專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)版

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：步進(jìn)式工件輸送機(jī)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)班級(jí)：學(xué)生姓名學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：完成時(shí)間：《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)步進(jìn)式工件輸送機(jī)設(shè)計(jì)一：工作原理步進(jìn)式工件輸送機(jī)能間歇?jiǎng)幼鳎姍C(jī)經(jīng)過(guò)傳送裝置、工作機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)滑架往返移動(dòng)。工作行程時(shí)滑架上推爪推進(jìn)工件前移一個(gè)步長(zhǎng)，滑架返回時(shí)，推爪從工件底面滑過(guò)，工件保持不動(dòng)。當(dāng)滑架再次向前推進(jìn)時(shí)，推爪已復(fù)位，并推進(jìn)新工件前移，前方推爪也推進(jìn)前一工位工件前移。其傳動(dòng)裝置常由減速器和一級(jí)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)組成。傳動(dòng)裝置曲柄搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)已知擺角ψ（40-50o）選擇ψ＝50o，形成速比系數(shù)K為1.20，步長(zhǎng)S=370mm,搖桿長(zhǎng)度L3=（S／2）·sin(ψ/2)=185/sin25o=437.766mm，取L3=438mm極位夾角θ=180o·﹙K－1﹚/﹙K＋1﹚=180o·(0.2/2.2)=180o/11=16.36o圖所表示，任選固定鉸鏈中心D位置，由搖桿長(zhǎng)度L3和擺角，做出搖桿兩個(gè)極限位置C1D,C2D。連接C1和C2，并作C1M垂直于C1C2。作∠C1C2N=90o－θ，C2N和C1M相交于點(diǎn)P,由圖可見(jiàn)，∠C1PC2=θ作△PC1C2外接圓，在此圓周（弧C1C2和弧EF除外）上任取一點(diǎn)A作為曲柄固定鉸鏈中心。連AC1和AC2，因同一圓弧圓周角相等，故∠C1AC2=∠C1PC2=θ因極限位置處曲柄和連桿共線，故AC1=L2-L1，AC2=L2+L1，從而得曲柄長(zhǎng)度L1=(AC2-AC1)/2，連桿長(zhǎng)度L2=(AC2+AC1)/2。由圖得AD=L42、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)確實(shí)定齒輪傳動(dòng)帶傳動(dòng)凸輪傳動(dòng)鏈傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)連桿傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)傳動(dòng)比正確，外廓尺寸小，功率高，壽命長(zhǎng)，功率及速度范圍廣，適宜于短距離傳動(dòng)中心距改變范圍廣，可用于長(zhǎng)距離傳動(dòng)，可吸振，能起到緩沖及過(guò)載保護(hù)能實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，機(jī)構(gòu)緊湊中心距改變范圍廣，可用于長(zhǎng)距離傳動(dòng)，平均傳動(dòng)比正確，特殊鏈可用于傳送物料傳動(dòng)比大，可實(shí)現(xiàn)反向自鎖，用于空間交錯(cuò)軸傳動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)適適用于寬廣載荷范圍，可實(shí)現(xiàn)不一樣運(yùn)動(dòng)軌跡，可用于急回、增力，加大或縮小行程等缺點(diǎn)制造精度要求高有打滑現(xiàn)象，軸上受力較大易磨損，關(guān)鍵用于運(yùn)動(dòng)傳輸有振動(dòng)沖擊，有多邊形效應(yīng)效率較低設(shè)計(jì)復(fù)雜，不宜高速度運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)比一對(duì)圓柱齒輪i≤10通常i≤5一對(duì)圓錐齒輪i≤8通常i≤3平帶i≤5V帶i≤7同時(shí)帶i≤10滾子鏈i≤7-10齒形鏈i≤15開(kāi)式i≤100常見(jiàn)i≤15-60閉式i≤60常見(jiàn)i≤10-40效率開(kāi)式0.92-0.96閉式0.96-0.99平帶0.92-0.98V帶0.92-0.94同時(shí)帶0.96-0.98隨運(yùn)動(dòng)位置和壓力角不一樣，效率也不一樣開(kāi)式0.9-0.93閉式0.95-0.97開(kāi)式0.5-0.7閉式0.7-0.9自鎖0.4-0.45在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中隨時(shí)發(fā)生改變綜合上述表格多種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)比較，齒輪傳動(dòng)輕易滿(mǎn)足工作壽命長(zhǎng)要求，功率及速度范圍比較廣，步進(jìn)式輸送機(jī)又符合短距離輸送，所以，我選擇齒輪傳動(dòng)作為步進(jìn)式輸送機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。3、減速器齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒1＞按圖所表示傳動(dòng)方案，選擇直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2＞輸送機(jī)為通常工作機(jī)器，載荷為中等載荷，選擇七級(jí)精度（GB/T10095-)3＞材料選擇。由表11-1，選小齒輪材料40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度270HBS，大齒輪材料45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度235HBS,二者硬度差為35HBS。4＞選小齒輪齒數(shù)Z1=24，大齒輪齒數(shù)Z2,則Z2=24×3.2=76.8，取Z2=77。按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由公式1＞確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值1））試選載荷系數(shù)K=1.3(表11-3）2））計(jì)算小齒輪傳輸扭矩T1=9.55×103×103/n1=3））由表11-6選定齒寬系數(shù)Φd=14））由表11-4查材料影響系數(shù)ZE=189.8MPa?5））由表11-1查小齒輪接觸疲憊強(qiáng)度極限σHlim1=650MPa大齒輪σHlim2=550MPa6））設(shè)計(jì)應(yīng)力循環(huán)系數(shù)N1=60n1jLh=N2=N1/3.2=7))查接觸疲憊壽命系數(shù)，KHN1=0,90，KHN2=0.958))計(jì)算接觸疲憊許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1由飚11-5[σH]1=KHN1·σHlim1/S=0.90·650=585MPa[σH]2=KHN2·σHlim2/S=0.95·550=522.5MPa2＞計(jì)算1））試按小齒輪分度圓直徑（式11-3），代入[σH]中較小值d1t≥）計(jì)算圓周速度v=)計(jì)算齒寬b)計(jì)算齒寬和齒高之比b/h模數(shù)m1=d1t/Z1=h=2.25m1=b/h=)計(jì)算載荷系數(shù)依據(jù)v=七級(jí)精度，由表（11-3）查得動(dòng)載系數(shù)KV1=1.12直齒輪，KHa=KFa=1由表查得使用系數(shù)KA=1由表11-3查得KHβ=1.423由b/h=KHβ=1.423,查土得KFβ=1.35故載荷系數(shù)K=KA·kv·KHa·KHβ）按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑，由式得d1=d1t）計(jì)算模數(shù)mm=d1/Z1=（3）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為m≥1＞確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值1））查得小齒輪彎曲疲憊強(qiáng)度極限σFE1=500MPa;大齒輪彎曲疲憊強(qiáng)度極限σFE2=380MPa2））取彎曲疲憊壽命系數(shù)KFN1=0.85，KFN2=0.883））計(jì)算彎曲疲憊許用應(yīng)力取彎曲疲憊安全系數(shù)S=1.4，由式11-6得[σF]1=KFN1·σFE1/S=0.85·500=303.57MPa[σF]2=KFN2·σFE2/S=0.88·380=238.86MPa4))計(jì)算載荷系數(shù)K=KAKVKFaKFβ=1·1.12·1·1.35=1.5125))査取齒形系數(shù)YFa1=2.65,YFa2=2.2266))査取應(yīng)力校正系數(shù)YSa1=1.58,YSa2=1.7647))計(jì)算大小齒輪YFa·YSa/[σF]并加以比較YFa1·YSa1/[σF]1=2.65·1.58/303.57=0.01379YFa2·YSa2/[σF]2=2.226·1.764/238.86=0.01644大齒輪數(shù)值較大2＞設(shè)計(jì)計(jì)算m≥對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲憊強(qiáng)度計(jì)算模數(shù)m大于由齒根彎曲疲憊強(qiáng)度計(jì)算模數(shù)，因?yàn)辇X輪模數(shù)m大小關(guān)鍵取決于彎曲強(qiáng)度所決定承載能力，而齒面接觸疲憊強(qiáng)度所決定承載能力，僅和齒輪直徑（即模數(shù)和齒數(shù)乘積）相關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得模數(shù)2.05并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5，按接觸強(qiáng)度算得分度圓直徑d1=69.995mm，算出小齒輪齒數(shù)Z1=d1/m=69.995/2.5≈28大齒輪齒數(shù)Z2=3.2·28=89.6，取Z2=90這么設(shè)計(jì)出齒輪傳動(dòng)，既滿(mǎn)足了齒面接觸疲憊強(qiáng)度，又滿(mǎn)足了齒根彎曲疲憊強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。幾何尺寸計(jì)算1＞計(jì)算分度圓直徑d1=Z1·m=28·2.5=70d2=Z2·m=90·2.5=2252＞計(jì)算中心距a=（d1+d2）/2=(70+225)/2=147.53＞計(jì)算齒輪寬度b=d1·=1·70mm=70mm取B2=70mm，B1=75mm（5）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及齒輪零件圖（圖）一級(jí)減速器裝配圖(三)減速器設(shè)計(jì)3.1電動(dòng)機(jī)選擇1.電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)選擇。因?yàn)楸緜鲃?dòng)工作情況是：載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)。所以選擇常見(jiàn)封閉式Y(jié)（IP44）系列電動(dòng)機(jī)。2.電動(dòng)機(jī)容量選擇。工作機(jī)所需功率、電動(dòng)機(jī)輸出功率、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速選擇初選為同時(shí)轉(zhuǎn)速為1000r/min電動(dòng)機(jī)。3.電動(dòng)機(jī)型號(hào)確實(shí)定3.2傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶工作拉力F=0.2KN；帶速V=2.0m/s；滾筒直徑D=400mm（滾筒效率為0.96）。工作條件：預(yù)定使用壽命8年，工作為二班工作制，載荷輕。工作環(huán)境：室內(nèi)灰塵較小，環(huán)境最高溫度35°。動(dòng)力起源：電力，三相交流380/220伏。相關(guān)電動(dòng)機(jī)選擇標(biāo)準(zhǔn)：電動(dòng)機(jī)類(lèi)型選擇、電動(dòng)機(jī)功率選擇、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)。3.3計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比1.總傳動(dòng)比：i總=n電動(dòng)/n筒=1420/121.5=11.68。2.分配各級(jí)傳動(dòng)比取i帶=3∵i總=i齒×i帶∴i齒=i總/i帶=11.68/3=3.89。3.4運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1.計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）。nI=nm/i帶=1420/3=473.33(r/min)，nII=nI/i齒=473.33/3.89=121.67(r/min)滾筒nw=nII=473.33/3.89=121.67(r/min)。2.計(jì)算各軸功率（KW）。PI=Pd×η帶=2.76×0.96=2.64KWPII=PI×η軸承×η齒輪=2.64×0.99×0.97=2.53KW。3.計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩。Td=9.55Pd/nm=9550×2.76/1420=18.56N?m，TI=9.55p2入/n1=9550x2.64/473.33=53.26N?m。4軸設(shè)計(jì)4.1軸設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)軸通常步驟為：選擇軸材料、初步確定軸直徑、軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)是：軸結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單越合理，裝配越簡(jiǎn)單越合理。4.2軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖所表示為一級(jí)齒輪減速器中高速軸。軸上和軸承配合部份稱(chēng)為軸頸，和傳動(dòng)零件配合部份稱(chēng)為軸頭，連接軸頸和軸頭非配合部份稱(chēng)為軸身，起定位作用階梯軸上截面改變部分稱(chēng)為軸肩。4.3按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)、合成強(qiáng)度及剛度計(jì)算這種方法是只按軸所受扭矩來(lái)計(jì)算軸強(qiáng)度。假如還受不大彎矩時(shí)，則采取降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力措施給予考慮。而且應(yīng)依據(jù)軸具體受載及應(yīng)力情況，采取對(duì)應(yīng)計(jì)算方法，并合適地選擇其許用應(yīng)力。在進(jìn)行軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常見(jiàn)這種方法初步估算軸徑。對(duì)于不大關(guān)鍵軸，也可作為最終計(jì)算結(jié)果。經(jīng)過(guò)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸關(guān)鍵結(jié)構(gòu)尺寸、軸上零件位置和外載荷和支反力作用位置均已確定，對(duì)于鋼制軸，按第三強(qiáng)度理論，強(qiáng)度條件為：設(shè)計(jì)公式：（mm）軸在載荷作用下，將產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。若變形量超出許可程度，就會(huì)影響軸上零件正常工作，甚至?xí)适C(jī)器應(yīng)有工作性能。軸彎曲剛度是以撓度y或偏轉(zhuǎn)角θ和扭轉(zhuǎn)角ф來(lái)度量，其校核公式為：y≤[y];θ≤[θ];ф≤[ф]。式中：[y]、[θ]、[ф]分別為軸許用撓度、許用轉(zhuǎn)角和許用扭轉(zhuǎn)角。4.4各軸計(jì)算4.4.1高速軸計(jì)算1.查得C=118（低速軸彎矩較大），由公式取高速軸直徑d=45mm。2.求作用在齒輪上力齒輪分度圓直徑為齒輪所受轉(zhuǎn)矩為齒輪作用力圓周力徑向力軸向力水平支反力垂直支反力3畫(huà)彎矩圖a水平面內(nèi)彎矩圖M(b圖)截面cb垂直面內(nèi)彎矩圖MC（c圖）截面cC合成彎矩（d圖）d畫(huà)扭矩圖（e圖）又依據(jù)查得則e繪當(dāng)量彎矩圖（f圖）4.4.2中間軸設(shè)計(jì)1.查得C=118（低速軸彎矩較大），由公式取高速軸直徑d=60mm。2.求作用在齒輪上力齒輪分度圓直徑為齒輪所受轉(zhuǎn)矩為齒輪作用力圓周力徑向力軸向力3.畫(huà)軸計(jì)算簡(jiǎn)圖并計(jì)算支反力(圖a)水平支反力垂直支反力4.4.3低速軸設(shè)計(jì)1.查得C=118，由公式取高速軸直徑d=75mm。2.求作用在齒輪上力齒輪分度圓直徑為齒輪所受轉(zhuǎn)矩為齒輪作用力圓周力徑向力軸向力4.5軸設(shè)計(jì)和校核4.5.1高速軸設(shè)計(jì)初定最小直徑，選擇材料45δ鋼，調(diào)質(zhì)處理。取A0=112（不一樣）則Rmin=A0=16.56mm。最小軸徑處有鍵槽，Rmin’=1.07dmin=17.72mm。最小直徑為安裝聯(lián)軸器外半徑，取KA=1.7，同上所述已選擇TL4彈性套柱聯(lián)軸器，軸孔半徑R=20mm。取高速軸最小軸徑為R=20mm。因?yàn)檩S承同時(shí)受徑向和軸向載荷，故選擇6300滾子軸承按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)T297-94D*d*T=17.25。軸承處軸徑d=36mm，取L1=38+46=84mm,取擋圈直徑D=43mm,取d2=d4=54mm,d3=67mm,d1=d5=67mm。聯(lián)軸器用鍵：圓頭一般平鍵。B*h=6*6,長(zhǎng)L=91mm齒輪用鍵：同上。B*h=6*6,長(zhǎng)L=10mm,倒角為2*45度4.5.2中間軸設(shè)計(jì)中間軸簡(jiǎn)圖以下：初定最小直徑dmin=20mm，選擇6303軸承，d*D*T=25*62*18.25，d1=d6=25mm,取L1==26mm,L2=19，L4=120mm,d2=d4=35mm,L3=12mmD3=50mm,d5=30mm,L5=1.2*d5=69mm，L6=55mm齒輪用鍵：圓頭一般鍵：b*h=12*8,長(zhǎng)L=61mm4.5.3低速軸設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原理是選擇初定最小直徑和小軸徑處有鍵槽，時(shí)選擇圓頭一般鍵。4.5.4高速軸校核因?yàn)闇p速器中，最輕易出現(xiàn)損壞軸為高速軸，故在進(jìn)行軸校驗(yàn)時(shí)候，只需對(duì)高速軸進(jìn)行校驗(yàn)。5聯(lián)軸器選擇5.1聯(lián)軸器功用聯(lián)軸器是將兩軸軸向聯(lián)接起來(lái)并傳輸扭矩及運(yùn)動(dòng)部件并含有一定賠償兩軸偏移能力，為了降低機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)、降低沖擊尖峰載荷，聯(lián)軸器還應(yīng)含有一定緩沖減震性能。聯(lián)軸器有時(shí)也兼有過(guò)載安全保護(hù)作用。5.2聯(lián)軸器類(lèi)型特點(diǎn)剛性聯(lián)軸器：剛性聯(lián)軸器不含有賠償被聯(lián)兩軸軸線相對(duì)偏移能力，也不含有緩沖減震性能；但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格廉價(jià)。只有在載荷平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，能確保被聯(lián)兩軸軸線相對(duì)偏移極小情況下，才可選擇剛性聯(lián)軸器。撓性聯(lián)軸器：含有一定賠償被聯(lián)兩軸軸線相對(duì)偏移能力，最大量隨型號(hào)不一樣而異。無(wú)彈性元件撓性聯(lián)軸器：承載能力大，但也不含有緩沖減震性能，在高速或轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定或常常正、反轉(zhuǎn)時(shí)，有沖擊噪聲。適適用于低速、重載、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)場(chǎng)所。安全聯(lián)軸器：在結(jié)構(gòu)上特點(diǎn)是，存在一個(gè)保險(xiǎn)步驟（如銷(xiāo)釘可動(dòng)聯(lián)接等），其只能承受限定載荷。當(dāng)實(shí)際載荷超出事前限定載荷時(shí)，保險(xiǎn)步驟就發(fā)生改變，截?cái)噙\(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳輸，從而保護(hù)機(jī)器其它部分不致?lián)p壞，即起安全保護(hù)作用。起動(dòng)安全聯(lián)軸器：除了含有過(guò)載保護(hù)作用外，還有將機(jī)器電動(dòng)機(jī)帶載起動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榻瓶蛰d起動(dòng)作用。5.3聯(lián)軸器選擇聯(lián)軸器選擇標(biāo)準(zhǔn)：轉(zhuǎn)矩T：對(duì)中性：對(duì)中性好選剛性聯(lián)軸器，需賠償時(shí)選撓性聯(lián)軸器；裝拆：考慮裝拆方便，選可直接徑向移動(dòng)聯(lián)軸器；環(huán)境：若在高溫下工作，不可選有非金屬元件聯(lián)軸器；成本：相同條件下，盡可能選擇價(jià)格低，維護(hù)簡(jiǎn)單聯(lián)軸器；5.4聯(lián)軸器材料半聯(lián)軸器材料常見(jiàn)45、20Cr鋼，也可用