傳動裝置參考文獻

① 一級蝸輪蝸桿課程設計

機械設計課程設計說明書

前言
課程設計是考察學生全面在掌握基本理論知識的重要環節。根據學院的教學環節，在2006年6月12日-2006年6月30日為期三周的機械設計課程設計。本次是設計一個蝸輪蝸桿減速器，減速器是用於電動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置。本減速器屬單級蝸桿減速器（電機——聯軸器——減速器——聯軸器——帶式運輸機），本人是在周知進老師指導下獨立完成的。該課程設計內容包括：任務設計書，參數選擇，傳動裝置總體設計，電動機的選擇，運動參數計算，蝸輪蝸桿傳動設計，蝸桿、蝸輪的基本尺寸設計，蝸輪軸的尺寸設計與校核，減速器箱體的結構設計，減速器其他零件的選擇，減速器的潤滑等和A0圖紙一張、A3圖紙三張。設計參數的確定和方案的選擇通過查詢有關資料所得。
該減速器的設計基本上符合生產設計要求，限於作者初學水平，錯誤及不妥之處望老師批評指正。

設計者：殷其中
2006年6月30日

參數選擇：
總傳動比：I=35 Z1=1 Z2=35
捲筒直徑：D=350mm
運輸帶有效拉力：F=6000N
運輸帶速度：V=0.5m/s
工作環境：三相交流電源
有粉塵
常溫連續工作
一、 傳動裝置總體設計：
根據要求設計單級蝸桿減速器，傳動路線為：電機——連軸器——減速器——連軸器——帶式運輸機。(如圖2.1所示) 根據生產設計要求可知，該蝸桿的圓周速度V≤4——5m/s，所以該蝸桿減速器採用蝸桿下置式見（如圖2.2所示），採用此布置結構，由於蝸桿在蝸輪的下邊，嚙合處的冷卻和潤滑均較好。蝸輪及蝸輪軸利用平鍵作軸向固定。蝸桿及蝸輪軸均採用圓錐滾子軸承，承受徑向載荷和軸向載荷的復合作用，為防止軸外伸段箱內潤滑油漏失以及外界灰塵，異物侵入箱內，在軸承蓋中裝有密封元件。 圖2.1
該減速器的結構包括電動機、蝸輪蝸桿傳動裝置、蝸輪軸、箱體、滾動軸承、檢查孔與定位銷等附件、以及其他標准件等。

二、 電動機的選擇：
由於該生產單位採用三相交流電源，可考慮採用Y系列三相非同步電動機。三相非同步電動機的結構簡單，工作可靠，價格低廉，維護方便，啟動性能好等優點。一般電動機的額定電壓為380V
根據生產設計要求，該減速器捲筒直徑D=350mm。運輸帶的有效拉力F=6000N，帶速V=0.5m/s，載荷平穩，常溫下連續工作，工作環境多塵，電源為三相交流電，電壓為380V。
1、 按工作要求及工作條件選用三相非同步電動機，封閉扇冷式結構，電壓為380V，Y系列
2、 傳動滾筒所需功率
3、 傳動裝置效率：（根據參考文獻《機械設計課程設計》 劉俊龍 何在洲 主編 機械工業出版社 第133-134頁表12-8得各級效率如下）其中：
蝸桿傳動效率η1=0.70
攪油效率η2=0.95
滾動軸承效率（一對）η3=0.98
聯軸器效率ηc=0.99
傳動滾筒效率ηcy=0.96
所以：
η=η1•η2•η33•ηc2•ηcy =0.7×0.99×0.983×0.992×0.96 =0.633
電動機所需功率： Pr= Pw/η =3.0/0.633=4.7KW
傳動滾筒工作轉速： nw＝60×1000×v / ×350
＝27.9r/min
根據容量和轉速，根據參考文獻《機械零件設計課程設計》 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學出版社 第339-340頁表附表15-1可查得所需的電動機Y系列三相非同步電動機技術數據，查出有四種適用的電動機型號，因此有四種傳動比方案，如表3-1:
表3-1
方案 電動機型號 額定功率
Ped kw 電動機轉速 r/min 額定轉矩
同步轉速 滿載轉速
1 Y132S1-2 5.5 3000 2900 2.0
2 Y132S-4 5.5 1500 1440 2.2
3 Y132M2-6 5.5 1000 960 2.0
4 Y160M-8 5.5 750 720 2.0

綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和減速器的傳動比，可見第3方案比較適合。因此選定電動機機型號為Y132M2-6其主要性能如下表3-2：
表3-2
中心高H 外形尺寸
L×（AC/2＋AD）×HD 底角安裝尺寸
A×B 地腳螺栓孔直徑K 軸身尺寸
D×E 裝鍵部位尺寸
F×G×D
132 515×（270/2＋210）×315 216×178 12 38×80 10×33×38
四、運動參數計算：
4.1蝸桿軸的輸入功率、轉速與轉矩
P0 = Pr=4.7kw
n0=960r/min
T0=9.55 P0 / n0=4.7×103=46.7N .m
4.2蝸輪軸的輸入功率、轉速與轉矩
P1 = P0•η01 = 4.7×0.99×0.99×0.7×0.992 =3.19 kw
nⅠ= = = 27.4 r/min
T1= 9550 = 9550× = 1111.84N•m
4.3傳動滾筒軸的輸入功率、轉速與轉矩
P2 = P1•ηc•ηcy=3.19×0.99×0.99=3.13kw
n2= = = 27.4 r/min
T2= 9550 = 9550× = 1089.24N•m
運動和動力參數計算結果整理於下表4-1：
表4-1
類型 功率P（kw） 轉速n（r/min） 轉矩T（N•m） 傳動比i 效率η
蝸桿軸 4.7 960 46.75 1 0.679
蝸輪軸 3.19 27.4 1111.84 35
傳動滾筒軸 3.13 27.4 1089.24

五、蝸輪蝸桿的傳動設計：
蝸桿的材料採用45鋼，表面硬度>45HRC，蝸輪材料採用ZCuA110Fe3,砂型鑄造。
以下設計參數與公式除特殊說明外均以參考由《機械設計 第四版》 邱宣懷主編 高等教育出版社出版 1996年 第13章蝸桿傳動為主要依據。
具體如表3—1：

表5—1蝸輪蝸桿的傳動設計表
項 目 計算內容 計算結果
中心距的計算
蝸桿副的相對滑動速度
參考文獻5第37頁（23式） 4m/s<Vs<7m/s
當量摩擦
系數 4m/s<Vs<7m/s
由表13.6取最大值

選[ ]值
在圖13.11的i=35的線上，查得[ ]=0.45
[ ]=0.45

蝸輪轉矩

使用系數 按要求查表12.9

轉速系數

彈性系數 根據蝸輪副材料查表13.2

壽命系數

接觸系數 按圖13.12I線查出

接觸疲勞極限 查表13.2

接觸疲勞最小安全系數 自定

中心距

傳動基本尺寸
蝸桿頭數
Z1=1
蝸輪齒數模數

m=10
蝸桿分度圓 直徑
或

蝸輪分度圓
直徑
mm

蝸桿導程角
表13.5

變位系數 x=（225-220）/10=0.5 x=0.5
蝸桿齒頂圓 直徑 表13.5
mm

蝸桿齒根圓 直徑 表13.5
mm

蝸桿齒寬
mm

蝸輪齒根圓直徑
mm

蝸輪齒頂圓直徑（吼圓直徑）
mm

蝸輪外徑
mm

蝸輪咽喉母圓半徑

蝸輪齒寬 B =82.5

B=82mm
mm

蝸桿圓周速度
=4.52 m/s

相對滑動速度
m/s

當量摩擦系數 由表13.6查得

輪齒彎曲疲勞強度驗算
許用接觸應力

最大接觸應力

合格
齒根彎曲疲勞強度 由表13.2查出

彎曲疲勞最小安全系數 自取

許用彎曲疲勞應力

輪齒最大彎曲應力

合格
蝸桿軸擾度驗算
蝸桿軸慣性矩

允許蝸桿擾度

蝸桿軸擾度

合格
溫度計算
傳動嚙合效率

攪油效率 自定

軸承效率 自定

總效率

散熱面積估算

箱體工作溫度
此處取 =15w/（m²c）

合格
潤滑油粘度和潤滑方式
潤滑油粘度 根據 m/s由表13.7選取

潤滑方法 由表13.7採用浸油潤滑

六、蝸桿、蝸輪的基本尺寸設計
6.1蝸桿基本尺寸設計
根據電動機的功率P=5.5kw，滿載轉速為960r/min，電動機軸徑 ，軸伸長E=80mm
軸上鍵槽為10x5。
1、 初步估計蝸桿軸外伸段的直徑
d=（0.8——10） =30.4——38mm
2、 計算轉矩
Tc=KT=K×9550× =1.5×9550×5.5/960=82.1N.M
由Tc、d根據《機械零件設計課程設計》 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學出版社第334頁表14-13可查得選用HL3號彈性柱銷聯軸器（38×83）。
3、 確定蝸桿軸外伸端直徑為38mm。
4、 根據HL3號彈性柱銷聯軸器的結構尺寸確定蝸桿軸外伸端直徑為38mm的長度為80mm。
5、 由參考文獻《機械零件設計課程設計》 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學出版社的第305頁表10-1可查得普通平鍵GB1096—90A型鍵10×70，蝸桿軸上的鍵槽寬 mm，槽深為 mm，聯軸器上槽深 ，鍵槽長L=70mm。
6、 初步估計d=64mm。
7、 由參考文獻《機械零件設計課程設計》 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學出版社第189頁圖7-19，以及蝸桿上軸承、擋油盤，軸承蓋，密封圈等組合設計，蝸桿的尺寸如零件圖1（蝸桿零件圖）
6.2蝸輪基本尺寸表（由參考文獻《機械零件設計課程設計》 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學出版社第96頁表4-32及第190頁圖7-20及表5—1蝸輪蝸桿的傳動設計表可計算得）
表6—1蝸輪結構及基本尺寸
蝸輪採用裝配式結構，用六角頭螺栓聯接（ 100mm）,輪芯選用灰鑄鐵 HT200 ，輪緣選用鑄錫青銅ZcuSn10P1+* 單位：mm

a=b C x B
160 128 12 36 20 15 2 82
e n

10 3 35 380 90º 214 390 306

七、蝸輪軸的尺寸設計與校核
蝸輪軸的材料為45鋼並調質，且蝸輪軸上裝有滾動軸承，蝸輪，軸套，密封圈、鍵，軸的大致結構如圖7.1：

圖7.1 蝸輪軸的基本尺寸結構圖

7.1 軸的直徑與長度的確定
1.初步估算軸的最小直徑（外伸段的直徑）
經計算D6>51.7>100mm
又因軸上有鍵槽所以D6增大3%，則D6=67mm
計算轉矩
Tc=KT=K×9550× =1.5×9550×3.19/27.4=1667.76N.M<2000 N.M
所以蝸輪軸與傳動滾筒之間選用HL5彈性柱銷聯軸器65×142，
因此 =65m m
2.由參考文獻《機械零件設計課程設計》 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學出版社的第305頁表10-1可查得普通平鍵GB1096—90A型鍵20×110，普通平鍵GB1096—90A型鍵20×70，聯軸器上鍵槽深度 ，蝸輪軸鍵槽深度 ，寬度為 由參考文獻《機械設計基礎》（下冊） 張瑩 主編 機械工業出版社 1997年的第316頁—321頁計算得：如下表：
圖中表注 計算內容 計算結果
L1 （由參考文獻《機械設計課程設計》 劉俊龍 何在洲 主編 機械工業出版社第182頁表15-1查得滾動軸承6216的基本結構） L1=25
L2 自定 L2=20
L3 根據蝸輪 L3=128
L4 自定 L4=25
L5 （由參考文獻《機械設計課程設計》 劉俊龍 何在洲 主編 機械工業出版社第182頁表15-1查得滾動軸承6216的基本結構） L5=25
L6 自定 L6=40
L7 選用HL5彈性柱銷聯軸器65×142 L7=80
D1 （由參考文獻《機械設計課程設計》 劉俊龍 何在洲 主編 機械工業出版社第182頁表15-1查得滾動軸承6216的基本結構） D1=80
D2 便於軸承的拆卸 D2=84
D3 根據蝸輪 D3=100
D4 便於軸承的拆卸 D4=84
D5 自定 D5=72
D6 D6>51.7>100mm
又因軸上有鍵槽所以D6增大3%，則D6=67mm D6=67
7.2軸的校核
7.2.1軸的受力分析圖

圖7.1
X-Y平面受力分析

圖7.2
X-Z平面受力圖：

圖7.3

水平面彎矩
1102123.7

521607

97 97 119

圖7.4
垂直面彎矩 714000

圖7.5
436150.8
合成彎矩

1184736.3
714000
681175.5

圖7.6
當量彎矩T與aT
T=1111840Nmm
aT=655985.6Nmm

圖7.7

7.2.2軸的校核計算如表5.1
軸材料為45鋼， ， ，
表7.1
計算項目 計算內容 計算結果
轉矩

Nmm

圓周力 =20707.6N

=24707.6N

徑向力
=2745.3N

軸向力 =24707.6×tan 20º
Fr =8992.8N
計算支承反力
=1136.2N

=19345.5N

垂直面反力
=4496.4N
水平面X-Y受力圖 圖7.2
垂直面X-Z受力 圖7.3
畫軸的彎矩圖
水平面X-Y彎矩圖 圖7.4

垂直面X-Z彎矩圖 圖7.5

合成彎矩 圖7.6

軸受轉矩T T= =1111840Nmm
T=1111840Nmm
許用應力值 表16.3，查得

應力校正系數a a=

a=0.59
當量彎矩圖
當量彎矩 蝸輪段軸中間截面
=947628.6Nmm
軸承段軸中間截面處
=969381.2Nmm

947628.6Nmm
=969381.2Nmm

當量彎矩圖 圖7.7
軸徑校核

驗算結果在設計范圍之內，設計合格
軸的結果設計採用階梯狀，階梯之間有圓弧過度，減少應力集中，具體尺寸和要求見零件圖2（蝸輪中間軸）。
7.3裝蝸輪處軸的鍵槽設計及鍵的選擇
當軸上裝有平鍵時，鍵的長度應略小於零件軸的接觸長度，一般平鍵長度比輪轂長度短5—10mm，由參考文獻1表2.4—30圓整，可知該處選擇鍵2.5×110，高h=14mm，軸上鍵槽深度為 ，輪轂上鍵槽深度為 ，軸上鍵槽寬度為 輪轂上鍵槽深度為
八、減速器箱體的結構設計
參照參考文獻〈〈機械設計課程設計》（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學院出版社 1992年第19頁表1.5-1可計算得，箱體的結構尺寸如表8.1：

表8.1箱體的結構尺寸
減速器箱體採用HT200鑄造，必須進行去應力處理。
設計內容 計 算 公 式 計算結果
箱座壁厚度δ =0.04×225+3=12mm
a為蝸輪蝸桿中心距 取δ=12mm
箱蓋壁厚度δ1 =0.85×12=10mm
取δ1=10mm
機座凸緣厚度b b=1.5δ=1.5×12=18mm b=18mm
機蓋凸緣厚度b1 b1=1.5δ1=1.5×10=15mm b1=18mm
機蓋凸緣厚度P P=2.5δ=2.5×12=30mm P=30mm
地腳螺釘直徑dØ dØ==20mm dØ=20mm
地腳螺釘直徑d`Ø d`Ø==20mm d`Ø==20mm
地腳沉頭座直徑D0 D0==48mm D0==48mm
地腳螺釘數目n 取n=4個 取n=4
底腳凸緣尺寸（扳手空間） L1=32mm L1=32mm
L2=30mm L2=30mm
軸承旁連接螺栓直徑d1 d1= 16mm d1=16mm
軸承旁連接螺栓通孔直徑d`1 d`1=17.5 d`1=17.5
軸承旁連接螺栓沉頭座直徑D0 D0=32mm D0=32mm
剖分面凸緣尺寸（扳手空間） C1=24mm C1=24mm
C2=20mm C2=20mm
上下箱連接螺栓直徑d2 d2 =12mm d2=12mm
上下箱連接螺栓通孔直徑d`2 d`2=13.5mm d`2=13.5mm
上下箱連接螺栓沉頭座直徑 D0=26mm D0=26mm
箱緣尺寸（扳手空間） C1=20mm C1=20mm
C2=16mm C2=16mm
軸承蓋螺釘直徑和數目n,d3 n=4, d3=10mm n=4
d3=10mm
檢查孔蓋螺釘直徑d4 d4=0.4d=8mm d4=8mm
圓錐定位銷直徑d5 d5= 0.8 d2=9mm d5=9mm
減速器中心高H H=340mm H=340mm
軸承旁凸台半徑R R=C2=16mm R1=16mm
軸承旁凸台高度h 由低速級軸承座外徑確定，以便於扳手操作為准。 取50mm
軸承端蓋外徑D2 D2=軸承孔直徑+(5~5.5) d3 取D2=180mm
箱體外壁至軸承座端面距離K K= C1+ C2+(8~10)=44mm K=54mm
軸承旁連接螺栓的距離S 以Md1螺栓和Md3螺釘互不幹涉為准盡量靠近一般取S=D2 S=180
蝸輪軸承座長度（箱體內壁至軸承座外端面的距離） L1=K+δ=56mm L1=56mm
蝸輪外圓與箱體內壁之間的距離 =15mm
取 =15mm

蝸輪端面與箱體內壁之間的距離 =12mm
取 =12mm

機蓋、機座肋厚m1,m m1=0.85δ1=8.5mm, m=0.85δ=10mm m1=8.5mm, m=10mm
以下尺寸以參考文獻《機械設計、機械設計基礎課程設計》 王昆等主編 高等教育出版社 1995年表6-1為依據
蝸桿頂圓與箱座內壁的距離 =40mm
軸承端面至箱體內壁的距離 =4mm
箱底的厚度 20mm
軸承蓋凸緣厚度 e=1.2 d3=12mm 箱蓋高度 220mm 箱蓋長度
（不包括凸台） 440mm
蝸桿中心線與箱底的距離 115mm 箱座的長度
（不包括凸台） 444mm 裝蝸桿軸部分的長度 460mm
箱體寬度
（不包括凸台） 180mm 箱底座寬度 304mm 蝸桿軸承座孔外伸長度 8mm
蝸桿軸承座長度 81mm 蝸桿軸承座內端面與箱體內壁距離 61mm

九、減速器其他零件的選擇
經箱體、蝸桿與蝸輪、蝸輪軸以及標准鍵、軸承、密封圈、擋油盤、聯軸器、定位銷的組合設計，經校核確定以下零件：
表9-1鍵 單位：mm
安裝位置 類型 b（h9） h（h11） L9（h14）
蝸桿軸、聯軸器以及電動機聯接處 GB1096-90
鍵10×70 10 8 70
蝸輪與蝸輪軸聯接處 GB1096-90
鍵25×110 25 14 110
蝸輪軸、聯軸器及傳動滾筒聯接處 GB1096-90
鍵20×110 20 12 110
表9-2圓錐滾動軸承 單位：mm
安裝位置 軸承型號 外 形 尺 寸
d D T B C
蝸 桿 GB297-84
7312（30312） 60 130 33.5 31 26
蝸輪軸 GB/T297-94
30216 80 140 28.25 26 22

表9-3密封圈（GB9877.1-88） 單位：mm
安裝位置 類型 軸徑d 基本外徑D 基本寬度
蝸桿 B55×80×8 55 80 8
蝸輪軸 B75×100×10 75 100 10

表9-4彈簧墊圈（GB93-87）
安裝位置 類型 內徑d 寬度（厚度） 材料為65Mn，表面氧化的標准彈簧墊圈
軸承旁連接螺栓 GB93-87-16 16 4
上下箱聯接螺栓 GB93-87-12 12 3

表9-5擋油盤
參考文獻《機械設計課程設計》（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學院出版社 1992年第132頁表2.8-7
安裝位置 外徑 厚度 邊緣厚度 材料
蝸桿 129mm 12mm 9mm Q235

定位銷為GB117-86 銷8×38 材料為45鋼

十、減速器附件的選擇
以下數據均以參考文獻《機械零件設計課程設計》 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學出版社的P106-P118
表10-1視孔蓋（Q235） 單位mm
A A1 A。 B1 B B0 d4 h
150 190 170 150 100 125 M 8 1.5

表10-2吊耳 單位mm
箱蓋吊耳 d R e b
42 42 42 20
箱座吊耳 B H h
b
36 19.2 9..6 9 24

表10-3起重螺栓 單位mm
d D L S d1

C d2 h
M16 35 62 27 16 32 8 4 2 2 22 6

表10-4通氣器 單位mm
D d1 d2 d3 d 4 D a b s
M18×1.5 M33×1.5 8 3 16 40 12 7 22
C h h1 D1 R k e f
16 40 8 25.4 40 6 2 2

表10-5軸承蓋（HT150） 單位mm
安 裝
位 置 d3 D d 0 D0 D2 e e1 m D4 D5 D6 b1 d1
蝸桿 10 130 11 155 180 12 13 35.5 120 125 127 8 80
蝸輪軸 10 140 11 165 190 12 13 20 130 135 137 10 100
表10-6油標尺 單位mm

d1 d2 d3 h a b c D D1
M16 4 16 6 35 12 8 5 26 22
表10-7油塞（工業用革） 單位mm
d D e L l a s d1 H
M1×1.5 26 19.6 23 12 3 17 17 2

十一、減速器的潤滑
減速器內部的傳動零件和軸承都需要有良好的潤滑，這樣不僅可以減小摩擦損失，提高傳動效率，還可以防止銹蝕、降低雜訊。
本減速器採用蝸桿下置式，所以蝸桿採用浸油潤滑，蝸桿浸油深度h大於等於1個螺牙高，但不高於蝸桿軸軸承最低滾動中心。
蝸輪軸承採用刮板潤滑。
蝸桿軸承採用脂潤滑，為防止箱內的潤滑油進入軸承而使潤滑脂稀釋而流走，常在軸承內側加擋油盤。
1、《機械設計課程設計》（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學院出版社 1992年
2、《機械設計 第四版》 邱宣懷主編 高等教育出版社出版 1996年
3、《機械設計、機械設計基礎課程設計》 王昆等主編 高等教育出版社 1995年
4、《機械設計課程設計圖冊》（第三版） 龔桂義主編 高等教育出版社 1987年
5、《機械設計課程設計指導書》（第二版） 龔桂義主編 高等教育出版社 1989年
6、簡明機械設計手冊（第二版） 唐金松主編 上海科學技術出版社 2000年
《機械設計課程設計》 劉俊龍 何在洲 主編 機械工業出版社 1993年
《機械零件設計課程設計》 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學出版社1989
《機械設計 第四版》 邱宣懷主編 高等教育出版社出版 1996年

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② 機械設計課程設計 帶式運輸機

武漢工程大學

機械設計課程
說明書

課題名稱：帶式運輸機傳動裝置的設計
專業班級：2006級機制（中）1班
學生學號：0603070105
學生姓名：陳 明 偉
學生成績：
指導教師：徐建生 教授
課題工作時間：2008.12.15至2008.01.02

武漢工程大學教務處
機械設計課程設計
-單級圓柱齒輪減速箱
機械設計課程--帶式運輸機傳動裝置中的同軸式1級圓柱齒輪減速器 目 錄
第一節：設計任務書……………………………………………………2
第二節：傳動方案的擬定及說明………………………………………3
第三節：電動機的選擇…………………………………………………5
第四節：計算傳動裝置的運動和動力參數……………………………6
第五節：傳動件的設計計算……………………………………………8
第六節：軸的設計計算…………………………………………………20
第七節：滾動軸承的選擇及計算………………………………………23
第八節：鍵聯接的選擇及校核計算……………………………………23
第九節；連軸器的選擇…………………………………………………23
第十節：減速器附件的選擇……………………………………………23
第十一節：潤滑與密封…………………………………………………23
第十二節：設計小結…………………………………………………… 23
第十三節參考資料目錄………………………………………………. 24

第一節 機械設計課程設計任務書
題目：設計一用於帶式運輸機傳動裝置中V帶輪機展開式二級斜齒圓柱齒輪減速器
一． 總體布置簡

圖1—1
1—電動機；2—聯軸器；3—齒輪減速器；4—帶式運輸機；5—鼓輪；6—聯軸器
二． 工作情況：
一般條件，通風良好，連續工作，近於平穩，單向旋轉。
三． 原始數據
1.鼓輪的扭矩T（N/m）：460
2.鼓輪的直徑D（mm）：380
3.運輸帶速度V（m/s）：0.8
4.帶速允許偏差（％）：±5
5.使用年限（年）：8年，大修期3年
6.工作制度（班/日）：2
7.捲筒效率：∩=0.96
四．設計內容
1. 電動機的選擇與運動參數計算；
2. 斜齒輪傳動設計計算
3. 軸的設計
4. 滾動軸承的選擇
5. 鍵和連軸器的選擇與校核；
6. 裝配圖、零件圖的繪制
7. 設計計算說明書的編寫
五． 設計任務
1． 減速器總裝配圖一張
2． 齒輪、軸零件圖各一張
3． 設計說明書一份
六． 設計進度
第一階段：機械繫統方案設計，(選擇傳動裝置的類型)
第二階段：機械繫統運動，動力參數計算，（電動機的 選擇，傳動裝置運動動力參數計算）。
第三階段：傳動零件的設計計算，（傳動系統中齒輪傳動等的設計計算）。、 第四階段：減速器裝配圖的設計。（軸系結構設計————初定軸頸，軸承型號，校核減速器中間軸及其鍵的強度，軸承壽命，減速器箱體及其附件結構設計）。
第五階段：減速器裝配圖，零件圖設計，（在繪圖紙上繪制減器正式裝配圖，減速器中間軸及其中間軸上大齒輪的零件圖）。
第六階段：編寫設計說明書。

第二節 傳動方案的擬定及說明
一、 初擬三種方案如右圖（圖1—2、圖1—3、圖1—4）

圖1—1

圖1—1

圖1—3

二、 分析各種傳動方案的優缺點
方案a傳動比小，齒輪及齒輪箱的尺寸小，製造成本低，工作可靠，傳動效率高，維護方便，帶的 壽命短，不宜在惡劣環境中工作。
方案b 傳動比大，齒輪及齒輪箱的尺寸大，製造成本大，工作可靠，傳動效率高，維護方便，環境適應性好。
方案c傳動比小，齒輪及齒輪箱的尺寸小，製造成本高，工作可靠，傳動效率高，維護方便，帶的壽命短，不宜在惡劣環境中工作。

第三節 電動機的選擇

一． 電動機類型和結構的選擇
因為本傳動的工作狀況是：連續、載荷近於平穩、單向旋轉。所以選用常用的封閉式Y（IP44）系列的電動機。
二． 電動機容量的選擇
1. 工作機所需功率Pw 。

由已知條件運輸帶速度（0.8m/s），鼓輪直徑（380㎜） 得：

2. 電動機的輸出功率

傳動裝置中的總效率 式中 ， ………為從電動機至捲筒軸之間的各傳動機構和軸承的效率。由表2—4（參考文獻2）查得：閉式斜齒圓柱齒輪傳動效率 ；滾動軸承（一對）的傳動效率為 ；彈性聯軸器的傳動效率 ；捲筒效率 ；V帶傳動效率 ；捲筒滑動軸承的效率 。

3. 確定電動機的額定功率
根據計算出的電動機的功率 可選定電動機的額定功率
4. 電動機轉速的選擇及型號的確定

為了便於選擇電動機的轉速，先推算電動機的轉速的可選范圍。由表2—1（參考文獻2 P4）查得V帶傳動常用的傳動比范圍 ;單級圓柱齒輪常用的傳動比范圍 。則電動機的轉速可選范圍為

可見同步轉速為750r/min,1000r/min,和1500r/min的電動機均符合，這里初選同步轉速為1000r/min 和1500r/min的兩種電動機進行比較，如下 （表1）
方案 電動機型號 額定功率（KW） 電動機轉速 電動機質量（kg） 傳動裝置的傳動比 參考比價
同步 滿載 總傳動比 V帶 高速級 低速級
1 Y100L2—4 3 1500 1420 38 35.3 3 3.678 3.2 1.87
2 Y132 5—6 3 .1000 960 63 23.88 3 3 2.65 3.09

由表中的數據可知兩個方案均可行，但方案1參考比較較低，質量小，較方案2經濟，可採用方案1，選定電動機型號為Y100L2—4,轉速1500r/min..

三、電動機的技術數據和外形及安裝尺寸
由表20—1表20—2查出Y100L1—4型電動機的主要技術數據和外形安裝尺寸，並列表記錄如下：（參考文獻2 P197）
（表2）
電動機型號 H A B C D E F×GD G K AB AD AC HD AA BB HA L
4極 4極 4極 4極 4極
Y100L 100 160 140 63 28 60 8×7 24 12 205 180 105 245 40 176 14 380

第四節 計算傳動裝置的運動和動力參數
一、 傳動裝置的總傳動比及其分配各級傳動比
1．計算總傳動比
由電動機的滿載轉速( )和工作機主動軸轉速 可確定傳動裝置應有的總傳動比為：

2．合理分配各級傳動比
先試選皮帶輪傳動比 ,減速箱是展開式布置，為使兩級大齒輪有相近的浸油深度，告訴級傳動比 和低速級傳動比 可按下列方法分配。
有 ，可取 ， ， 。
二．計算傳動裝置的運動和動力參數
如圖各軸編號分別為軸Ⅰ、軸Ⅱ、軸Ⅲ。如圖1—5

圖1—5
1. 計算各軸轉速
圖1—5，所示傳動裝置中各軸的轉速為

2. 計算各軸輸入功率
各軸的輸入功率為

式中： ——電動機與Ⅰ軸之間V帶傳動效率。
——高速級傳動效率，包括高速級齒輪副和Ⅰ軸上一對軸承的效率。
——低速級傳動效率，包括低速級齒輪副和Ⅱ軸上的一對軸承的效率。
3. 計算各軸輸入轉矩
圖1—5所示傳動系統中各軸轉矩為

4. 將以上結果整理後列表如下
（| （表3）
項目 電動機軸 高速軸Ⅰ 中間軸Ⅱ 低速軸Ⅲ 滾筒滑動軸Ⅳ
轉速（r/min） 1420 473.330 128.693 40.220 40.220
功率（k0w） 3 2.880 2.7660 2.656 2.603
轉矩（n/m） 2.3 58.108 205.258 630.706 630.706
傳動比 i01=3 I12=3.678 I23=3.2 I34=1
效率 ∩01=0.96 ∩12=0.963 ∩23=0.9603 ∩34=0.9801

第五節 傳動件設計計算
一．V帶傳動的設計計算（參考文獻1）
由已知條件電動機功率P=3KW ，轉速n1=1420r/min ，傳動比 i=3 ，每天工作8小時，兩班制，要求壽命8年。
試設計該V帶傳動。
1. 計算功率 。
由表8----7工況系數 ,故：

2. 選擇V帶的帶型。
根據 ， .由圖8----11選用A型。
3. 確定帶輪的基準直徑 ，並驗算帶速v。
(1)初選小帶輪基準直徑，查表8-6和表8-8，取小帶輪的基準直徑 .
(2)驗算帶速V, 因為3<v<5m/s,故合適。
(3)計算大帶輪大基準直徑。
根據式8-15a，
根據表8-8，圓整為280mm。
4. 確定V帶的中心距a和基準長度 。
(1) 根據式8-20，初定中心距
(2) 由式8-22，計算基準直徑。

由表8-2選基準長度
(3) 驗算小帶輪的包角 。

6.計算帶的根數Z.
（1） 計算單根v帶的額定功率pr
△P0=0.17kw k =0.942. Kl=0.99，
於是

（2）計算V帶的根數z
Z= 取4根V帶。
7計算單根V帶的拉力最小值
由表8-3得A型V帶的長度質量為0.1kg/m所以

應使帶的實際初拉力》
8計算壓軸力Fp

9.帶輪結構設計
材料HT200,A型，根數Z=4,長度Ld0=1600mm,中心距a=500mm

,
圖1-6
二．高速級斜齒圓柱齒輪的設計計算：
有以上計算得，輸入功率Pi=2.88kw,小齒輪轉速n1=473.33r/min
齒數比u=i12=3.678.
1． 選精度等級、材料及齒數
1） 材料及熱處理；
選擇小齒輪材料為40Cr（調質），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。
2） 精度等級選用7級精度；
3） 試選小齒輪齒數z1=24，大齒輪齒數z2=z1*u=24*3.678=88.272
取Z282齒輪；
2．按齒面接觸強度設計
因為低速級的載荷大於高速級的載荷，所以通過低速級的數據進行計算
按式（10—21）試算，即
dt
確定公式內的各計算數值
（1） 試選Kt=1.5
(2)計算小齒輪的轉矩。T1=5.81076*104NM.
（3） 由表10－7選取尺寬系數φd=1
（4） 由表10－6查得材料的彈性影響系數ZE＝189.8Mpa
（5） 由圖10－21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限σHlim1=650MPa；大齒輪的解除疲勞強度極限σHlim2=550MPa；
（6） 由式10－13計算應力循環次數 （8年，每天兩班制，1年按300天計算）
N1=60n1jLh=60×473.33×1×（2×8×300×8）=1.09055×108
N2=N1/u=1.09055×108/3.678=2.965×107
（7） 由圖10－19查得接觸疲勞壽命系數KHN1＝0.948；KHN2＝0.99
（8） 計算接觸疲勞許用應力
取失效概率為1％，安全系數S＝1，由式（10－12）得
[σH]=1＝ ＝0.948×650MPa＝616.2MPa
[σH]2＝ ＝0.99×550MPa＝544.5MPa
= ([σH]+ [σH])/2=(616.2+544.5)/2=580.36Mpa

2） 計算
（1） 試算小齒輪分度圓直徑d1t
d1t≥ = 43.469mm
（2） 計算圓周速度
v= = =1.0733m/s
（3） 計算齒寬b及其模數mnt
b=φd*d1t=1×43.469mm=43.469mm
mnt 1.7574
h=2.25mnt=2.25*1.7574mm=3.9542mm
b/h=43.469/3.9542=10.993
(4)計算重合度。

（5） 計算載荷系數K
已知載荷平穩，所以取KA=1 根據v=1.0773m/s,7級精度，由
10—8查得動載系數KV=1.05； KHα=KHβ=1
查表10-2得 KA=1.0、
查表10-4，用插值法查的7級精度，小齒輪相對支撐為非對稱布置時KHβ=1.418
由b/h=10.993, KHβ=1.418插圖10-13得KFβ=1.38
固載荷系數為：
K=KAKVKHαKHβ=1×1.05×1×1.418=1.6378
（6） 按實際的載荷系數校正所得的分度圓直徑，由式（10—10a）得 （取kt=1.2-1.4）
d1= =44.7613mm
（7） 計算模數mn
mn =
3．按齒根彎曲強度設計
由式m≥
1） 確定計算參數
（1） 由圖10-20c，查得小齒輪的彎曲疲勞輕度極限σFE1=550mpa,大齒輪σFE2=400mpa。
（2） 由圖10-18取疲勞壽命系數KFN1=0.92,KFN2=0.98
(3)查表10-28得螺旋角影響系數 .根據 。
（4）計算當量齒數

（5）計算彎曲疲勞許用應力 取S=1.4
[σF1]= = =361.429Mpa
[σF2]= = =280Mpa
(4) 計算載荷系數
K=KAKVKFαKFβ=1×1.05×1.1×1.38=1.5939
（5） 查取齒型系數
由表10－5查得YFa1=2.6；Yfa2=12.186
（6） 查取應力校正系數
由表10－5查得Ysa1=1.595；Ysa2=1.787
（7） 計算大小齒輪的 並加以比較
= =0.01147
= =0.01395
大齒輪的數值大。
2） 設計計算
mn≥ =1.3005mm
就近圓整為標准值（第一系列）為mn=1.5 分度圓直徑d1=44.7613mm
則
z1 =d1cos /mn=44.7613*cos140/1.5=28.954，
取z1=28 z2=u*z1=3.678*24=106.662取107齒
4．幾何尺寸計算
(1)計算中心距
a= = =105.123mm
將中心距圓整為105mm
(2)按圓整後的 中心距修正螺旋角。

因值改變不多，故參數 等不必修正。
（3）計算大小齒輪的分度圓直徑。
d1=z1 mn /cos =29*1.5/cos13043』45」=44.781mm
d 2=z2mn/ cos =107*1.5/ cos13043』45」=165.225mm
(4)計算齒寬
1*44.781=44.781mm
圓整後取B2=45mm,B1=50mm.
三．低速級斜齒圓柱齒輪的設計計算：
有以上計算得，輸入功率Pi=2.766kw,小齒輪轉速n1=128.693r/min
齒數比u=i12=3.
2． 選精度等級、材料及齒數
1） 材料及熱處理；
選擇小齒輪材料為40Cr（調質），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。
2） 精度等級選用7級精度；
3） 試選小齒輪齒數z1=24，大齒輪齒數z2=z1*u=24*3=72
取Z72齒輪；
2．按齒面接觸強度設計
因為低速級的載荷大於高速級的載荷，所以通過低速級的數據進行計算
按式（10—21）試算，即
dt
確定公式內的各計算數值
（1） 試選Kt=1.5
(2)計算小齒輪的轉矩。T1=2.0526*105NM.
（3） 由表10－7選取尺寬系數φd=1
（4） 由表10－6查得材料的彈性影響系數ZE＝189.8Mpa
（5） 由圖10－21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限σHlim1=650MPa；大齒輪的解除疲勞強度極限σHlim2=550MPa；
（6） 由式10－13計算應力循環次數 （8年，每天兩班制，1年按300天計算）
N1=60n1jLh=60×128.69×1×（2×8×300×8）=2.965×108
N2=N1/u=2.965×108/3=9.883×107
（7） 由圖10－19查得接觸疲勞壽命系數KHN1＝0.972；KHN2＝0.99
（8） 計算接觸疲勞許用應力
取失效概率為1％，安全系數S＝1，由式（10－12）得
[σH]=1＝ ＝0.972×650MPa＝631.8MPa
[σH]2＝ ＝0.99×550MPa＝544.5MPa
= ([σH]1+ [σH]2)/2=(631.8+544.5)/2=587.75Mpa

2） 計算
（1） 試算小齒輪分度圓直徑d1t
d1t≥ = 55.974mm
（2） 計算圓周速度
v= = =0.3772m/s
（3） 計算齒寬b及其模數mnt
b=φd*d1t=1×55.974mm=43.469mm
mnt 2.263
h=2.25mnt=2.25*2.263mm=5.0917mm
b/h=55.974/5.0917=10.993
(4)計算重合度。

（5） 計算載荷系數K
已知載荷平穩，所以取KA=1
根據v=0.3772m/s,7級精度，由圖10—8查得動載系數KV=1.03； KHα=KHβ=1.1
查表10-4，用插值法查的7級精度，小齒輪相對支撐為非對稱布置時由b/h=10.993, KHβ=1.4206插圖10-13得KFβ=1.399
固載荷系數為：
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.1×1.42.6=1.6095
（6） 按實際的載荷系數校正所得的分度圓直徑，由式（10—10a）得 （取kt=1.2-1.4）
d1= =57.303mm
（7） 計算模數mn
mn =
3．按齒根彎曲強度設計
由式m≥
1） 確定計算參數
1.由圖10-20c，查得小齒輪的彎曲疲勞輕度極限σFE1=550mpa,大齒輪σFE2=400mpa。
2.由圖10-18取疲勞壽命系數KFN1=0.969,KFN2=1
3.查表10-28得螺旋角影響系數 .根據 。
4 計算當量齒數

（5）計算彎曲疲勞許用應力 取S=1.4
[σF1]= = =380.679Mpa
[σF2]= = =285.714Mpa
5 計算載荷系數
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.1×1.399=1.585
（6） 查取齒型系數
由表10－5查得YFa1=2.6；Yfa2=2.236
（7） 查取應力校正系數
由表10－5查得Ysa1=1.595；Ysa2=1.734
（8） 計算大小齒輪的 並加以比較
= =0.01089
= =0.01357
大齒輪的數值大。
2） 設計計算
mn≥ =1.982mm
就近圓整為標准值（第一系列）為mn=2 分度圓直徑d1=57.303mm
則
z1 =d1cos /mn=57.303*cos140/2=27.8，
取z1=31 z2=u*z1=3*31=93取93齒
4．幾何尺寸計算
(1)計算中心距
a= = =127.8mm
將中心距圓整為128mm
(2)按圓整後的 中心距修正螺旋角。

因值改變不多，故參數 等不必修正。
（3）計算大小齒輪的分度圓直徑。
d1=z1 mn /cos =31*2/cos14021』41」=64mm
d 2=z2mn/ cos =93*2/ cos14021』41」=192.010mm
(4)計算齒寬
1*64=64mm
圓整後取B2=65mm,B1=70mm.
四齒輪設計計算結果列表：．表1--4
齒輪
參數 齒輪1 齒輪2 齒輪3 齒輪4
mn(mm) 1 1 2 2
d(mm) 44.781 165.225 192.01
b(mm) 45 50 65 70
z 29 107 31 93
a（mm）圓整 105 128
材料 45Gr 45 45Gr 45
精度等級 IT7

六 軸的設計計算
一．中間軸的設計：
1.初選軸的材料為45號鋼。查表15-3可知A0=112，最小直徑為：
mm
由於此軸上要安裝兩個齒輪，且直徑都較大，固按強度准則需加大軸的直徑為0.7%/鍵。則最小直徑d=31.140 由於最小直徑地方是安裝軸承的，而為了使安裝齒輪的地方強度足夠，應適當的加大開鍵槽段的軸徑。固取安裝軸承的地方為35mm，需根據軸承的標准系列選用。
2.軸的結構設計
（1）擬定軸上的裝配方案
圖四
(1) 如上圖，軸上的零件分別為軸承，封油盤，小齒輪，大齒輪，封油盤。
① 徑向尺寸的確定
左端1-2段選用的角接觸球軸承為7307c，軸徑為35mm，2-3段安裝齒輪，為達到強度取42mm（也是軸承的安裝定位尺寸），3-4段為一軸肩為達到齒輪定位齒輪的強度，取52mm，4-5段為了便於加工取同樣直徑段42mm，5-6段安裝軸承同右邊，按標准為35mm。
② 軸向尺寸的確定
由於齒輪2和齒輪一是要嚙合的，且齒輪一的寬度比齒輪二寬5mm，平均分配到兩邊，又由於所有安裝的軸承的內圈必須在同一直線上，所以二軸的1-2段的距離減去軸承的寬度應等於一小齒輪輪轂寬減去2-3段長度加封油盤的 寬度。3-4段為一軸肩，距離取12.5mm;4-5d段為齒輪3的寬度-2.5mm=41mm；5-6段的距離等於支撐的距離加封油盤的距離14+12=49mm。軸二的軸向尺寸確定後，軸一的部分尺寸也可以確定了。
③ 軸上零件的周向定位
齒輪2和3用兩個鍵槽固定，根據軸的直徑，查表14-1取標准，鍵槽為 ，鍵槽寬為12mm長為50mm，32mm。軸承不需考慮。
④ 軸上零件的軸向固定
左端軸承右端用封油盤固定，左端用端蓋固定；齒輪2右端由封油盤固定，左端由軸肩固定；齒輪3左端用軸肩固定，右端用封油盤固定；右端軸承左端用封油盤固定，右端用端蓋固定。
二． 高速級軸：
1．經過計算高速級的小齒輪，其x 2.5m；也就是說從鍵槽的頂端到齒根圓直徑的距離小於2.5倍的模數，根據 要求將其做成齒輪軸。具體計算如下：
初選軸的材料為40Cr,調質處理。查表15-3可知，A0=112.最小直徑為：
mm
由於安裝帶輪的地方需要開一鍵槽，固最小直徑必須加大0.7%得d=20.447 （1+0.7%）=21.795mm為了和帶輪相配合，取最小處直徑為22mmm。
2.軸的結構設計
（1）擬定軸上的裝配方案
圖三
如上圖，軸上共裝有三個零件，一個帶輪，兩個軸承。
①徑向尺寸的確定
為了滿足帶輪的安裝要求，7-8段右端必須制出一軸肩，所以6-7段的直徑d2-2=28mm，在軸的3-3段需安裝一個軸承，根據計算，該處的軸承圓錐滾子軸承為30306，其內徑為30mm，右端有一 當油盤並與一軸肩配合，更具軸承的安裝定位尺寸可知為37mm，所以當油盤右端的軸肩為37mm，3-4段為小齒輪，其寬度為50mm，2-3段五任何零件安裝，，便於加工取37mm，1-2段也需一軸承支撐，因為軸承一般配對使用，也用30306軸承，內徑為35mm。
②軸向尺寸的確定
7-8段為了安裝帶輪，帶輪的寬度是60mm固取60mm，6-7段五嚴格要求初取50mm，5-6段要安裝一軸承寬度為20.75mm，在加上一當油盤，寬度為14mm，總長為34.75mm，2-3段單獨不可確定，必須與另外亮根軸相配合後才能定其長度，5-5段是加工齒輪的寬度為50mm， 1-2段和5-6段情況一樣，尺寸也一樣為30mm。
③軸上零件的周向定位
帶輪出用一鍵槽，根據軸的直徑和長度查表14-1，取標准，鍵槽為c6*6，鍵槽寬為6mm長為100mm。軸承不需考慮。
④軸上零件的軸向固定
7-8-段為一帶輪，左端需用一軸肩固定，6-7段安裝軸承，其右端軸肩固定，但是由於軸承的是用潤滑脂潤滑的，為了防止軸承中的潤滑脂被箱內齒輪嚙合時擠出的油沖刷，稀釋而流失，需在軸承內側設置封油盤。於是軸承便由封油盤固定內圈，由端蓋固定外圈。1-1段和5-6段一樣處理。
三 低速級軸的設計
三軸的材料為45號鋼，A0=112，最小直徑為：

其上要開鍵槽，固需加大軸的直徑。d=45.270 （1+0.7%）=49.637mm。
具體尺寸設計計算省略。
四 軸的強度校核
通過對以上三根軸的強度進行計算和分析，均達到了強度要求。
具體計算省略。
第七節 滾動軸承的選擇
一 滾動軸承的選擇：
通過以上計算出了三根軸的最小直徑分別為d1min20.447mm=,d2min=31.140mm,d3min=45.270mm.前面計算出了每根軸所受到的力矩分別為T1=57.42N,T2=189.90N,T3=551.78.
由於減速箱使用的是兩級齒輪傳動，總傳動比為35.4，但是外面用了一V帶傳動，分取了3個傳動比，固減速其內部就只有35.4/3=11.8.再將11.8分給兩級齒輪，則每一級的傳動比就減小了許多，因此三根軸所受到了軸向力就不大，但齒輪較大，軸上零件安裝的較多，徑向力就較大，根據軸承的類型和各自的特性，本減速器選用了既可以承受較大徑向力又可承受較大軸向力的角接觸球軸承和圓錐滾子軸承。

一軸選用圓錐滾子軸承30306，二軸選用角接觸球軸承7607c，三軸選用圓錐滾子軸承30311.尺寸如下表：
軸承型號 外形尺寸（mm） 安裝尺寸（mm） 額定動載荷（KN） 額定靜載荷(KN)
d D B D1 D2 ra
GB297-84 30306 30 72 19 40 37 1 55.8 38.5
GB292-80 7307C 35 80 21 44 71 1.5 34.2 26.8
GB297-84 30311 55 120 31.5 70 65 2 145 112

第七節 鍵的選擇
本減速器共用鍵連接5個，分別是中間軸兩個，低速軸一個，高速機接帶輪處一個，輸出軸接聯軸器一個。
高速軸 C6×6×45 中間軸 A12×8×32頭）A12*8*50 低速軸 A18×11×45 C14*9*70由於鍵採用靜聯接，沖擊輕微，所以許用擠壓力為 ，所以上述鍵皆安全。
第九節 連軸器的選擇
由於彈性聯軸器的諸多優點，所以考慮選用它。
二、高速軸用聯軸器的設計計算
由於裝置用於運輸機，原動機為電動機，所以工作情況系數為 ，
計算轉矩為
所以考慮選用彈性柱銷聯軸器TL4（GB4323-84）其主要參數如下：
材料HT200
公稱轉矩 1250nm
軸孔直徑48mm ，
軸孔長 112mm，
第八節 減速器附件的選擇
1.通氣器
由於在室內使用，選通氣器（一次過濾），採用M12×1.5
2.油麵指示器
選用游標尺M16
3.起吊裝置
採用箱蓋吊耳、箱座吊耳
4放油螺塞
選用外六角油塞及墊片M14×1.5
潤滑與密封

第九節 齒輪的潤滑

採用浸油潤滑，由於低速級周向速度為，所以浸油高度約為六分之一大齒輪半徑，取為35mm。

第十節 密封方法的選取

選用嵌入式緣式端蓋易於製造安裝，密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為
21*32*3.5 54*71*7 摘自（FZ/T92010-91）
軸承蓋結構尺寸按用其定位的軸承的外徑決定。

第十一節 設計小結
由於時間緊迫，所以這次的設計存在許多缺點，比如說箱體結構龐大，重量也很大。齒輪的計算不夠精確等等缺陷，我相信，通過這次的實踐，能使我在以後的設計中避免很多不必要的工作，有能力設計出結構更緊湊，傳動更穩定精確的

第十二節 參考目錄

《機械設計》第八版 濮良貴 高等教育出版社
《機械設計 課程設計》 王昆 高等教育出版社
《機械原理》第七本 孫恆 高等教育出版社
《機械製造技術基礎》 趙雪松 華中科技大學出版社
《機械基礎》 倪森壽 高等教育出版社
《機械制圖》第四版 劉朝儒 高等教育出版社
《機械設計簡明手冊》 楊黎明 國防工業出版社
《AUTOCAD機械制圖習題集》 崔洪斌 清華大學出版社

③ 二級斜齒圓柱齒輪減速器的課程設計的說明書

機械設計課程設計

說明書

學院：西安交通大學機械學院
專業：機械設計製造及其自動化
班級：機設0602
姓名：XXX
教師：XXX

目 錄
一、設計數據及要求 2
1.工作機有效功率 2
2.查各零件傳動效率值 2
3.電動機輸出功率 3
4.工作機轉速 3
5.選擇電動機 3
6.理論總傳動比 3
7.傳動比分配 3
8.各軸轉速 4
9.各軸輸入功率： 4
10.電機輸出轉矩： 4
11.各軸的轉矩 4
12.誤差 5
三、選擇齒輪材料，熱處理方式和精度等級 5
四、齒輪傳動校核計算 5
（一）、高速級 5
（二）、低速級 9
五、初算軸徑 13
六、校核軸及鍵的強度和軸承壽命： 14
（一）、中間軸 14
（二）、輸入軸 20
（三）、輸出軸 24
七、選擇聯軸器 28
八、潤滑方式 28
九、減速器附件： 29
十一 、參考文獻 29

一、設計數據及要求
F=2500N d=260mm v=1.0m/s
機器年產量：大批； 機器工作環境：清潔；
機器載荷特性：平穩； 機器的最短工作年限：五年二班；

二、 確定各軸功率、轉矩及電機型號
1.工作機有效功率

2.查各零件傳動效率值
聯軸器（彈性） ，軸承 ，齒輪 滾筒

故：
3.電動機輸出功率

4.工作機轉速

電動機轉速的可選范圍： 取1000
5.選擇電動機
選電動機型號為Y132S—6，同步轉速1000r/min，滿載轉速960r/min，額定功率3Kw
電動機外形尺寸
中心高H 外形尺寸

底腳安裝尺寸

底腳螺栓直徑
K 軸伸尺寸
D×E 建聯接部分尺寸
F×CD
132
216×140 12 38×80 10×8

6.理論總傳動比

7.傳動比分配
故 ，

8.各軸轉速

9.各軸輸入功率：

10.電機輸出轉矩：

11.各軸的轉矩

12.誤差

帶式傳動裝置的運動和動力參數
軸 名 功率 P/
Kw 轉矩 T/
Nmm 轉速 n/
r/min 傳動比 i 效率 η/
%
電 機 軸 2.940 29246.875 960 1 99
Ⅰ 軸 2.9106 28954.406 960 4.263 96
Ⅱ 軸 2.7950 118949.432 225.40 3.066 96
Ⅲ 軸 2.6840 348963.911 73.46
Ⅳ 軸 2.6306 345474.272 73.46 1 98

三、選擇齒輪材料，熱處理方式和精度等級
考慮到齒輪所傳遞的功率不大，故小齒輪選用45#鋼，表面淬火，齒面硬度為40～55HRC，齒輪均為硬齒面，閉式。
選用8級精度。

四、齒輪傳動校核計算
（一）、高速級
1．傳動主要尺寸
因為齒輪傳動形式為閉式硬齒面，故決定按齒根彎曲疲勞強度設計齒輪傳動主要參數和
尺寸。由參考文獻[1]P138公式8.13可得：

式中各參數為：
（1）小齒輪傳遞的轉矩：
（2）初選 =19, 則
式中： ——大齒輪數；
——高速級齒輪傳動比。
（3）由參考文獻[1] P144表8.6，選取齒寬系數 。
（4）初取螺旋角 。由參考文獻[1]P133公式8.1可計算齒輪傳動端面重合度：

由參考文獻[1] P140圖8.21取重合度系數 =0.72
由式8.2得
由圖8.26查得螺旋角系數
（5）初取齒輪載荷系數 =1.3。
（6）齒形系數 和應力修正系數 ：

齒輪當量齒數為
，
由參考文獻[1] P130圖8.19查得齒形系數 =2.79， =2.20
由參考文獻[1] P130圖8.20查得應力修正系數 =1.56， =1.78
（7）許用彎曲應力可由參考文獻[1] P147公式8.29算得：
由參考文獻[1] P146圖8.28（h）可得兩齒輪的彎曲疲勞極限應力分別為：
和 。
由參考文獻[1] P147表8.7，取安全系數 =1.25。
小齒輪1和大齒輪2的應力循環次數分別為：

式中： ——齒輪轉一周，同一側齒面嚙合次數；
——齒輪工作時間。
由參考文獻[1] P147圖8.30查得彎曲強度壽命系數為：
故許用彎曲應力為
=

所以
初算齒輪法面模數

2 ．計算傳動尺寸
（1）計算載荷系數
由參考文獻[1] P130表8.3查得使用

由參考文獻[1] P131圖8.7查得動載系數 ；
由參考文獻[1] P132圖8.11查得齒向載荷分布系數 ；
由參考文獻[1] P133表8.4查得齒間載荷分配系數 ，則

（2）對 進行修正，並圓整為標准模數

由參考文獻[1] P124按表8.1，圓整為
（3）計算傳動尺寸。
中心距
圓整為105mm
修正螺旋角
小齒輪分度圓直徑
大齒輪分度圓直徑

圓整b=20mm
取 ，
式中： ——小齒輪齒厚；
——大齒輪齒厚。
3．校核齒面接觸疲勞強度
由參考文獻[1] P135公式8.7
式中各參數：
（1）齒數比 。
（2）由參考文獻[1] P136表8.5查得彈性系數 。
（3）由參考文獻[1] P136圖8.14查得節點區域系數 。
（4）由參考文獻[1] P136圖8.15查得重合度系數
（5）由參考文獻[1]P142圖8.24查得螺旋角系數
（5）由參考文獻[1] P145公式8.26 計算許用接觸應力
式中： ——接觸疲勞極限，由參考文獻[1] P146
圖8.28（）分別查得 ，
；
——壽命系數，由參考文獻[1] P147圖8.29查得 ， ；
——安全系數，由參考文獻[1] P147表8.7查得 。故

滿足齒面接觸疲勞強度。
（二）、低速級
1．傳動主要尺寸
因為齒輪傳動形式為閉式硬齒面，故決定按齒根彎曲疲勞強度設計齒輪傳動主要參數和尺寸。由參考文獻[1]P138公式8.13可得：

式中各參數為：
（1）小齒輪傳遞的轉矩：
（2）初選 =23, 則
式中： ——大齒輪數；
——低速級齒輪傳動比。
（3）由參考文獻[1] P144表8.6，選取齒寬系數
（4）初取螺旋角 。由參考文獻[1]P133公式8.1可計算齒輪傳動端面重合度：
由參考文獻[1] P140圖8.21取重合度系數 =0.71
由式8.2得
由圖8.26查得螺旋角系數
（5）初取齒輪載荷系數 =1.3。
（6）齒形系數 和應力修正系數 ：
齒輪當量齒數為
，
由參考文獻[1] P130圖8.19查得齒形系數 =2.65， =2.28
由參考文獻[1] P130圖8.20查得應力修正系數 =1.57， =1.76
（7）許用彎曲應力可由參考文獻[1] P147公式8.29算得：
由參考文獻[1] P146圖8.28（h）可得兩齒輪的彎曲疲勞極限應力分別為：
和 。
由參考文獻[1] P147表8.7，取安全系數 =1.25。
小齒輪3和大齒輪4的應力循環次數分別為：

式中： ——齒輪轉一周，同一側齒面嚙合次數；
——齒輪工作時間。
由參考文獻[1] P147圖8.30查得彎曲強度壽命系數為：
故許用彎曲應力為
=

所以
初算齒輪法面模數

2 .計算傳動尺寸
（1）計算載荷系數
由參考文獻[1] P130表8.3查得使用

由參考文獻[1] P131圖8.7查得動載系數 ；
由參考文獻[1] P132圖8.11查得齒向載荷分布系數 ；
由參考文獻[1] P133表8.4查得齒間載荷分配系數 ，則

（2）對 進行修正，並圓整為標准模數

由參考文獻[1] P124按表8.1，圓整為
（3）計算傳動尺寸。
中心距
圓整為145mm
修正螺旋角
小齒輪分度圓直徑
大齒輪分度圓直徑

圓整b=35mm
取 ，
式中： ——小齒輪齒厚；
——大齒輪齒厚。
3.校核齒面接觸疲勞強度
由參考文獻[1] P135公式8.7
式中各參數：
（1）齒數比 。
（2）由參考文獻[1] P136表8.5查得彈性系數 。
（3）由參考文獻[1] P136圖8.14查得節點區域系數 。
（4）由參考文獻[1] P136圖8.15查得重合度系數
（5）由參考文獻[1]P142圖8.24查得螺旋角系數
（5）由參考文獻[1] P145公式8.26 計算許用接觸應力
式中： ——接觸疲勞極限，由參考文獻[1] P146
圖8.28（）分別查得 ，
；
——壽命系數，由參考文獻[1] P147圖8.29查得 ， ；
——安全系數，由參考文獻[1] P147表8.7查得 。故

滿足齒面接觸疲勞強度。

五、初算軸徑
由參考文獻[1]P193公式10.2可得：
齒輪軸的最小直徑： 。考慮到鍵對軸強度的削弱及聯軸器對軸徑的要求，最後取 。
中間軸的最小直徑： 。考慮到鍵對軸強度的削弱及軸承壽命的要求，最後取
輸出軸的最小直徑： 。考慮到鍵對軸強度的削弱及聯軸器對軸徑的要求，最後取 。
式中： ——由許用扭轉應力確定的系數，由參考文獻[1]P193表10.2，取

六、校核軸及鍵的強度和軸承壽命：
（一）、中間軸

1.齒輪2（高速級從動輪）的受力計算：
由參考文獻[1]P140公式8.16可知

式中： ——齒輪所受的圓周力，N；
——齒輪所受的徑向力，N；
——齒輪所受的軸向力，N；

2.齒輪3（低速級主動輪）的受力計算：
由參考文獻[1]P140公式8.16可知

式中： ——齒輪所受的圓周力，N；
——齒輪所受的徑向力，N；
——齒輪所受的軸向力，N；
3.齒輪的軸向力平移至軸上所產生的彎矩為：

4.軸向外部軸向力合力為：
5.計算軸承支反力：
豎直方向，軸承1
軸承2
水平方向，軸承1 ，與所設方向相反。
軸承2 ，與所設方向相反。
軸承1的總支撐反力：
軸承2的總支撐反力：
6.計算危險截面彎矩
a-a剖面左側，豎直方向
水平方向
b-b剖面右側，豎直方向
水平方向
a-a剖面右側合成彎矩為
b-b剖面左側合成彎矩為

故a-a剖面右側為危險截面。
7.計算應力
初定齒輪2的軸徑為 =38mm，軸轂長度為10mm，連接鍵由參考文獻[2]P135表11.28選擇 =10×8，t=5mm, =25mm。齒輪3軸徑為 =40mm，連接鍵由P135表11.28選擇 =12×8，t=5mm, =32mm，轂槽深度 =3.3mm。
由
，故齒輪3可與軸分離。
又a-a剖面右側（齒輪3處）危險，故：
抗彎剖面模量

抗扭剖面模量

彎曲應力

扭剪應力

8.計算安全系數
對調質處理的45#鋼，由參考文獻[1]P192表10.1知:
抗拉強度極限 =650MPa
彎曲疲勞極限 =300MPa
扭轉疲勞極限 =155MPa
由表10.1注②查得材料等效系數：
軸磨削加工時的表面質量系數由參考文獻[1]P207附圖10.1查得
絕對尺寸系數由附圖10.1查得：
鍵槽應力集中系數由附表10.4查得： （插值法）
由參考文獻[1]P201公式10.5，10.6得，安全系數

查P202表10.5得許用安全系數[S]=1.5~1.8，顯然S>[S]，故危險截面是安全的
9．校核鍵連接的強度
齒輪2處鍵連接的擠壓應力
齒輪3處鍵連接的擠壓應力
由於鍵，軸，齒輪的材料都為45號鋼，由參考文獻[1]查得 ，顯然鍵連接的強度足夠！
10.計算軸承壽命
由參考文獻[2]P138表12.2查7207C軸承得軸承基本額定動負荷 =23.5KN，基本額定靜負荷 =17.5KN

軸承1的內部軸向力為：
軸承2的內部軸向力為：
故軸承1的軸向力 ，
軸承2的軸向力
由 由參考文獻[1]P220表11.12可查得：
又
取
故
取
根據軸承的工作條件，查參考文獻[1]P218~219表11.9，11.10得溫度系數 ，載荷系數 ，壽命系數 。由P218公式11.1c得軸承1的壽命

已知工作年限為5年2班,故軸承預期壽命
，故軸承壽命滿足要求

（二）、輸入軸

1.計算齒輪上的作用力
由作用力與反作用力的關系可得，齒輪軸1所受的力與齒輪2所受的力大小相等，方向相反。即：軸向力 ，徑向力 ，圓周力
2.平移軸向力所產生的彎矩為：

3.計算軸承支撐反力
豎直方向，軸承1
軸承2
水平方向，軸承1 ， 軸承2 ，
軸承1的總支撐反力：
軸承2的總支撐反力：

4.計算危險截面彎矩
a-a剖面左側，豎直方向
水平方向
其合成彎矩為
a-a剖面右側，豎直方向
水平方向
其合成彎矩為
危險截面在a-a剖面左側。
5.計算截面應力
由參考文獻[1]P205附表10.1知：
抗彎剖面模量
抗扭剖面模量
彎曲應力

扭剪應力

6．計算安全系數
對調質處理的45#鋼，由參考文獻[1]P192表10.1知:
抗拉強度極限 =650MPa
彎曲疲勞極限 =300MPa
扭轉疲勞極限 =155MPa
由表10.1注②查得材料等效系數：
軸磨削加工時的表面質量系數由參考文獻[1]P207附圖10.1查得
絕對尺寸系數由附圖10.1查得：
由參考文獻[1]P201公式10.5，10.6得，安全系數

查P202表10.5得許用安全系數[S]=1.5~1.8，顯然S>[S]，故危險截面是安全的
7.校核鍵連接的強度
聯軸器處連接鍵由參考文獻[2]P135表11.28選擇 =8×7，t=4mm, =40mm。軸徑為 =25mm
聯軸器處鍵連接的擠壓應力
由於鍵，軸的材料都為45號鋼，由參考文獻[1]查得 ，顯然鍵連接的強度足夠！
8.計算軸承壽命
由參考文獻[2]P138表12.2查7206C軸承得軸承基本額定動負荷 =17.8KN，基本額定靜負荷 =12.8KN

軸承1的內部軸向力為：
軸承2的內部軸向力為：
由於
故軸承1的軸向力 ，
軸承2的軸向力
由 由參考文獻[1]P220表11.12可查得：
又
取
故
取
根據軸承的工作條件，查參考文獻[1]P218~219表11.9，11.10得溫度系數 ，載荷系數 ，壽命系數 。由P218公式11.1c得軸承2的壽命

已知工作年限為5年2班,故軸承預期壽命
，故軸承壽命滿足要求
（三）、輸出軸

1.計算齒輪上的作用力
由作用力與反作用力的關系可得，齒輪4所受的力與齒輪3所受的力大小相等，方向相反。即：軸向力 ，徑向力 ，圓周力

2.平移軸向力所產生的彎矩為：

3.計算軸承支撐反力
豎直方向，軸承1
軸承2
水平方向，軸承1 ， 軸承2 ，
軸承1的總支撐反力：
軸承2的總支撐反力：
4.計算危險截面彎矩
a-a剖面左側，豎直方向
水平方向
其合成彎矩為
a-a剖面右側，豎直方向
水平方向
其合成彎矩為
危險截面在a-a剖面左側。
5.計算截面應力
初定齒輪4的軸徑為 =44mm，連接鍵由參考文獻[2]P135表11.28選擇 =12×8，t=5mm, =28mm。
由參考文獻[1]P205附表10.1知：
抗彎剖面模量

抗扭剖面模量

彎曲應力

扭剪應力

6．計算安全系數
對調質處理的45#鋼，由參考文獻[1]P192表10.1知:
抗拉強度極限 =650MPa
彎曲疲勞極限 =300MPa
扭轉疲勞極限 =155MPa
由表10.1注②查得材料等效系數：
軸磨削加工時的表面質量系數由參考文獻[1]P207附圖10.1查得
絕對尺寸系數由附圖10.1查得：
鍵槽應力集中系數由附表10.4查得： （插值法）
由參考文獻[1]P201公式10.5，10.6得，安全系數

查P202表10.5得許用安全系數[S]=1.5~1.8，顯然S>[S]，故危險截面是安全的
7.校核鍵連接的強度
聯軸器處連接鍵由參考文獻[2]P135表11.28選擇 =10×8，t=5mm, =70mm。軸徑為 =35mm
聯軸器處鍵連接的擠壓應力
齒輪選用雙鍵連接，180度對稱分布。
齒輪處鍵連接的擠壓應力
由於鍵，軸的材料都為45號鋼，由參考文獻[1]查得 ，顯然鍵連接的強度足夠！
8.計算軸承壽命
由參考文獻[2]P138表12.2查7208C軸承得軸承基本額定動負荷 =26.8KN，基本額定靜負荷 =20.5KN

軸承1的內部軸向力為：
軸承2的內部軸向力為：
由於
軸承1的軸向力
故軸承2的軸向力
由 由參考文獻[1]P220表11.12可查得：
又
取
故
取
根據軸承的工作條件，查參考文獻[1]P218~219表11.9，11.10得溫度系數 ，載荷系數 ，壽命系數 。由P218公式11.1c得軸承2的壽命

已知工作年限為5年2班,故軸承預期壽命
，故軸承壽命滿足要求

七、選擇聯軸器
由於電動機的輸出軸徑（d=38mm）的限制，故由參考文獻[2]P127表13-1選擇聯軸器為HL1型彈性柱銷聯軸器聯，孔徑取25mm。由於輸出軸上的轉矩大，所選聯軸器的額定轉矩大，故選HL3型，孔徑取35mm。

八、潤滑方式
由於所設計的減速器齒輪圓周速度較小，低於2m/s，故齒輪的潤滑方式選用油潤滑，軸承的潤滑方式選用脂潤滑。考慮到減速器的工作載荷不是太大，故潤滑油選用中負荷工業齒輪油（GB5903——1986），牌號選68號。潤滑油在油池中的深度保持在68——80mm之間。軸承的潤滑脂選用合成鋰基潤滑脂（SY1413——1980）。牌號為ZL——2H。由於軸承選用了脂潤滑，故要防止齒輪的潤滑油進入軸承將潤滑脂稀釋，也要防止潤滑脂流如油池中將潤滑油污染。所以要軸承與集體內壁之間設置擋油環。

九、減速器附件：
1.窺視孔及窺視孔蓋：由於受集體內壁間距的限制，窺視孔的大小選擇為長90mm，寬60mm。蓋板尺寸選擇為長120mm，寬90mm。蓋板周圍分布6個M6×16的全螺紋螺栓。由於要防止污物進入機體和潤滑油飛濺出來，因此蓋板下應加防滲漏的墊片。考慮到濺油量不大，故選用石棉橡膠紙材質的紙封油圈即可。考慮到蓋板的鑄造加工工藝性，故選擇帶有凸台的鑄鐵蓋板。
2.通氣器：為防止由於機體密封而引起的機體內氣壓增大，導致潤滑油從縫隙及密封處向外滲漏，使密封失靈。故在窺視孔蓋凸台上加安通氣裝置。由於減速器工作在情節的室內環境中，故選用結構簡單的通氣螺塞即可，其規格為M22×1.5。
3.放油孔及放油螺塞：為了能在換油時將油池中的污油排出，清理油池，應在機座底部油池最低處開設放油孔。為了能達到迅速放油地效果，選擇放油螺塞規格為M20×1.5。考慮到其位於油池最底部，要求密封效果好，故密封圈選用材質為工業用革的皮封油圈。
4.油麵指示器：為了能隨時監測油池中的油麵高度，以確定齒輪是否處於正常的潤滑狀態，故需設置油麵指示器。在本減速器中選用桿式油標尺，放置於機座側壁，油標尺型號選擇為M12。
5.吊耳和吊鉤：為了方便裝拆與搬運，在機蓋上設置吊耳，在機座上設置吊鉤。吊耳用於打開機蓋，而吊鉤用於搬運整個減速器。考慮到起吊用的鋼絲直徑，吊耳和吊鉤的直徑都取20mm。
6．定位銷：本減速器機體為剖分式，為了保證軸承座孔的加工和裝配精度，在機蓋和機座用螺栓聯接後，在鏜孔之前，在機蓋與機座的連接凸緣上應裝配定位銷。定位銷採用圓錐銷，安置在機體縱向兩側的聯接凸緣得結合面上，呈非對稱布置。圓錐銷型號選用GB117-86 A6×35。
7.起蓋螺釘：在機蓋與機座聯接凸緣的結合面上，為了提高密封性能，常塗有水玻璃或密封膠。因此聯接結合較緊，不易分開。為了便於拆下機蓋，在機蓋地凸緣上設置一個起蓋螺栓。取其規格為M10×22。其中螺紋長度為16mm，在端部有一個6mm長的圓柱。

十一 、參考文獻
1 陳鐵鳴主編．機械設計．第4版．哈爾濱,哈爾濱工業大學出版社,2006
2 王連明,宋寶玉主編．機械設計課程設計．第2版.哈爾濱,哈爾濱工業大學出版社,2005
3 陳鐵鳴, 王連明主編．機械設計作業指導．哈爾濱,哈爾濱工業大學出版社,2003
4徐灝主編．機械設計手冊（第二版）．北京：機械工業出版社，2004
5陳鐵鳴主編．新編機械設計課程設計圖冊．北京：高等教育出版社，2003
6王知行，劉廷榮主編．.機械原理．.北京：高等教育出版社，2005

④ 機電一體化專業的畢業論文

摘要：機電一體化是現代科學技術發展的必然結果。文章概述機電一體化的核心技術，分析機電一體化發展進程，提出機電一體化向智能化邁進的趨勢。
關鍵詞：機電一體化；核心技術；發展進程；發展趨勢

機電一體化技術是面向應用的跨學科技術，是機械、微電子、信息和控制技術等有機融合、相互滲透的結果。今天機電一體化技術發展飛速，機電一體化產品更日新月異。

一、機電一體化的核心技術

1.機械技術：是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在於如何與機電一體化技術相適應，利用其高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。

2.計算機與信息技術：其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智慧技術、專家系統技術、神經網路技術均屬於計算機信息處理技術。

3.系統技術：即以整體概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，介面技術是系統技術中一個重要方面，是實現系統各部分有機連接的保證。

4.自動控制技術：其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計後的系統模擬，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。

5.感測檢測技術：是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。

6.伺服傳動技術：包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。

二、機電一體化的發展進程

1.數控機床問世：自從1952年美國第1台數控銑床問世至今已50個年頭。我國數控機床製造業在80年代曾有過高速發展階段，尤其是在1999年後，國家向國防工業及關鍵民用工業部門投入大量技改資金，使數控設備製造市場一派繁榮。

2.微電子技術的發展：我國的集成電路產業起步於1965年，經過30多年發展，已初步形成包括設計、製造、包裝業共同發展的產業結構。

3.可編程序控制器（PLC）的應用於工業：上世紀60年代後期，美國汽車製造業開發一種Molar DigitalController（MODICON）取代繼電控制盤。MODICON是世界上第一種投入商業生產的PLC.70年代是PLC崛起，並首先在汽車工業獲得大量應用。80年代是它走向成熟，全面採用微電子及微處理器技術。90年代又開始了PLC的第三個發展時期。90年代後期進入了第四階段。其特徵是：在保留PLC功能的前提下，採用面向現場匯流排網路的體系結構，採用開放的通信介面，如乙太網、高速串口；採用各種相關的國際工業標准和一系列的事實上的標准；從而使PLC和DCS這些原來處於不同硬體平台的系統，正隨著計算技術、通信技術和編程技術的發展，趨向於建立同一硬體平台，運用同一個操作系統、同一個編程系統，執行不同的DCS和PLC功能。這就是真正意義上的EIC三電一體化。
4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術的出現：以激光技術為首的光電子技術是未來信息技術發展的關鍵技術，它集中了固體物理、波導光學、材料科學、微細加工和半導體科學技術的科研成就，成為電子技術與光子技術自然結合與擴展、具有強烈應用背景的新興交叉學科，對於國家經濟、科技和國防都具有重要的戰略意義。

三、機電一體化向智能化邁進

20世紀90年代後期，各主要發達國家開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭角，出現了光機電一體化和微機電一體化等新支；另一方面，對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由於人工智慧技術、神經網路技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地，也為產業化發展提供了堅實的基礎。未來機電一體化的主要發展方向有：

1.智能化：是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向，是在控制理論的基礎上，吸收人工智慧、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。

2.網路化：20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網路技術。機電一體化新產品一旦研製出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。因此，機電一體化產品無疑將朝著網路化方向發展。

3.微型化：興起於20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械繫統（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產品，並向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。

4.綠色化：機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態環境，報廢後能回收利用。綠色產品在其設計、製造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。

5.系統化：其表現特徵之一就是系統體系結構進一步採用開放式和模式化的匯流排結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現特徵之二是通信功能的大大加強，特別是「人格化」發展引人注目，即未來的機電一體化更加註重產品與人的關系。一是如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層含義是模仿生物機理，研製各種機電一體化產品。

結束語：

當然，機電一體化的發展不是孤立的，與機電一體化相關的技術還有很多，並隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發展與應用也將更加廣闊。

參考文獻：

[1]王靜。淺析機電一體化技術的現狀和發展趨勢[J].同煤科技。2006.（4）

[2]石美峰。機電一體化技術的發展與思考[J].山西焦煤科技。2007.（3）

⑤ 單片機直流電機調速系統設計

論文題目：直流電動機調速器硬體設計
專業：自動化
本科生：劉小煜 （簽名）＿＿＿＿
指導教師：胡曉東 （簽名）＿＿＿＿

直流電動機調速器硬體設計
摘 要

直流電動機廣泛應用於各種場合,為使機械設備以合理速度進行工作則需要對直流電機進行調速。該實驗中搭建了基於C8051F020單片機的轉速單閉環調速系統，利用PWM信號改變電動機電樞電壓，並由軟體完成轉速單閉環PI控制，旨在實現直流電動機的平滑調速，並對PI控制原理及其參數的確定進行更深的理解。實驗結果顯示，控制8位PWM信號輸出可平滑改變電動機電樞電壓，實現電動機升速、降速及反轉等功能。實驗中使用霍爾元件進行電動機轉速的檢測、反饋。期望轉速則可通過功能按鍵給定。當選擇比例參數為0.08、積分參數為0.01時，電機轉速可以在3秒左右達到穩定。由實驗結果知，該單閉環調速系統可對直流電機進行調速，達到預期效果。

關鍵字：直流電機， C8051F020，PWM，調速，數字式

Subject: Hardware Design of Speed Regulator for DC motor
Major: Automation
Name: Xiao yu Liu (Signature)＿＿＿＿
Instructor:Xiao dong Hu (Signature) ＿＿＿＿

Hardware Design of Speed Regulator for DC motor
Abstract

The dc motor is a widely used machine in various occasions.The speed regulaiting systerm is used to satisfy the requirement that the speed of dc motor be controlled over a range in some applications. In this experiment,the digital Close-loop control systerm is based on C8051F020 SCM.It used PI regulator and PWM to regulate the speed of dc motor. The method of speed regulating of dc motor is discussed in this paper and, make a deep understanding about PI regulator.According to experiment ,the armature voltage can be controlled linearnized with regulating the 8 bit PWM.So the dc motor can accelerate or decelerate or reverse.In experiment, hall component is used as a detector and feed back the speed .The expecting speed can be given by key-press.With using the PI regulator,the dc motor will have a stable speed in ten seconds when choose P value as 0.8 and I value as 0.01. At last,the experiment shows that the speed regulating systerm can work as expected.

Key words: dc motor,C8051F020,PWM,speed regulating,digital

目錄

第一章 緒論 1
1.1直流調速系統發展概況 1
1.2 國內外發展概況 2
1.2.1 國內發展概況 2
1.2.2 國外發展概況 3
1.2.3 總結 4
1.3 本課題研究目的及意義 4
1.4 論文主要研究內容 4
第二章 直流電動機調速器工作原理 6
2.1 直流電機調速方法及原理 6
2.2直流電機PWM(脈寬調制)調速工作原理 7
2.3 轉速負反饋單閉環直流調速系統原理 11
2.3.1 單閉環直流調速系統的組成 11
2.3.2速度負反饋單閉環系統的靜特性 12
2.3.3轉速負反饋單閉環系統的基本特徵 13
2.3.4轉速負反饋單閉環系統的局限性 14
2.4 採用PI調節器的單閉環無靜差調速系統 15
2.5 數字式轉速負反饋單閉環系統原理 17
2.5.1原理框圖 17
2.5.2 數字式PI調節器設計原理 18
第三章 直流電動機調速器硬體設計 20
3.1 系統硬體設計總體方案及框圖 20
3.1.1系統硬體設計總體方案 20
3.1.2 總體框圖 20
3.2 系統硬體設計 20
3.2.1 C8051F020單片機 20
3.2.1.1 單片機簡介 20
3.2.1.2 使用可編程定時器/計數器陣列獲得8位PWM信號 23
3.2.1.3 單片機埠配置 23
3.2.2主電路 25
3.2.3 LED顯示電路 26
3.2.4 按鍵控制電路 27
3.2.5 轉速檢測、反饋電路 28
3.2.6 12V電源電路 30
3.3硬體設計總結 31
第四章 實驗運行結果及討論 32
4.1 實驗條件及運行結果 32
4.1.1 開環系統運行結果 32
4.1.2 單閉環系統運行結果 32
4.2 結果分析及討論 32
4.3 實驗中遇到的問題及討論 33
結論 34
致謝 35
參考文獻 36
論文小結 38
附錄1 直流電動機調速器硬體設計電路圖 39
附錄2 直流電動機控制系統程序清單 42
附錄3 硬體實物圖 57

第一章 緒論
1.1直流調速系統發展概況
在現代工業中，電動機作為電能轉換的傳動裝置被廣泛應用於機械、冶金、石油化學、國防等工業部門中，隨著對生產工藝、產品質量的要求不斷提高和產量的增長，越來越多的生產機械要求能實現自動調速。
在可調速傳動系統中，按照傳動電動機的類型來分，可分為兩大類：直流調速系統和交流調速系統。交流電動機直流具有結構簡單、價格低廉、維修簡便、轉動慣量小等優點，但主要缺點為調速較為困難。相比之下，直流電動機雖然存在結構復雜、價格較高、維修麻煩等缺點，但由於具有較大的起動轉矩和良好的起、制動性能以及易於在寬范圍內實現平滑調速，因此直流調速系統至今仍是自動調速系統的主要形式。
直流調速系統的發展得力於微電子技術、電力電子技術、感測器技術、永磁材料技術、自動控制技術和微機應用技術的最新發展成就。正是這些技術的進步使直流調速系統發生翻天覆地的變化。其中電機的控制部分已經由模擬控制逐漸讓位於以單片機為主的微處理器控制，形成數字與模擬的混合控制系統和純數字控制系統，並正向全數字控制方向快速發展。電動機的驅動部分所用的功率器件亦經歷了幾次更新換代。目前開關速度更快、控制更容易的全控型功率器件MOSFET和IGBT成為主流。功率器件控制條件的變化和微電子技術的使用也使新型的電動機控制方法能夠得到實現。脈寬調制控制方法在直流調速中獲得了廣泛的應用。
1964年A.Schonung和H.stemmler首先提出把PWM技術應用到電機傳動中從此為電機傳動的推廣應用開辟了新的局面。進入70年代以來，體積小、耗電少、成本低、速度快、功能強、可靠性高的大規模集成電路微處理器已經商品化，把電機控制推上了一個嶄新的階段，以微處理器為核心的數字控制（簡稱微機數字控制）成為現代電氣傳動系統控制器的主要形式。PWM常取代數模轉換器（DAC）用於功率輸出控制，其中，直流電機的速度控制是最常見的應用。通常PWM配合橋式驅動電路實現直流電機調速，非常簡單，且調速范圍大。在直流電動機的控制中，主要使用定頻調寬法。
目前，電機調速控制模塊主要有以下三種：
（1）、採用電阻網路或數字電位器調整直流電機的分壓，從而達到調速的目的；
（2）、採用繼電器對直流電機的開或關進行控制，通過開關的切換對電機的速度進行調整；
（3）、採用由IGBT管組成的H型PWM電路。用單片機控制IGBT管使之工作在占空比可調的開關狀態，精確調整電動機轉速。
1.2 國內外發展概況
1.2.1 國內發展概況
我國從六十年代初試製成功第一隻硅晶閘管以來，晶閘管直流調速系統開始得到迅速的發展和廣泛的應用。用於中、小功率的 0.4～200KW晶閘管直流調速裝置已作為標准化、系列化通用產品批量生產。
目前，全國各大專院校、科研單位和廠家都在進行數字式直流調速系統的開發，提出了許多關於直流調速系統的控制演算法：
（1）、直流電動機及直流調速系統的參數辯識的方法。該方法據系統或環節的輸入輸出特性，應用最小二乘法，即可獲得系統環節的內部參數。所獲得的參數具有較高的精度，方法簡便易行。
（2）、直流電動機調速系統的內模控制方法。該方法依據內模控制原理，針對雙閉環直流電動機調速系統設計了一種內模控制器，取代常規的PI調節器，成功解決了轉速超調問題，能使系統獲得優良的動態和靜態性能，而且設計方法簡單，控制器容易實現。
（3）、單神經元自適應智能控制的方法。該方法針對直流傳動系統的特點，提出了單神經元自適應智能控制策略。這種單神經元自適應智能控制系統不僅具有良好的靜、動態性能，而且還具有令人滿意的魯棒性與自適應性。
（4）、模糊控制方法。該方法對模糊控制理論在小慣性系統上對其應用進行了嘗試。經1.5kw電機實驗證明，模糊控制理論可以用於直流並勵電動機的限流起動和恆速運行控制，並能獲得理想的控制曲線。
上訴的控制方法僅是直流電機調速系統應用和研究的一個側面，國內外還有許多學者對此進行了不同程度的研究。
1.2.2 國外發展概況
隨著各種微處理器的出現和發展，國外對直流電機的數字控制調速系統的研究也在不斷發展和完善，尤其80年代在這方面的研究達到空前的繁榮。大型直流電機的調速系統一般採用晶閘管整流來實現，為了提高調速系統的性能，研究工作者對晶閘管觸發脈沖的控制演算法作了大量研究，提出了內模控制演算法、I-P控制器取代PI調節器的方法、自適應和模糊PID演算法等等。
目前，國外主要的電氣公司，如瑞典ABB公司，德國西門子公司、AEG公司，日本三菱公司、東芝公司、美國GE公司等，均已開發出數字式直流調裝置，有成熟的系列化、標准化、模版化的應用產品供選用。如西門子公司生產的SIMOREG-K 6RA24 系列整流裝置為三相交流電源直接供電的全數字控制裝置，其結構緊湊，用於直流電機電樞和勵磁供電，完成調速任務。設計電流范圍為15A至1200A，並可通過並聯SITOR可控硅單元進行擴展。根據不同的應用場合，可選擇單象限或四象限運行的裝置，裝置本身帶有參數設定單元，不需要其它任何附加設備便可以完成參數設定。所有控制調節監控及附加功能都由微處理器來實現，可選擇給定值和反饋值為數字量或模擬量。
1.2.3 總結
隨著生產技術的發展，對直流電氣傳動在起制動、正反轉以及調速精度、調速范圍、靜態特性、動態響應等方面都提出了更高的要求，這就要求大量使用直流調速系統。因此人們對直流調速系統的研究將會更深一步。
1.3 本課題研究目的及意義
直流電動機是最早出現的電動機，也是最早實現調速的電動機。長期以來，直流電動機一直占據著調速控制的統治地位。由於它具有良好的線性調速特性，簡單的控制性能，高效率，優異的動態特性，現在仍是大多數調速控制電動機的最優選擇。因此研究直流電機的速度控制，有著非常重要的意義。
隨著單片機的發展，數字化直流PWM調速系統在工業上得到了廣泛的應用，控制方法也日益成熟。它對單片機的要求是：具有足夠快的速度；有PWM口，用於自動產生PWM波；有捕捉功能，用於測頻；有A/D轉換器、用來對電動機的輸出轉速、輸出電壓和電流的模擬量進行模/數轉換；有各種同步串列介面、足夠的內部ROM和RAM，以減小控制系統的無力尺寸；有看門狗、電源管理功能等。因此該實驗中選用Cygnal公司的單片機C8051F020。
通過設計基於C8051F020單片機的直流PWM調速系統並調試得出結論，在掌握C8051F020的同時進一步加深對直流電動機調速方法、PI控制器的理解，對運動控制的相關知識進行鞏固。
1.4 論文主要研究內容
本課題的研究對象為直流電動機，對其轉速進行控制。基本思想是利用C8051F020自帶的PWM口，通過調整PWM的占空比，控制電機的電樞電壓，進而控制轉速。
系統硬體設計為：以C8051F020為核心，由轉速環、顯示、按鍵控制等電路組成。
具體內容如下：
（1）、介紹直流電動機工作原理及PWM調速方法。
（2）、完成以C8051F020為控制核心的直流電機數字控制系統硬體設計。
（3）、以該系統的特點為基礎進行分析，使用PWM控制電機調速，並由實驗得到合適的PI控制及相關參數。
（4）、對該數字式直流電動機調速系統的性能做出總結。

第二章 直流電動機調速器工作原理
2.1 直流電機調速方法及原理
直流電動機的轉速和各參量的關系可用下式表示：

由上式可以看出，要想改變直流電機的轉速，即調速，可有三種不同的方式：調節電樞供電電壓U，改變電樞迴路電阻R，調節勵磁磁通Φ。
3種調速方式的比較表2-1所示.
表2-1 3種電動機調速方式對比
調速方式和方法 控制裝置 調速范圍 轉速變化率 平滑性 動態性能 恆轉矩或恆功 率 效率
改變電樞電阻 串電樞電阻 變阻器或接觸器、電阻器 2:1 低速時大 用變阻器較好
用接觸器、電阻器較差 無自動調節能力 恆轉矩 低
改變電樞電壓 電動機-發電機組 發電機組或電機擴大機（磁放大器） 10:1～20:1 小 好 較好 恆轉矩 60%～70%
靜止變流器 晶閘管變流器 50:1～100:1 小 好 好 恆轉矩 80%～90%
直流脈沖調寬 晶體管或晶閘管直流開關電路 50:1～100:1 小 好 好 恆轉矩 80%～90%
改變磁通 串聯電阻或可變直流電源 直流電源變阻器 3:1
～
5:1 較大 差 差 恆功率 80%～90%
電機擴大機或磁放大器 好 較好
晶閘管變流器 好

由表2-1知，對於要求在一定范圍內無級平滑調速的系統來說，以調節電樞供電電壓的方式為最佳，而變電樞電壓調速方法亦是應用最廣的調速方法。
2.2直流電機PWM(脈寬調制)調速工作原理
在直流調速系統中，開關放大器提供驅動電機所需要的電壓和電流，通過改變加在電動機上的電壓的平均值來控制電機的運轉。在開關放大器中，常採用晶體管作為開關器件，晶體管如同開關一樣，總是處在接通和斷開的狀態。在晶體管處在接通時，其上的壓降可以略去；當晶體管處在斷開時，其上的壓降很大，但是電流為零，所以不論晶體管導通還是關斷，輸出晶體管中的功耗都是很小的。一種比較簡單的開關放大器是按照一個固定的頻率去接通和斷開放大器，並根據需要改變一個周期內「接通」和「斷開」的相位寬窄，這樣的放大器被稱為脈沖調制放大器。
PWM脈沖寬度調制技術就是通過對一系列脈沖的寬度進行調制，來等效地獲得獲得所需要波形（含形狀和幅值）的技術。
根據PWM控制技術的特點，到目前為止主要有八類方法：相電壓控制PWM、線電壓控制PWM、電流控制PWM、非線性控制PWM，諧振軟開關PWM、矢量控制PWM、直接轉矩控制PWM、空間電壓矢量控制PWM。
利用開關管對直流電動機進行PWM調速控制原理圖及輸入輸出電壓波形如圖2-1、圖2-2所示。當開關管MOSFET的柵極輸入高電平時，開關管導通，直流電動機電樞繞組兩端由電壓。秒後，柵極輸入變為低電平，開關管截止，電動機電樞兩端電壓為0。秒後，柵極輸入重新變為高電平，開關管的動作重復前面的過程。這樣，對應著輸入的電平高低，直流電動機電樞繞組兩端的電壓波形如圖2-2所示。電動機的電樞繞組兩端的電壓平均值為：

式2-1

式中 ——占空比，
占空比表示了在一個周期里，開關管導通的時間與周期的比值。的變化范圍為0≤≤1。由式2-1可知，當電源電壓不變的情況下，電樞的端電壓的平均值取決於占空比的大小，改變值就可以改變端電壓的平均值，從而達到調速的目的，這就是PWM調速原理。
在PWM調速時，占空比是一個重要參數。以下是三種可改變占空比的方法：
（1）、定寬調頻法:保持不變，改變，從而改變周期（或頻率）。
（2）、調寬調頻法：保持不變，改變，從而改變周期（或頻率）。
（3）、定頻調寬法：保持周期（或頻率）不變，同時改變、。
前2種方法由於在調速時改變了控制脈沖的周期（或頻率），當控制脈沖的頻率與系統的固有頻率接近時，將會引起振盪，因此應用較少。目前，在直流電動機的控制中，主要使用第3種方法。

圖2-1 PWM調速控制原理

圖2-2 輸入輸出電壓波形
產生PWM控制信號的方法有4種，分別為：
（1）、分立電子元件組成的PWM信號發生器
這種方法是用分立的邏輯電子元件組成PWM信號電路。它是最早期的方式，現在已經被淘汰了。
（2）、軟體模擬法
利用單片機的一個I/O引腳，通過軟體對該引腳不斷地輸出高低電平來實現PWM信號輸出。這種方法要佔用CPU大量時間，需要很高的單片機性能，易於實現，目前也逐漸被淘汰。
（3）、專用PWM集成電路
從PWM控制技術出現之日起，就有晶元製造商生產專用的PWM集成電路晶元，現在市場上已有許多種。這些晶元除了由PWM信號發生功能外，還有「死區」調節功能、保護功能等。在單片機控制直流電動機系統中，使用專用PWM集成電路可以減輕單片機負擔，工作也更可靠。
（4）、單片機PWM口
新一代的單片機增加了許多功能，其中包括PWM功能。單片機通過初始化設置，使其能自動地發出PWM脈沖波，只能在改變占空比時CPU才進行干預。
其中常用後兩中方法獲得PWM信號。實驗中使用方法（4）獲得PWM信號。
2.3 轉速負反饋單閉環直流調速系統原理
2.3.1 單閉環直流調速系統的組成
只通過改變觸發或驅動電路的控制電壓來改變功率變換電路的輸出平均電壓，達到調節電動機轉速的目的，稱為開環調速系統。但開環直流調速系統具有局限性：
（1）、通過控制可調直流電源的輸入信號，可以連續調節直流電動機的電樞電壓，實現直流電動機的平滑無極調速，但是，在啟動或大范圍階躍升速時，電樞電流可能遠遠超過電機額定電流，可能會損壞電動機，也會使直流可調電源因過流而燒毀。因此必須設法限制電樞動態電流的幅值。
（2）、開環系統的額定速降一般都比較大，使得開環系統的調速范圍D都很小，對於大部分需要調速的生產機械都無法滿足要求。因此必須採用閉環反饋控制的方法減小額定動態速降，以增大調速范圍。
（3）、開環系統對於負載擾動是有靜差的。必須採用閉環反饋控制消除擾動靜差
為克服其缺點，提高系統的控制質量，必須採用帶有負反饋的閉環系統，方框圖如圖2-3所示。在閉環系統中，把系統輸出量通過檢測裝置（感測器）引向系統的輸入端，與系統的輸入量進行比較，從而得到反饋量與輸入量之間的偏差信號。利用此偏差信號通過控制器（調節器）產生控製作用，自動糾正偏差。因此，帶輸出量負反饋的閉環控制系統能提高系統抗擾性，改善控制精度的性能，廣泛用於各類自動調節系統中。

⑥ 醬類食品灌裝機機構機器傳動裝置設計

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目 錄

1. 任務書
2. 電動機的選擇
3. 傳動裝置總傳動比計算並分配傳動比
4. 傳動裝置的運動參數和動力參數計算
5. 齒輪傳動設計及計算
6. 輸入軸的設計結構計算
7. 輸出軸的設計結構計算
8. 滾動軸承的選擇計算
9. 鍵的選擇
10. 聯軸器的選擇
11. 箱體的結構設計計算
12. 潤滑方式的選擇
13. 潤滑油的選擇
14. 密封選擇
15. 參考資料
16. 學習小結
17. 零件圖

1. 任務書
一、 程設計的性質和目的
機械設計課程設計是把學過的各學科的理論較全面地綜合應用到實際工程中
去，力求從課程內容上、從分析問題和解決問題的方法上，從設計思想上培養工
程設計能力，課程設計有以下幾個方面的要求：
1． 培養綜合運動機械設計課程和其他先修課程的基礎理論和基礎知識，以及結
合生產實踐分析和解決工程實際問題的能力使所學的知識得以融會貫通，調
協應用。
2． 通過課程設計，學習和掌握一般機械設計的程序和方法，樹立正確的工程設
計的思想，培養獨立的、全面的、科學的工程設計能力。
3． 在課程設計的實踐中學會查找、翻閱、使用標准、規范，手冊，圖冊和相關
的技術資料等。熟悉個掌握機械設計的基本技能。

二、 課程設計的內容
1．設計題目：
帶式輸送機傳動裝置中的一級圓柱齒輪減速器
2．運動簡圖

3．工作條件
傳動不逆轉，載荷平穩，起動載荷的名義載荷的1.25倍,使用期限10年,兩班制工作,輸送帶速度容許誤差為±5%，輸送帶效率一般為0.94～0.96。
4．原始數據
已知條件 題號 1
輸送帶拉力F(N) 3.2
滾筒直徑D(mm) 450
輸送帶速度v(m/s) 1.7

三、 完成工作量
（1） 設計說明書1份
（2） 減速器裝配圖1張
（3） 減速器零件圖3張

四、 機械設計的一般過程
設計過程:

設計任務——總體設計——結構設計——零件設計——加工生產——安裝調試

五、 課程設計的步驟
在課程設計時，不可能完全履行機械設計的全過程，只能進行其中一些的重要
設計環節，如下：
1． 設計准備
認真閱讀研究設計任務書，了解設計要求和工作條件。
2． 傳動裝置的總體設計
首先根據設計要求，同時參考比較其他設計方案，最終選擇確定傳動裝置的總
體布置。
3． 傳動零件的設計計算
設計計算各級傳動零件的參數和主要尺寸
4． 結構設計（裝配圖設計）
首先進行裝配草圖設計，設計軸，設計軸承，最後完成裝配圖的其他要求。在
完成裝配草圖的基礎上，最終完成的圖即正式的餓裝配結構設計。
5． 完成兩張典型零件工作圖設計
6． 編寫和整理設計說明書
7． 設計總結和答辯

六、 課程設計中應注意的問題
課程設計是較全面的設計活動，在設計時應注意以下的一些問題：
（一）全新設計與繼承的問題
在設計時，應從具體的設計任務出發，充分運用已有的知識和資料進行科學、
先進的設計。
（二）正確使用有關標准和規范
為提高所設計機械的質量和降低成本，在設計中應盡量採用標准件，外購件，
盡量減少的自製件。
（三）正確處理強度，剛度，結構和工藝間的關系
在設計中任何零件的尺寸都不可能全部由理論計算來確定，而每個零件的尺寸
都應該由強度，剛度，結構。加工工藝，裝配是否方便，成本高低等各方面的要
求來綜合確定的。
（四）計算與圖畫的要求
進行裝配圖設計時，並不僅僅是單純的圖畫，常常是圖畫與設計計算交叉進行
的。先由計算確定零件的基本尺寸，再草圖的設計，決定其具體結構尺寸，再進
行必要的計算。

2. 電動機的選擇
電動機已經系統化,系統化一般由專門工廠按標准系列成批大量生產,設計時只需根據工作載荷,工作機的特性和工作環境,選擇電動機的類型,結構形式和轉速,計算電動機功率,最後全頂電動機型號.
一 類型選擇
電動機類型選擇是根據電源種類(流或交流),工作條件(度,環境,空間,尺寸等)及載荷特點(性質,大小,起動性和過載現象)來選擇的.目前廣泛應用Y系列三相非同步電動機(JB3074-82)是全封閉自扇冷鼠型三相非同步電動機,適用於無特殊要求的各種機械設備.由於Y系列電動機具有交好的起動性能,因此,也適用於某些對起動轉矩有較高要求的機械,如壓縮機等.
二 電動機功率確定
電動機功率是根據工作機容量的需要來確定的.電動機的額定功率應等於或大於電動機所需功率Pw
1 工作機所需功率Pw
根據公式計算:已知工作機阻力Fw和速度Vw則工作機所需功率Pw為:

式中:Fw-工作機阻力,N
Vw-工作機線速度,m/s
將數據 Fw=3.2kN
帶入公式 =5.44kW
2輸出功率Pd
已知Pw=5.44kW
由任務要求知:
查表得:
代入得:
由公式
選擇額定功率7.5kW的電動機
在計算傳送裝置的總功率時,應注意以下幾點:
1)取傳動副效率是否以包括其軸效率,如包括則不應計算軸承效率
2)軸承的效率通常指-對軸承而言
3)同類性的幾對傳動副,軸承,或聯軸器,要分別考慮效率
4)當資料給出的效率為-范圍時,一般可以取中間值,如工作條件差,加工條件差,加工精度低或維護不良時應取低值,反之應取高值.
3確定工作機轉速
額定功率相同的類型電動機,可以有幾種轉速供選擇,如三相非同步電動機就有四種常見 同步轉速,即:3000r/min,1500r/min,1000r/min,750r/min電動機的轉速高,極對數少,尺寸和質量叫,價格便宜,但機械傳動裝置總轉動比加大,結構尺寸偏大,成本也變高,所以選擇電動機轉速時必須作全面分析比較,首先滿足主要要求,盡量兼顧其他要求.
公式:
代入數據:V=1.7m/s,d=450mm(注:式中為輸送帶速度為滾筒轉矩)

為了便於選擇電動機轉速，需要先考慮電動機轉速得可選范圍。由《機械設計課程設計》P6表2－1查得V帶傳動常用得傳動常用得傳動范圍i鏈＝2～5，i齒3～5，則電動機轉速可選范圍為：

nd＝i鏈*i齒*nw＝（2～5）*（3～5）*72.2＝（6～25）*72.2＝433.2～1805r/min

4型號選擇
綜合考慮電動機和轉動裝置的尺寸,結構和帶裝動，及減速器的轉動比,故查表知電動機型號可選擇:Y132M-4.
(注:表格在課程設計書264頁)
以下附電動機選擇計算表:
電動機類型 Y系列一般用三相非同步電動機
選擇電動機功率
Pw=5.44(kW)

輸出功率:

確定電動機轉速
nd=433.2-1805r/min
型號選擇 Y132M-4

（註：參考選擇表均在《課程設計》書中：P10，P264）

3. 傳動裝置總傳動比計算並分配傳動比
電動機選定後，按照電動機的滿載轉速n及電動機的傳速n，可確定傳動裝置的總傳動比
i＝nm／nw
當各級傳動機構串聯時，傳動裝置的總傳動比是各級傳動比的連乘積，即i＝i1*i2*i3……in

式中i1、i2、i3……in分別為各級的傳動比。

i總＝nm／nw＝滿載轉速／工作機轉速
由傳動方案可知，傳動裝置的總傳動比等於各級合理地分配各級傳動比，在傳動裝置總體設計中很重要地，它將直接影響到傳動裝置外廓尺寸.質量.潤滑條件.成本地高低.傳動零件地圓周速度大小及精度等級地高低。要同時滿足各方面地要求是不現實的，也是非常困難的，應根據具體設計要求，進行分析比較，首先滿足主要要求，盡量兼顧其他要求。在合理分配傳動比時應該注意以下幾點。
1 .各級傳動比都應在常用的合理范圍之內，以符合各種傳動形式的工作特點，能在最佳狀態下運轉，並使結構緊湊，工藝合理。
2 .應使傳動裝置結構尺寸較小，質量較輕。
3 .應使各傳動件尺寸協調，結構均勻稱合理，避免相互干擾碰撞。

傳動裝置中的總傳動比 i總＝nm／nw i總＝19.95
分配各級傳動比 i齒＝4 I鏈=19.95/4=4.99
（註：各級傳動比見《課程設計》P12表2—4）

4. 傳動裝置的運動參數和動力參數計算

機械傳動裝置的運動參數和動力參數，主要指的使各軸的功率.轉速和轉距，它為設計計算傳動比和軸提供極為需要的依據。
計算各軸運動和動力參數時，應將傳動裝置中各軸從高速軸到低速軸依此編號，定位0軸（電機軸）.1軸.2軸…，相鄰的輸入功率P1.P2.P3…,相鄰兩軸的傳動比效率為n01.n12.n23…，各軸的輸入功率為P1.P2.P3…,各軸的輸入轉距為T1.T2.T3…,各軸的輸入轉速為n1.n2.n3….
電動機軸的輸出功率、轉速、和轉距為
1.轉動比分配
工作機的轉速 n＝
i總＝ n／n＝1440／81.21＝17.73
i齒＝4，i鏈＝19.95／4＝4.99
將電動機至工作機的軸依次編號0，1，2……

（1） 轉速n
nm=n1=n0=1440r/min
n2=n1/i齒=1440/4=360r/min
n3=n2/i鏈=360/4.99=72.14r/min
（2） 功率P
P0=Pd=6.63kW
P1=P0×η聯×η軸承=6.63×0.99×0.99=6.50kW
P2=P1×η齒×η軸承=6.50×0.97×0.99=5.99kW
P3=P2×η鏈×η軸承=5.99×0.96×0.99=5.70kW
（3）轉距
T0=9550×P0/n0=9550×6.63/1440= 43.97N•m
T1=T0 ×η軸承×η聯= 43.97×0.99×0.99=43.09 N•m
T2=T1 ×η軸承×η齒×i齒=43.09×0.96×0.97×4=160.52 N•m
T3=T2×η鏈×i鏈=160.52×0.96×4.99=768.95 N•m
根據上述計算可得出各軸的功率、轉速和扭距。
0軸 P0=Pd=6.63kW
n滿=n1=n0=1440r/min
T0=9550×Pd/N滿=9550×6.63/1440= 43.97N•m P0=6.63kW
n0=1440r/min
T0=43.97N•m
1軸 P1=P0×η聯×η軸=6.63×0.99×0.99=6.50kW
n1=n0=1440r/min
T1=T0 ×η軸承×η聯軸器=43.97×0.99×0.99=43.09 N•m P1=6.50kW
n1=1440r/min
T1=43.09 N•m

2軸 P2=P1×η齒×η軸承=6.50×0.97×0.99=5.99kW
n2=n1/i齒=1440/4=360r/min
T2=T1 ×η軸承×η齒×i齒=43.09×0.96×0.97×4=160.52 N•m P2=5.99kW
n2=360r/min
T2=160.52 N•m

3軸 P3=P2×η鏈×η軸承=5.99×0.96×0.99=5.70kW
n3=n2/i鏈=360/4.99=72.14r/min
T3=T2×η軸承×η鏈×i鏈=160.52×0.96×4.99=768.95 N•m P3=5.70 kW
n3=72.14r/min
T3=768.95 N•m

具體計算數據如下：
軸名 功率P/kW 轉矩T/N•M 轉速N（r/min） 傳動比
i 效率
η
輸入 輸出 輸入 輸出
電機軸 6.63 43.97 1440 1 0.990
Ⅰ軸 6.05 43.09 1440 4 0.990
Ⅱ軸 5.99 160.52 360 4.99 0.970
Ⅲ軸 5.70 768.95 72.14 0.960
5.齒輪傳動設計計算
設計單級標準直齒圓柱齒輪減速的齒輪傳動。該減速器用電動機驅動，載荷平穩，單向運轉。
齒輪材料與熱處理的選擇是要根據具體的工作要求來決定的，此外還要考慮齒輪毛呸製造方法。當齒輪直徑d≤500mm時，根據製造條件，可採用鍛造毛呸。
當齒輪直徑d≥500mm時，多採用鑄造毛呸。小齒輪根圓直徑與軸徑接近時，齒輪要和軸要製成一體，這時選材要兼顧軸的要求。同一減速器的各級小齒輪（或大齒輪）的材料盡可能一致，以減少材料牌號和工藝要求。
齒輪強度計算中不論是針對大齒輪還是針對小齒輪的（許用應力和齒輪系數，不論用哪個齒輪的數值），其公式中的轉矩，齒輪的直徑或齒數都應是小齒輪的轉矩T1，小齒輪的分度圓d1和小齒輪的齒數z1
小齒輪的齒數選取首先要注意不能產生根切，另外齒數的選取還要考慮在滿足強度要求的情況下，盡能多一些，這樣可以加大重合度系數，提高轉動的平穩性，且能減少加工量。大齒輪和小齒輪的齒數最好互為質數，防止磨損或失效集中在某幾個齒上。
為了保證齒輪安裝以後仍能夠全齒嚙合，那麼小齒輪齒寬應比大齒輪齒寬要寬5~8mm。模數首先要標准化，是一個標准值，並且在工程上要求傳遞動力的齒輪的模數M≥1.5mm。
按下表步驟計算：
計算項目 計算內容 計算結果
1.選擇材料與熱處理方式 因該齒輪傳動比無特殊要求，故可選一般材料，而且為軟齒面。 小齒輪材料為45鋼，調質處理，硬度為(220-250)HBS.計算取平均數235HBS
大齒輪材料為45鋼，正火處理，硬度為(170-210)HBS. 計算取平均數
2.選擇齒輪精度 因為是一般減速器，故選擇8級精度，要求齒面粗糙度
Ka≤(3.2-6.3)μm 初選8級精度

計算齒輪比
小齒輪的轉矩 由原動機為電動機，工作機為帶式輸送機，載荷平穩，齒輪在兩軸之間對稱布置，查零件書P117章節內容（直齒 均勻、輕微沖擊）
μ=Z2/Z1=N1/N2=1440/360=4
T1=9.55× ×P1/N1=9.55× × N•mm
K=1.2
μ=4
T1=4.31×

確定齒數Z1 Z2 對於周期性變化的載荷，為避免最大載荷總是總用在某一對或幾對齒輪上而是磨損過於集中，Z1 Z2應互為質數。 Z1=27 Z2=103
應力循環次數 N1=60njLh=60×1440×1.05×(10×300×8×2）=4.35×109
N2=N1/i齒=1.09×109 N1=4.35×109
N2=1.09×109
許用接觸應力
選擇齒寬系數 由書P126圖7-18得ZNT1=0.9，ZNT2=0.95
由書P120表7-9得SH=1.05
由書P122圖7-16（a）得 =560 Mpa =530 Mpa
[σH]1=ZNT1×GHLIM1/SH=0.9×560/1.05=480MPa
[σH]2=ZNT2×GHLIM2/SH=0.95×530/1.05=479.52MPa [σH]1=480MPa
[σH]2=479.5MPa
齒輪分度圓直徑 由於口齒合求出應力是一樣的故用小齒輪應力計算(書P114 公式7-5)
d≥ = =50mm
d=50mm
確定齒輪模數 m=d/z1=50/27=1.85取標准模數m=2 取m=2
計算齒輪主要尺寸 d1=mz1=2×27=54mm
d2=mz2=2×103=206mm
中心距a=0.5（d1+d2）=0.5×（54+206）=130mm
齒輪寬b2=ψd×d1=59.4mm
經圓整後b2取60mm
為了保證齒輪安裝以後仍能夠全齒嚙合，那麼小齒輪齒寬應比大齒輪齒寬要寬5~8mm。
b1=b2+5mm=65mm d1=54mm
d2=206mm
a=130mm
b2=60mm
b1=65mm

校核齒輪強度 確定兩齒輪的彎曲應力由書P190圖10-25查得齒輪彎曲疲勞極限
σFlim1=210MPa
σFlim2=190MPa
由最小安全系數SF=1.35
由書P190圖10.26查得彎曲疲勞系數
YNT1=0.85
YNT2=0.9
[σF]1=(YNT1×σFlim1)/SF=(0.85×210)/1.35=132.22MPa
[σF]2=(YNT2×σFlim2)/SF=(0.9×190)/1.35=126.67MPa σFlim1=210MPa
σFlim2=190MPa

[σF]1=132.22MPa
[σF]2=126.67MPa
兩齒輪齒根的彎曲應力 計算兩齒輪齒根的彎曲應力由書P195表10.13 10.14
YF1=2.57
YS1=1.60
YF2=2.18
YS2=1.79
比較(YF1×YS1)/[ σF]1=2.57×1.60/132.22=0.032
(YF2×YS2)/[ σF]2=2.18×1.79/126.67=0.030
計算小齒輪齒根彎曲應力 σF1= =54.61 MPa ＜[σF]1=132.22MPa
彎曲強度足夠
驗算圓周速度V並選取齒輪精度 V=πd1n1/(60×1000)=π×55×1440/(60×1000)=4.52＜5m/s
8級精度合適
齒輪幾何尺寸計算 齒頂圓直徑da(ha*=1) da1=d1+2ha1=（Z1+2ha*）m=58mm
da2=d2+2ha1=（Z2+2ha*）m=210mm
齒全高h (C*=0.25)
h=（2ha*+C*）m=4.5mm
齒厚S=πm/2=3.14mm
齒根高hf=（ha*+C*）m=2.5mm
齒頂高ha=ha*m=2mm
齒根圓直徑df1=d1-2hf=49mm df2=d2-2hf=201mm da1=58mm
da2=210mm
h=4.5mm
ha=2mm
h)f=2,5mm
df1=49 mm
df2=201mm
s=3.14 mm
齒輪結構設計 小齒輪採用齒輪軸結構，大齒輪採用鍛造毛坯的腹板結構
大齒輪的相關尺寸計算如下：
軸孔直徑 ds=48 mm
軸轂直徑 D1=1.6ds=76.8 mm
軸轂長度 L=b2=60mm
軸緣厚度 δ0=(3-4)m=6-8mm 取7mm
輪緣內徑 D2=da-2h-2δ0=180mm
腹板厚度 C=0.3b2=0.3×58=18 mm
腹板中心孔直徑 D=0.5(D2+D1)=128.4mm
腹板的孔徑d0=0.25(D2-D1)=26 mm
齒輪倒角n=0.5m=1.25 mm =1mm ds=48 mm
D1=76.8 mm
L= 60mm
δ0=7mm
D2= 180 mm
C=18mm
D=128.4mm
d0=26mm
n=1 mm

6.輸入軸的設計結構計算
減速器傳遞功率屬於小功率，對於材料無特殊要求，選用45號鋼並經調質處理
根據表14.1得A=107-118
mm
若考慮到軸的最小直徑處要安裝聯軸器，會有鍵槽，故將估算直徑加大3%~5%
17.68×1.03=18.21
19.5×1.05=20.475

由設計手冊查取直徑 取d1=20mm
主動軸結構設計
根據設計一級減速器，可將齒輪布置在箱體中央，將軸承對稱安裝在齒輪兩側，軸的外伸端安裝聯軸器
根據軸上零件的定位，裝拆方便的需要，同時，考慮到強度原則，主動軸和從動軸均設計為階梯軸。
a)初步確定安裝聯軸器處直徑d1=20mm因半聯軸器軸孔長度Y型，軸孔長度L=52mm
b)為使軸段2與密封裝置相適合並與軸段1軸肩，故d2=22mm軸承蓋在端面與聯軸器距離L』=20軸承蓋厚=10mm 參考減速器箱體有關資料箱體內壁到軸段4距離為10故取軸段2的長度L2=30mm
c) 由軸段3與軸段2形成軸肩並與軸承相適應，故取d3=25mm L3=40mm
d)由軸承初選6305的安裝尺寸得知：
da=d4=30mm L4=b=1.4h=5.4mm取整得L4=6mm
e) d5 =35 軸段5為齒輪寬b1=60mm由齒輪端到箱體內壁 10mm，為保證齒輪固定可靠，軸段5的長度應短於齒輪輪轂寬度2mm，得L5
f)d6=30mm L6=7.5mm
g)d7=25mm L7=13mm
由此初步確定軸的各段長度和直徑

輸入軸的強度校核
(1)計算作用力
圓周力Ft=2000T1/d1=(2000×43.09)/54=1595，53N
徑向力Fr=Ft×tanα。=574.5N
由於直齒輪軸向力 Fa=0
(2)作主動軸受力簡圖
L=60+40=100
水平彎矩：FHA=FHB=Ft/2=797，97N
MHC=Ft(L/4)=39898.25 N•mm

鉛垂面彎矩：FVA=FVB=Fr/2=469.522/2=287.251N
MVC=Fr(L/4)=287.25×100/4=14362.5N•mm
合成彎距：
扭矩T=4.309× （N•mm）

α=0.6 脈動循環
校核危害截面的強度
由書P176表9-5 [σ-1b]=60MPa [σ0b]=102.5 MPa
σb=Mec/W=31.8MPa<[σ0b]=102.5 MPa

故軸的強度足夠

修改軸的結構
由於所設計軸的強度足夠，此軸不必再做修改

7.輸出軸的設計結構計算
(1)選擇軸的材料確定許用應力，由已知減速器傳遞功率居中小功率，對材料無特殊要求，選45鋼並經調質處理，由書查得強度極限σB=650MPa再由表得 許用彎曲應力[σ0b]=102.5MPa
(2)按扭轉強度估算直徑由書P173表9-3得
A=107-118
mm
由於軸的最小直徑處要安裝鏈輪，會有鍵槽，故將直徑加大3%~5%得27.32×1.03=28.14 mm 30.12×1.05=31，63mm由設計手冊取標準直徑d1=38mm
a)繪制軸系結構草圖
根據軸的軸向定位要求確定軸徑和軸長
b)初步確定軸徑d1=38mm軸段1的長度L1=82mm
c)軸段2要與軸段1形成軸肩並與密封裝置相適應，故取d2=40手冊P260表18-10由軸承蓋右端面與輪轂左端面距離為10 mm，軸承端蓋厚度為10 mm，參考減速箱體有關數據，箱體內壁至軸承端蓋左側距離為62 mm故L2=54.5mm
d)由軸段3與軸承相適合初選一對6009深溝球軸承,d×D×B=45×75×16
故d3=45mm 由(b2/2)+a1=(b2/2)+a2 得齒輪端面至箱體內壁的距離為12.5mm 故軸段3的長度L3=50mm
e)軸段4與齒輪輪轂相適合，使輪轂與套筒緊貼，要略短於輪轂長度L=52mm d4=48mm 所以 L4=52mm d4=48mm
f)軸環取 h=(0.07-0.1)h 取h=6mm d5=54mm L5=b=1.4h=8.4 mm取整10 mm
g)軸段6與軸承相適應 d6=45mm L6=18mm
所以 d6=45mm L6=18mm

由此初步確定軸的各段長度和直徑

從動軸強度校核
(1)計算作用力
圓周力Ft=2000T3/d2=(2000×768.95)/220=7689.5N
徑向力Fr=Ft×tanα=2833.2N
由於直齒輪軸向力 Fa=0
(2)輸出軸受力
支撐點間距離L=50+43=95mm
水平彎矩：FHA=FHB=Ft/2=3934.75N
MHC=Ft(L/4)=192802.75N•mm

鉛垂面彎矩：FVA=FVB=Fr/2=1416.51N
MVC=Fr(L/4)=69408.99 N•mm
合成彎距：

校核危害截面的強度
由書P176表9-5 [σ0b]=102,5MPa
σb=Mec/W =45.6MPa<[σ0b]=102.5MPa
故軸的強度足夠.

修改軸的結構
由於所設計軸的強度足夠，此軸不必再做修改

8.滾動軸承的選擇計算
滾動軸承的選擇：
1）主動軸的軸承
考慮軸受力小且主要是徑向力，故選用深溝球軸承
壽命計劃：壽命10年雙班制 Lh=10×300×8×2=48000h
兩軸承受純徑向載荷 由書P219表11-5 fp=1.5 X=1 Y=0 球軸承ε=3

基本容量定動載荷
由書P236表16-2選取6305深溝球軸承一對GB/T276-1994
L10h= =120113.96h由L10h> Lh 故軸承壽命合格
2）從動軸的軸承
X=1 Y=0 球軸承ε=3

基本額定動載荷
由書選擇6009深溝球軸承一對GB/T276-1993
L10h= =109204.3h
由L10h> Lh 故軸承壽命合格

9.鍵的選擇
（1）輸入軸外伸端D1=20mm,考慮鍵在軸中部安裝
a)選鍵的型號和確定尺寸
車轂長L=52mm故由(課程設計P183表14-21)選鍵的型號和確定尺寸
選A型普通鍵,材料45鋼
鍵寬b=8mm，鍵高h=7mm，鍵長由（設計基礎P279）長度採到取鍵長L=45mm
b)校核鍵聯接強度
由鍵、輪轂、軸、材料為45鋼,由表14.6得
[σJH]b3=100-120MPa（輕微沖擊）
A鍵工作長度L=L-B=45-8=37mm
σjy=4T/dhl=12.18MPa
由σjy小於[σb],則強度足夠鍵8×45 GB1096-79

(2)輸入軸中部D5=30mm考慮鍵在軸中部安裝軸段長L=48mm,故由手冊P183表14-21得
a)選鍵的型號和確定尺寸
選A型普通鍵,材料45鋼
L=36mm 鍵寬b=8mm 鍵高h=7mm
b)校核鍵聯接強度
由鍵車轂,軸材料為45鋼由表14.6
得[σJH]b3=100-120MPa
A鍵工作長度L=L-b=28mm
σjy=4T/dhl=14.4MPa
由σjy小於[σ] 則強度足夠鍵10×45 GB1096-79

(3)輸出軸外伸端D=38mm,考慮鍵在軸中部安裝段長L=62mm 查(課程設計P183表14-21)
a)選鍵的型號和確定尺寸
鍵寬b=8mm,鍵高h=7mm
鍵長由長度系列取鍵長L=45mm
b)校核鍵聯接強度
由鍵車轂,軸材料為45鋼
[σJH]b3=100-120MPa
A鍵工作長度L=L-b=45-8=37mm
σjb=4T/dhl=10.66MPa
由σjy小於[σ]則強度足夠鍵8×45 GB1096-79

(4)輸出軸中部D5=45mm考慮鍵在軸中部安裝軸段長L=48mm,故由手冊P183表14-21得
a)選鍵的型號和確定尺寸
選A型普通鍵,材料45鋼
L=36mm 鍵寬b=10mm 鍵高h=8mm
b)校核鍵聯接強度
由鍵車轂,軸材料為45鋼由表14.6
得[σJH]b3=100-120MPa
A鍵工作長度L=L-b=28mm
σjy=4T/dhl=6.73MPa
由σjy小於[σ] 則強度足夠鍵10×45 GB1096-79

10.聯軸器的選擇
（1）由於減速器載荷平穩,速度不高,無特殊要求,考慮裝拆方便及經濟問題選凸緣聯軸器
由書得K=1.35
TC=KT=1.35×43.09=52.8N•m
由手冊P645選GYH2聯軸器 GB5843-2003
凸緣聯軸器,公稱擔矩Tn=63N•m
TC大於Tn採用Y型軸孔 軸孔直徑D=20mm Y型
軸孔長度L=52mm
YL4型凸緣聯軸器有關參數
（2）輸出軸 轉矩為T=768.95
查手冊P645查手冊選GYH5聯軸器GB5843-2003
軸孔直徑d=35mm 軸孔長度L=82mm Y型

型號 公稱轉矩 許用轉速 軸孔直徑 外徑 鍵型
GYH2 63N.m 10000r/min 20mm 90mm A鍵
GYH6 900 N.m 6800 r/min 38mm 140mm A鍵

11. 箱體主要結構尺寸的計算
機座壁厚δ=0.025a+1≥8取11mm
機蓋壁厚δ1=0.02a+1≥8取10mm
機座凸緣厚度b=1.5δ=16.5取17mm
機蓋凸緣厚度b1=1.5δ1=15mm
機座底緣厚b2=25δ=27.5取28mm
地腳螺釘直徑df=0.036a+12=15.6取M16
地腳螺釘數a≤250 n=4
軸承彎聯接直徑d=0.75df=M12
機蓋與機座連接螺栓直徑d2=（0.5-0.6）df=M10
聯接螺栓D2間距L=(150~200)mm
軸承端蓋螺釘直徑d3=（0.4-0.5）df取M8
窺孔蓋螺釘直徑d4=（0.3-0.4）df取M4
螺釘扳手空間
至外機壁L1LIM=13mm
至凸緣邊距離C2MIN=11mm
外機壁旁凸台半徑R1×C1=11mm
大齒輪頂圓與機壁距離Δ大於1.2δ取13mm
齒輪端面與內壁距離Δ2=10mm
機蓋`機座助厚M1≈0.85S1取10 mm M2≈0.85S2取10mm
從動軸承端蓋外徑D2=D+（5-5.5）d3=95mm
主動軸承端蓋外徑D'2=D』+（5-5.5）d3=105mm
軸承端蓋厚t=（1-1.2）d3取10mm

12. 減速器潤滑方式潤滑油牌號及用量密封方式的選擇
1)計算線速度
V=3.14×d×n/60×1000m/min
V1=3.14×55×1440/60×1000=4.1448 m/min
由V小於12應用浸油潤滑

2)由書P209表10.18得運動粘度ν50℃=85mm2/S
再由書P13表2.1得齒輪潤滑選L-CKC680機械油GB5903-95
最低~最高油麵距(大齒輪)10mm,需用油量1.5L左右
書P15表2.2 軸承選用ZL-3型潤滑脂 GB7324-87
用油量為軸承1/3~1/2為宜

3）a)箱座與箱蓋凸緣合面的密封
選用在接合面塗密封漆或水玻璃的方法
b)觀察孔和油孔等處接合面的密封
在觀察孔或螺塞與機體之間加石棉橡膠低.墊片密封
c)軸承孔的密封
透蓋用作密封與之對應的軸承外部軸的中端與透蓋間隙
由手冊P260表18~10
主動軸氈圈22 FZ/T92010-91
從動軸氈圈22 FZ/T92010-91

13.參考資料
參考文獻:1：《機械設計基礎》，高等教育出版社，陳立德主編，2004年7月第二版；
2：《機械設計課程設計》，北京航空航天大學出版社，任家卉主編；
3：《機械零件》-北京：主編：鄭志祥，高等教育出版社，2000 （2010重印）；
4：《新編機械設計手冊》/張黎驊，鄭嚴編，-北京：人民郵電出版社，2008.5
5：《機械原理》，高等教育出版社，陳立德主編；

⑧ 急求：兩級圓柱齒輪減速器課程設計

設 計 任 務 書

一、 課程設計題目：
設計帶式運輸機傳動裝置（簡圖如下）

原始數據：
數據編號 3 5 7 10
運輸機工作轉矩T/(N.m) 690 630 760 620
運輸機帶速V/(m/s) 0.8 0.9 0.75 0.9
捲筒直徑D/mm 320 380 320 360

工作條件：
連續單向運轉，工作時有輕微振動，使用期限為10年，小批量生產，單班制工作（8小時/天）。運輸速度允許誤差為 。
二、 課程設計內容
1）傳動裝置的總體設計。
2）傳動件及支承的設計計算。
3）減速器裝配圖及零件工作圖。
4）設計計算說明書編寫。

每個學生應完成：
1） 部件裝配圖一張（A1）。
2） 零件工作圖兩張（A3）
3） 設計說明書一份（6000~8000字）。

本組設計數據：
第三組數據：運輸機工作軸轉矩T/(N.m) 690 。
運輸機帶速V/(m/s) 0.8 。
捲筒直徑D/mm 320 。

已給方案：外傳動機構為V帶傳動。
減速器為兩級展開式圓柱齒輪減速器。

第一部分 傳動裝置總體設計

一、 傳動方案（已給定）
1） 外傳動為V帶傳動。
2） 減速器為兩級展開式圓柱齒輪減速器。
3） 方案簡圖如下：
二、該方案的優缺點：
該工作機有輕微振動，由於V帶有緩沖吸振能力，採用V帶傳動能減小振動帶來的影響，並且該工作機屬於小功率、載荷變化不大，可以採用V帶這種簡單的結構，並且價格便宜，標准化程度高，大幅降低了成本。減速器部分兩級展開式圓柱齒輪減速，這是兩級減速器中應用最廣泛的一種。齒輪相對於軸承不對稱，要求軸具有較大的剛度。高速級齒輪常布置在遠離扭矩輸入端的一邊，以減小因彎曲變形所引起的載荷沿齒寬分布不均現象。原動機部分為Y系列三相交流 非同步電動機。
總體來講，該傳動方案滿足工作機的性能要求，適應工作條件、工作可靠，此外還結構簡單、尺寸緊湊、成本低傳動效率高。
計 算 與 說 明 結果
三、原動機選擇（Y系列三相交流非同步電動機）
工作機所需功率： =0.96 (見課設P9)

傳動裝置總效率： （見課設式2-4）

（見課設表12-8）

電動機的輸出功率： （見課設式2-1）
取
選擇電動機為Y132M1-6 m型 （見課設表19-1）
技術數據：額定功率（ ） 4 滿載轉矩（ ） 960
額定轉矩（ ） 2.0 最大轉矩（ ） 2.0
Y132M1-6電動機的外型尺寸（mm）： （見課設表19-3）
A：216 B：178 C：89 D：38 E：80 F：10 G：33 H：132 K：12 AB：280 AC：270 AD：210 HD：315 BB：238 L：235
四、傳動裝置總體傳動比的確定及各級傳動比的分配
1、 總傳動比： （見課設式2-6）

2、 各級傳動比分配： （見課設式2-7）

初定

第二部分 V帶設計

外傳動帶選為 普通V帶傳動
1、 確定計算功率：
1）、由表5-9查得工作情況系數
2）、由式5-23（機設）
2、選擇V帶型號
查圖5-12a(機設)選A型V帶。
3.確定帶輪直徑
（1）、參考圖5-12a（機設）及表5-3（機設）選取小帶輪直徑
（電機中心高符合要求）
（2）、驗算帶速 由式5-7（機設）

（3）、從動帶輪直徑

查表5-4（機設） 取
（4）、傳動比 i

（5）、從動輪轉速

4.確定中心距 和帶長
（1）、按式（5-23機設）初選中心距

取
（2）、按式(5-24機設)求帶的計算基礎准長度L0

查圖.5-7(機設)取帶的基準長度Ld=2000mm
(3)、按式(5-25機設)計算中心距:a

(4)、按式（5-26機設）確定中心距調整范圍

5.驗算小帶輪包角α1
由式(5-11機設)

6.確定V帶根數Z
(1)、由表（5-7機設）查得dd1=112 n1=800r/min及n1=980r/min時，單根V帶的額定功率分呷為1.00Kw和1.18Kw，用線性插值法求n1=980r/min時的額定功率P0值。

(2)、由表（5-10機設）查得△P0=0.11Kw
(3)、由表查得（5-12機設）查得包角系數
(4)、由表(5-13機設)查得長度系數KL=1.03
(5)、計算V帶根數Z，由式（5-28機設）

取Z=5根
7．計算單根V帶初拉力F0，由式（5-29）機設。

q由表5-5機設查得
8．計算對軸的壓力FQ，由式（5-30機設）得

9．確定帶輪的結構尺寸，給制帶輪工作圖
小帶輪基準直徑dd1=112mm採用實心式結構。大帶輪基準直徑dd2=280mm，採用孔板式結構，基準圖見零件工作圖。

第三部分 各齒輪的設計計算

一、高速級減速齒輪設計（直齒圓柱齒輪）
1.齒輪的材料，精度和齒數選擇，因傳遞功率不大，轉速不高，材料按表7-1選取，都採用45號鋼，鍛選項毛坯，大齒輪、正火處理，小齒輪調質，均用軟齒面。齒輪精度用8級，輪齒表面精糙度為Ra1.6，軟齒面閉式傳動，失效形式為占蝕，考慮傳動平穩性，齒數宜取多些，取Z1=34 則Z2=Z1i=34×2.62=89
2.設計計算。
（1）設計准則，按齒面接觸疲勞強度計算，再按齒根彎曲疲勞強度校核。
（2）按齒面接觸疲勞強度設計，由式（7-9）

T1=9.55×106×P/n=9.55×106×5.42/384=134794 N?mm
由圖（7-6）選取材料的接觸疲勞，極限應力為
бHILim=580 бHILin=560
由圖 7-7選取材料彎曲疲勞極限應力
бHILim=230 бHILin=210
應力循環次數N由式（7-3）計算
N1=60n, at=60×(8×360×10)=6.64×109
N2= N1/u=6.64×109/2.62=2.53×109
由圖7-8查得接觸疲勞壽命系數；ZN1=1.1 ZN2=1.04
由圖7-9查得彎曲 ；YN1=1 YN2=1
由圖7-2查得接觸疲勞安全系數：SFmin=1.4 又YST=2.0 試選Kt=1.3
由式(7-1)(7-2)求許用接觸應力和許用彎曲應力

將有關值代入式(7-9)得

則V1=(πd1tn1/60×1000)=1.3m/s
( Z1 V1/100)=1.3×(34/100)m/s=0.44m/s
查圖7-10得Kv=1.05 由表7-3查和得K A=1.25.由表7-4查得Kβ=1.08.取Kα=1.05.則KH=KAKVKβKα=1.42 ,修正
M=d1/Z1=1.96mm
由表7-6取標准模數：m=2mm
(3) 計算幾何尺寸
d1=mz1=2×34=68mm
d2=mz2=2×89=178mm
a=m(z1＋z2)/2=123mm
b=φddt=1×68=68mm
取b2=65mm b1=b2+10=75
3.校核齒根彎曲疲勞強度
由圖7-18查得，YFS1=4.1，YFS2=4.0 取Yε=0.7
由式(7-12)校核大小齒輪的彎曲強度.

二、低速級減速齒輪設計（直齒圓柱齒輪）
1.齒輪的材料，精度和齒數選擇，因傳遞功率不大，轉速不高，材料按表7-1選取，都採用45號鋼，鍛選項毛坯，大齒輪、正火處理，小齒輪調質，均用軟齒面。齒輪精度用8級，輪齒表面精糙度為Ra1.6，軟齒面閉式傳動，失效形式為點蝕，考慮傳動平穩性，齒數宜取多些，取Z1=34
則Z2=Z1i=34×3.7=104
2.設計計算。
（1） 設計准則，按齒面接觸疲勞強度計算，再按齒根彎曲疲勞強度校核。
（2）按齒面接觸疲勞強度設計，由式（7-9）

T1=9.55×106×P/n=9.55×106×5.20/148=335540 N?mm
由圖（7-6）選取材料的接觸疲勞，極限應力為
бHILim=580 бHILin=560
由圖 7-7選取材料彎曲疲勞極陰應力
бHILim=230 бHILin=210
應力循環次數N由式（7-3）計算
N1=60n at=60×148×(8×360×10)=2.55×109
N2= N1/u=2.55×109/3.07=8.33×108
由圖7-8查得接觸疲勞壽命系數；ZN1=1.1 ZN2=1.04
由圖7-9查得彎曲 ；YN1=1 YN2=1
由圖7-2查得接觸疲勞安全系數：SFmin=1.4 又YST=2.0 試選Kt=1.3
由式(7-1)(7-2)求許用接觸應力和許用彎曲應力

將有關值代入式(7-9)得

則V1=(πd1tn1/60×1000)=0.55m/s
( Z1 V1/100)=0.55×(34/100)m/s=0.19m/s
查圖7-10得Kv=1.05 由表7-3查和得K A=1.25.由表7-4查得Kβ=1.08.取Kα=1.05.則KH=KAKVKβKα=1.377 ,修正
M=d1/Z1=2.11mm
由表7-6取標准模數：m=2.5mm
(3) 計算幾何尺寸
d1=mz1=2.5×34=85mm
d2=mz2=2.5×104=260mm
a=m(z1＋z2)/2=172.5mm
b=φddt=1×85=85mm
取b2=85mm b1=b2+10=95
3.校核齒根彎曲疲勞強度
由圖7-18查得，YFS1=4.1，YFS2=4.0 取Yε=0.7
由式(7-12)校核大小齒輪的彎曲強度.

總結：高速級 z1=34 z2=89 m=2
低速級 z1=34 z2=104 m=2.5

第四部分 軸的設計
高速軸的設計
1.選擇軸的材料及熱處理
由於減速器傳遞的功率不大，對其重量和尺寸也無特殊要求故選擇常用材料45鋼,調質處理.
2.初估軸徑
按扭矩初估軸的直徑,查表10-2,得c=106至117,考慮到安裝聯軸器的軸段僅受扭矩作用.取c=110則:
D1min=
D2min=
D3min=
3.初選軸承
1軸選軸承為6008
2軸選軸承為6009
3軸選軸承為6012
根據軸承確定各軸安裝軸承的直徑為:
D1=40mm
D2=45mm
D3=60mm
4.結構設計(現只對高速軸作設計,其它兩軸設計略,結構詳見圖)為了拆裝方便,減速器殼體用剖分式,軸的結構形狀如圖所示.
(1).各軸直徑的確定
初估軸徑後,即可按軸上零件的安裝順序,從左端開始確定直徑.該軸軸段1安裝軸承6008,故該段直徑為40mm。2段裝齒輪，為了便於安裝，取2段為44mm。齒輪右端用軸肩固定，計算得軸肩的高度為4.5mm，取3段為53mm。5段裝軸承，直徑和1段一樣為40mm。4段不裝任何零件，但考慮到軸承的軸向定位，及軸承的安裝，取4段為42mm。6段應與密封毛氈的尺寸同時確定，查機械設計手冊，選用JB/ZQ4606-1986中d=36mm的毛氈圈，故取6段36mm。7段裝大帶輪，取為32mm>dmin 。
（2）各軸段長度的確定
軸段1的長度為軸承6008的寬度和軸承到箱體內壁的距離加上箱體內壁到齒輪端面的距離加上2mm，l1=32mm。2段應比齒輪寬略小2mm，為l2=73mm。3段的長度按軸肩寬度公式計算l3=1.4h；去l3=6mm，4段：l4=109mm。l5和軸承6008同寬取l5=15mm。l6=55mm，7段同大帶輪同寬，取l7=90mm。其中l4，l6是在確定其它段長度和箱體內壁寬後確定的。
於是，可得軸的支點上受力點間的跨距L1=52.5mm，L2=159mm，L3=107.5mm。
（3）.軸上零件的周向固定
為了保證良好的對中性，齒輪與軸選用過盈配合H7/r6。與軸承內圈配合軸勁選用k6，齒輪與大帶輪均採用A型普通平鍵聯接，分別為16*63 GB1096-1979及鍵10*80 GB1096-1979。
（4）.軸上倒角與圓角
為保證6008軸承內圈端面緊靠定位軸肩的端面，根據軸承手冊的推薦，取軸肩圓角半徑為1mm。其他軸肩圓角半徑均為2mm。根據標准GB6403.4-1986，軸的左右端倒角均為1*45。。
5.軸的受力分析
（1） 畫軸的受力簡圖。
（2） 計算支座反力。
Ft=2T1/d1=
Fr=Fttg20。=3784
FQ=1588N
在水平面上
FR1H=
FR2H=Fr-FR1H=1377-966=411N
在垂直面上
FR1V=
Fr2V=Ft- FR1V=1377-352=1025N
（3） 畫彎矩圖
在水平面上，a-a剖面左側
MAh=FR1Hl3=966 52.5=50.715N?m
a-a剖面右側
M』Ah=FR2Hl2=411 153=62.88 N?m
在垂直面上
MAv=M』AV=FR1Vl2=352×153=53.856 N?m
合成彎矩，a-a剖面左側

a-a剖面右側

畫轉矩圖
轉矩 3784×（68/2）=128.7N?m
6.判斷危險截面
顯然，如圖所示，a-a剖面左側合成彎矩最大、扭矩為T，該截面左側可能是危險截面；b-b截面處合成灣矩雖不是最大，但該截面左側也可能是危險截面。若從疲勞強度考慮，a-a，b-b截面右側均有應力集中，且b-b截面處應力集中更嚴重，故a-a截面左側和b-b截面左、右側又均有可能是疲勞破壞危險截面。
7.軸的彎扭合成強度校核
由表10-1查得

(1)a-a剖面左側
3=0.1×443=8.5184m3
=14.57
（2）b-b截面左側
3=0.1×423=7.41m3
b-b截面處合成彎矩Mb:
=174 N?m
=27
8.軸的安全系數校核:由表10-1查得 (1)在a-a截面左側
WT=0.2d3=0.2×443=17036.8mm3
由附表10-1查得 由附表10-4查得絕對尺寸系數 ;軸經磨削加工, 由附表10-5查得質量系數 .則
彎曲應力
應力幅
平均應力
切應力

安全系數

查表10-6得許用安全系數 =1.3～1.5,顯然S> ,故a-a剖面安全.
(2)b-b截面右側
抗彎截面系數 3=0.1×533=14.887m3
抗扭截面系數WT=0.2d3=0.2×533=29.775 m3
又Mb=174 N?m,故彎曲應力

切應力

由附表10-1查得過盈配合引起的有效應力集中系數 。 則

顯然S> ,故b-b截面右側安全。
（3）b-b截面左側
WT=0.2d3=0.2×423=14.82 m3
b-b截面左右側的彎矩、扭矩相同。
彎曲應力

切應力

（D-d）/r=1 r/d=0.05，由附表10-2查得圓角引起的有效應力集中系數 。由附表10-4查得絕對尺寸系數 。又 。則

顯然S> ,故b-b截面左側安全。

第五部分 校 核
高速軸軸承

FR2H=Fr-FR1H=1377-966=411N

Fr2V=Ft- FR1V=1377-352=1025N
軸承的型號為6008，Cr=16.2 kN
1） FA/COr=0
2） 計算當量動載荷

查表得fP=1.2徑向載荷系數X和軸向載荷系數Y為X=1，Y=0
=1.2×（1×352）=422.4 N
3） 驗算6008的壽命

驗算右邊軸承

鍵的校核
鍵1 10×8 L=80 GB1096-79
則強度條件為

查表許用擠壓應力
所以鍵的強度足夠
鍵2 12×8 L=63 GB1096-79
則強度條件為

查表許用擠壓應力
所以鍵的強度足夠

聯軸器的選擇
聯軸器選擇為TL8型彈性聯軸器 GB4323-84
減速器的潤滑
1.齒輪的潤滑
因齒輪的圓周速度<12 m/s，所以才用浸油潤滑的潤滑方式。
高速齒輪浸入油里約0.7個齒高，但不小於10mm，低速級齒輪浸入油高度約為1個齒高（不小於10mm），1/6齒輪。
2．滾動軸承的潤滑
因潤滑油中的傳動零件（齒輪）的圓周速度V≥1.5～2m/s所以採用飛濺潤滑，

第六部分 主要尺寸及數據
箱體尺寸:
箱體壁厚
箱蓋壁厚
箱座凸緣厚度b=15mm
箱蓋凸緣厚度b1=15mm
箱座底凸緣厚度b2=25mm
地腳螺栓直徑df=M16
地腳螺栓數目n=4
軸承旁聯接螺栓直徑d1=M12
聯接螺栓d2的間距l=150mm
軸承端蓋螺釘直徑d3=M8
定位銷直徑d=6mm
df 、d1 、d2至外箱壁的距離C1=18mm、18 mm、13 mm
df、d2至凸緣邊緣的距離C2=16mm、11 mm
軸承旁凸台半徑R1=11mm
凸台高度根據低速軸承座外半徑確定
外箱壁至軸承座端面距離L1=40mm
大齒輪頂圓與內箱壁距離△1=10mm
齒輪端面與內箱壁距離△2=10mm
箱蓋，箱座肋厚m1=m=7mm
軸承端蓋外徑D2 ：凸緣式端蓋：D+（5～5.5）d3
以上尺寸參考機械設計課程設計P17～P21
傳動比
原始分配傳動比為：i1=2.62 i2=3.07 i3=2.5
修正後 ：i1=2.5 i2=2.62 i3=3.07
各軸新的轉速為 ：n1=960/2.5=3.84
n2=384/2.61=147
n3=147/3.07=48
各軸的輸入功率
P1=pdη8η7 =5.5×0.95×0.99=5.42
P2=p1η6η5=5.42×0.97×0.99=5.20
P3=p2η4η3=5.20×0.97×0.99=5.00
P4=p3η2η1=5.00×0.99×0.99=4.90
各軸的輸入轉矩
T1=9550Pdi1η8η7/nm=9550×5.5×2.5×0.95×0.99=128.65
T2= T1 i2η6η5=128.65×2.62×0.97×0.99=323.68
T3= T2 i3η4η3=323.68×3.07×0.97×0.99=954.25
T4= T3 η2η1=954.23×0.99×0.99=935.26
軸號 功率p 轉矩T 轉速n 傳動比i 效率η
電機軸 5.5 2.0 960 1 1
1 5.42 128.65 384 2.5 0.94
2 5.20 323.68 148 2.62 0.96
3 5.00 954.25 48 3.07 0.96
工作機軸 4.90 935.26 48 1 0.98

齒輪的結構尺寸
兩小齒輪採用實心結構
兩大齒輪採用復板式結構
齒輪z1尺寸
z=34 d1=68 m=2 d=44 b=75
d1=68
ha=ha*m=1×2=2mm
hf=( ha*+c*)m=(1+0.25)×2=2.5mm
h=ha+hf=2+2.5=4.5mm
da=d1＋2ha=68+2×2=72mm
df=d1－2hf=68－2×2.5=63
p=πm=6.28mm
s=πm/2=3.14×2/2=3.14mm
e=πm/2=3.14×2/2=3.14mm
c=c*m=0.25×2=0.5mm
齒輪z2的尺寸
由軸可 得d2=178 z2=89 m=2 b=65 d4=49
ha=ha*m=1×2=2mm
h=ha+hf=2+2.5=4.5mm
hf=(1＋0.5)×2=2.5mm
da=d2＋2ha=178＋2×2=182
df=d1－2hf=178－2×2.5=173
p=πm=6.28mm
s=πm/2=3.14×2/2=3.14mm
e=πm/2=3.14×2/2=3.14mm
c=c*m=0.25×2=0.5mm
DT≈
D3≈1.6D4=1.6×49=78.4
D0≈da-10mn=182-10×2=162
D2≈0.25(D0-D3)=0.25(162-78.4)=20
R=5 c=0.2b=0.2×65=13

齒輪3尺寸
由軸可得, d=49 d3=85 z3=34 m=2.5 b=95
ha =ha*m=1×2.5=2.5
h=ha+hf=2.5+3.125=5.625
hf=(ha*+c*)m=(1+0.25)×2.5=3.125
da=d3+2ha=85+2×2.5=90
df=d1-2hf=85-2×3.125=78.75
p=πm=3.14×2.5=7.85
s=πm/2=3.14×2.5/2=3.925
e=s c=c*m=0.25×2.5=0.625
齒輪4寸
由軸可得 d=64 d4=260 z4=104 m=2.5 b=85
ha =ha*m=1×2.5=2.5
h=ha+hf=2.5+3.25=5.625
hf=(ha*+c*)m=(1+0.25)×0.25=3.125
da=d4+2ha=260+2×2.5=265
df=d1-2hf=260-2×3.125=253.75
p=πm=3.14×2.5=7.85
s=e=πm/2=3.14×2.5/2=3.925
c=c*m=0.25×2.5=0.625
D0≈da-10m=260-10×2.5=235
D3≈1.6×64=102.4

D2=0.25(D0-D3)=0.25×(235-102.4)=33.15
r=5 c=0.2b=0.2×85=17

參考文獻：
《機械設計》徐錦康 主編 機械工業出版社
《機械設計課程設計》陸玉 何在洲 佟延偉 主編
第3版 機械工業出版社
《機械設計手冊》
設計心得
機械設計課程設計是機械課程當中一個重要環節通過了3周的課程設計使我從各個方面都受到了機械設計的訓練，對機械的有關各個零部件有機的結合在一起得到了深刻的認識。
由於在設計方面我們沒有經驗，理論知識學的不牢固，在設計中難免會出現這樣那樣的問題，如：在選擇計算標准件是可能會出現誤差，如果是聯系緊密或者循序漸進的計算誤差會更大，在查表和計算上精度不夠准
在設計的過程中，培養了我綜合應用機械設計課程及其他課程的理論知識和應用生產實際知識解決工程實際問題的能力，在設計的過程中還培養出了我們的團隊精神，大家共同解決了許多個人無法解決的問題，在這些過程中我們深刻地認識到了自己在知識的理解和接受應用方面的不足，在今後的學習過程中我們會更加努力和團結。
由於本次設計是分組的，自己獨立設計的東西不多，但在通過這次設計之後，我想會對以後自己獨立設計打下一個良好的基礎。。。

⑨ 帶式輸送機傳動裝置設計

一、帶式輸送機傳動裝置，可伸縮膠帶輸送機與普通膠帶輸送機的工作原理一樣，是以膠帶作為牽引承載機的連續運輸設備，不過增加了儲帶裝置和收放膠帶裝置等，當游動小車向機尾一端移動時，膠帶進入儲帶裝置內，機尾回縮;反之則機尾延伸，因而使輸送機具有可伸縮的性能。
二、設計安裝調試：

1.輸送機的各支腿、立柱或平台用化學錨栓牢固地固定於地面上。
2.機架上各個部件的安裝螺栓應全部緊固。各托輥應轉動靈活。托輥軸心線、傳動滾筒、改向滾筒的軸心線與機架縱向的中心線應垂直。
3.螺旋張緊行程為機長的1%~1.5%。
4.拉繩開關安裝於輸送機一側，兩開關間用覆塑鋼絲繩連接，松緊適度。
5.跑偏開關安裝於輸送機頭尾部兩側，成對安裝。開關的立輥與輸送帶帶邊垂直，且保證帶邊位於立輥高度的1/3處。立輥與輸送帶邊緣距離為50~70mm。
6.各清掃器、導料槽的橡膠刮板應與輸送帶完全接觸，否則，調節清掃器和導料槽的安裝螺栓使刮板與輸送帶接觸。
7.安裝無誤後空載試運行。試運行的時間不少於2小時。並進行如下檢查:
(1)各托輥應與輸送帶接觸，轉動靈活。
(2)各潤滑處無漏油現象。
(3)各緊固件無松動。
(4)軸承溫升不大於40°C，且最高溫度不超過80°C。
(5)正常運行時，輸送機應運行平穩，無跑偏，無異常噪音。

⑩ 機械專業畢業論文開題報告

機械專業畢業論文開題報告範文（精選6篇）

在生活中，報告與我們愈發關系密切，要注意報告在寫作時具有一定的格式。那麼什麼樣的報告才是有效的呢？下面是我整理的機械專業畢業論文開題報告範文，歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。

機械專業畢業論文開題報告 篇1

論文題目：

MC無機械手換刀刀庫畢業設計開題報告

本課題的研究內容

本論文是開發設計出一種體積小、結構緊湊、價格較低、生產周期短的小型立式加工中心無機械手換刀刀庫。主要完成以下工作：

1、調研一個加工中心，了解其無機械手換刀刀裝置和結構。

2、參照調研的加工中心，進行刀庫布局總體設計。畫出機床總體布置圖和刀庫總裝配圖，要有方案分析，不能照抄現有機床。

3、設計該刀庫的一個重要部分，如刀庫的轉位機構(包括定位裝置，刀具的夾緊裝置等)，畫出該部件的裝配圖和主要零件(如殼體、蝸輪、蝸桿等3張以上工作圖。

4、撰寫設計說明書。

本課題研究的實施方案、進度安排

本課題採取的研究方法為：

(1)理論分析，參照調研的加工中心，進行刀庫布局總體設計。

進度安排：

2009.3.16-3.20 收集相關的畢業課題資料。

2009.3.23-3.27 完成開題報告。

2009.3.30-4.17 完成畢業設計方案的制定、設計及計算。

2009.4.20-5.15 完成刀庫的設計

2009.5.18-5.29 完成畢業設計說明書。

2009.6.01-6.08 畢業設計答辯。

主要參考文獻

[1] 廉元國,張永洪. 加工中心設計與應用 [M]. 北京:機械工業出版社,1995.3

[2] 惠延波,沙傑.加工中心的數控編程與操作技術 [M]. 北京:機械工業出版社2000.12

[3] 勵德瑛.加工中心的發展趨勢 [J]. 機車車輛工藝,1994,6

[4] 徐正平.CIMT2001 加工中心評述[J]. 製造技術與機床,2001,6

[5] 劉利. FPC-20VT 型立式加工中心[J]. 機械製造,1994,7

[6] 李洪. 實用機床設計手冊 [M]. 沈陽:遼寧科學技術出版社,1999.1

[7] 劉躍南.機械繫統設計[M].北京:機械工業出版社,1998.8

[8] Panasonic 交流伺服電機驅動器 MINASA 系列使用說明書

[9] 成大先.機械設計手冊第四版第 2 卷[M]. 北京:化學工業出版社,2001.11

[10] 成大先.機械設計手冊第四版第 3 卷[M]. 北京:化學工業出版社,2001.11

機械專業畢業論文開題報告 篇2

1 課題提出的背景與研究意義

1.1 課題研究背景

在數控機床移動式加工中移動部件和靜止導軌之間存在著摩擦，這種摩擦的存在增加了驅動部件的功率損耗，降低了運動精度和使用壽命，增加了運動雜訊和發熱，甚至可能使精密部件變形，限制了機床控制精度的提高。由於摩擦與運動速度間存在非線性關系，特別是在低速微進給情況下，這種非線性關系難以把握，可能產生所謂的尺蠖運動方式或混沌不清的極限環現象，嚴重破壞了對微進給、高精度、高響應能力的進給性能要求。為此，把消除或減少摩擦的不良影響，作為提高機床技術水平的努力方向之一。該課題提出的將磁懸浮技術應用到數控機床加工中，即可以做到消除移動部件與靜止導軌之間存在的摩擦及其不良影響。對提高我國機床工業水平及趕上或超過國際先進水平具有重大意義，且社會應用前景廣闊。

1.2課題研究的意義

機床正向高速度、高精度及高度自動化方向發展。但在高速切削和高速磨削加工場合，受摩擦磨損的影響，傳統的滾動軸承的壽命一般比較短，而磁懸浮軸承可以克服這方面的不足，磁懸浮軸承具有的高速、高精度、長壽命等突出優點，將逐漸帶領機電行業走向一個沒有摩擦、沒有損耗、沒有限速的嶄新境界。超高速切削是一種用比普通切削速度高得多的速度對零件進行加工的先進製造技術，它以高加工速度、高加工精度為主要特徵，有非常高的生產效率，磁懸浮軸承由於具有轉速高、無磨損、無潤滑、可靠性好和動態特性可調等突出優點，而被應用於超高速主軸系統中。要實現高速切削，必須要解決許多關鍵技術，其中最主要的就是高速切削主軸系統，而選擇合理的軸承型式對實現其高轉速至關重要。其中，磁懸浮軸承是高速切削主軸最理想的支承型式之一。磁懸浮軸承可以滿足超高速切削技術對超高速主軸提出的性能要求。但它與普通滑動或滾動軸承的本質區別在於，系統開環不穩定，需要實施主動控制，而這恰恰使得磁懸浮軸承具有動特性可控的優點磁懸浮軸承是一個復雜的機電磁一體化產品，對其精確的分析研究是一項相當困難的工作，如果用實驗驗證則會碰到諸如經費大、周期長等困難，在目前國內情況下不能採取國外以試驗為主的研究方法，主要從理論上進行研究，利用計算機軟體對磁懸浮控制系統進行模擬是一種獲得磁懸浮系統有關特徵簡便而有效的方法。這就是本課題的研究目的和意義。

2 本課題國內外的研究現狀

磁懸浮軸承的應用與發展可以說是傳統支承技術的革命。由於具有無機械接觸和可實現主動控制兩個顯著的優點，主動磁懸浮軸承技術從一開始就引起了人們的重視。磁懸浮軸承的研究最早可追溯到1937年，Holmes和Beams利用交流諧振電路實現了對鋼球的懸浮。自1988年起，國際上每兩年舉行一屆磁懸浮軸承國際會議，交流和研討該領域的最新研究成果；1990年瑞士聯邦理工學院提出了柔性轉子的研究問題，同年G.Schweitzer教授提出了數字控制問題；1998年瑞士聯邦理工學院的R.Vuillemin和B.Aeschlimann等人提出了無感測器磁懸浮軸承。近十年，瑞士、美國、日本等國家研製的電磁懸浮軸承性能指標已經很高，並且已成功應用於透平機械、離心機、真空泵、機床主軸等旋轉機械中，電磁懸浮軸承技術在航空航天、計算機製造、醫療衛生及電子束平版印刷等領域中也得到了廣泛的應用。縱觀2006年在洛桑和托里諾召開的第10界國際磁軸承研討會，磁軸承主要應用研究為磁軸承在高速發動機、核高溫反應堆（HTR-10GT）、人造心臟和回轉儀等方面。國內在磁懸浮軸承技術方面的研究起步較晚，對磁懸浮軸承的研究起步於80年代初。

1983年上海微電機研究所採用徑向被動、軸向主動的混合型磁懸浮研製了我國第一台全懸浮磁力軸承樣機；1988年哈爾濱工業大學的陳易新等提出了磁力軸承結構優化設計的理論和方法，建立了主動磁力軸承機床主軸控制系統數學模型，這是首次對主動磁力軸承全懸浮機床主軸從結構到控制進行的系統研究；1998年，上海大學開發了磁力軸承控制器（600W）用於150m制氧透平膨脹機的控制；2000年清華大學與無錫開源機床集團有限公司合作，實現了內圓磨床磁力軸承電主軸的'工廠應用實驗。目前，國內清華大學、西安交通大學、國防科技大學、哈爾濱工業大學、南京航空航天大學等等都在開展磁懸浮軸承方面的研究。2002年清華大學朱潤生等對主動磁懸浮軸承主軸進行磨削試驗，當轉速60000r／min、法向磨削力100N左右時，精度達到小於8m的水平，精磨磨削效率基本達到工業應用水平。2003年6月，南京航空航天大學磁懸浮應用技術研究所研製的磁懸浮乾燥機的性能指標已通過江蘇省技術鑒定，向工業應用邁出了可喜的一步。2005年「濟南磁懸浮工程技術研究中心」研製的磁懸浮軸承主軸設備，在濟南第四機床廠做磨削試驗，成功磨製出一個內圓孔工件，這是我國第一個用磁懸浮軸承主軸加工的工件。此項技術填補了國內空白。近幾年來，由於微電子技術、信號處理技術和現代控制理論的發展，磁懸浮軸承的研究也取得了巨大進展。

從總體上看，磁懸浮軸承技術正向以下幾個方向發展：

(1)理論分析更注重系統的轉子動力學分析，更多地運用非線性理論對主動

磁懸浮轉子系統的平衡點和穩定性進行分析；更注重建立系統的非線性耦合模型以求得更好的性能。

(2)注重系統的整體優化設計，不斷提高其可靠性和經濟性，以期獲得磁懸浮軸承更加廣泛的應用前景。

(3)控制器的實現越來越多的採用數字控制。為達到更高的性能要求，控制器的數字化、智能化、集成化成為必然的發展趨勢。由於數字控制器的靈活性，各種現代控制理論的控制演算法均在磁懸浮軸承上得到嘗試。

(4)發展了多種新型磁懸浮軸承如：無感測器磁懸浮軸承、無軸承電機超導磁懸浮軸承、高溫磁懸浮軸承。此外，磁懸浮機床主軸在各方面也有較大的發展空間如：高潔凈鋼材Z鋼和EP鋼的引入；陶瓷滾動體，重量比鋼球輕40%；潤滑技術的開發，對於高速切削液的主軸，油液和油霧潤滑能有效防止切削液進入主軸；保持架的開發，聚合物保持架具有重量，自潤滑及低摩擦系數的特點從應用的角度看，磁懸浮軸承的潛力尚未得到的發掘，而它本身也未達到替代其它軸承的水平，設計理論，控制方法等都有待研究和解決。

3 課題的研究目標與研究內容

3.1 研究目標

控制器是主動控制磁懸浮軸承研究的核心，因此正確選擇控制方案和控制器參數，是磁懸浮軸承能夠正常工作和發揮其優良性能的前提。該課題主要研究單自由度磁懸浮系統，其結構簡單，性能評判相對容易、研究周期短，並且可以擴展到多自由度磁懸浮系統的研究。針對磁懸浮主軸系統的非線性以及在控制方面的特點，該課題探索出提高系統總體性能和動態穩定性的有效控制策略。

3.2 主要研究內容

（1）闡述課題的研究背景與意義，對國內外相關領域的研究狀況進行綜述。

（2）對磁懸浮機床主軸的動力學模型進行分析，並將其數值化、離散、解耦和降階等，為後續研究

機械專業畢業論文開題報告 篇3

1、 目的及意義(含國內外的研究現狀分析)

本人畢業設計的課題是」鋼坯噴號機行走部件及總體設計」,並和我的一個同學(他課題是「鋼坯噴號機噴號部件設計」)一起努力共同完成鋼坯噴號機的設計。我們的目的是設計一種價格相對便宜，工作性能可靠的鋼坯噴號機來取代用人工方法在鋼坯上寫編號。

對鋼坯噴號是鋼鐵製造業必然需要存在的一個環節，這是為了實現質量管理和質量追蹤。我們把生產鋼坯對應的連鑄機號、爐座號、爐號、流序號以及表示鋼坯生產時間的時間編號共同組成每塊鋼坯的唯一編號，適當的寫在鋼坯的表面。這樣就在鋼鐵廠的後續檢驗或在客戶使用過程中，如果發現鋼坯的質量有問題，就可以根據這個編號來追蹤到生產這個鋼坯的連鑄機、爐座、爐號、流序及時間等重要信息，及早的發現並解決生產設備中存在的問題。

目前，在國外像日本、美國等一些發達國家已經實現了對鋼坯的自動編號，雖然其輔助設備較多，價格較貴，但大大提高生產的自動化進程和效率。並且鋼坯噴號機具有設備利用率高、位置精度高、可控制性能好等優點。而在國內，除了少數的幾家大型鋼鐵企業(寶鋼、鞍鋼等)引進了自動鋼坯噴號機，大部分的鋼鐵企業仍然處在人工編號的階段。

實現鋼坯噴號的機械化和自動化是提高生產效率和降低生產成本的重要途徑之一，鋼坯噴號機無論在國內還是國外都會有很大的市場。一方面因為人工的工藝流程不但浪費了大量的能量，而且打斷了生產的自動化進程，從而致使生產效率降低，生產成本增加。另一方面由於生產鋼坯的車間溫度很高，有強烈的熱輻射，同時還有大量的水蒸氣和粉塵，因此對其中進行人工編號的工人的勞動強度非常大，並且對身體是一種摧殘，容易得職業病。所以無論從那個方面看都急需一種價格相對便宜，工作性能可靠的鋼坯噴號機來代替人工編號。

作為一個大學生，畢業設計對我來說是展示我大學四年學習成果的一個機會，也是對我的綜合能力的一個考驗。我本人對「鋼坯噴號機行走部件及總體設計」的課題也非常感興趣，我一定會努力完成這次畢業設計的。總的來說，鋼坯噴號機對於鋼鐵廠和這次畢業設計對於我都是具有現實意義的。

2、基本內容和技術方案

本課題是基於機械設計與電子控制結合的技術來設計鋼坯噴號機。經連連軋的鋼坯規格為160mmx200mm的方形鋼坯，用切割機割成定長，由300mm寬的輸出通道送出。

1.基本內容

先擬定鋼坯噴號機的總體方案，然後確定鋼坯噴號機行走部件的傳動方案及結構參數，最後畫出鋼坯噴號機行走部件的裝配圖以及零件圖。

2.系統技術方案

(1)工作過程：啟動機器PLC控制步進電機帶動鋼坯噴號機到相應的位置，按下啟動鍵發送控制信號傳到控制部件(PLC)，控制部件發出控制命令給執行部件(主要是行走部件及噴號部件，行走部件帶動噴頭靠近鋼坯表面，然後噴頭進行噴號)，噴號完成後噴頭上升並清洗號碼牌。再次移動噴號到下一個鋼坯處。

(2)要求實現的功能：行走部件功能(噴號機整體左右的移動，噴號部件的上下前後移動，噴頭的左右移動)、噴號部件功能(噴頭噴號，清洗號碼牌，號碼牌的更換)。其中號碼為(0—9)十個數字，號碼可以變化更換。每個號碼大小為35mmx15mm，號碼間距為5mm。

(3)實現方案：

行走功能的實現：由於在鋼坯上噴號並不需要很精確的定位，所以採用人工控制步進電機的方式移動整體噴號機來粗調。採用液壓缸提供動力來推動噴號部件，並採用行程開關控制電機來實現噴號部件上下移動，下行程開關可以控制噴號部件與鋼坯表面之間的間距和發出信號使噴頭開始噴塗料並向右移動。採用液壓缸推動，滾輪在導架上滾動的方式實現噴好機構的前後移動，並採用行程開關控制電機來實現噴頭的左右移動，右行程開關可以控制噴頭停止噴塗料並回到初始位置和噴號部件向上移動。

噴號功能的具體實現方案由和我一組的同學確定。

3、進度安排

3-4周 認真閱讀和學習有關資料和知識，並翻譯英文文獻

5-7周 鋼坯噴號機行走部件的傳動方案及總體設計

8-9周 確定鋼坯噴號機行走部件結果參數

10-13周 完成鋼坯噴號機行走部件裝配圖及零件工作圖

14-15周 准備並進行畢業答辯

機械專業畢業論文開題報告 篇4

1. 設計（或研究）的依據與意義

十字軸是汽車萬向節上的重要零件，規格品種多，需求量大。目前，國內大多採用開式模鍛和胎模鍛工藝生產，其工藝過程為：制坯→模鍛→切邊。生產的鍛件飛邊大，鍛件加工餘量和尺寸公差大，因而材料利用率低；而且工藝環節多，鍛件質量差，生產效率低。

相比之下，十字軸冷擠壓成形的具有以下優點：

1、提高勞動生產率。用冷擠壓成形工藝代替切削加工製造機械零件，能使生產率大大提高。

2、製件可獲得理想的表面粗糙度和尺寸精度。冷擠壓十字軸類零件的精度可達ITg---IT8級，表面粗糙度可達Ra O．2～1．6。因此，用冷擠壓成形的十字軸類零件一般很少再切削加工，只需在要求特別高之處進行精磨。

3、提高零件的力學性能。冷擠壓後金屬的冷加工硬化，以及在零件內部形成合理的纖維流線分布，使零件的強度高於原材料的強度。

4、降低零件成本。冷擠壓成形是利用金屬的塑性變形製成所需形狀的零件，因而能大量減少切削加工，提高材料的利用率，從而使零件成本大大降低。

2. 國內外同類設計（或同類研究）的概況綜述

利用切削加工方法加工十字軸類零件，生產工序多，效率低，材料浪費嚴重，並且切削加工會破壞零件的金屬流線結構。目前國內大多採用熱模鍛方式成形十字軸類零件，加熱時產生氧化、脫碳等缺陷，必然會造成能源的浪費，並且後續的機加工不但浪費大量材料，產品的內在和外觀質量並不理想。

採用閉式無飛邊擠壓工藝生產十字軸，鍛件無飛邊，可顯著降低生產成本，提高產品質量和生產效率：

（1）不僅能節省飛邊的金屬消耗，還能大大減小或消除敷料，可以節約材料30﹪；由於鍛件精化減少了切削加工量，電力消耗可降低30﹪；

（2）鍛件質量顯著提高，十字軸正交性好、組織緻密、流線分布合理、纖維不被切斷，扭轉疲勞壽命指標平均提高2~3倍；

（3）由於一次性擠壓成型，生產率提高25%.

數值模擬技術是CAE的關鍵技術。通過建立相應的數學模型，可以在昂貴費時的模具或附具製造之前，在計算機中對工藝的全過程進行分析，不僅可以通過圖形、數據等方法直觀地得到諸如溫度、應力、載荷等各種信息，而且可預測存在的缺陷；通過工藝參數對不同方案的對比中總結出規律，進而實現工藝的優化。數值模擬技術在保證工件質量、減少材料消耗、提高生產效率、縮短試制周期等方面顯示出無可比擬的優越性。

目前，用於體積成形工藝模擬的商業軟體已有「Deform」、「Autoforge」等軟體打入中國市場。其中，DEFORM軟體是一套基於有限元的工藝模擬系統，用於分析金屬成形及其相關工業的各種成形工藝和熱處理工藝。DEFORM無需試模就能預測工業實際生產中的金屬流動情況，是降低製造成本，縮短研發周期高效而實用的工具。二十多年來的工業實踐清楚地證明了基於有限元法DEFORM有著卓越的准確性和穩定性，模擬引擎在大金屬流動，行程載荷和產品缺陷預測等方面同實際生產相符保持著令人嘆為觀止的精度。

3. 課題設計（或研究）的內容

1）完成十字軸徑向擠壓工藝分析，完成模具總裝圖及零件圖設計。

2）建立十字軸徑向擠壓成形模具的三維模型。

3）十字軸徑向擠壓成形過程數值模擬。

4）相關英文資料翻譯。

4. 設計（或研究）方法

1）完成十字軸徑向擠壓成形工藝分析，繪制模具總裝圖及零件圖。

2）寫畢業論文建立十字軸徑向擠壓成形模具的三維模型。

3）完成十字軸徑向擠壓成形過程數值模擬。

4）查閱20篇以上與課題相關的文獻。

5）完成12000字的論文。

6）翻譯10000個以上英文印刷符號。

5. 實施計劃

04-06周：文獻檢索，開題報告。

07-10周：進行工藝分析、繪制模具二維圖及模具三維模型設計。

11-13周：進行數值模擬。

14-16周：撰寫畢業論文。

17周：進行答辯。

機械專業畢業論文開題報告 篇5

一、畢業設計題目的背景

三級圓錐—圓柱齒輪減速器，第一級為錐齒輪減速，第二、三級為圓柱齒輪減速。這種減速器具有結構緊湊、多輸出、傳動效率高、運行平穩、傳動比大、體積小、加工方便、壽命長等優點。因此，隨著我國社會主義建設的飛速發展，國內已有許多單位自行設計和製造了這種減速器，並且已日益廣泛地應用在國防、礦山、冶金、化工、紡織、起重運輸、建築工程、食品工業和儀表製造等工業部門的機械設備中，今後將會得到更加廣泛的應用。

二、主要研究內容及意義

本文首先介紹了帶式輸送機傳動裝置的研究背景，通過對參考文獻進行詳細的分析，闡述了齒輪、減速器等的相關內容；在技術路線中，論述齒輪和軸的選擇及其基本參數的選擇和幾何尺寸的計算，兩個主要強度的驗算等在這次設計中所需要考慮的一些技術問題做了介紹；為畢業設計寫作建立了進度表，為以後的設計工作提供了一個指導。最後，給出了一些參考文獻，可以用來查閱相關的資料，給自己的設計帶來方便。

本次課題研究設計是大學生涯最後的學習機會，也是最專業的一次鍛煉，它將使我們更加了解實際工作中的問題困難，也使我對專業知識又一次的全面總結，而且對實際的機械工程設計流程有一個大概的了解，我相信這將對我以後的工作有實質性的幫助。

三、實施計劃

收集相關資料：20XX年4月10日——4月16日

開題准備： 4月17日——4月20日

確定設計方案：4月21日——4月28日

進行相關設計計算：4月28日——5月8日

繪制圖紙：5月9日——5月15日

整理材料：5月15日——5月16日

編寫設計說明書：5月17日——5月20日

准備答辯：

四、參考文獻

[1] 王昆等 機械設計課程設計 高等教育出版社,1995.

[2] 邱宣懷 機械設計第四版 高等教育出版社,1997.

[3] 濮良貴 機械設計第七版 高等教育出版社,2000.

[4] 任金泉 機械設計課程設計 西安交通大學出版社,2002.

[5] 許鎮寧 機械零件 人民教育出版社,1959.

[6] 機械工業出版社編委會 機械設計實用手冊 機械工業出版社,2008

機械專業畢業論文開題報告 篇6

1. 設計（或研究）的依據與意義

十字軸是汽車萬向節上的重要零件，規格品種多，需求量大。目前，國內大多採用開式模鍛和胎模鍛工藝生產，其工藝過程為：制坯→模鍛→切邊。生產的鍛件飛邊大，鍛件加工餘量和尺寸公差大，因而材料利用率低；而且工藝環節多，鍛件質量差，生產效率低。

相比之下，十字軸冷擠壓成形的具有以下優點：

1、增強勞動生產率。用冷擠壓成形工藝代替切削加工製造機械零件，能使生產率大大增強。

2、製件可獲得理想的表面粗糙度和尺寸精度。冷擠壓十字軸類零件的精度可達ITg---IT8級，表面粗糙度可達Ra O．2～1．6。因此，用冷擠壓成形的十字軸類零件一般很少再切削加工，只需在要求特別高之處進行精磨。

3、增強零件的力學性能。冷擠壓後金屬的冷加工硬化，以及在零件內部形成合理的纖維流線分布，使零件的強度高於原材料的強度。

4、降低零件成本。冷擠壓成形是利用金屬的塑性變形製成所需形狀的零件，因而能大量減少切削加工，增強材料的利用率，從而使零件成本大大降低。

2. 國內外同類設計（或同類研究）的概況綜述

利用切削加工方法加工十字軸類零件，生產工序多，效率低，材料浪費嚴重，並且切削加工會破壞零件的金屬流線結構。目前國內大多採用熱模鍛方式成形十字軸類零件，加熱時產生氧化、脫碳等缺陷，必然會造成能源的浪費，並且後續的機加工不但浪費大量材料，產品的內在和外觀質量並不理想。

採用閉式無飛邊擠壓工藝生產十字軸，鍛件無飛邊，可顯著降低生產成本，增強產品質量和生產效率：

（1）不僅能節省飛邊的金屬消耗，還能大大減小或消除敷料，可以節約材料30％；由於鍛件精化減少了切削加工量，電力消耗可降低30％；

（2）鍛件質量顯著增強，十字軸正交性好、組織緻密、流線分布合理、纖維不被切斷，扭轉疲勞壽命指標平均增強2~3倍；

（3）由於一次性擠壓成型，生產率增強25%.

數值模擬技術是CAE的關鍵技術。通過建立相應的數學模型，可以在昂貴費時的模具或附具製造之前，在計算機中對工藝的全過程進行分析，不僅可以通過圖形、數據等方法直觀地得到諸如溫度、應力、載荷等各種信息，而且可預測存在的缺陷；通過工藝參數對不同方案的對比中總結出規律，進而實現工藝的優化。數值模擬技術在保證工件質量、減少材料消耗、增強生產效率、縮短試制周期等方面顯示出無可比擬的優越性。

目前，用於體積成形工藝模擬的商業軟體已有「Deform」、「Autoforge」等軟體打入中國市場。其中，DEFORM軟體是一套基於有限元的工藝模擬系統，用於分析金屬成形及其相關工業的各種成形工藝和熱處理工藝。DEFORM無需試模就能預測工業實際生產中的金屬流動情況，是降低製造成本，縮短研發周期高效而實用的工具。二十多年來的工業實踐清楚地證明了基於有限元法DEFORM有著卓越的准確性和穩定性，模擬引擎在大金屬流動，行程載荷和產品缺陷預測等方面同實際生產相符保持著令人嘆為觀止的精度。

3. 課題設計（或研究）的內容

1）完成十字軸徑向擠壓工藝分析，完成模具總裝圖及零件圖設計。

2）建立十字軸徑向擠壓成形模具的三維模型。

3）十字軸徑向擠壓成形過程數值模擬。

4）相關英文資料翻譯。

4. 設計（或研究）方法

1）完成十字軸徑向擠壓成形工藝分析，繪制模具總裝圖及零件圖。

2）畢業論文建立十字軸徑向擠壓成形模具的三維模型。

3）完成十字軸徑向擠壓成形過程數值模擬。

4）查閱20篇以上與課題相關的文獻。

5）完成12000字的論文。

6）翻譯10000個以上英文印刷符號。

5. 實施計劃

04-06周：文獻檢索，開題報告。

07-10周：進行工藝分析、繪制模具二維圖及模具三維模型設計。

11-13周：進行數值模擬。

14-16周：撰寫畢業論文。

17周：進行答辯。

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