步进式工件输送机设计说明书.doc

要求设计要求：一、 设计参数工作阻力2500N，步长400mm，往复次数40次/min，行程速比系数1.25，高度8001000mm，使用折旧期为5年，每天两班工作。二、 步进式工件输送设计要求1. 方案合理，加工装配工艺性好2. 进行必要的计算和验算3. 图面整洁，视图齐全，布局合理，线条、文字及尺寸标注等均应符合有关标准规定。三、 设计计算说明书要求 设计计算说明书是设计者的设计思想、内容、理论、依据的全面描述，通过文字阐述、推理、引证、图表等，应能使读者读后对本设计形成完整、明确和信服的认识。三、工作量要求：编写设计计算说明书；绘制减速机构部件图（A0）绘制设备总装图（A0）绘制若干杆零件图课题主要内容及进度制定设备的结构方案，并进行强度校核等，完成机构装配图。绘制机器的装配图和主要零件的零件图，完成机器中主要零件的校核计算；完成设计说明书； 参考书目：机械原理 张春林 主编高等教育出版社 2006年01月材料力学 范钦珊，殷雅俊主编 清华大学出版社2008年07月画法几何及机械制图 朱冬梅，胥北澜，何建英主编 高等教育出版社2008年06月机械设计手册 成大先 主编 化学工业出版社2008年04月目录一电动机的选择11.1 选择电动机类型和结构形式11.2 电动机容量的选择11.3 确定电动机的转速1二确定传动装置的总传动比和分配传动比22.1 总传动比22.2 分配减速器的各级传动比直齿轮圆锥齿轮传动比2三 .计算传动装置的运动和动力参数23.1 各轴的转速23.2 各轴的输出、输入功率33.3 各轴输入、输出转矩3四.减速器结构的设计44.1机体结构44.2 铸铁减速器机体的结构尺寸见下表4五.传动零件的设计计算55.1 减速器外传动零件的设计55.2 减速器内传动零件的设计6六.轴的计算116.1 减速器高速轴I的设计116.2 轴的计算156.3 轴的设计15七.装配图设计167.1装配图的作用167.2减速器装配图的绘制16八设计小结17九参考文献18一电动机的选择1.1 选择电动机类型和结构形式根据所给条件中工作场地的要求：每天两班制工作，载荷为中等冲击，工作环境为室内、较清洁，三相交流电源，所以选择电动机为Y系列380V三相笼型异步电动机。1.2 电动机容量的选择在课程设计中，只需使电动机的额定功率等于或大于电动机的实际功率，即就可以了。电动机的输出功率为，：工作机所需输入功率，：传动装置总效率。工作机所需功率，由机器工作阻力和传动参数计算求得：传动装置总效率为。为联轴器传动效率，为滚动轴承传动效率，为圆锥齿轮传动效率，为圆柱齿轮传动效率，为开式齿轮传动效率，为工作机构效率。经查书得：，。电动机功率为。查表，选Y系列三相异步电动机，Y100LI-4，额定功率为2.2Kw。1.3 确定电动机的转速工作机构的转速为，由书查的圆锥-圆柱齿轮的传动比一般范围为，故电动机转速。根据额定功率且转速满足640r/min,选电动机型号为Y112M-6。其主要性能如下：型号额定功率满载转速堵转转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y112M-62.29402.02.2二确定传动装置的总传动比和分配传动比2.1 总传动比总传动比2.2 分配减速器的各级传动比直齿轮圆锥齿轮传动比按直齿轮圆柱齿轮传动比锥齿轮的传动比一般不大于3，故取，则，实际总传动比，i=0.001,满足要求。三 、计算传动装置的运动和动力参数3.1 各轴的转速3.2 各轴的输出、输入功率3.3 各轴输入、输出转矩四. 减速器结构的设计4.1机体结构减速器机体是用以支持和固定轴系的零件，是保证传动零件的啮合精度，良好润滑及密封的重要零件，其重量约占减速器总重量的50%。因此，机体结构对减速器的工作性能，加工工艺，材料消耗，重量及成本等有很大的影响。机体材料用灰铸铁（HT150或HT200）制造，机体的结构用剖分式机体。4.2 铸铁减速器机体的结构尺寸见下表名称符号减速器尺寸关系机座壁厚机盖壁厚机座凸缘厚度机盖凸缘厚度机座底凸缘厚度地脚螺钉直径地脚螺钉数目轴承旁联接螺栓直径机盖与机座联接螺栓直径联接螺栓的间距l轴承端盖螺栓直径窥视孔端盖螺栓直径定位销直径,至外机壁距离见下表,凸缘边缘距离见下表轴承旁凸台半径凸台高度根据低速级轴承座外径确定外机壁至轴承座端面距离大齿轮顶圆与内机壁距离齿轮端面与内机壁距离机盖、机座肋厚轴承端盖凸缘厚度轴承旁联接螺栓距离劲量靠近轴承端盖半径轴承孔直径螺栓直径 M8M10M12M16M20M24M301316182226344011141620242834沉头座直径20242632404860五. 传动零件的设计计算5.1 减速器外传动零件的设计设计采用联轴器，通过联轴器直接把电动机和减速器联接5.2 减速器内传动零件的设计5.2.1 圆锥直齿齿轮传动的计算选择齿形制GB12369-90，齿形角为20设计基本参数与条件：齿数比，传递功率，主动轴转速，采用两班制工作，小锥齿轮悬臂布置。5.2.1.1选择齿轮材料和精度等级a. 小齿轮材料选取45号钢调制，大齿轮材料选取45号钢正火。小齿轮齿面硬度为250HBS,大齿轮齿面硬度为210HBS。b. 精度等级取8级。c. 试选小齿轮齿数，取5.2.1.2按齿面接触疲劳强度设计查机械设计书公式（10-26）齿面接触疲劳强度设计公式a. 试选载荷系数：。b. 计算小齿轮传递的扭矩：c. 取齿宽系数：d. 确定弹性影响系数：e. 确定区域系数：标准直齿圆锥齿轮传动：f. 根据循环次数公式10-13，计算应力循环次数：g. 查图10-19得解除疲劳寿命系数：h. 查图10-21（d）得疲劳极限应力：i. 由式10-12计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1%，安全系数，j. 由接触强度计算出小齿轮分度圆直径：49.97mm,则42.47mmk. 齿轮的圆周速度l. 计算载荷系数，试选，查表10-2得,，所以，接强度载荷系数m. 按载荷系数校正分度圆直径 55.48mm 2.92 取标准值，模数圆整为m=3mmn.计算齿轮的相关参数 ，0. 确定齿宽：27.036mm 圆整取5.2.1.3 校核齿根弯曲疲劳强度a. 载荷系数K=2.19b. 当量齿数,c. 查表10-5的,d. 取安全系数 由图10-18得弯曲疲劳寿命系数 查图得弯曲疲劳极限为：许用应力，e. 校核强度，由式10-23 计算得,可知弯曲强度满足，参数合理。5.2.2 圆柱齿轮传动的设计计算 已知输入功率,小齿轮的转速为，大齿轮的转速为，传动比，由电动机驱动，工作寿命（设每年工作300天）两班制。5.2.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数a. 选用直齿圆柱齿轮b. 输送机为一般工作机构，速度不高，故选用8级精度。c. 材料选择：小齿轮材料为（调制），硬度为，大齿轮材料为钢（调制），硬度为。d. 选小齿轮齿数，则，。5.2.2.2按齿面接触疲劳强度设计，a. 确定公式内的各计算值1).试选载荷系数2）计算小齿轮传递的扭矩：3）选取齿宽系数4）查得材料弹性影响系数5)按齿面的硬度查得小齿轮的解除疲劳强度极限，大齿轮的解除疲劳强度极限6）计算应力循环次数： 小齿轮： 大齿轮：7)查得接触疲劳寿命系数,.8)计算接触疲劳许用应力，。b.计算1）试算小齿轮的分度圆直径，2）计算圆周速度v，3）计算齿宽b4)计算齿宽与齿高比模数：齿高：5）计算载荷系数根据，8级精度，动载荷系数直齿轮，使用系数由所以6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，7）计算模数C.按齿根弯曲疲劳强度设计，1）确定公式的各计算值小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限查得弯曲疲劳寿命系数,计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，则计算载荷系数K查取齿形系数查取应力校正系数计算大、小齿轮的，并比较大齿轮的数值大。2）设计计算取，d.几何尺寸计算1)分度圆直径，2）中心距a3）齿宽，六. 轴的计算6.1 减速器高速轴I的设计6.1.1 求输出轴上的功率，转速和转矩6.1.2. 求作用在齿轮上的力圆锥小齿轮圆锥大齿轮 圆柱小齿轮、大齿轮6.1.3 初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调制处理，取，得同时选取联轴器型号，联轴器的计算转矩：取，则结合电动机参数，选用凸缘联轴器型号YL4联轴器，即端选用的半联轴器的孔径，故取轴径，半联轴器毂孔的长度为。6.1.4 轴的结构设计(1)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)由联轴器尺寸确定由联轴器的毂孔长度l和直径d及相关要求，可确定。2）初步选择轴承轴承同时承载径向力和轴向力，但轴向力较小，故选用圆锥滚子球轴承。根据要求选择轴承30206，其尺寸为3）齿轮、联轴器与轴均采用平键联接，半联轴器与轴的联接处的平键尺寸为,键槽采用键槽铣刀加工，长为28mm。圆锥齿轮与轴的链接处平键尺寸为，键槽长度为25mm,齿轮轮毂与轴配合为。4）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为5）水平支反力 从上到下第二幅图 6）垂直面内的支反力 从上到下第四幅图 ，7）绘水平弯矩图 第三幅图 8）求垂直弯矩并绘垂直弯矩图 第五幅图 9）合成弯矩图 第六幅图 10）绘扭矩图 第七幅图 11）求当量弯矩12）确定危险截面校核轴径尺寸，危险截面A因为计算出最危险截面的直径比设计的轴最少直径还小，所以设计轴合格6.2 轴的计算6.2.1轴上的功率，转速，转矩6.2.2 求作用在齿轮上的力大圆锥齿轮：已知低速级大圆锥齿轮直径，圆柱齿轮：小圆柱齿轮直径，圆周力。6.2.3 初步估计轴的最小直径6.2.4 轴的结构设计（1） 选用圆锥滚子球轴承，型号为30206（GB/T297-1994）, 。（2） 圆柱齿轮与轴用平键联接，键长为63mm。圆锥齿轮：，键长为36mm。（3） 轴上的圆角和倒角尺取轴端倒角为2mm。6.3 轴的设计6.3.1轴上的功率，转速为，转矩6.3.2求作用在齿轮上的力，已知低速级大齿轮直径，圆周力6.3.3 初估轴的最小直径初步估算轴的最小直径，选取轴的材料为45钢，调制处理，取6.3.4 轴的结构设计（1） 选用圆锥滚子球轴承，型号为30210（GB/T297-1994）, 。（2） 圆柱齿轮与轴用平键联接，键长为56mm。联轴器：，键长为56mm。七. 装配图设计7.1装配图的作用作用：装配图表明减速器各零件的结构及其装配关系，表明减速器整体结构，所有零件的形状和尺寸，相关零件间的联接性质及减速器的工作原理，是减速器装配、调试、维护等的技术依据，表明减速器各零件的装配和拆卸的可能性、次序及减速器的调整和使用方法。7.2减速器装配图的绘制7.2.1装备图的总体规划：（1）、视图布局：、选择3个基本视图，结合必要的剖视、剖面和局部视图加以补充。、选择俯视图作为基本视图，主视和左视图表达减速器外形，将减速器的工作原理和主要装配关系集中反映在一个基本视图上。布置视图时应注意：a、整个图面应匀称美观，并在右下方预留减速器技术特性表、技术要求、标题栏和零件明细表的位置。b、各视图之间应留适当的尺寸标注和零件序号标注的位置。（2）、尺寸的标注：、特性尺寸：用于表明减速器的性能、规格和特征。如传动零件的中心距及其极限偏差等。、配合尺寸：减速器中有配合要求的零件应标注配合尺寸。如：轴承与轴、轴承外圈与机座、轴与齿轮的配合、联轴器与轴等应标注公称尺寸、配合性质及精度等级。、外形尺寸：减速器的最大长、宽、高外形尺寸表明装配图中整体所占空间。、安装尺寸：减速器箱体底面的长与宽、地脚螺栓的位置、间距及其通孔直径、外伸轴端的直径、配合长度及中心高等。（3）、标题栏、序号和明细表：、说明机器或部件的名称、数量、比例、材料、标准规格、标准代号、图号以及设计者姓名等内容。查GB10609.1-1989和GB10609.2-1989标题栏和明细表的格式、装备图中每个零件都应编写序号，并在标题栏的上方用明细表来说明。（4）、技术特性表和技术要求：、技术特性表说明减速器的主要性能参数、精度等级、表的格式布置在装配图右下方空白处。、技术要求包括减速器装配前、滚动轴承游隙、传动接触斑点、啮合侧隙、箱体与箱盖接合、减速器的润滑、试验、包装运输要求。八设计小结三周的课程设计拖到了现在，快要结束了。这次关于步进式工件输送机的两级圆锥圆柱齿轮减速器的课程设计是我们理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。作为一个机械设计制造及其自动化大四的学生，觉得在毕业前做这样的课程设计还是有意义的。在课堂上掌握的只是专业基础课的的理论面，如何面对现实中的各种机械设计，如何把我们所学的专业知识用到实践中，类似的课程设计就为我们提供了良好的平台。在做本次课程设计的过程中，我查阅了很多设计手册和指导书。本次课程设计主要用auto CAD绘图。用CAD制图方便简洁，易修改。通过计算选择了电动机，然后分配传动比，设计齿轮、轴、联轴器和轴承。本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持，衷心的感谢老师的指导和帮助。设计中还存在不少错误和缺点，需要继续学习和掌握有关机械设计的知识，提高设计实践操作能力。为毕业设计和不久的工作打下坚实的基础。九参考文献1 机械制图 何铭新 钱可强 主编 高等教育出版社 2 机械设计课程设计 陈秀宁 施高义 编著 浙江大学出版社