抗生素玻璃瓶液體灌裝機(jī)加塞機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書

1、遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書XXXX大學(xué)專 業(yè) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書題目： 抗生素玻璃瓶液體灌裝機(jī)加塞機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)院（系）： 機(jī)械學(xué)院專業(yè)班級： 機(jī)設(shè)083班學(xué) 號： 080103092學(xué)生姓名： 黃冠指導(dǎo)教師： 符寶鼎起止時間： 2011.12.19-2012.01.07遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書 遼寧工業(yè)大學(xué)專業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書 目 錄第一章 緒論 . 11.1 研究內(nèi)容的現(xiàn)狀 . 11.2 選題意義 . 1第二章 總體方案設(shè)計(jì) . 32.1確定給定的

2、設(shè)計(jì)任務(wù) . 32.2 設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化 . 32.3 確定工藝原理 . 32.4 確定工藝方案和工藝路線 . 52.5 功能分解、畫出功能樹 . 52.6 確定每種功能方案、構(gòu)造形態(tài)學(xué)矩陣 . 62.7 確定邊界條件 . 62.8 方案評價(jià)、確定一種方案 . 62.9 方案簡圖 . 72.10 總體布置設(shè)計(jì)、畫出總體布置圖 . 82.11主要參數(shù)確定 . 8第三章 傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 93.1 電機(jī)的選定 . 93.1.1選擇電動機(jī)的種類、類型和結(jié)構(gòu)形式 . 93.1.2選擇電動機(jī)的功率及轉(zhuǎn)速 . 93.2 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算 . 103.3 V帶傳動設(shè)計(jì) . 113.3.1確定設(shè)計(jì)功

3、率Pc . 113.3.2初選帶的型號 . 123.3.3確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1和dd2 . 123.3.4 驗(yàn)算帶速v . 123.3.5 初定中心距a0和帶的基準(zhǔn)長度Ld . 123.3.6 確定中心距a0 . 123.3.7驗(yàn)算包角1 . 133.3.8 確定帶的根數(shù)z . 13遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書 3.3.9 確定初拉力F0 . 133.3.10 計(jì)算帶對軸的壓力Q . 143.4傳動齒輪的選定 . 143.4.1.選擇齒輪材料，確定精度及許用應(yīng)力 . 143.4.2.按接觸疲勞強(qiáng)度確定中心距 . 153.4.3驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 . 17

4、3.4.4校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 . 183.4.5齒輪主要幾何參數(shù) . 203.5 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 203.5.1選擇軸的材料 . 203.5.2按扭矩初步估算軸端直徑 . 203.5.3初選滾動軸承 . 213.5.4設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu) . 213.5.5對軸進(jìn)行分析，作當(dāng)量彎矩圖 . 213.5.6校核軸的靜強(qiáng)度 . 233.5.7校核軸的疲勞強(qiáng)度 . 243.6 滾動軸承壽命計(jì)算（低速軸） . 253.7鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算 . 263.7.1.選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 . 263.7.2.鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 . 26第四章 執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 274.1曲柄搖桿機(jī)構(gòu)基本尺寸確定 . 27第五章 總

5、結(jié) . 30 參考文獻(xiàn) . 31遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書 第一章 緒論1.1 研究內(nèi)容的現(xiàn)狀目前，世界各國對包裝機(jī)械發(fā)展十分重視，集機(jī)、電、氣、光、儀為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。生產(chǎn)高效率化、資源高利用化、產(chǎn)品節(jié)能化、高新技術(shù)實(shí)用化、科研成果商業(yè)化已成為世界各國包裝機(jī)械發(fā)展的趨勢。美國的包裝機(jī)械一大型為其特色，因?yàn)槊绹陌b機(jī)械用戶以大型生產(chǎn)企業(yè)為主，靠大批量生產(chǎn)來降低生產(chǎn)成本，主要滿足美國國內(nèi)大流通的需要，其產(chǎn)量和品種均居世界之首。新型機(jī)械產(chǎn)品中以成型、填充、封口三種機(jī)械的增長最快。德國的包裝機(jī)械在計(jì)量、制造、技術(shù)性能等方面均名列前茅，特別是啤酒、飲

6、料灌裝設(shè)備具有高速、成套、自動化程度高、可靠性好等特點(diǎn)。一些大公司生產(chǎn)的包裝機(jī)械集機(jī)、電、儀表及微機(jī)控制于一體技術(shù)含量高、可靠性高。全線的自控水平高和全線效率高。在線監(jiān)測裝置和計(jì)量裝置配套完備，能自動檢測各項(xiàng)參數(shù)、計(jì)量精確。集機(jī)、電、氣、光、磁為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。國內(nèi)醫(yī)藥灌裝基本能滿足灌裝要求，但是運(yùn)行過程中容易故障率較高。在設(shè)計(jì)方面，主要以模仿研制國外先進(jìn)設(shè)備為主，但是設(shè)計(jì)時沒有預(yù)留改進(jìn)空間，相比國外同等機(jī)器噪音較大，震動較明顯，穩(wěn)定性較差。尤其是設(shè)計(jì)時便沒有考慮一機(jī)多用，灌裝機(jī)的柔性化不高。控制方面，多采用國外電器設(shè)備，控制程序也是由國外工程人員輔助設(shè)計(jì)，不能獨(dú)立完成設(shè)計(jì)。所以國

7、內(nèi)液體灌裝機(jī)設(shè)備要想發(fā)展，必須尋找國內(nèi)設(shè)備的存在的一些問題和缺陷，同時研究國外先進(jìn)設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，吸收國外優(yōu)秀的設(shè)計(jì)理念，創(chuàng)新設(shè)計(jì)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的制藥機(jī)械。1.2 選題意義包裝機(jī)械的發(fā)展為食品、藥品的現(xiàn)代化加工和大批量生產(chǎn)提供了必要的保證，如果制作過程是食品、藥品生產(chǎn)的內(nèi)在過程，那么包裝過程就是其外在形式。由于藥品生產(chǎn)的特殊性，藥品包裝從材料到包裝方式，從環(huán)境要求到標(biāo)識處理等較之食品包裝更為嚴(yán)格，限制條件更為苛刻。這使得藥品包裝機(jī)械發(fā)展成為一個相對獨(dú)立的機(jī)械行業(yè)。目前國內(nèi)的一些主要機(jī)械生產(chǎn)廠家，不僅有雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)，而且企業(yè)發(fā)展快、后勁足，生產(chǎn)的制造水平能夠和技術(shù)含量不斷提升。隨著制藥行業(yè)的蓬勃

8、發(fā)展，為了滿足客戶的要求和市場的需要，一些制藥機(jī)械生產(chǎn)廠家在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上紛紛推出能力更大的新1遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書 產(chǎn)品。灌裝機(jī)是醫(yī)藥機(jī)械中使用最為廣泛的一種制藥裝備。國內(nèi)醫(yī)藥灌裝機(jī)的最高速度普遍穩(wěn)定在每分鐘300瓶，達(dá)到每分鐘400瓶的廠家很少，單機(jī)在每分鐘500瓶的廠家基本沒有。但國外研制的醫(yī)藥灌裝機(jī)的速度基本穩(wěn)定在每分鐘400瓶，特別是在歐美發(fā)達(dá)國家中，每分鐘500瓶的灌裝機(jī)也比較普遍，而且最高穩(wěn)定速度已經(jīng)達(dá)到每分鐘600瓶，極速狀態(tài)可以達(dá)到750瓶每分鐘。目前，國內(nèi)很多生產(chǎn)管制瓶液體分裝機(jī)的廠家都是從生產(chǎn)安瓶灌裝機(jī)轉(zhuǎn)向的，從事管制瓶灌裝機(jī)

9、的制藥機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)都起步較晚，技術(shù)上參差不齊，但都不太高。從長遠(yuǎn)來看，仿制、消化、吸收進(jìn)口機(jī)器，提高灌裝機(jī)效率，制造每分鐘500瓶以上的灌裝機(jī)是主流方向。在食品、藥品等工業(yè)中，有許多成液體狀態(tài)的產(chǎn)品以瓶裝形式出廠，通常采用液體灌裝機(jī)進(jìn)行自動化灌裝。目前，國內(nèi)大部分制造廠家靠進(jìn)口灌裝機(jī)來滿足對射別的需求，但其價(jià)格昂貴，一般是國內(nèi)同類產(chǎn)品的3-4倍左右。為此，在參照國外全自動液體灌裝機(jī)先進(jìn)機(jī)型的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)液體罐裝的實(shí)際情況，獨(dú)立開發(fā)設(shè)計(jì)并制造了一種新型的全自動液體灌裝機(jī)。其性能完全可以代替進(jìn)口同類產(chǎn)品，具有良好的價(jià)格性能比，滿足了企業(yè)的要求，在醫(yī)藥制造機(jī)械業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。2遼 寧 工

10、業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書 第二章 總體方案設(shè)計(jì)2.1 確定給定的設(shè)計(jì)任務(wù)確定任務(wù)書 抗生素玻璃瓶液體灌裝機(jī)加塞機(jī)構(gòu)任務(wù)書設(shè)計(jì)要求2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化瓶身瓶身加塞后玻璃瓶瓶塞輸入顯示信號圖2.1 抗生素玻璃瓶液體灌裝機(jī)加塞機(jī)構(gòu)總功能的黑箱描述2.3 確定工藝原理1.動力單元（1）電動機(jī)（2）柴油機(jī)2.分瓶單元（1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)3遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書 （2）吸嘴（3）凸輪機(jī)構(gòu)3.間歇傳送單元（1）凸輪機(jī)構(gòu)（2）棘輪機(jī)構(gòu)（3）槽輪機(jī)構(gòu)3.灌裝單元（1）正壓（2）負(fù)壓（3）等壓4.加塞單元（1）凸輪機(jī)構(gòu)（2）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（3）曲

11、柄搖桿機(jī)構(gòu)C1 凸輪機(jī)構(gòu) C2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) C3 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)圖2.2 工藝原理圖4遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書 2.4 確定工藝方案和工藝路線圖2.3 工藝路線圖2.5 功能分解、畫出功能樹圖2.4 功能樹5遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書 2.6 確定每種功能方案、構(gòu)造形態(tài)學(xué)矩陣表2.1 形態(tài)學(xué)矩陣2.7 確定邊界條件進(jìn)入加塞裝置之前是沒有瓶塞的小瓶，從加塞裝置出來后的是塞有瓶塞的小瓶，規(guī)格為分瓶高度：850±25mm。小瓶高度35mm，瓶蓋直徑15mm。2.8 方案評價(jià)、確定一種方案加塞裝置是分瓶灌裝機(jī)最重要

12、的機(jī)構(gòu)之一，它是利用加塞執(zhí)行頭配合相應(yīng)的運(yùn)動從而實(shí)現(xiàn)包裝瓶的加塞密封。常用的加塞機(jī)構(gòu)有氣動式、機(jī)械式和機(jī)械氣動組合式三種。1. 氣動式。氣動式需要兩個以上的專門氣缸和供氣系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)及控制較為復(fù)雜。氣動系統(tǒng)使用壓力一般在0.2-1.0Mpa范圍，所以氣缸是不能做大功率的動力元件。優(yōu)點(diǎn)是從介質(zhì)講空氣是可以用之不竭的，用過的氣體可以直接排入大氣，不會污染。2. 機(jī)械氣缸組合式。機(jī)械氣缸組合式是經(jīng)過多個經(jīng)典的機(jī)構(gòu)（如多桿組合機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、凸輪擺桿機(jī)構(gòu)或曲柄擺桿機(jī)構(gòu)等）與氣缸組合而成，存在機(jī)構(gòu)復(fù)雜、制造安裝調(diào)試校對較復(fù)雜以及工作可靠性偏低的問題。3.機(jī)械式。常用的機(jī)械式切斷機(jī)構(gòu)是多桿機(jī)構(gòu)或成組的齒

13、輪擺桿機(jī)構(gòu)。A曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動副均為低副，底副的兩運(yùn)動副元素為面接觸，壓強(qiáng)較小，可承受較大的載荷，并且有利于潤滑，運(yùn)動副元素的幾何形狀較簡單，便于加工制造。6遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書 當(dāng)原動件的運(yùn)動規(guī)律不變，可用改變各構(gòu)件的相對長度來使從動件得到不同的運(yùn)動規(guī)律。連桿上各點(diǎn)的軌跡是各種不同形狀的曲線，其形狀還隨著各構(gòu)件相對長度的改變而改變，從而可以得到形式眾多的連桿曲線，我們可以利用這些曲線來滿足不同曲線的設(shè)計(jì)要求。但是曲柄在進(jìn)行圓周擺動時會有死點(diǎn)需要突破，對運(yùn)動的圓滑和流暢性造成一定障礙。并且滑塊的運(yùn)動方向單一。B.凸輪滑桿機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動平穩(wěn)，工作曲

14、線圓滑，但是存在磨損后拆卸安裝不方便的問題，并且凸輪桿運(yùn)動線路為直線，不能做弧線運(yùn)動。C.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。存在結(jié)構(gòu)簡單、安裝拆卸方便，并且搖桿為執(zhí)行機(jī)構(gòu)是可以執(zhí)行弧線運(yùn)動，與加塞機(jī)構(gòu)的路線要求一致。綜上所述，從結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、控制難易程度、制造安裝調(diào)試校對復(fù)雜程度以及機(jī)構(gòu)運(yùn)動穩(wěn)定性等方面綜合考慮，凸輪滑桿切斷機(jī)構(gòu)是最優(yōu)選擇。選擇方案A1+B+C3+D32.9 方案簡圖圖2.5 方案簡圖7遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書2.10 總體布置設(shè)計(jì)、畫出總體布置圖圖2.6 總體布置圖2.11主要參數(shù)確定（1）尺寸參數(shù)：瓶高：35mm 瓶蓋直徑：15mm（2）效率：90瓶/分

15、8遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書 第三章 傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 電機(jī)的選定3.1.1選擇電動機(jī)的種類、類型和結(jié)構(gòu)形式根據(jù)電源種類（直流或交流）、工作條件（環(huán)境、溫度、空間位置等）及負(fù)荷性質(zhì)、大小、啟動特性和過載情況等來選擇。由于一般生產(chǎn)單位均用三相電源，故無特殊要求時都采用三相交流電動機(jī)。其中以三相異步電動機(jī)應(yīng)用最多，常用Y系列電動機(jī)。3.1.2選擇電動機(jī)的功率及轉(zhuǎn)速電動機(jī)的選擇是否合適，對電動機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。功率過小不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動機(jī)因超載而過早損壞；若功率選的過大，電動機(jī)的價(jià)格高，能力不能充分發(fā)揮，經(jīng)常不在滿載下運(yùn)轉(zhuǎn)，效率和功率因

16、數(shù)都較低，造成浪費(fèi)。負(fù)荷穩(wěn)定（或變化很?。?、長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械（如運(yùn)輸機(jī)）可按照電動機(jī)的額定功率選擇，而不必校驗(yàn)電動機(jī)的發(fā)熱和啟動轉(zhuǎn)矩。選擇適應(yīng)保證:P0Pr式中：P0電動機(jī)額定功率，kW；Pr_工作及所需電動機(jī)功率，kW。所需電動機(jī)功率由下式計(jì)算Pr=Pw/式中：Pw工作機(jī)所需有效功率，由工作機(jī)的工藝阻力即運(yùn)行參數(shù)確定；電動機(jī)到工作記得總效率。計(jì)算總效率時，應(yīng)注意以下各點(diǎn)：（1） 各運(yùn)動副或傳動副效率的概略值，可參見機(jī)械課程設(shè)計(jì)表17-9。表中數(shù)值是效率的范圍，情況不明確時可取中間值。如果工作條件差，加工精度低，維護(hù)不良時，應(yīng)取低值，反之取高值（2） 動力每經(jīng)過一個傳動副或運(yùn)動副，就發(fā)生一次

17、損失，故在計(jì)算效率時，不要遺漏。（3） 軸承的效率均指一對軸承而言。9遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書（4） 蝸桿傳動的效率與蝸桿頭數(shù)、材料、潤滑及嚙合參數(shù)等諸因素有關(guān)，初步設(shè)計(jì)時可根據(jù)初選的頭數(shù)，由表17-9估計(jì)一個效率值，待設(shè)計(jì)出蝸桿、渦輪的參數(shù)和尺寸后，再計(jì)算效率和驗(yàn)算傳動功率。 傳動裝置總效率錯誤！未找到引用源。 按表17-9?。哄e誤！未找到引用源。帶=0.95 錯誤！未找到引用源。齒=0.96 錯誤！未找到引用源。承=0.97 =0.95´0.96´0.972»0.86 所需電動機(jī)功率取錯誤！未找到引用源。pr=pw0.5

18、=»0.58kw 0.86則選定Y802-4型號電動機(jī)，同步轉(zhuǎn)速1500r/min（四級）表3.1 電動機(jī)參數(shù)電機(jī)型號Y802，由表27-2查得電機(jī)高AC=175mm，外伸軸段D³E=19mm³40mm，鍵槽寬度F=6mm。3.2 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算 總傳動比i=1390/90=15.44，取 i帶=3， 則減速器的傳動比為i齒=i15.44=5.15 i帶30軸：即電動機(jī)軸、小帶輪軸 P0 = Pr = 0.58 kw n0 = 1390 r/minT0 = 9550 P0/n0 = 9550³（0.58³1000/1390）=39

19、85 N²mm 軸：即大帶輪軸、小齒輪軸10遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書P1 = P001 = P0帶 =0.58³0.95 = 0.551 kw n1 = n0/i帶 =1390/3=463.33 r/minT1 = 9550 P1/n1 = 9550³（0.551³1000/463.33）= 11357 N²mm 軸：即大齒輪軸齒=0.551³0.972³0.96 = 0.498 kw n2 = n1/i齒 =463.33/5.147=90 r/minT2 = 9550³P2

20、/n2 = 9550³（0.498³1000/90）=52843 N²mm將上述計(jì)算結(jié)果匯總于下表如下，以便查用表3.2 各軸運(yùn)動及動力參數(shù)3.3 V帶傳動設(shè)計(jì) 3.3.1確定設(shè)計(jì)功率Pc 據(jù)表17-9取i帶=3，Pc=KAP式中：P傳遞的額定功率，kW：KA工作情況系數(shù)。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版3 表16.2-36可得。載荷平穩(wěn)，故選擇KA=1.0P=0.58kW，因此有Pc=KAP=1.0³0.58=0.58kW3.3.2初選帶的型號11遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書根據(jù)設(shè)計(jì)功率Pc和小輪轉(zhuǎn)速n1，由圖4-12初選帶的型

21、號。Pc=0.58kW n1=1390r/min由圖機(jī)械設(shè)計(jì)手冊圖4-12初選帶輪型號為Z3.3.3 確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1和dd2取dd1=71mm（機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新編第二卷表14.1-18）dd2=idd1=71³3=213mm 取224mm（機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新編第二卷表14.1-18）3.3.4 驗(yàn)算帶速v錯誤！未找到引用源。v=選取合理。3.3.5 初定中心距a0和帶的基準(zhǔn)長度Ld如果沒有給定中心距，可按結(jié)構(gòu)要求選取。一般取 0.7（dd1+dd2）a02（dd1+dd2） a0=206.5590，取a0=250mm帶的計(jì)算長度Lc可按近似幾何關(guān)系dd-dd1錯誤！未找到引用源。L

22、C»2a0+dd1+dd2+224a0dd1n160´1000(m/s)=´70´1390=5.17m/s在525m/s之內(nèi)，60´1000()()2算出。Lc=986.79mm,根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新編第二卷表14.1-7取近似的標(biāo)準(zhǔn)長度Ld=1000mm。3.3.6 確定中心距a0由于V帶傳動中心距一般均設(shè)計(jì)成可調(diào)的，故a可用下式近似計(jì)算 錯誤！未找到引用源。a=a0+Ld-Lc=256.6(mm) 2考慮安裝、調(diào)整、補(bǔ)償預(yù)緊力，中心距需要有一定調(diào)整范圍，其大小為 amin=a-0.015Ld=241.6mm amax=a+0.03Ld=286

23、.6mm12遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書3.3.7驗(yàn)算包角1 1的計(jì)算公式錯誤！未找到引用源。 1»180-1=144.22 即包角合理3.3.8 確定帶的根數(shù)z錯誤！未找到引用源。z³由機(jī)械課程設(shè)計(jì)教材表4-3查得：c1=2.07³10-4, c2=3.92³10-3, c3=5.5³10-15, c4=2.55³10-5, L0=1320mm P0=K(P0+P1+P2)=1.99kW-1oæ180錯誤！未找到引用源。K=1.25çç1-5èodd2-dd

24、1a´60o³120oPc£zmax P0'ö÷=0.906 ÷øéc錯誤！未找到引用源。P0=dd11êc1-2-c3dd112-c4logdd11dd1êë()()ùú=1.59kw úû錯誤！未找到引用源。P1=c1dd11log21+10c21æ1öç-1÷c4dd1èsø=0.61kwsi和1/i之中的大值錯誤！未找到引用源。P2=c4dd11log因此z=0.58/1

25、.99=0.29取1式中，P0使用條件下，單根V帶所能傳遞的功率錯誤！未找到引用源。ZmaxV帶傳動允許的最大根數(shù)。3.3.9 確定初拉力F0錯誤！未找到引用源。F0=500Pcæ2.5ö-1÷+qv2 çvzèkøLd=1.52´10-3kw L013遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書 q=0.06kg/m（機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版第二卷14.1-14）錯誤！未找到引用源。v=dd1n160´1000=5.17m/s因此求得錯誤！未找到引用源。F0=500´0.58æ2.

26、5ö-1÷+0.06´5.172=100.29N ç5.17´1è0.906ø因此得出結(jié)論：選取Z型帶，一根，長度為1000mm3.3.10 計(jì)算帶對軸的壓力Q Q=2F0zsin3.4 傳動齒輪的選定3.4.1 選擇齒輪材料，確定精度及許用應(yīng)力小齒輪為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為217255HB 大齒輪為45鋼，正火處理，硬度為190217HB齒輪精度為8級：總傳動比i=1390/90=15.44， i帶=3，則齒輪的傳動比為 i齒=i15.44z=5.15=2=u i帶3z11=190.88N 2m、mn分別為端面模數(shù)及法向

27、模數(shù)a、d、m齒寬系數(shù)Yes復(fù)合齒形系數(shù)HP許用接觸應(yīng)力FP許用彎曲應(yīng)力T1小齒輪傳遞的額定轉(zhuǎn)矩K載荷系數(shù)。K=1.22 取K=1.2取Z1=20a=0.314遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書 d=0.5(i+1)a=0.9225錯誤！未找到引用源。m=dz1=18.45 （機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版3-5.2）Ni =60nikhi（機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)手冊新版3 16.2-10）其中：Ni第i級載荷應(yīng)力循環(huán)次數(shù)ni第i級載荷作用下齒輪的轉(zhuǎn)速k齒輪每轉(zhuǎn)一周同側(cè)齒面的接觸次數(shù)hi在i級載荷作用下齒輪的工作小時數(shù)每天工作5小時，每年工作360天，使用壽命10年。 Ni=60n1kh1

28、=60´463.33´1´(10´360´5)=500396400N2=N1/i=500396400/5.15=97164349.51根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版3 圖16.2-18查得：zN1=1.07 zN2=1.15取Zw=1.0,SHlim =1.0,ZLVR =0.92,Zx =1.0根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版3 圖16.2-17查得：Hlim1=600Mpa Hlim2=550MPa根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版3 表16.2-34可得H1=Hlim1SHminHlim2SHminzN1zxzwzLVR=590.64Mpa H2=zN2zxzwzLVR=5

29、81.9Mpa3.4.2 按接觸疲勞強(qiáng)度確定中心距根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版3 表16.2-33可得³(u+1)3KT2æzHzEzzç2auçHèö÷÷ ø2T1=11357N²mm15遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書 2初選Ktzt=1.0，暫取=12°,a=0.3根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版3 式16.2-16可得z=0.99根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版3 表16.2-43可得ZE=189.8錯誤！未找到引用源。N×mm2n=20° tant=tan

30、n/cos則t=arctan(tann/cos)=20.41°基圓螺旋角b= arctan(tancost)=11.27°根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版3 式16.2-13可得ZH=2cosb=2.45 costsint則a149.18mm 取a=150mmmn=(0.010.02)a= (0.010.02)³150=1.53.0取標(biāo)準(zhǔn)值mn=2mm2acos2´150´cos12o=146.72取147 兩齒輪齒數(shù)和 zå=mn2z1=zå/(u+1)=147/6.15=23.9 取z1=23z2=zå-z1=124 取z

31、1=23,z2=124實(shí)際傳動比 i實(shí)=z2/z1=124/23=5.39修正螺旋角 =arccos2´147mn(z1+z2)= arccos錯誤！未找到引用源。=11.480 2´1502az不可修正 與初選 接近，zH,mnz12´23=46.94mm coscos11.48o2´124 d2=mn×z2/cos=253.06mm ocos11.48d1n2´46.94´463.33圓周速度 v=1.14m/s 360´1060000d1=16遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書

32、3.4.3 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度H=zHzEzz2KTu+1£H bd12u根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版3 表16.2-36可得 KA=1.0vz1/100=1.14³23/100=0.26根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版3 式16.2-12可得 æö2çK÷zvu動載系數(shù)Kv=1+ç1+K2÷1 21001+uç÷çKAt÷bèø按8級精度查圖得動載系數(shù)Kv=1.02齒寬 b=aa=0.3´150=45mm取b2=45mm b1=50mmb/d1=45/46.94

33、=0.96齒輪相對于軸承對稱布置，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版3 表16.2-40可得 K=1.15+0.18(b/d1)+0.31´10-3b=1.15+0.18´0.962+0.31´10-3´45=1.33 2根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版3 表16.2-42可得 K=1.2載荷系數(shù)K=KAKvKK=1´1.02´1.33´1.2=1.63 z=o=0.99,以計(jì)算z 計(jì)算重合度da1=d1+2ha*m=46.94+2´1.0´2=50.94mmda2=d2+2ha*m=253.06+2´1.0´

34、2=257.06mm17遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書 t=20.41°db1=d1cost=46.94´cos20.41o=43.99mmdb2=d2cost=253.06´cos20.41o=237.17mm at1=arccosdb1da1=arccos43.99=30.28o 50.94at2=arccosdb2237.17=arccos=22.69oda2257.06=1z1(tanat1-tant)+z2(tanat2-tant)2123´(tan30.28o-tan20.41o)+104´(tan

35、22.69o-tan20.41o) 2=1.54bsin45´sin11.48o=1.43 mn´2根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版3 式16.2-15可得 Z=4-(1-)+=(1-1)+=0.81 331.54>1時，代入1計(jì)算 bb= arctan(tanbcosat)= arctan(tan11.48°³cos20.410)=10.7802cosb2´cos10.78oZH=2.45 cosatsinatcos20.41o´sin20.41o根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版3 表16.2-34可得H=ZHZEZZ2KT2u+12´1.

36、63´113575.39+1=2.45´189.8´0.81´0.978´bd2u45´46.9425.39 2=245.09Mpa<H=590.64Mpa安全3.4.4 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版3 表16.2-34可得18遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書 F=2KT2YFaYsaYF Y£bd2mn=23/cos311.48o=24.44 Zv1=Z1/cos3=124/cos311.48o=131.75 Zv2=Z2/cos3根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版3 圖16.2-23可

37、得YFS1=4.32,YFS2=3.97根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版3 式16.2-19可得Y=1-=1-1.43´11.48/120=0.86 120根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版3 式16.2-18可得Y=0.25+0.75/1.54=0.74 =0.25+0.75/根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版3 圖16.2-26可得Flim1=220Mpa, Flim1=210Mpa根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版3 表16.2-47可得YN1=YN2=1.0取 Yx=1.0取 Yst=2.0,SFmin=1.4Y220´2´1´1F1=Flim1stYN1YX=314Mpa SFmin1.4Y210

38、´2´1´1F2=Flim2stYN2YX=300Mpa SFmin1.4F1=2KT22´1.2´9790YFYY=´4.32´0.74´0.86=17.74Mpa<F2 bd1mn45´46.94´2=314Mpa安全 F2=F1YFS23.97=15.29´=14.05Mpa<F2=300Mpa 安全 YFS14.3219遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書 3.4.5齒輪主要幾何參數(shù)u=5.39,m=2mm,=11.48011a=(d1+

39、d2)=´(46.94+253.06)=150mmz1=23 22d1=46.94mm,da1=d1+2h*amn=46.94+2´1´2=50.94mmdf1=d1-2(h*a+0.25)mn=46.94-2´1.25´2=41.94mm取b1=50mm,z2=124d2=253.06mmda2=253.06+2³1³2=257.06mmf2=253.06-2³1.25³2=248.06mm取b2=45mm3.5 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3.5.1選擇軸的材料軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理3.5.2按扭矩初步估算軸端

40、直徑根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版3 表19.3-1d1³Ao3P1 n1據(jù)表19.3-2 Ao=118107，取Ao=110d1錯誤！未找到引用源。³110´30.498=19.46mm 90考慮軸端有一個鍵槽 取d1=45mm20遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書 3.5.3初選滾動軸承因該軸不需要調(diào)整軸向位置，考慮裝拆調(diào)整方便起見，選用深溝球軸承。根據(jù)軸端尺寸，帶輪的定位方式和軸承的大概安裝位置，初選深溝球軸承軸承606217，寬度19mm，內(nèi)徑45mm，外徑85mm。3.5.4設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)a兩軸承之間的跨距l(xiāng)2l2=85.5mmb確定軸

41、承的潤滑方式與密封方式齒輪圓周速度：V=dm1n1´253.06´90=1.19m/s 60´100060´1000由于V<2m/s所以滾動軸承采用脂潤滑高速軸密封處的圓周速度V V=dn´45´90=0.21m/s 60´100060´1000由于V<5m/s，所以采用氈圈密封。c布置軸上零件，設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)根據(jù)安裝和定位的需要，初定各軸段直徑和長度，各跨度尺寸，作軸的簡圖如圖（a）3.5.5對軸進(jìn)行分析，作當(dāng)量彎矩圖a計(jì)算齒輪所受的各個分力，繪制空間受力簡圖根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版3 表16.2-32圓周

42、力 Ft1=2T1/dm1=2´52843/253.06=417.632N軸向力 Fa1=Fttan=417.632´tan11.48o=84.816N徑向力 Fr1=Fttan=417.632tan20o/cos11.48o=155.109N cos繪制空間受力簡圖如圖（b）21遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書 曲柄盤對軸的壓力約為Q=50³cos(90-42)錯誤！未找到引用源。 =33.456N b將空間力系分解為H和V平面力系，分別求支反力并畫彎矩圖見圖b。 åMåM2H=0， Q³（29.5+

43、38.5+47）-Fr2 ³47+R1H³（38.5+47）-Fa³253.06/2=0 R1H=-33.456´115+155.109´47+84.816´253.06/2=166N 85.5=0，+Q³29.5+Fr2 ³38.5+R2H³（38.5+47）-Fa³253.06/2=0 1HR2H=33.456´29.5+155.109´38.5-84.816´253.06/2=-44N 85.5M1H=987 N×mmM2H=3847N×m

44、mM2H0=-139N錯誤！未找到引用源。Ft´38.5=188N 85.5Ft´47M=0,R=-230N å2v1v85.5åM1v=0,R2v=M1v=Ft³38.5=16079NmmM2v=Ft³47=19629Nmmc求軸的彎矩M，畫彎矩圖見d 22+M1v=16109N×mm M1=M1H2 M2=M22H+M2v=20002N×mm 2 M2o=M22Ho+M2v=19629N×mmd畫軸的扭矩圖見eT=52843N×me求計(jì)算彎矩Mca，畫計(jì)算彎矩圖見fT2,=0.6 取根據(jù)Mc

45、a=M2+Mcao=+0.6T2=31706N×mm Mca1=2+(0.6T)2=35564N×mm Mca2=2+(0.6T)2=37488N×mm22遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書 Mca20=2+(0.6T)2=37290N×mm圖3.1 力分析圖3.5.6校核軸的靜強(qiáng)度根據(jù)圖中軸的結(jié)構(gòu)尺寸，選擇彎矩較大、軸徑較細(xì)的剖面b-1=59Mpa 進(jìn)行驗(yàn)算。根據(jù)主教材查得剖面的計(jì)算應(yīng)力：Mca237488=3.0Mpa<b-1 安全 W0.1´5033.5.7校核軸的疲勞強(qiáng)度23遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課

46、 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書 a判斷危險(xiǎn)剖面選擇剖面進(jìn)行驗(yàn)算： 剖面所受的彎矩和扭矩大，軸肩圓角處有應(yīng)力集中。45鋼調(diào)質(zhì)的機(jī)械性能參數(shù)：ca=677Mpa,-1=268Mpa,b剖面疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核因軸單向轉(zhuǎn)動，彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力。扭剪應(yīng)力按脈動循環(huán)處理。 max=M37488=3.0Mpa 3W0.1´50-1=155Mpa。min=-max=-3.0Mpaa=max=3.0Mpam=0max=T20002=0.8Mpa 3WT0.2´50m=0錯誤！未找到引用源。 m=a=0.4Mpa根據(jù)教材附表查取應(yīng)力集中系數(shù)，絕對尺寸影響系數(shù)和表面質(zhì)量系數(shù)。D-

47、d50-45=3.33 r1.5r1.5查得：=0.033 d45根據(jù)：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版3 表19.1-1查得：查得：K=1.66,K=1.45,=0.81,=0.88,=2.0,=0.21S=-1=m268´27.1+00.88´2155a+-1=10.5 S=a+jSSS+S22=m´1.115+0.21´1.1150.81´2=125.8 S=10.4624遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書 取S=1.51.8,S>S 滿足要求。3.6 滾動軸承壽命計(jì)算（低速軸）以知：初選深溝球軸承軸承606217

48、19mm，內(nèi)徑45mm，外徑85mm?；绢~定動載荷C=41200N，基本額定e=0.22,Y=1.99由前面計(jì)算得知：R1H=166NR2H=-44NR1V=230NR2V=188N合成支反力：22R1=R1H+R1v=2+2302=284N222R2=R2+R=44+188=193N 2H2vS1=R1/(2Y)=284/(2³1.99)=71NS2=R2/(2Y)=193/(2³1.99)=48NA1=max（S1，S2+Fa）=（71，155）A2=max（S2，S1-Fa）=（48，-36）A1=155NA2=48NA1/R1=155/284=0.55>e=

49、0.22 X1=0.56，Y1=1.99 A2/R2=48/193=0.25>e=0.22 X2=0.56，Y2=1.99軸承承受輕度載荷沖擊,所以取fd=1.5根據(jù)彎矩合成圖 fm1=1 fm2=1.5=fdfm1(X1+R1+A1Y1)P1=fdfm1(X1+R1+A1Y1)=1´1.5´(0.56´284+1.99´155)=701N25遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書 P2=fdfm2(X2+R2+A2Y2)=1.5´1.5´(0.56´193+1.99´48)=458

50、NP1>P2計(jì)算軸承1的壽命L10h=10æftcö10æ41200öç÷=ç÷=3149224106>10年 壽命足夠 60nèPø60´90è701ø661033.7鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算偏心輪裝在低速軸軸端，需用鍵進(jìn)行周向定位和傳遞轉(zhuǎn)矩。由前面設(shè)計(jì)計(jì)算得知：偏心輪材料為45鋼，軸的材料為45鋼，偏心輪與軸的配合直徑為45mm，輪轂長為22mm,傳遞轉(zhuǎn)矩T=52843N×mm3.7.1.選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸選擇最常用的圓頭（A型）平鍵，因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)簡單，對中性好，裝拆方便等優(yōu)點(diǎn)。鍵的截面尺寸由鍵所在軸段的直徑 d由標(biāo)準(zhǔn)中選定，鍵的長度由輪轂的寬確定，查表得鍵為:b´h=16³10,L=18mm3.7.2.鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算普通平鍵的主要失效形式是鍵，軸和輪轂三個零件中較弱零件的壓潰。由于帶輪材料是鋼，許用擠壓應(yīng)力由表2-10查得sp=100MPa。鍵的工作長度l=L-b=18-8=10mm.由式2-35得：P=4T14´52843=46.97Mpa<100Mpa合格。 dhl45´10´1026遼 寧 工