步進式工件輸送機設(shè)計說明書.doc

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要 求 設(shè)計要求： 一、 設(shè)計參數(shù) 工作阻力2500N，步長400mm，往復(fù)次數(shù)40次/min，行程速比系數(shù)1.25，高度800~1000mm，使用折舊期為5年，每天兩班工作。。 二、 步進式工件輸送設(shè)計要求 1. 方案合理，加工裝配工藝性好 2. 進行必要的計算和驗算 3. 圖面整潔，視圖齊全，布局合理，線條、文字及尺寸標(biāo)注等均應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 三、 設(shè)計計算說明書要求 設(shè)計計算說明書是設(shè)計者的設(shè)計思想、內(nèi)容、理論、依據(jù)的全面描述，通過文字闡述、推理、引證、圖表等，應(yīng)能使讀者讀后對本設(shè)計形成完整、明確和信服的認(rèn)識。 三、工作量要求： 編寫設(shè)計計算說明書； 繪制減速機構(gòu)部件圖（A0） 繪制設(shè)備總裝圖（A0） 繪制若干桿零件圖 課 題 主 要 內(nèi) 容 及 進 度 制定設(shè)備的結(jié)構(gòu)方案，并進行強度校核等，完成機構(gòu)裝配圖。 繪制機器的裝配圖和主要零件的零件圖，完成機器中主要零件的校核計算； 完成設(shè)計說明書； 參考書目： 機械原理 張春林 主編　高等教育出版社 2006年01月 材料力學(xué) 范欽珊，殷雅俊主編 清華大學(xué)出版社　2008年07月 畫法幾何及機械制圖 朱冬梅，胥北瀾，何建英主編 高等教育出版社2008年06月 機械設(shè)計手冊 成大先 主編 化學(xué)工業(yè)出版社　2008年04月 目錄 一．電動機的選擇 1 1.1 選擇電動機類型和結(jié)構(gòu)形式 1 1.2 電動機容量的選擇 1 1.3 確定電動機的轉(zhuǎn)速 1 二．確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 2 2.1 總傳動比 2 2.2 分配減速器的各級傳動比直齒輪圓錐齒輪傳動比 2 三 .計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 2 3.1 各軸的轉(zhuǎn)速 2 3.2 各軸的輸出、輸入功率 3 3.3 各軸輸入、輸出轉(zhuǎn)矩 3 四.減速器結(jié)構(gòu)的設(shè)計 4 4.1機體結(jié)構(gòu) 4 4.2 鑄鐵減速器機體的結(jié)構(gòu)尺寸見下表 4 五.傳動零件的設(shè)計計算 5 5.1 減速器外傳動零件的設(shè)計 5 5.2 減速器內(nèi)傳動零件的設(shè)計 6 六.軸的計算 11 6.1 減速器高速軸I的設(shè)計 11 6.2 Ⅱ軸的計算 15 6.3 Ⅲ軸的設(shè)計 15 七.裝配圖設(shè)計 16 7.1裝配圖的作用 16 7.2減速器裝配圖的繪制 16 八．設(shè)計小結(jié) 17 九．參考文獻 18 一．電動機的選擇 1.1 選擇電動機類型和結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)所給條件中工作場地的要求：每天兩班制工作，載荷為中等沖擊，工作環(huán)境為室內(nèi)、較清潔，三相交流電源，所以選擇電動機為Y系列380V三相籠型異步電動機。 1.2 電動機容量的選擇 在課程設(shè)計中，只需使電動機的額定功率等于或大于電動機的實際功率，即就可以了。 電動機的輸出功率為 ，：工作機所需輸入功率，：傳動裝置總效率。 工作機所需功率，由機器工作阻力和傳動參數(shù)計算求得： 傳動裝置總效率為。 為聯(lián)軸器傳動效率，為滾動軸承傳動效率，為圓錐齒輪傳動效率，為圓柱齒輪傳動效率，為開式齒輪傳動效率，為工作機構(gòu)效率。經(jīng)查書得：，，，。 。 電動機功率為。 查表，選Y系列三相異步電動機，Y100LI-4，額定功率為2.2Kw。 1.3 確定電動機的轉(zhuǎn)速 工作機構(gòu)的轉(zhuǎn)速為， 由書查的圓錐-圓柱齒輪的傳動比一般范圍為，故電動機轉(zhuǎn)速。 根據(jù)額定功率且轉(zhuǎn)速滿足640r/min<,選電動機型號為Y112M-6。 其主要性能如下： 型號 額定功率 滿載轉(zhuǎn)速 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 Y112M-6 2.2 940 2.0 2.2 二．確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 2.1 總傳動比 總傳動比 2.2 分配減速器的各級傳動比直齒輪圓錐齒輪傳動比 按直齒輪圓柱齒輪傳動比 錐齒輪的傳動比一般不大于3，故取，則，實際總傳動比，Δi=0.001,滿足要求。 三 、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 3.1 各軸的轉(zhuǎn)速 3.2 各軸的輸出、輸入功率 3.3 各軸輸入、輸出轉(zhuǎn)矩 四. 減速器結(jié)構(gòu)的設(shè)計 4.1機體結(jié)構(gòu) 減速器機體是用以支持和固定軸系的零件，是保證傳動零件的嚙合精度，良好潤滑及密封的重要零件，其重量約占減速器總重量的50%。因此，機體結(jié)構(gòu)對減速器的工作性能，加工工藝，材料消耗，重量及成本等有很大的影響。 機體材料用灰鑄鐵（HT150或HT200）制造，機體的結(jié)構(gòu)用剖分式機體。 4.2 鑄鐵減速器機體的結(jié)構(gòu)尺寸見下表 名稱 符號 減速器尺寸關(guān)系 機座壁厚 機蓋壁厚 機座凸緣厚度 機蓋凸緣厚度 機座底凸緣厚度 地腳螺釘直徑 地腳螺釘數(shù)目 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 機蓋與機座聯(lián)接螺栓直徑 聯(lián)接螺栓的間距 l 軸承端蓋螺栓直徑 窺視孔端蓋螺栓直徑 定位銷直徑 ,,至外機壁距離 見下表 ,凸緣邊緣距離 見下表 軸承旁凸臺半徑 凸臺高度 根據(jù)低速級軸承座外徑確定 外機壁至軸承座端面距離 大齒輪頂圓與內(nèi)機壁距離 齒輪端面與內(nèi)機壁距離 機蓋、機座肋厚 軸承端蓋凸緣厚度 軸承旁聯(lián)接螺栓距離 勁量靠近 軸承端蓋半徑 軸承孔直徑 螺栓直徑 M8 M10 M12 M16 M20 M24 M30 13 16 18 22 26 34 40 11 14 16 20 24 28 34 沉頭座直徑 20 24 26 32 40 48 60 五. 傳動零件的設(shè)計計算 5.1 減速器外傳動零件的設(shè)計 設(shè)計采用聯(lián)軸器，通過聯(lián)軸器直接把電動機和減速器聯(lián)接 5.2 減速器內(nèi)傳動零件的設(shè)計 5.2.1 圓錐直齒齒輪傳動的計算 選擇齒形制GB12369-90，齒形角為20 設(shè)計基本參數(shù)與條件：齒數(shù)比，傳遞功率，主動軸轉(zhuǎn)速，采用兩班制工作，小錐齒輪懸臂布置。 5.2.1.1選擇齒輪材料和精度等級 a. 小齒輪材料選取45號鋼調(diào)制，大齒輪材料選取45號鋼正火。小齒輪齒面硬度為250HBS,大齒輪齒面硬度為210HBS。 b. 精度等級取8級。 c. 試選小齒輪齒數(shù)②，取 5.2.1.2按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 查機械設(shè)計書公式（10-26）齒面接觸疲勞強度設(shè)計公式 a. 試選載荷系數(shù)：。 b. 計算小齒輪傳遞的扭矩： c. 取齒寬系數(shù)： d. 確定彈性影響系數(shù)： e. 確定區(qū)域系數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪傳動： f. 根據(jù)循環(huán)次數(shù)公式10-13，計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： g. 查圖10-19得解除疲勞壽命系數(shù)： h. 查圖10-21（d）得疲勞極限應(yīng)力： i. 由式10-12計算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為1%，安全系數(shù)， j. 由接觸強度計算出小齒輪分度圓直徑：49.97mm, 則42.47mm k. 齒輪的圓周速度 l. 計算載荷系數(shù)，試選，查表10-2得,,，，所以，接強度載荷系數(shù) m. 按載荷系數(shù)校正分度圓直徑 55.48mm 2.92 取標(biāo)準(zhǔn)值，模數(shù)圓整為m=3mm n.計算齒輪的相關(guān)參數(shù) ， ， 0. 確定齒寬：27.036mm 圓整取 5.2.1.3 校核齒根彎曲疲勞強度 a. 載荷系數(shù)K=2.19 b. 當(dāng)量齒數(shù), c. 查表10-5的,,, d. 取安全系數(shù) 由圖10-18得彎曲疲勞壽命系數(shù) 查圖得彎曲疲勞極限為：許用應(yīng)力， e. 校核強度，由式10-23 計算得,,可知彎曲強度滿足，參數(shù)合理。 5.2.2 圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算 已知輸入功率,小齒輪的轉(zhuǎn)速為，大齒輪的轉(zhuǎn)速為，傳動比，由電動機驅(qū)動，工作壽命（設(shè)每年工作300天）兩班制。 5.2.2.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) a. 選用直齒圓柱齒輪 b. 輸送機為一般工作機構(gòu)，速度不高，故選用8級精度。 c. 材料選擇：小齒輪材料為（調(diào)制），硬度為，大齒輪材料為鋼（調(diào)制），硬度為。 d. 選小齒輪齒數(shù)，則，。 5.2.2.2按齒面接觸疲勞強度設(shè)計， a. 確定公式內(nèi)的各計算值 1).試選載荷系數(shù) 2）計算小齒輪傳遞的扭矩： 3）選取齒寬系數(shù) 4）查得材料彈性影響系數(shù) 5)按齒面的硬度查得小齒輪的解除疲勞強度極限，大齒輪的解除疲勞強度極限 6）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 小齒輪： 大齒輪： 7)查得接觸疲勞壽命系數(shù),. 8)計算接觸疲勞許用應(yīng)力 ， 。 b.計算 1）試算小齒輪的分度圓直徑， 2）計算圓周速度v， 3）計算齒寬b 4)計算齒寬與齒高比 模數(shù)： 齒高： 5）計算載荷系數(shù) 根據(jù)，8級精度，動載荷系數(shù) 直齒輪，使用系數(shù) 由 所以 6）按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑， 7）計算模數(shù) C.按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計， 1）確定公式的各計算值 小齒輪的彎曲疲勞強度極限， 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 查得彎曲疲勞壽命系數(shù), 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)，則 計算載荷系數(shù)K 查取齒形系數(shù) 查取應(yīng)力校正系數(shù) 計算大、小齒輪的，并比較 大齒輪的數(shù)值大。 2）設(shè)計計算 取，，， d.幾何尺寸計算 1)分度圓直徑 ， 2）中心距a 3）齒寬 ， 六. 軸的計算 6.1 減速器高速軸I的設(shè)計 6.1.1 求輸出軸上的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 6.1.2. 求作用在齒輪上的力 圓錐小齒輪 圓錐大齒輪 圓柱小齒輪、大齒輪 6.1.3 初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，取，得 同時選取聯(lián)軸器型號，聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩： 取，則 結(jié)合電動機參數(shù)，選用凸緣聯(lián)軸器 型號YL4聯(lián)軸器，即端選用的半聯(lián)軸器的孔徑，故取軸徑，半聯(lián)軸器轂孔的長度為。 6.1.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1)由聯(lián)軸器尺寸確定 由聯(lián)軸器的轂孔長度l和直徑d及相關(guān)要求，可確定。 2）初步選擇軸承 軸承同時承載徑向力和軸向力，但軸向力較小，故選用圓錐滾子球軸承。根據(jù)要求選擇軸承30206，其尺寸為 3）齒輪、聯(lián)軸器與軸均采用平鍵聯(lián)接，半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接處的平鍵尺寸為,鍵槽采用鍵槽銑刀加工，長為28mm。圓錐齒輪與軸的鏈接處平鍵尺寸為，鍵槽長度為25mm,齒輪輪轂與軸配合為。 4）確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為 5）水平支反力 從上到下第二幅圖 6）垂直面內(nèi)的支反力 從上到下第四幅圖 ， 7）繪水平彎矩圖 第三幅圖 8）求垂直彎矩并繪垂直彎矩圖 第五幅圖 9）合成彎矩圖 第六幅圖 10）繪扭矩圖 第七幅圖 11）求當(dāng)量彎矩 12）確定危險截面校核軸徑尺寸，危險截面A 因為計算出最危險截面的直徑比設(shè)計的軸最少直徑還小，所以設(shè)計軸合格 6.2 Ⅱ軸的計算 6.2.1軸上的功率 ，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩 6.2.2 求作用在齒輪上的力 大圓錐齒輪：已知低速級大圓錐齒輪直徑，圓柱齒輪：小圓柱齒輪直徑，圓周力。 6.2.3 初步估計軸的最小直徑 6.2.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1） 選用圓錐滾子球軸承，型號為30206（GB/T297-1994）, 。 （2） 圓柱齒輪與軸用平鍵聯(lián)接，，鍵長為63mm。圓錐齒輪：，鍵長為36mm。 （3） 軸上的圓角和倒角尺 取軸端倒角為2mm。 6.3 Ⅲ軸的設(shè)計 6.3.1軸上的功率 ，轉(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)矩 6.3.2求作用在齒輪上的力， 已知低速級大齒輪直徑，圓周力 6.3.3 初估軸的最小直徑 初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，取 6.3.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1） 選用圓錐滾子球軸承，型號為30210（GB/T297-1994）, 。 （2） 圓柱齒輪與軸用平鍵聯(lián)接，，鍵長為56mm。聯(lián)軸器：，鍵長為56mm。 七. 裝配圖設(shè)計 7.1裝配圖的作用 作用：裝配圖表明減速器各零件的結(jié)構(gòu)及其裝配關(guān)系，表明減速器整體結(jié)構(gòu)，所有零件的形狀和尺寸，相關(guān)零件間的聯(lián)接性質(zhì)及減速器的工作原理，是減速器裝配、調(diào)試、維護等的技術(shù)依據(jù)，表明減速器各零件的裝配和拆卸的可能性、次序及減速器的調(diào)整和使用方法。 7.2減速器裝配圖的繪制 7.2.1裝備圖的總體規(guī)劃： （1）、視圖布局： ①、選擇3個基本視圖，結(jié)合必要的剖視、剖面和局部視圖加以補充。 ②、選擇俯視圖作為基本視圖，主視和左視圖表達減速器外形，將減速器的工作原理和主要裝配關(guān)系集中反映在一個基本視圖上。 布置視圖時應(yīng)注意： a、整個圖面應(yīng)勻稱美觀，并在右下方預(yù)留減速器技術(shù)特性表、技術(shù)要求、標(biāo)題欄和零件明細表的位置。 b、各視圖之間應(yīng)留適當(dāng)?shù)某叽鐦?biāo)注和零件序號標(biāo)注的位置。 （2）、尺寸的標(biāo)注： ①、特性尺寸：用于表明減速器的性能、規(guī)格和特征。如傳動零件的中心距及其極限偏差等。 ②、配合尺寸：減速器中有配合要求的零件應(yīng)標(biāo)注配合尺寸。如：軸承與軸、軸承外圈與機座、軸與齒輪的配合、聯(lián)軸器與軸等應(yīng)標(biāo)注公稱尺寸、配合性質(zhì)及精度等級。 ③、外形尺寸：減速器的最大長、寬、高外形尺寸表明裝配圖中整體所占空間。 ④、安裝尺寸：減速器箱體底面的長與寬、地腳螺栓的位置、間距及其通孔直徑、外伸軸端的直徑、配合長度及中心高等。 （3）、標(biāo)題欄、序號和明細表： ①、說明機器或部件的名稱、數(shù)量、比例、材料、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格、標(biāo)準(zhǔn)代號、圖號以及設(shè)計者姓名等內(nèi)容。查GB10609.1-1989和GB10609.2-1989標(biāo)題欄和明細表的格式 ②、裝備圖中每個零件都應(yīng)編寫序號，并在標(biāo)題欄的上方用明細表來說明。 （4）、技術(shù)特性表和技術(shù)要求： ①、技術(shù)特性表說明減速器的主要性能參數(shù)、精度等級、表的格式布置在裝配圖右下方空白處。 ②、技術(shù)要求包括減速器裝配前、滾動軸承游隙、傳動接觸斑點、嚙合側(cè)隙、箱體與箱蓋接合、減速器的潤滑、試驗、包裝運輸要求。 八．設(shè)計小結(jié) 三周的課程設(shè)計拖到了現(xiàn)在，快要結(jié)束了。這次關(guān)于步進式工件輸送機的兩級圓錐圓柱齒輪減速器的課程設(shè)計是我們理論聯(lián)系實際、深入了解設(shè)計概念和設(shè)計過程的實踐考驗，對于提高我們機械設(shè)計的綜合素質(zhì)大有用處。作為一個機械設(shè)計制造及其自動化大四的學(xué)生，覺得在畢業(yè)前做這樣的課程設(shè)計還是有意義的。在課堂上掌握的只是專業(yè)基礎(chǔ)課的的理論面，如何面對現(xiàn)實中的各種機械設(shè)計，如何把我們所學(xué)的專業(yè)知識用到實踐中，類似的課程設(shè)計就為我們提供了良好的平臺。在做本次課程設(shè)計的過程中，我查閱了很多設(shè)計手冊和指導(dǎo)書。本次課程設(shè)計主要用auto CAD繪圖。用CAD制圖方便簡潔，易修改。通過計算選擇了電動機，然后分配傳動比，設(shè)計齒輪、軸、聯(lián)軸器和軸承。本次設(shè)計得到了指導(dǎo)老師的細心幫助和支持，衷心的感謝老師的指導(dǎo)和幫助。設(shè)計中還存在不少錯誤和缺點，需要繼續(xù)學(xué)習(xí)和掌握有關(guān)機械設(shè)計的知識，提高設(shè)計實踐操作能力。為畢業(yè)設(shè)計和不久的工作打下堅實的基礎(chǔ)。 九．參考文獻 [1] 機械制圖 何銘新 錢可強 主編 高等教育出版社 [2] 機械設(shè)計課程設(shè)計 陳秀寧 施高義 編著 浙江大學(xué)出版社