r/min）:40，63，100，160，250，400.转速范围Rn= ===103.1.2定传动组数和传动副数本设计为6级变数，考虑到结构的紧凑性，在变速组后加一定比传动组。
方案为：6=3×2×13.1.3 齿轮齿数的确定≤≤2,因此≤≤,故取======4＜8所以满足条件= = ==2.5＜8所以满足条件由转速图上定的传动副和传动比，查文献[2]表4.1，齿数和最大不超过100~120，可得各齿轮组的齿数如下表：表13.1.4 转速图绘制结构网格数／㏒φ≤3，升2降4由文献[3]表11.6，选取＝125mm＝（1－ε）＝＝177.0 mm 取＝180mm在确定出齿数后对转速图完善如下：3.1.5系统传动图绘制传动系统图绘制如下：1430r/min3.2 主轴.传动件计算3.2.1 计算转速（1）.主轴的计算转速本设计所选的是中型普通车床，所以＝40＝63r/min(2). 传动轴的计算转速在转速图上，可推出各传动轴的计算转速如下：=100r/min,=250r/min,=630r/min（3）.各齿轮计算转速可得出各齿轮计算转速。
现将各齿轮的计算转速列入下表中3.2.2 主轴.传动轴直径初选（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。
初选取前轴径，后轴颈的轴径为前轴径，所以。
（2）传动轴直径初定传动轴直径进行概算轴Ⅰ：=60635 (N.mm)=24.3mm 取30mm轴Ⅱ：＝152800（N.mm）=34.2mm 取35mm轴Ⅲ：＝238750（N.mm）=38.3mm 取50mm3.2.3 齿轮参数确定、齿轮应力计算（1）齿轮模数的初步计算一般同一组变速组中的齿轮取同一模数，选择负荷最小的齿轮，按简化的接触疲劳强度由文献[5]公式（8）进行计算：式中：为了不产生根切现象，并且考虑到轴的直径，防止在装配时干涉，对齿轮的模数作如下计算和选择：轴Ⅰ：以最小齿轮齿数22为准m=2.6 取m=3轴Ⅱ：以最小齿轮齿数28为准m=3 取m=3轴Ⅲ：以最小齿轮齿数30为准m=3.35 取m=4（2）齿轮参数的确定计算公式如下：分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径齿宽=6取=8直径72＝ 1.1）取）＝△＝＝1780mm=+＝-=-=V=i==1.91kw△==500(=23.4求最佳跨距设机床最大加工回转直径为ø400mm,电动机功率P=4kw，主轴孔径为ø40mm,主轴计算转速为100r/min。
已选定的前后轴径为：主轴输出的最大转矩：T＝9550＝606N.m床身上最常用的最大加工直径为最大回转直径的60%，即此力作用在顶尖的工件上，主轴和尾架各承受一半，故主轴端受力为a/＝1.25 2.5 取a/=1.33 故a=120mm=(3设初值前后轴承的支反力为前后轴承的刚度由手册四表5－12 采用圆锥滚子轴承=750N/mm=530N/mm由文献[2]公式3.7得求最佳跨距＝＝1.42当量外径惯性距 I=0.05()=192η= =由文献[2]查图3.38得 /a=2.2最佳跨距1203.5 选择电动机,轴承，键和操纵机构3.5.1电动机的选择：转速n＝1440r/min，功率P＝4kW选用Y系列三相异步电动机Y112M-4，D3.5.2 轴承的选择：（轴承代号均采用新轴承代号）I轴：与带轮靠近段安装两个深沟球轴承代号6306 B＝19mm II轴：对称布置深沟球轴承代号6407B=25mmIII轴：对称布置深沟球轴承代号6310B=27mmIV轴：轴径ø70端采用圆锥滚子轴承代号31314 B＝35mm轴径ø90端采用圆锥滚子轴承代号31318 B＝43mm3.5.3 单位（mm）I轴选择普通平键规格：=10II轴选择花键规格：N d＝8III轴选择普通平键规格：=16IV轴选择普通平键规格：=223.5.4变速操纵机构的选择：选用左右摆动的操纵杆使其通过杆的推力来控制II轴上的三联滑移齿轮和二联滑移齿轮。
四、主轴.传动组及相关组件的验算4.1核算主轴转速误差实际传动比所造成的主轴转速误差一般不超过，即本设计中公比为1.58，所以Ⅰ轴：=1430 =1000r/min符合要求Ⅱ轴: i=时=1000 =392.85r/min符合要求 i=时=1000 =625r/min符合要求 i=时=1000 =1000r/min符合要求Ⅲ轴：i=时=1000 =400r/min符合要求i=时=1000 =1578.9r/min符合要求Ⅳ轴： i=时=1578.9 =623.25r/min符合要求每根轴的转速误差均在允许的范围内，因此总体传动符合要求。
4.2齿轮的应力验算4.2.1 在验算变速箱中的齿轮应力时，选相同模数中承受载荷最大，齿数最小的齿轮进行接触应力和弯曲应力计算。
I轴上的最小齿数齿轮比较危险，为校核对象。
（Z＝22）由文献[5]公式（9）、（10）知验算公式如下：接触应力验算公式为弯曲应力验算公式为式中：电动机功率从电动机到计算齿轮的传动效率η =0.96传递的额定功率N=η＝0.96 3.84计算转速＝1000r/min初算的齿轮模数 m＝3（mm）齿宽 B＝24mm小齿轮齿数 Z＝22大齿轮与小齿轮齿数之比，外啮合取正值：＝＝2.55寿命系数工作期限系数齿轮在中型机床工作期限内的总工作时间取 15000 h同一变速组内的齿轮总工作时间T＝＝＝5000h齿轮的最低转速＝1000r/min基准循环次数，钢和铸铁件：接触载荷取弯曲载荷取疲劳曲线指数，钢和铸铁件：接触载荷取，弯曲载荷时，对正火、调质时取按接触应力计算时，＝3.1按弯曲应力计算时，＝1.57由文献[4]表2-6，转速变化系数接触载荷取＝0.85，弯曲载荷时取＝0.95由文献[4]表2-7，功率利用系数接触时取0.58，弯曲时取0.98.由文献[4]2表2-8，材料强化系数接触时取＝0.60，弯曲时取＝0.75.所以，接触时，弯曲时.考虑载荷冲击的影响，中等冲击时工作状况系数取＝1 V＝＝＝3.14由文献[4]表4-4，动载荷系数＝1.3由文献[4]表4-5，齿向载荷分布系数＝1由文献[5]表1，查得齿型系数Y=0.408由文献[4]表4-7可查得，许用接触应力＝600Mpa，许用弯曲应力由以上数据带入公式验算：＝=516.4Mpa＝600Mpa＝ =53.5Mpa经验算知，所选齿轮合格。
4.2.2在验算变速箱中的齿轮应力时，选相同模数中承受载荷最大，齿数最小的齿轮进行接触应力和弯曲应力计算。
II轴上的最小齿数齿轮比较危险，为校核对象。
（Z＝28）由文献[5]公式（9）、（10）知验算公式如下：接触应力验算公式为弯曲应力验算公式为式中：电动机功率从电动机到计算齿轮的传动效率η =0.96传递的额定功率N=η＝0.96 3.76计算转速＝400r/min初算的齿轮模数 m＝3（mm）齿宽 B＝24mm小齿轮齿数 Z＝28大齿轮与小齿轮齿数之比，外啮合取正值：＝＝2.5寿命系数工作期限系数齿轮在中型机床工作期限内的总工作时间取 15000 h同一变速组内的齿轮总工作时间T＝＝＝7500h齿轮的最低转速＝400r/min基准循环次数，钢和铸铁件：接触载荷取弯曲载荷取疲劳曲线指数，钢和铸铁件：接触载荷取，弯曲载荷时，对正火、调质时取按接触应力计算时，＝2.62按弯曲应力计算时，＝2.12由文献[4]表2-6，转速变化系数接触载荷取＝0.85，弯曲载荷时取＝0.95由文献[4]表2-7，功率利用系数接触时取0.58，弯曲时取0.98.由文献[4]2表2-8，材料强化系数接触时取＝0.60，弯曲时取＝0.75.所以，接触时，弯曲时考虑载荷冲击的影响，中等冲击时工作状况系数取＝1 V＝＝＝1.256由文献[4]表4-4，动载荷系数＝1.2由文献[4]表4-5，齿向载荷分布系数＝1由文献[5]表1，查得齿型系数Y=0.438由文献[4]表4-7可查得，许用接触应力＝600Mpa，许用弯曲应力由以上数据带入公式验算：＝=559.5Mpa＝600Mpa= =149.6Mpa经验算知，所选齿轮合格。
4.2.3 在验算变速箱中的齿轮应力时，选相同模数中承受载荷最大，齿数最小的齿轮进行接触应力和弯曲应力计算。
III轴上的最小齿数齿轮比较危险，为校核对象。
（Z＝30）由文献[5]公式（9）、（10）知验算公式如下：接触应力验算公式为弯曲应力验算公式为式中：电动机功率从电动机到计算齿轮的传动效率η＝0.96传递的额定功率N=η＝0.96计算转速＝250r/min初算的齿轮模数 m＝4（mm）齿宽 B＝32mm小齿轮齿数 Z＝30大齿轮与小齿轮齿数之比，外啮合取正值：＝＝2.53寿命系数工作期限系数齿轮在中型机床工作期限内的总工作时间取 15000同一变速组内的齿轮总工作时间T＝＝＝15000齿轮的最低转速＝160r/min基准循环次数，钢和铸铁件：接触载荷取弯曲载荷取疲劳曲线指数，钢和铸铁件：接触载荷取，弯曲载荷时，对正火、调质时取按接触应力计算时，＝2.43按弯曲应力计算时，＝2.04由文献[4]表2-6，转速变化系数接触载荷取＝0.85，弯曲载荷时取＝0.95由文献[4]表2-7，功率利用系数接触时取0.58，弯曲时取0.98.由文献[4]2表2-8，材料强化系数接触时取＝0.60，弯曲时取＝0.75.所以，接触时，弯曲时.考虑载荷冲击的影响，中等冲击时工作状况系数取＝1 V＝＝＝0.785 1由文献[4]表4-4，动载荷系数＝1由文献[4]表4-5，齿向载荷分布系数＝1由文献[5]表1，查得齿型系数Y=0.444由文献[4]表4-7可查得，许用接触应力＝600Mpa，许用弯曲应力由以上数据带入公式验算：＝=372.5Mpa＝600Mpa＝ =58.1Mpa经验算知，所选齿轮合格。