飛剪機傳動裝置結構設計

1. 常見機構設計及應用圖例的目錄

第1章機構設計基礎
1.1機構要素
1.1.1構件
1.1.2運動副
1.2機構圖示方法
1.2.1機構運動簡圖
1.2.2機構裝配圖
1.2.3機構構造圖
1.2.4機構軸測構造示意圖
1.2.5機構軸測簡圖
1.3機構自由度計算
1.3.1機構的自由度
1.3.2機構具有確定運動的條件
1.3.3常見機構自由度計算實例
1.3.4計算平面機構自由度時應注意的問題
1.4機構的分類
1.4.1執行動作和執行機構
1.4.2執行構件的基本運動和機構的基本功能
1.4.3按功能對機構分類
第2章平面連桿機構應用實例
2.1曲柄搖桿機構
2.1.1運動分析
2.1.2雷達天線仰俯角調整機構圖例與說明
2.1.3攪拌機機構圖例與說明
2.1.4縫紉機踏板機構圖例與說明
2.1.5顎式破碎機機構圖例與說明
2.1.6夾緊機構圖例與說明
2.1.7汽車前窗刮雨器機構圖例與說明
2.1.8攝影機抓片機構圖例與說明
2.1.9鋼材步進輸送機的驅動機構圖例與說明
2.1.10紋版沖孔機的沖孔機構圖例與說明
2.2雙曲柄機構
2.2.1運動分析
2.2.2慣性篩機構圖例與說明
2.2.3機車車輪聯動機構圖例與說明
2.2.4攝影平台升降機構圖例與說明
2.2.5旋轉式水泵機構圖例與說明
2.2.6公共汽車車門啟閉機構圖例與說明
2.2.7挖土機鏟斗機構圖例與說明
2.2.8沖床雙曲柄機構圖例與說明
2.3雙搖桿機構
2.3.1運動分析
2.3.2起重機機構圖例與說明
2.3.3汽車前輪換向機構圖例與說明
2.3.4飛機起落架機構圖例與說明
2.3.5擺動式供料器機構圖例與說明
2.3.6造型機翻轉機構圖例與說明
2.3.7閘門啟閉機構圖例與說明
2.3.8可逆坐席機構圖例與說明
2.4曲柄滑塊機構
2.4.1運動分析
2.4.2沖床機構圖例與說明
2.4.3壓力機工作機構圖例與說明
2.4.4搓絲機對心滑塊機構圖例與說明
2.4.5送料機偏置曲柄滑塊機構圖例與說明
2.4.6注射模對心曲柄滑塊機構圖例與說明
2.4.7蜂窩煤機偏置曲柄滑塊機構圖例與說明
2.4.8雙滑塊機構圖例與說明
2.5導桿機構
2.5.1運動分析
2.5.2牛頭刨床圖例與說明
2.5.3旋轉油泵圖例與說明
2.6搖塊機構和定塊機構
2.6.1運動分析
2.6.2擺缸式油泵圖例與說明
2.6.3抽水唧筒圖例與說明
2.6.4自動翻卸料裝置圖例與說明
2.7多桿機構
2.7.1六桿推料機構圖例與說明
2.7.2六桿增程式抽油機機構圖例與說明
2.7.3小型刨床機構圖例與說明
2.7.4假肢膝關節圖例與說明
2.7.5裝載機圖例與說明
2.7.6縫紉機擺梭機構圖例與說明
2.7.7插齒機機構圖例與說明
2.7.8插床插削機構圖例與說明
2.7.9擺式飛剪機機構圖例與說明
2.7.10電動玩具馬主體機構圖例與說明
第3章凸輪機構應用實例
第4章齒輪機構應用實例
第5章輪系應用實例
第6章間歇運動機構應用實例
第7章螺旋機構應用實例
第8章撓性傳動機構應用實例
第9章組合機構應用實例
第10章特殊機構應用實例
第11章創新機構應用實例
參考文獻

2. 機械設計課程設計帶式運輸機傳動裝置的設計

給你做個參考
一、前言
(一)
設計目的：
通過本課程設計將學過的基礎理論知識進行綜合應用，培養結構設計，計算能力，熟悉一般的機械裝置設計過程。
(二)
傳動方案的分析
機器一般是由原動機、傳動裝置和工作裝置組成。傳動裝置是用來傳遞原動機的運動和動力、變換其運動形式以滿足工作裝置的需要，是機器的重要組成部分。傳動裝置是否合理將直接影響機器的工作性能、重量和成本。合理的傳動方案除滿足工作裝置的功能外，還要求結構簡單、製造方便、成本低廉、傳動效率高和使用維護方便。
本設計中原動機為電動機，工作機為皮帶輸送機。傳動方案採用了兩級傳動，第一級傳動為帶傳動，第二級傳動為單級直齒圓柱齒輪減速器。
帶傳動承載能力較低，在傳遞相同轉矩時，結構尺寸較其他形式大，但有過載保護的優點，還可緩和沖擊和振動，故布置在傳動的高速級，以降低傳遞的轉矩，減小帶傳動的結構尺寸。
齒輪傳動的傳動效率高，適用的功率和速度范圍廣，使用壽命較長，是現代機器中應用最為廣泛的機構之一。本設計採用的是單級直齒輪傳動。
減速器的箱體採用水平剖分式結構，用HT200灰鑄鐵鑄造而成。
二、傳動系統的參數設計
原始數據：運輸帶的工作拉力F=0.2 KN；帶速V=2.0m/s；滾筒直徑D=400mm（滾筒效率為0.96）。
工作條件：預定使用壽命8年，工作為二班工作制，載荷輕。
工作環境：室內灰塵較大，環境最高溫度35°。
動力來源：電力，三相交流380/220伏。
1
、電動機選擇
（1）、電動機類型的選擇： Y系列三相非同步電動機
（2）、電動機功率選擇：
①傳動裝置的總效率：
=0.98×0.99 ×0.96×0.99×0.96
②工作機所需的輸入功率：
因為 F=0.2 KN=0.2 KN= 1908N
=FV/1000η
=1908×2/1000×0.96
=3.975KW
③電動機的輸出功率：
=3.975/0.87=4.488KW
使電動機的額定功率P ＝（1～1.3）P ，由查表得電動機的額定功率P ＝ 5.5KW 。
⑶、確定電動機轉速：
計算滾筒工作轉速：
=（60×v）/（2π×D/2）
=（60×2）/（2π×0.2）
=96r/min
由推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍I』 =3~6。取V帶傳動比I』 =2~4，則總傳動比理時范圍為I』 =6~24。故電動機轉速的可選范圍為n』 =（6~24）×96=576~2304r/min
⑷、確定電動機型號
根據以上計算在這個范圍內電動機的同步轉速有1000r/min和1500r/min，綜合考慮電動機和傳動裝置的情況，同時也要降低電動機的重量和成本，最終可確定同步轉速為1500r/min ，根據所需的額定功率及同步轉速確定電動機的型號為Y132S-4 ，滿載轉速 1440r/min 。
其主要性能：額定功率：5.5KW，滿載轉速1440r/min，額定轉矩2.2，質量68kg。
2 、計算總傳動比及分配各級的傳動比
（1）、總傳動比：i =1440/96=15
（2）、分配各級傳動比：
根據指導書，取齒輪i =5（單級減速器i=3~6合理）
=15/5=3
3 、運動參數及動力參數計算
⑴、計算各軸轉速（r/min）
=960r/min
=1440/3=480(r/min)
=480/5=96(r/min)
⑵計算各軸的功率（KW）
電動機的額定功率Pm=5.5KW
所以
P =5.5×0.98×0.99=4.354KW
=4.354×0.99×0.96 =4.138KW
=4.138×0.99×0.99=4.056KW
⑶計算各軸扭矩（N•mm）
TI=9550×PI/nI=9550×4.354/480=86.63N•m
=9550×4.138/96 =411.645N•m
=9550×4.056/96 =403.486N•m
三、傳動零件的設計計算
（一）齒輪傳動的設計計算
（1）選擇齒輪材料及精度等級
考慮減速器傳遞功率不大，所以齒輪採用軟齒面。小齒輪選用40Cr調質，齒面硬度為240~260HBS。大齒輪選用45#鋼，調質，齒面硬度220HBS；根據指導書選7級精度。齒面精糙度R ≤1.6~3.2μm
（2）確定有關參數和系數如下：
傳動比i
取小齒輪齒數Z =20。則大齒輪齒數：
=5×20=100 ，所以取Z
實際傳動比
i =101/20=5.05
傳動比誤差：（i -i）/I=（5.05-5）/5=1%<2.5% 可用
齒數比： u=i
取模數：m=3 ；齒頂高系數h =1；徑向間隙系數c =0.25；壓力角 =20°；
則 h *m=3，h ）m=3.75
h=（2 h ）m=6.75，c= c
分度圓直徑：d =×20mm=60mm
d =3×101mm=303mm
由指導書取 φ
齒寬： b=φ =0.9×60mm=54mm
=60mm ，
b
齒頂圓直徑：d ）=66，
d
齒根圓直徑：d ）=52.5，
d ）=295.5
基圓直徑：
d cos =56.38，
d cos =284.73
(3)計算齒輪傳動的中心矩a：
a=m/2(Z )=3/2(20+101)=181.5mm 液壓絞車≈182mm
（二）軸的設計計算
1 、輸入軸的設計計算
⑴、按扭矩初算軸徑
選用45#調質，硬度217~255HBS
根據指導書並查表，取c=110
所以 d≥110 (4.354/480) 1/3mm=22.941mm
d=22.941×(1+5%)mm=24.08mm
∴選d=25mm
⑵、軸的結構設計
①軸上零件的定位，固定和裝配
單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則採用過渡配合固定
②確定軸各段直徑和長度
Ⅰ段：d =25mm
， L =（1.5～3）d ，所以長度取L
∵h=2c
c=1.5mm
+2h=25+2×2×1.5=31mm
考慮齒輪端面和箱體內壁，軸承端面和箱體內壁應有一定距離。取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應根據密封蓋的寬度，並考慮聯軸器和箱體外壁應有一定矩離而定，為此，取該段長為55mm，安裝齒輪段長度應比輪轂寬度小2mm,故II段長：
L =（2+20+55）=77mm
III段直徑：
初選用30207型角接觸球軸承，其內徑d為35mm,外徑D為72mm，寬度T為18.25mm.
=d=35mm，L =T=18.25mm，取L
Ⅳ段直徑：
由手冊得：c=1.5
h=2c=2×1.5=3mm
此段左面的滾動軸承的定位軸肩考慮，應便於軸承的拆卸，應按標准查取由手冊得安裝尺寸h=3.該段直徑應取：d =（35+3×2）=41mm
因此將Ⅳ段設計成階梯形，左段直徑為41mm
+2h=35+2×3=41mm
長度與右面的套筒相同，即L
Ⅴ段直徑：d =50mm. ，長度L =60mm
取L
由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=80mm
Ⅵ段直徑：d =41mm， L
Ⅶ段直徑：d =35mm， L ＜L3，取L
2 、輸出軸的設計計算
⑴、按扭矩初算軸徑
選用45#調質鋼，硬度（217~255HBS）
根據課本P235頁式（10-2），表（10-2）取c=110
=110× (2.168/76.4) =38.57mm
考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則
d=38.57×(1+5%)mm=40.4985mm
∴取d=42mm
⑵、軸的結構設計
①軸的零件定位，固定和裝配
單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位採用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承和皮帶輪依次從右面裝入。
②確定軸的各段直徑和長度
初選30211型角接球軸承，其內徑d為55mm，外徑D=100mm，寬度T為22.755mm。考慮齒輪端面和箱體內壁，軸承端面與箱體內壁應有一定矩離，則取套筒長為20mm，則該段長42.755mm，安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm。
則 d =42mm L = 50mm
L = 55mm
L = 60mm
L = 68mm
L =55mm
L
四、滾動軸承的選擇
1 、計算輸入軸承
選用30207型角接觸球軸承，其內徑d為35mm,外徑D為72mm，寬度T為18.25mm.
2 、計算輸出軸承
選30211型角接球軸承，其內徑d為55mm，外徑D=100mm，寬度T為22.755mm
五、鍵聯接的選擇
1 、輸出軸與帶輪聯接採用平鍵聯接
鍵的類型及其尺寸選擇：
帶輪傳動要求帶輪與軸的對中性好，故選擇C型平鍵聯接。
根據軸徑d =42mm ，L =65mm
查手冊得，選用C型平鍵，得： 卷揚機
裝配圖中22號零件選用GB1096-79系列的鍵12×56
則查得：鍵寬b=12，鍵高h=8，因軸長L ＝65，故取鍵長L=56
2 、輸出軸與齒輪聯接用平鍵聯接
=60mm,L
查手冊得，選用C型平鍵，得：
裝配圖中 赫格隆36號零件選用GB1096-79系列的鍵18×45
則查得：鍵寬b=18，鍵高h=11，因軸長L ＝53，故取鍵長L=45
3 、輸入軸與帶輪聯接採用平鍵聯接 =25mm L
查手冊
選A型平鍵，得：
裝配圖中29號零件選用GB1096-79系列的鍵8×50
則查得：鍵寬b=8，鍵高h=7，因軸長L ＝62，故取鍵長L=50
4 、輸出軸與齒輪聯接用平鍵聯接
=50mm
L
查手冊
選A型平鍵，得：
裝配圖中26號零件選用GB1096-79系列的鍵14×49
則查得：鍵寬b=14，鍵高h=9，因軸長L ＝60，故取鍵長L=49
六、箱體、箱蓋主要尺寸計算
箱體採用水平剖分式結構，採用HT200灰鑄鐵鑄造而成。箱體主要尺寸計算如下：
七、軸承端蓋
主要尺寸計算
軸承端蓋：HT150 d3=8
n=6 b=10
八、減速器的
減速器的附件的設計
1
、擋圈 ：GB886-86
查得：內徑d=55，外徑D=65，擋圈厚H=5，右肩軸直徑D1≥58
2
、油標 ：M12：d =6，h=28，a=10,b=6，c=4，D=20，D
3
、角螺塞
M18
×
1.5 ：JB/ZQ4450-86
九、
設計參考資料目錄
1、吳宗澤、羅聖國主編.機械設計課程設計手冊.北京：高等教育出版社，1999.6
2、解蘭昌等編著.緊密儀器儀表機構設計.杭州：浙江大學出版社，1997.11

3. 機械設計課程設計---設計帶式輸送機傳動裝置其中減速器是一級圓柱齒輪減速器!

發了。你看看吧

4. 機械設計題目：帶式運輸機傳動系統中的展開式二級圓柱齒輪減速器

給你一份我以前做的：
摘 要

齒輪箱作為一種基礎設備，被廣泛應用，其性能優劣直接影響著機械設備的運行狀況。而目前許多工廠尚不具備製造高精度齒輪箱的加工設備。另一方面，再好的設備加工出的零件也存在誤差，其累積誤差仍會影響齒輪箱裝配後的傳動性能。本文提出的無側隙傳動技術，從新的角度提出了在設備條件不足的情況下，利用主副齒輪來實現飛剪機的無側隙傳動。
「零側間隙嚙合」是：在盡量周到地考慮飛剪機工作條件下，將齒輪加工成在某一特定狀態（例如溫度，軸承游隙等）為「零側間隙嚙合」，事實上並非沒有側隙,只能說齒輪嚙合的齒側間隙是很小的。
常消除齒隙有很多方法，如提高加工精度，利用圓錐齒輪，四個齒輪串聯布置機構，利用主副齒輪。本設計就是採用主副齒輪。在某些飛剪機上，為了改善上下滾筒同步齒輪的工作性能，被動軸上的齒輪往往採用主副齒輪結構，以便齒輪在無側隙情況下工作，減少和消除沖擊負荷。利用主副齒輪則能有效消除齒側間隙，並且在減速器突然制動時，仍然能實現無間隙傳動。

關鍵詞: 飛剪機；減速器；間隙；主副齒輪

Abstract

Recer is widely used as a basic facility. It』s performance which is excellent or inferior has an impact on the running state of the mechanical equipment. But many factories don』t have machining equipment for manufacturing high-precision recer at present . On the other hand, even though the part is manufactured by the best equipment, it also has error. And their accumulative errors still affect on the transmission performance of recer after assembled.No lateral gap technology in this article put forward using main-second gear to achieve no lateral gap transmission of the flying shears at the state of having no adequate equipment by a new way.
「No lateral gap ingear」 is processing gear to a particular state(such as temperature, bearing clearance, etc.),considering the working conditions as much as possible. But in fact,it』s impossible that the gears have no lateral gap.The laterl gap of the gear is very small.
Usually there are many ways to eliminate lateral gap,such as improving the processing accuracy,using bevel gear, using four tandem gears and using main-second gear.This design has used the main-second gear. In some flying shears the running performance of the top and bottom selsyn roller usually can be improved by using main-second gear on the gear of the driven shaft.It can make the gear working at no lateral gap and eliminate shock load. The use of the main-second gear can eliminate lateral gap,and it still can achieve no lateral gap transmission when the recer is suddenly braked.

Key words：Flying shears； Recer; Lateral gap; Main-second gear

目 錄
1 前言 1
2 研究內容 2
3 傳動方案的分析與擬定 2
4 電動機的選擇 2
5 傳動裝置的運動及動力參數的選擇和計算 2
5.1 傳動裝備的總效率為 2
5.2 傳動比的分配 2
5.3 傳動裝置的運動和動力參數計算 2
5.3.1 各軸的轉速計算： 2
5.3.2 各軸的輸入功率計算： 3
5.3.3 各軸輸入轉矩的計算： 3
6 齒輪的計算 3
6.1 第一對斜齒輪的計算 3
6.1.1 材料選擇 3
6.1.2 初選齒輪齒數 3
6.1.3 按齒面接觸強度設計 3
6.1.4 按齒根彎曲疲勞強度設計 5
6.1.5 幾何尺寸計算 7
6.1.6 齒輪的尺寸計算 7
6.1.7 傳動驗算 8
6.2 第二對斜齒輪的計算 8
6.2.1 材料選擇 8
6.2.2 初選齒數 8
6.2.3 按齒面接觸強度設計 9
6.2.4 按齒根彎曲疲勞強度設計 10
6.2.5 幾何尺寸計算 12
6.3 按標准修正齒輪 12
6.3.1 修正中心距 12
6.3.2 對第二對齒輪修正螺旋角： 13
6.3.3 第二對齒輪的分度圓和中心距： 13
6.3.4 計算齒寬： 13
6.3.5 齒輪的尺寸計算 13
6.3.6 傳動驗算 14
7 軸的設計 15
7.1 高速軸的設計 15
7.1.1 初步確定軸的最小直徑: 15
7.1.2 根據軸向定位要求確定軸各段的直徑和長度 15
7.2 中速軸的設計 16
7.2.1 初步確定軸的最小直徑: 17
7.2.2 初步選擇滾動軸承 17
7.2.4 軸承端蓋 18
7.2.5 鍵的選擇 18
7.3 低速軸的計算 18
7.3.1 初步確定軸的最小直徑 18
7.3.2 根據軸向定位要求確定軸各段的直徑和長度 19
8 軸的校核 19
8.1 高速軸的校核 20
8.1.1 各支點間的距離 20
8.1.2 求軸上的載荷： 20
8.2 中速軸的校核 21
8.2.1 各支點間的距離 22
8.2.2 求軸上的載荷： 22
8.3 低速軸的校核 24
8.3.1 各軸段的距離 24
8.3.2 求軸上的載荷： 24
9 軸承的壽命計算 26
9.1 高速軸上軸承的壽命計算 26
9.1.1 求兩軸承受到的徑向載荷 和 26
9.1.2 求兩軸承的軸向力 和 27
9.1.3 求軸承當量重載荷P1和P2 27
9.2 中速軸上軸承的壽命計算 27
9.2.1 求兩軸承的軸向力 和 28
9.2.2 求軸承當量重載荷P1和P2 28
9.3 低速軸上軸承的壽命計算 28
9.3.1 求兩軸承受到的徑向載荷 和 28
9.3.2 求兩軸承的軸向力 和 29
9.3.3 求軸承當量重載荷P1和P2 29
10 鍵的校核 30
10.1 高速軸上和聯軸器相配處的鍵： 30
10.2 中速軸上和齒輪相配處的鍵： 30
10.3 低速軸上和齒輪相配處的鍵： 30
11 主副齒輪的設計 31
11.1 第一對主副齒輪的設計 31
11.2 第二對主副齒輪的設計 32
12 減速器箱體的設計 33
12.1 箱蓋各鋼板的尺寸: 34
12.1.1 箱蓋左側鋼板的尺寸如圖： 34
12.1.2 箱蓋軸承座的尺寸如圖： 34
12.1.3 箱蓋吊耳環下鋼板尺寸 34
12.1.4 吊耳環的尺寸 35
12.1.5 高速上肋板的尺寸 35
12.1.6 中速軸上的肋板的尺寸 35
12.1.7 視孔蓋的尺寸 36
12.1.9 箱蓋頂鋼板的尺寸 37
12.1.10 箱蓋凸緣鋼板尺寸 37
12.1.11 箱蓋前後側面的尺寸 38
12.2 箱座上各鋼板的尺寸 38
12.2.1 箱座底座的尺寸 38
12.2.2 箱座左側面的尺寸 39
12.2.3 軸承座的尺寸 39
12.2.4 吊鉤的尺寸 39
12.2.5 箱座凸緣的尺寸 39
12.2.6 低速端肋板鋼板尺寸 40
12.2.7 高速軸端肋板的尺寸 40
12.2.8 中速端肋板的尺寸 41
12.2.9 箱座右側面鋼板的尺寸 41
12.2.10 箱座前後端面的尺寸 42
12.2.11 箱座底板 42
13 結束語 42
參考文獻: 43
致謝: 43

1 前言
齒輪箱作為一種基礎設備，被廣泛應用，其性能優劣直接影響著機械設備的運行狀況。而目前許多工廠尚不具備製造高精度齒輪箱的加工設備。另一方面，再好的設備加工出的零件也存在誤差，其累積誤差仍會影響齒輪箱裝配後的傳動性能。本文提出的無側隙傳動技術，從新的角度提出了在設備條件不足的情況下，利用主副齒輪來實現飛剪機的無側隙傳動。
「零側間隙嚙合」是：在盡量周到地考慮飛剪機工作條件下，將齒輪加工成在某一特定狀態（例如溫度，軸承游隙等）為「零側間隙嚙合」，事實上並非沒有側隙,只能說齒輪嚙合的齒側間隙是很小的。
常消除齒隙有很多方法，如提高加工精度，利用圓錐齒輪，四個齒輪串聯布置機構，利用主副齒輪。本設計就是採用主副齒輪（圖1）。在某些飛剪機上，為了改善上下滾筒同步齒輪的工作性能，被動軸上的齒輪往往採用主副齒輪結構，以便齒輪在無側隙情況下工作，減少和消除沖擊負荷。利用主副齒輪則能有效消除齒側間隙，並且在減速器突然制動時，仍然能實現無間隙傳動。

圖1.1 飛剪機同步齒輪傳動的主副齒輪結構 a）結構簡圖 b）嚙合關系
1—從動軸的主齒輪 2—從動軸的副齒輪 3—主動軸上的齒輪 4—彈簧 5,6—銷釘
從動軸上的主齒輪1與軸用鍵固定，而副齒輪2則與主齒輪1的輪轂滑動配合（亦可直接空套在從動軸上）。主副齒輪通過壓裝在主齒輪輪轂上的銷釘5及裝在副齒輪上的銷釘6與彈簧4相聯，主副齒輪1和2同時與裝在主動軸上的齒輪3嚙合。在彈簧4的作用下，副齒輪始終越前主齒輪一個角度，這就保證了上下滾筒的同步齒輪在無側隙下工作。彈簧4的設計應能克服飛剪機制動時所產生的慣性力。這種齒輪側隙消除裝通常用在低速大載荷飛剪機上，例如在設計FL—60型曲柄連桿飛剪機的同步齒輪時就採用了這種結構。

2 研究內容
本設計對象為飛剪齒輪減速器，總傳動比i=16,實際輸入功率N=120KW；輸入轉速n1=1500rpm,輸出轉速n2≈85rpm,技術要求為滿足上述功率及速比要求，減速器啟動頻繁，工作時一般不逆轉，設計一台能消除傳動時的齒輪側間隙的減速器，要求減速器箱體為焊接結構件。合理公配速比，設計計算齒輪，軸及各零部件的強度，剛度。分析無側間隙傳動的基本理論及保證措施。

3 傳動方案的分析與擬定
減速器採用雙級圓柱展開式齒輪減速器。

4 電動機的選擇

5 傳動裝置的運動及動力參數的選擇和計算
5.1 傳動裝備的總效率為
η=η12η22η33η4=0.992 0.972 0.993 0.96=0.872 （5.1）
η1為聯軸器的效率，取0.99，
η2為齒輪傳動的效率，取0.97，
η3為滾動軸承的效率，取0.99，
η4為滾筒的效率，取0.96。
5.2 傳動比的分配
i1= (5.2)
取系數1.35 i=16 則，
i1=4.6476
i2=i/i1=16/4.6476=3.4426 (5.3)
5.3 傳動裝置的運動和動力參數計算
5.3.1 各軸的轉速計算：
n1=1500r/min
n2=n1/i1=1500/4.6476r/min=322.747r/min (5.4)
n3=n2/i2=322.747/3.4426r/min=93.751r/min (5.5)
n4=n3=93.751r/min (5.6)
5.3.2 各軸的輸入功率計算：
P1=N η1=120 0.99kW=118.8kW (5.7)
P2=P1 η2 η3=118.8 0.97 0.99kW=114.0836kW (5.8)
P3=P2 η2 η3=114.0836 0.97 0.99kW=109.5545kW (5.9)
P4=P3 η3 η1=109.5545 0.99 0.99kW=106.3744kW (5.10)
5.3.3 各軸輸入轉矩的計算：
T1=9550P1/n1=9550 118.8 1500N m=756.36 N m (5.11)
T2=9550P2/n2=9550 114.0836 322.7472 N m =3375.702N m (5.12)
T3=9550P3/n3=9550 109.5545 93.751 N m =11159.8327N m (5.13)
T4=9550P4/n4=9550 106.3744 93.751 N m=10937.7555 N m (5.14)
各軸的運動及動力參數：
軸號 轉速n r/min 功率P kw 轉矩T N m 傳動比
1 1500 118.8 756.36 4.6476
2 322.75 114.08 3375.7 3.4426
3 93.75 109.55 11159.83 1
4 93.75 106.37 10937.76

6 齒輪的計算
6.1 第一對斜齒輪的計算
6.1.1 材料選擇
選大小齒輪材料均為40Cr，並經調質及表面淬火，齒面硬度為48~55HRC，齒輪精度等級選擇6級，初選螺選角β=14°。由參考文獻《機械設計》（表10-6）查得材料的彈性影響系數 。
6.1.2 初選齒輪齒數
選小齒輪齒數Z1=24，Z2=Z1 =24 4.6476=111.54 取Z2=112
6.1.3 按齒面接觸強度設計
d1t (6.1)
6.1.3.1 確定載荷系數
因大小齒輪均為硬齒面，故宜選取稍小的齒寬系數，取 d=0.8，試選Kt=1.6。
由參考文獻《機械設計》查得
Hlim1= Hlim2=1100Mp
6.1.3.2 計算應力循環系數。
N1=60n1jLh=60 1500 1 (2 8 300 15)=6.48 109 (6.2)
N2=N1/i1=6.48 109/4.6476=1.39 109 (6.3)
由參考文獻《機械設計》（圖10-19）查得接觸疲勞強度
KHN1=0.88 KHN2=0.95
6.1.3.3 計算接觸疲勞許用應力
失效率取1%，安全系數S=1。
1= = Mp=968Mp (6.4)
2= = Mp=1045Mp (6.5)
=( 1+ 2)/2=(968+1045)/2Mp=1006.5Mp (6.6)
6.1.3.4 小齒分度圓的直徑
d1t =77.54mm (6.7)
6.1.3.5 計算圓周速度
= = m/s=6.09m/s (6.8)
6.1.3.6 計算齒寬b及模數mnt
b= =0.8 77.54mm=62.032mm (6.9)
mnt= = mm=3.135mm (6.10)
h=2.25mnt=7.053mm
b/h=62.032/7.053=8.795 (6.11)
6.1.3.7 計算縱向重合度
=0.318 =0.318 0.8 24 =1.522 (6.12)
6.1.3.8 計算載荷系數K
根據 =6.09m/s,6級精度，由參考資料《機械設計》（圖10-8）查得動載系數K =1.08,由參考資料《機械設計》（表10-3）查得
K =1.1,由由參考資料《機械設計》（表10-4）硬齒面齒輪一欄查得小齒輪相對支承非對稱布置，6級精度，K 時
K =1.05+0.31 (1+0.6 ) +0.19 (6.13)
故K =1.05+0.31 (6.14)
考慮到齒輪為6級精度，所以取K =1.43
故 =1 (6.15)
由參考資料《機械設計》（圖10-13）查得 =1.29
6.1.3.9 按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑
(6.16)
6.1.3.10 計算模數mn
(6.17)
6.1.4 按齒根彎曲疲勞強度設計
(6.18)
6.1.4.1 計算載荷系數
=1 (6.18)
6.1.4.2 計算彎曲疲勞強度極限
由參考資料《機械設計》（圖10-20d）查得齒輪的彎曲疲勞強度極限
6.1.4.3 彎曲疲勞壽命系數
由參考資料《機械設計》（圖10-18）查得彎曲疲勞壽命系數 0,
6.1.4.4 計算彎曲疲勞許用應力
取彎曲疲勞安全系數S=1.4
(6.19)
(6.20)
6.1.4.5 計算大小齒輪的 並加以比較
由參考文獻《機械設計》（表10-5）查取齒形系數
，
查取應力校正系數
，
則 (6.21)
(6.22)
比較可得，小齒輪的數值較大，取小齒輪的值。
6.1.4.6 計算螺旋角影響系數
根據 =1.522，由參考資料《機械設計》（圖10-28）查得 =0.88
6.1.4.7 計算重合度
由參考資料《機械設計》（圖10-26）查得 ， 。
則 (6.23)
則有， (6.24)
對比計算結果，齒面接觸強度得出的模數為mn=3.198mm，由齒根彎曲疲勞強度得出的模數為mn=3.082mm。由於齒輪模數m的大小主要取決於彎曲疲勞強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關，所以取標准值mn=3.5mm,取分度圓直徑d1=79.11mm。
(6.25)
取Z1=22
則Z2=uZ1=4.6476 22=102.24,取Z2=102 (6.26)
6.1.5 幾何尺寸計算
6.1.5.1 計算中心距
(6.27)
圓整後，取a=224mm
6.1.5.2 按圓整後的中心距修正螺旋角
(6.28)
因 值改變不多，故參數 ， ，ZH 等不必修正。
6.1.5.3 計算分度圓直徑
(6.29)
(6.30)
6.1.5.4 計算齒輪寬度
(6.31)
圓整後取B1=75mm，B2=64mm
6.1.6 齒輪的尺寸計算
6.1.6.1 基圓直徑
(6.32)
(6.33)
6.1.6.2 分度圓齒厚
(6.34)

6.1.6.3 齒高
齒頂高 (6.35)
齒根高 (6.36)
齒全高 (6.37)
6.1.6.4 齒頂圓直徑
(6.38)
(6.39)
6.1.6.5 齒根圓直徑
(6.40)
(6.41)
6.1.6.6 分度圓齒槽寬和齒距
(6.42)
(6.43)
6.1.7 傳動驗算
6.1.6.1 按齒面接觸強度驗算：
其中
6.1.6.2 按齒根彎曲強度驗算
取YFa中較大者YFa1進行計算。
(6.44)
其中
6.2 第二對斜齒輪的計算
6.2.1 材料選擇
選大小齒輪材料均為40Cr，並經調質及表面淬火，齒面硬度為48~55HRC，齒輪精度等級選擇6級，初選螺選角β=14°。
6.2.2 初選齒數
選小齒輪齒數Z1=30，Z2=Z1 =30 3.4426=103.28 取Z2=104
6.2.3 按齒面接觸強度設計
d1t (6.45)
6.2.3.1 各項系數
因大小齒輪均為硬齒面，故宜選取稍小的齒寬系數，取 d=0.8，試選Kt=1.6。由參考文獻《機械設計》（表10-6）查得材料的彈性影響系數 。
6.2.3.2 Hlim值
由參考文獻《機械設計》查得
Hlim1= Hlim2=1100Mp
6.2.3.3 計算應力循環系數。
N1=60n1jLh=60 322.75 1 (2 8 300 15)=1.394 109 (6.46)
N2=N1/i1=1.394 109/3.4426=4.05 108 (6.47)
由參考文獻《機械設計》（圖10-19）查得接觸疲勞強度
KHN1=0.89 KHN2=0.94
6.2.3.4 計算接觸疲勞許用應力
失效率取1%，安全系數S=1。
1= = Mp=979Mp (6.48)
2= = Mp=1034Mp (6.49)
=( 1+ 2)/2=(979+1034)/2Mp=1006.5Mp (6.50)
6.2.3.5 小齒分度圓的直徑
d1t =130.25mm (6.51)
6.2.3.6 計算圓周速度
= = m/s=2.201m/s (6.52)
6.2.3.7 計算齒寬b及模數
b= =0.8 130.25mm=104.2mm
= = mm=4.213mm (6.53)
h=2.25mnt=9.479mm
b/h=104.2/9.479=8.795
6.2.3.8 計算縱向重合度
=0.318 =0.318 0.8 30 =1.903 (6.54)
6.2.3.9 計算載荷系數K
根據 =2.201m/s,6級精度，由參考資料《機械設計》（圖10-8）查得動載系數K =1.04,由參考資料《機械設計》（表10-3）查得
K =1.1,由由參考資料《機械設計》（表10-4）硬齒面齒輪一欄查得小齒輪相對支承非對稱布置，6級精度，K 時
K =1.0+0.31 (1+0.6 ) +0.19
故K =1.0+0.31 (6.55)
考慮到齒輪為6級精度，所以取K =1.35
故 =1 (6.66)
由參考資料《機械設計》（圖10-13）查得 =1.29
6.2.3.10 按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑
(6.67)
6.2.3.11 計算模數mn
(6.68)
6.2.4 按齒根彎曲疲勞強度設計
(6.69)
6.2.4.1 計算載荷系數
=1 (6.70)
6.2.4.2 值
由參考資料《機械設計》（圖10-20d）查得齒輪的彎曲疲勞強度極限
6.2.4.3 彎曲疲勞壽命系數
由參考資料《機械設計》（圖10-18）查得彎曲疲勞壽命系數 0,
6.2.4.4 計算彎曲疲勞許用應力
取彎曲疲勞安全系數S=1.4
(6.71)
(6.72)
6.2.4.5 計算大小齒輪的 並加以比較
由參考文獻《機械設計》（表10-5）查取齒形系數:
，
查取應力校正系數:
，
則 (6.73)
(6.74)
比較可得，大齒輪的數值較大，取大齒輪的值。
6.2.4.6 計算螺旋角影響系數
根據 =1.903，由參考資料《機械設計》（圖10-28）查得 =0.88
6.2.4.7 計算重合度
由參考資料《機械設計》（圖10-26）查得 ， 。
則
則有， (6.75)
對比計算結果，齒面接觸強度得出的模數為mn=4.21mm，由齒根彎曲疲勞強度得出的模數為mn=4.31mm。由於齒輪模數m的大小主要取決於彎曲疲勞強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關，所以取標准值mn=4.5mm,取分度圓直徑d1=130.25mm。
，取Z1=28
則Z2=uZ1=3.4426 28=96.39,取Z2=96
6.2.5 幾何尺寸計算
6.2.5.1 計算中心距
(6.76)
圓整後，取a=288mm
6.2.5.2 按圓整後的中心距修正螺旋角
（6.77）
因 值改變不多，故參數 ， ，ZH 等不必修正。
6.2.5.3 計算分度圓直徑

6.2.5.4 計算齒輪寬度

圓整後取B1=120mm，B2=103mm
6.3 按標准修正齒輪
6.3.1 修正中心距
中心距之和為 ，查得標准中心距為a=539mm， ， 。由於第一個中心距和標准相同，所以只需將第二個中心距修改為 即可。由於模數取的標准值所以不作變化，只更改第二對齒輪的齒數。
由於 所以
而 ，則有 ， 。
中心距 ，改變不大，所以仍取 。
6.3.2 對第二對齒輪修正螺旋角：
(6.78)
因為改變不多，故 ， ， 等不必修正。
6.3.3 第二對齒輪的分度圓和中心距：

6.3.4 計算齒寬：

圓整後取 ，
6.3.5 齒輪的尺寸計算
6.3.5.1 基圓直徑

6.3.5.2 分度圓齒厚

6.3.5.3 齒高
齒頂高
齒根高
齒全高
6.3.5.4 齒頂圓直徑

7.3.5.5 齒根圓直徑

6.3.5.6 分度圓齒槽寬和齒距

6.3.6 傳動驗算
6.3.6.1 按齒面接觸強度驗算：
其中
6.3.6.2 按齒根彎曲強度驗算
取 中較大者 進行計算。
其中
所以滿足。

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5. 帶式輸送機傳動裝置如何設計

【傳動方案擬定】

1. 工作條件：使用年限10年，每年按300天計算，兩班制工作，載荷回平穩。

2. 原始數據：滾答筒圓周力F=1.7KN；帶速V=1.4m/s；
   

3. 滾筒直徑D=220mm。
   

【電動機的選擇】

1. 電動機類型和結構型式的選擇：按已知的工作要求和 條件，選用 Y系列三相非同步電動機。

2. 確定電動機的功率：
   傳動裝置的總效率：
   η總=η帶×η2軸承×η齒輪×η聯軸器×η滾筒
   =0.96×0.992×0.97×0.99×0.95
   =0.86
   電機所需的工作功率：
   Pd=FV/1000η總
   =1700×1.4/1000×0.86
   =2.76KW

3. 確定電動機轉速：
   滾筒軸的工作轉速：
   Nw=60×1000V/πD
   =60×1000×1.4/π×220
   =121.5r/min

6. 滾筒式飛剪是什麼

滾筒式飛剪產品介紹：
滾筒式飛剪應用於各類板帶連續冷軋機組出口，實現動態分卷。在剪切過程中，飛剪的上下滾筒做圓周運動，安裝在滾筒內的剪刃隨滾筒旋轉做剪切運動，切斷帶鋼。飛剪可通過調整裝置進行剪刃側間隙的自動或人工調節，以適應不同規格帶鋼的剪切需要。
滾筒式飛剪適用范圍：
該型滾筒式飛剪適用於酸洗軋機聯合組、全連續冷軋機組，用於動態分切帶鋼，也可用於帶鋼頭尾剪切、按設定卷重分卷、按設定長度切定尺以及事故剪切。
滾筒式飛剪設備結構和組成：
滾筒式飛剪，主要由飛剪本體、傳動裝置、剪刃間隙調節裝置、潤滑系統等組成。
飛剪本體結構主要由機架，帶剪刃的上下滾筒裝配等組成。機架為鋼結構加工件，滾筒通過圓柱滾子軸承安裝在機架內，上下滾筒兩端即傳動側和操作側各設有一對斜齒輪相互嚙合，齒輪為同步齒輪，以確保上下滾筒轉速嚴格一致。剪刃安裝在滾筒內，經過特殊的熱處理工藝製成，綜合機械性能高。滾筒操作側裝有止推軸承用於軸向固定滾筒，並承受軸向載荷。

7. 機械原理中的連桿機構分析！！！

第二章 平面連桿機構
案例導入：通過雷達天線、汽車雨刮器、攪拌機等實際應用的機構分析引入四桿機構的概念，介紹四桿機構的組成、基本形式和工作特性。
第一節 鉸鏈四桿機構
一、鉸鏈四桿機構的組成和基本形式
1.鉸鏈四桿機構的組成
如圖1-14所示，鉸鏈四桿機構是由轉動副將各構件的頭尾聯接起的封閉四桿系統，並使其中一個構件固定而組成。被固定件4稱為機架，與機架直接鉸接的兩個構件1和3稱為連架桿，不直接與機架鉸接的構件2稱為連桿。連架桿如果能作整圈運動就稱為曲柄，否則就稱為搖桿。
2.鉸鏈四桿機構的類型
鉸鏈四桿機構根據其兩個連架桿的運動形式的不同，可以分為曲柄搖桿機構、雙曲柄機構和雙搖桿機構三種基本形式。
(1)曲柄搖桿機構。在鉸鏈四桿機構中，如果有一個連架桿做循環的整周運動而另一連架桿作搖動，則該機構稱為曲柄搖桿機構。如圖2-1所示曲柄搖桿機構，是雷達天線調整機構的原理圖，機構由構件AB、BC、固連有天線的CD及機架DA組成，構件AB可作整圈的轉動，成曲柄；天線3作為機構的另一連架桿可作一定范圍的擺動，成搖桿；隨著曲柄的緩緩轉動，天線仰角得到改變。如圖2-2所示汽車刮雨器，隨著電動機帶著曲柄AB轉動，刮雨膠與搖桿CD一起擺動，完成刮雨功能。如圖2-3所示攪拌器，隨電動機帶曲柄AB轉動，攪拌爪與連桿一起作往復的擺動，爪端點E作軌跡為橢圓的運動，實現攪拌功能。
(2)雙曲柄機構。在鉸鏈四桿機構中，兩個連架桿均能做整周的運動，則該機構稱為雙曲柄機構。如圖2-4所示慣性篩的工作機構原理，是雙曲柄機構的應用實例。由於從動曲柄3與主動曲柄1的長度不同，故當主動曲柄1勻速回轉一周時，從動曲柄3作變速回轉一周，機構利用這一特點使篩子6作加速往復運動，提高了工作性能。當兩曲柄的長度相等且平行布置時，成了平行雙曲柄機構，如圖2-5a）所示為正平行雙曲柄機構，其特點是兩曲柄轉向相同和轉速相等及連桿作平動，因而應用廣泛。火車驅動輪聯動機構利用了同向等速的特點；路燈檢修車的載人升斗利用了平動的特點，如圖2-6a、b)所示。如圖2-5b)為逆平行雙曲柄機構，具有兩曲柄反向不等速的特點，車門的啟閉機構利用了兩曲柄反向轉動的特點，如圖2-6c)所示。
(3)雙搖桿機構。兩根連架桿均只能在不足一周的范圍內運動的鉸鏈四桿機構稱為雙搖桿機構。如圖2-7所示為港口用起重機吊臂結構原理。其中，ABCD構成雙搖桿機構，AD為機架，在主動搖桿AB的驅動下，隨著機構的運動連桿BC的外伸端點M獲得近似直線的水平運動，使吊重Q能作水平移動而大大節省了移動吊重所需要的功率。圖2-8所示為電風扇搖頭機構原理，電動機外殼作為其中的一根搖桿AB，蝸輪作為連桿BC，構成雙搖桿機構ABCD。蝸桿隨扇葉同軸轉動，帶動BC作為主動件繞C點擺動，使搖桿AB帶電動機及扇葉一起擺動，實現一台電動機同時驅動扇葉和搖頭機構。圖2-9所示的汽車偏轉車輪轉向機構採用了等腰梯形雙搖桿機構。該機構的兩根搖桿AB、CD是等長的，適當選擇兩搖桿的長度，可以使汽車在轉彎時兩轉向輪軸線近似相交於其它兩輪軸線延長線某點P，汽車整車繞瞬時中心P點轉動，獲得各輪子相對於地面作近似的純滾動，以減少轉彎時輪胎的磨損。
二、鉸鏈四桿機構中曲柄存在的條件
1.鉸鏈四桿機構中曲柄存在的條件
鉸鏈四桿機構的三種基本類型的區別在於機構中是否存在曲柄，存在幾個曲柄。機構中是否存在曲柄與各構件相對尺寸的大小以及哪個構件作機架有關。可以證明，鉸鏈四桿機構中存在曲柄的條件為：
條件一：最短桿與最長桿長度之和不大於其餘兩桿長度之和。
條件二：連架桿或機架中最少有一根是最短桿。
2.鉸鏈四桿機構基本類型的判別准則
(1)滿足條件一但不滿足條件二的是雙搖桿機構；
(2)滿足條件一而且以最短桿作機架的是雙曲柄機構；
(3)滿足條件一而且最短桿為連架桿的是曲柄搖桿機構;
(4)不滿足條件一是雙搖桿機構。
【實訓例2-1】 鉸鏈四桿機構ABCD如圖2-10所示。請根據基本類型判別准則，說明機構分別以AB、BC、CD、AD各桿為機架時屬於何種機構。
解：經測量得各桿長度標於圖2-10，分析題目給出鉸鏈四桿機構知，最短桿為AD = 20，最長桿為CD = 55，其餘兩桿AB = 30、BC = 50。
因為 AD＋CD = 20＋55 = 75
AB＋BC = 30＋50 = 80 ＞ Lmin＋Lmax
故滿足曲柄存在的第一個條件。
1)以AB或CD為機架時，即最短桿AD成連架桿，故為曲柄搖桿機構；
2)以BC為機架時，即最短桿成連桿，故機構為雙搖桿機構；
3)以AD為機架時，即以最短桿為機架，機構為雙曲柄機構。
第二節 平面四桿機構的其它形式
一、曲柄滑塊機構
在圖2-11a）所示的鉸鏈四桿機構ABCD中，如果要求C點運動軌跡的曲率半徑較大甚至是C點作直線運動，則搖桿CD的長度就特別長，甚至是無窮大，這顯然給布置和製造帶來困難或不可能。為此，在實際應用中只是根據需要製作一個導路，C點做成一個與連桿鉸接的滑塊並使之沿導路運動即可，不再專門做出CD桿。這種含有移動副的四桿機構稱為滑塊四桿機構，當滑塊運動的軌跡為曲線時稱為曲線滑塊機構，當滑塊運動的軌跡為直線時稱為直線滑塊機構。直線滑塊機構可分為兩種情況：如圖2-11b）所示為偏置曲柄滑塊機構，導路與曲柄轉動中心有一個偏距e；當e = 0即導路通過曲柄轉動中心時，稱為對心曲柄滑塊機構，如圖2-11c）所示。由於對心曲柄滑塊機構結構簡單，受力情況好，故在實際生產中得到廣泛應用。因此，今後如果沒有特別說明，所提的曲柄滑塊機構即意指對心曲柄滑塊機構。
應該指出，滑塊的運動軌跡不僅局限於圓弧和直線，還可以是任意曲線，甚至可以是多種曲線的組合，這就遠遠超出了鉸鏈四桿機構簡單演化的范疇，也使曲柄滑塊機構的應用更加靈活、廣泛。
圖2-12所示為曲柄滑塊機構的應用。圖2-12a）所示為應用於內燃機、空壓機、蒸汽機的活塞－連桿－曲柄機構，其中活塞相當於滑塊。圖2-12b）所示為用於自動送料裝置的曲柄滑塊機構，曲柄每轉一圈活塞送出一個工件。當需要將曲柄做得較短時結構上就難以實現，通常採用圖2-12c)所示的偏心輪機構，其偏心圓盤的偏心距e就是曲柄的長度。這種結構減少了曲柄的驅動力，增大了轉動副的尺寸，提高了曲柄的強度和剛度，廣泛應用於沖壓機床、破碎機等承受較大沖擊載荷的機械中。
二、導桿機構
在對心曲柄滑塊機構中，導路是固定不動的，如果將導路做成導桿4鉸接於A點，使之能夠繞A點轉動，並使AB桿固定，就變成了導桿機構，如圖2-13所示。當AB＜BC時，導桿能夠作整周的回轉，稱旋轉導桿機構，如圖2-13a＝所示。當AB＞BC時導桿4隻能作不足一周的回轉，稱擺動導桿機構，如圖2-13b)所示。
導桿機構具有很好的傳力性，在插床、刨床等要求傳遞重載的場合得到應用。如圖2-14a)所示為插床的工作機構，如圖2-14b)所示為牛頭刨床的工作機構。
三、搖塊機構和定塊機構
在對心曲柄滑塊機構中，將與滑塊鉸接的構件固定成機架，使滑塊只能搖擺不能移動，就成為搖塊機構，如圖2-15a)所示。搖塊機構在液壓與氣壓傳動系統中得到廣泛應用，如圖2-15b)所示為搖塊機構在自卸貨車上的應用，以車架為機架AC，液壓缸筒3與車架鉸接於C點成搖塊，主動件活塞及活塞桿2可沿缸筒中心線往復移動成導路，帶動車箱1繞A點擺動實現卸料或復位。將對心曲柄滑塊機構中的滑塊固定為機架，就成了定塊機構，如圖2-16a)所示。圖2-16b)為定塊機構在手動唧筒上的應用，用手上下扳動主動件1，使作為導路的活塞及活塞桿4沿唧筒中心線往復移動，實現唧水或唧油。表2-1給出了鉸鏈四桿機構及其演化的主要型式對比。
第三節 平面四桿機構的工作特性
一、運動特性
在圖2-17所示的曲柄搖桿機構中，設曲柄AB為主動件。曲柄在旋轉過程中每周有兩次與連桿重疊，如圖2-17中的B1AC1和AB2C2兩位置。這時的搖桿位置C1D和C2D稱為極限位置，簡稱極位。C1D與C2D的夾角 稱為最大擺角。曲柄處於兩極位AB1和AB2的夾角銳角θ稱為極位夾角。設曲柄以等角速度ω1順時針轉動，從AB1轉到AB2和從AB2到AB1所經過的角度為（π＋θ）和（π－θ），所需的時間為t1和t2 ，相應的搖桿上C點經過的路線為C1C2弧和C2C1弧，C點的線速度為v1和v2 ，顯然有t1＞t2 ，v1＜v2 。這種返回速度大於推進速度的現象稱為急回特性，通常用v1與v2的比值K來描述急回特性，K稱為行程速比系數，即
K= (2-1)
或有 (2-2)
可見，θ越大K值就越大，急回特性就越明顯。在機械設計時可根據需要先設定K值，然後算出θ值，再由此計算得各構件的長度尺寸。
急回特性在實際應用中廣泛用於單向工作的場合，使空回程所花的非生產時間縮短以提高生產率。例如牛頭刨床滑枕的運動。
二、傳力特性
1.壓力角和傳動角
在工程應用中連桿機構除了要滿足運動要求外，還應具有良好的傳力性能，以減小結構尺寸和提高機械效率。下面在不計重力、慣性力和摩擦作用的前提下，分析曲柄搖桿機構的傳力特性。如圖2-18所示，主動曲柄的動力通過連桿作用於搖桿上的C點，驅動力F必然沿BC方向，將F分解為切線方向和徑向方向兩個分力Ft和Fr ，切向分力Ft與C點的運動方向vc同向。由圖知
Ft = F 或 Ft = F
Fr = F 或 Fr = F
α角是Ft與F的夾角，稱為機構的壓力角，即驅動力F與C點的運動方向的夾角。α隨機構的不同位置有不同的值。它表明了在驅動力F不變時，推動搖桿擺動的有效分力Ft的變化規律，α越小Ft就越大。
壓力角α的餘角γ是連桿與搖桿所夾銳角，稱為傳動角。由於γ更便於觀察，所以通常用來檢驗機構的傳力性能。傳動角γ隨機構的不斷運動而相應變化，為保證機構有較好的傳力性能，應控制機構的最小傳動角γmin。一般可取γmin≥40°，重載高速場合取γmin≥50°。曲柄搖桿機構的最小傳動角出現在曲柄與機架共線的兩個位置之一，如圖2-18所示的B1點或B2點位置。
偏置曲柄滑塊機構，以曲柄為主動件，滑塊為工作件，傳動角γ為連桿與導路垂線所夾銳角，如圖2-19所示。最小傳動角γmin出現在曲柄垂直於導路時的位置，並且位於與偏距方向相反一側。對於對心曲柄滑塊機構，即偏距e = 0 的情況，顯然其最小傳動角γmin出現在曲柄垂直於導路時的位置。
對以曲柄為主動件的擺動導桿機構，因為滑塊對導桿的作用力始終垂直於導桿，其傳動角γ恆為90°，即γ = γmin = γmax =90°,表明導桿機構具有最好的傳力性能。
2.止點
從Ft = F cosα知，當壓力角α = 90°時，對從動件的作用力或力矩為零，此時連桿不能驅動從動件工作。機構處在這種位置稱為止點，又稱死點。如圖2-20a)所示的曲柄搖桿機構，當從動曲柄AB與連桿BC共線時，出現壓力角α = 90°，傳動角γ = 0。如圖2-20b)所示的曲柄滑塊機構，如果以滑塊作主動，則當從動曲柄AB與連桿BC共線時，外力F無法推動從動曲柄轉動。機構處於止點位置，一方面驅動力作用降為零，從動件要依靠慣性越過止點；另一方面是方向不定，可能因偶然外力的影響造成反轉。
四桿機構是否存在止點，取決於從動件是否與連桿共線。例如上述圖2-20a)所示的曲柄搖桿機構，如果改搖桿主動為曲柄主動，則搖桿為從動件，因連桿BC與搖桿CD不存在共線的位置，故不存在止點。又例如前述圖2-20b)所示的曲柄滑塊機構，如果改曲柄為主動，就不存在止點。
止點的存在對機構運動是不利的，應盡量避免出現止點。當無法避免出現止點時，一般可以採用加大從動件慣性的方法，靠慣性幫助通過止點。例如內燃機曲軸上的飛輪。也可以採用機構錯位排列的方法，靠兩組機構止點位置差的作用通過各自的止點。
在實際工程應用中，有許多場合是利用止點位置來實現一定工作要求的。如圖2-21a）所示為一種快速夾具，要求夾緊工件後夾緊反力不能自動松開夾具，所以將夾頭構件1看成主動件，當連桿2和從動件3共線時，機構處於止點，夾緊反力N對搖桿3的作用力矩為零。這樣，無論N有多大，也無法推動搖桿3而松開夾具。當我們用手搬動連桿2的延長部分時，因主動件的轉換破壞了止點位置而輕易地松開工件。如圖2-21b)所示為飛機起落架處於放下機輪的位置，地面反力作用於機輪上使AB件為主動件，從動件CD與連桿BC成一直線，機構處於止點，只要用很小的鎖緊力作用於CD桿即可有效地保持著支撐狀態。當飛機升空離地要收起機輪時，只要用較小力量推動CD，因主動件改為CD破壞了止點位置而輕易地收起機輪。此外，還有汽車發動機蓋、折疊椅等。
第四節 平面四桿機構運動設計簡介
四桿機構的設計方法有圖解法、試驗法、解析法三種。本節僅介紹圖解法。
一、按給定的連桿長度和位置設計平面四桿機構
1.按連桿的預定位置設計四桿機構
【例2-2】 已知連桿BC的長度和依次占據的三個位置B1C1、B2C2、B3C3 ，如圖2-22所示。求確定滿足上述條件的鉸鏈四桿機構的其它各桿件的長度和位置。
解：顯然B點的運動軌跡是由B1、B2、B3三點所確定的圓弧，C點的運動軌跡是由C1、C2、C3三點所確定的圓弧，分別找出這兩段圓弧的圓心A和D，也就完成了本四桿機構的設計。因為此時機架AD已定，連架桿CD和AB也已定。具體作法如下：
(1)確定比例尺，畫出給定連桿的三個位置。實際機構往往要通過縮小或放大比例後才便於作圖設計，應根據實際情況選擇適當的比例尺 ，見式（1-1）。
(2)連結B1B2、B2B3 ，分別作直線段B1B2和B2B3的垂直平分線b12和b23（圖中細實線），此兩垂直平分線的交點A即為所求B1、B2、B3三點所確定圓弧的圓心。
(3)連結C1C2、C2C3，分別作直線段C1C2和C2C3的垂直平分線c12、c23（圖中細實線）交於點D，即為所求C1、C2、C3三點所確定圓弧的圓心。
(4)以A點和D點作為連架鉸鏈中心，分別連結AB3、B3C3、C3D（圖中粗實線）即得所求四桿機構。從圖中量得各桿的長度再乘以比例尺，就得到實際結構長度尺寸。
在實際工程中，有時只對連桿的兩個極限位置提出要求。這樣一來，要設計滿足條件的四桿機構就會有很多種結果，這時應該根據實際情況提出附加條件。
【實訓例2-3】 如圖2-23所示的加熱爐門啟閉機構，圖中Ⅰ為爐門關閉位置，使用要求在完全開啟後門背朝上水平放置並略低於爐口下沿，見圖中Ⅱ位置。
解：把爐門當作連桿BC，已知的兩個位置B1C1和B2C2 ，B和C已成為兩個鉸點，分別作直線段B1B2、C1C2的平分線得b12和c12 ，另外兩鉸點A和D就在這兩根平分線上。為確定A、D的位置，根據實際安裝需要，希望A、D兩鉸鏈均安裝在爐的正壁面上即圖中yy位置，yy直線分別與b12、c12相交點A和D即為所求。
二、按給定的行程速比系數設計四桿機構
設計具有急回特性的四桿機構，一般是根據運動要求選定行程速比系數，然後根據機構極位的幾何特點，結合其他輔助條件進行設計。
【實訓例2-4】 已知行程速比系數K，搖桿長度lCD，最大擺角 ，請用圖解法設計此曲柄搖桿機構。
解：設計過程如圖2-24所示，具體步驟：
(1)由速比系數K計算極位角θ。由式（2-2）知

(2)選擇合適的比例尺，作圖求搖桿的極限位置。取搖桿長度lCD除以比例尺 得圖中搖桿長CD，以CD為半徑、任定點D為圓心、任定點C1為起點做弧C，使弧C所對應的圓心角等於或大於最大擺角 ，連接D點和C1點的線段C1D為搖桿的一個極限位置，過D點作與C1D夾角等於最大擺角 的射線交圓弧於C2點得搖桿的另一個極限位置C2D。
(3)求曲柄鉸鏈中心。過C1點在D點同側作C1C2的垂線H，過C2點作與D點同側與直線段C1C2夾角為（900－θ）的直線J交直線H於點P，連接C2P，在直線段C2P上截取C2P/2得點O，以O點為圓點、OP為半徑，畫圓K ，在C1C2弧段以外在K上任取一點A為鉸鏈中心。
(4)求曲柄和連桿的鉸鏈中心。連接A、C2點得直線段AC2為曲柄與連桿長度之和，以A點為圓心、AC1為半徑作弧交AC2於點E，可以證明曲柄長度AB = C2E/2，於是以A點為圓心、C2E/2為半徑畫弧交AC2於點B2為曲柄與連桿的鉸接中心。
(5)計算各桿的實際長度。分別量取圖中AB2、AD、B2C2的長度，計算得：
曲柄長 lAB = AB2，連桿長 lBC = B2C2 ，機架長 lAD = AD。
習題二
2-1 鉸鏈四桿機構按運動形式可分為哪三種類型？各有什麼特點？試舉出它們的應用實例。
2-2 鉸鏈四桿機構中曲柄存在的條件是什麼？
2-3 機構的急回特性有何作用？判斷四桿機構有無急回特性的根據是什麼？
2-4 題圖所示的鉸鏈四桿機構中，各構件的長度已知，問分別以a、b、c、d為機架時，各得什麼類型的機構？
2-5 標注出各機構在題圖所示位置的壓力角和傳動角。
實訓二 設計平面四桿機構
1.實訓目的
掌握平面四桿機構的圖解設計方法，初步了解和掌握計算機輔助設計在平面四桿機構設計中的應用。
2.實訓內容和要求
（1）設計一鉸鏈四桿機構，已知搖桿長LC D = 0.12m , 擺角 ＝45°，機架長LAD = 0.10m，行程速比系數K=1.4，試用圖解法求曲柄和連桿的長度。
（2）使用圖解法設計一擺動導桿機構。已知行程速比系數K=1.5，機架長LAD=0.18m。
可自選一題目，採用計算機輔助設計（用AutoCAD圖解設計）。
3.實訓過程。參考實訓例2-4。
4. 採用AutoCAD圖解設計的實訓步驟
按照自選好的題目初步構思、擬定作圖步驟，然後上機操作：①進入AutoCAD工作界面；②按作圖步驟作圖；③利用查詢功能測出設計結果；④保存設計結果。

8. 機械設計 飛剪機構

橫向剪切運行中的軋件的剪切機叫做飛剪，是一種能快速切斷鐵板、鋼管、紙卷的加工設備，是冶金軋鋼行業、高速線材及螺紋鋼定尺剪斷機，是現代軋制棒材剪斷中的產品，具有耗電少、投資成本低的特點。飛剪是鋼鐵企業用來對金屬坯料進行剪切加工的重要設備，其性能的優劣將直接影響軋制生產線的生產效率。飛剪機構的結構形式有很多種．本章採用四連桿結構形式，通過對其機架、上下曲柄、上下連桿、上下搖桿和工件的簡單三維建模．並進行裝配、模擬，可以得出工件在剪切過程中受到的剪切力和兩剪刃的運動軌跡。飛剪常用於軋鋼，造紙等生產線上。在連軋鋼坯車間或小型型鋼車間里，它安放在軋制線的後部，將軋件切成定尺或僅切頭切尾。在冷、熱帶鋼車間的橫剪機組、重剪機組、鍍鋅機組和鍍錫機組里都配置有各種不同類型的飛剪，將帶鋼剪成定尺或裁成規定重量的鋼卷。廣泛採用飛剪有利於使軋鋼生產迅速向高速化、連續化方向發展。因此，它是軋鋼生產發展的重要環節之一。

9. 帶式輸送機傳動裝置

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10. 江湖告急-機械設計課程設計 設計傳動裝置

僅供參考

一跡正、傳動方案擬定
第二組第三個數據：設計帶式輸送機傳動裝置中的一級圓柱齒輪減速器
（1） 工作條件：使用年限10年，每年按300天計算，兩班制工作，載荷平穩。
（2） 原始數據：滾筒圓周力F=1.7KN；帶速V=1.4m/s；
滾筒直徑D=220mm。
運動簡圖
二、電動機的選擇
1、電動機類型和結構型式的選擇：按已知的工作要求和 條件，選用 Y系列三相非同步電動機。
2、確定電動機的功率：
（1）傳動裝置的總效率：
η總=η帶×η2軸承×η齒輪×η聯軸器×η滾筒
=0.96×0.992×0.97×0.99×0.95
=0.86
(2)電機所需的工作功率：
Pd=FV/1000η總
=1700×1.4/1000×0.86
=2.76KW
3、確定電動機轉速：
滾筒軸的工作轉速：
Nw=60×1000V/πD
=60×1000×1.4/π×220
=121.5r/min

根據【2】表2.2中推薦的合理傳動比范圍，取V帶傳動比Iv=2~4，單級圓柱齒輪傳動比范圍Ic=3~5，則合理總傳動比i的范圍為i=6~20，故電動機轉速的可選范圍為nd=i×nw=（6~20）×121.5=729~2430r/min
符合這一范圍的同步轉滾或速有960 r/min和1420r/min。由【2】表8.1查出有三種適用的電動機型號、如下表
方案 電動機型號 額定功率 電動機轉速（r/min） 傳動裝置的傳動比
KW 同轉 滿轉 總傳動比 帶大州伍 齒輪
1 Y132s-6 3 1000 960 7.9 3 2.63
2 Y100l2-4 3 1500 1420 11.68 3 3.89

綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，比較兩種方案可知：方案1因電動機轉速低，傳動裝置尺寸較大，價格較高。方案2適中。故選擇電動機型號Y100l2-4。
4、確定電動機型號
根據以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉速，選定電動機型號為
Y100l2-4。
其主要性能：額定功率：3KW，滿載轉速1420r/min，額定轉矩2.2。
三、計算總傳動比及分配各級的傳動比
1、總傳動比：i總=n電動/n筒=1420/121.5=11.68
2、分配各級傳動比
（1） 取i帶=3
（2） ∵i總=i齒×i 帶π
∴i齒=i總/i帶=11.68/3=3.89
四、運動參數及動力參數計算
1、計算各軸轉速（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、 計算各軸的功率（KW）
PI=Pd×η帶=2.76×0.96=2.64KW
PII=PI×η軸承×η齒輪=2.64×0.99×0.97=2.53KW

3、 計算各軸轉矩
Td=9.55Pd/nm=9550×2.76/1420=18.56N?m
TI=9.55p2入/n1 =9550x2.64/473.33=53.26N?m

TII =9.55p2入/n2=9550x2.53/121.67=198.58N?m

五、傳動零件的設計計算
1、 皮帶輪傳動的設計計算
（1） 選擇普通V帶截型
由課本[1]P189表10-8得：kA=1.2 P=2.76KW
PC=KAP=1.2×2.76=3.3KW
據PC=3.3KW和n1=473.33r/min
由課本[1]P189圖10-12得：選用A型V帶
（2） 確定帶輪基準直徑，並驗算帶速
由[1]課本P190表10-9，取dd1=95mm>dmin=75
dd2=i帶dd1(1-ε)=3×95×(1-0.02)=279.30 mm
由課本[1]P190表10-9，取dd2=280
帶速V：V=πdd1n1/60×1000
=π×95×1420/60×1000
=7.06m/s
在5~25m/s范圍內，帶速合適。
（3） 確定帶長和中心距
初定中心距a0=500mm
Ld=2a0+π(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0
=2×500+3.14(95+280)+(280-95)2/4×450
=1605.8mm
根據課本[1]表（10-6）選取相近的Ld=1600mm
確定中心距a≈a0+(Ld-Ld0)/2=500+(1600-1605.8)/2
=497mm
(4) 驗算小帶輪包角
α1=1800-57.30 ×(dd2-dd1)/a
=1800-57.30×(280-95)/497
=158.670>1200（適用）
（5） 確定帶的根數
單根V帶傳遞的額定功率.據dd1和n1，查課本圖10-9得 P1=1.4KW
i≠1時單根V帶的額定功率增量.據帶型及i查[1]表10-2得 △P1=0.17KW
查[1]表10-3，得Kα=0.94；查[1]表10-4得 KL=0.99
Z= PC/[(P1+△P1)KαKL]
=3.3/[(1.4+0.17) ×0.94×0.99]
=2.26 (取3根)
(6) 計算軸上壓力
由課本[1]表10-5查得q=0.1kg/m，由課本式（10-20）單根V帶的初拉力：
F0=500PC/ZV[（2.5/Kα）-1]+qV2=500x3.3/[3x7.06(2.5/0.94-1)]+0.10x7.062 =134.3kN
則作用在軸承的壓力FQ
FQ=2ZF0sin(α1/2)=2×3×134.3sin(158.67o/2)
=791.9N

2、齒輪傳動的設計計算
（1）選擇齒輪材料與熱處理：所設計齒輪傳動屬於閉式傳動，通常
齒輪採用軟齒面。查閱表[1] 表6-8，選用價格便宜便於製造的材料，小齒輪材料為45鋼，調質，齒面硬度260HBS；大齒輪材料也為45鋼，正火處理，硬度為215HBS；
精度等級：運輸機是一般機器，速度不高，故選8級精度。
(2)按齒面接觸疲勞強度設計
由d1≥ (6712×kT1(u+1)/φ[σH]2)1/3
確定有關參數如下：傳動比i齒=3.89
取小齒輪齒數Z1=20。則大齒輪齒數：Z2=iZ1= ×20=77.8取z2=78
由課本表6-12取φd=1.1
(3)轉矩T1
T1=9.55×106×P1/n1=9.55×106×2.61/473.33=52660N?mm
(4)載荷系數k : 取k=1.2
(5)許用接觸應力[σH]
[σH]= σHlim ZN/SHmin 由課本[1]圖6-37查得：
σHlim1=610Mpa σHlim2=500Mpa
接觸疲勞壽命系數Zn：按一年300個工作日，每天16h計算，由公式N=60njtn 計算
N1=60×473.33×10×300×18=1.36x109
N2=N/i=1.36x109 /3.89=3.4×108
查[1]課本圖6-38中曲線1，得 ZN1=1 ZN2=1.05
按一般可靠度要求選取安全系數SHmin=1.0
[σH]1=σHlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610 Mpa
[σH]2=σHlim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525Mpa
故得：
d1≥ (6712×kT1(u+1)/φ[σH]2)1/3
=49.04mm
模數：m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm
取課本[1]P79標准模數第一數列上的值，m=2.5
(6)校核齒根彎曲疲勞強度
σ bb=2KT1YFS/bmd1
確定有關參數和系數
分度圓直徑：d1=mZ1=2.5×20mm=50mm
d2=mZ2=2.5×78mm=195mm
齒寬：b=φdd1=1.1×50mm=55mm
取b2=55mm b1=60mm
(7)復合齒形因數YFs 由課本[1]圖6-40得：YFS1=4.35,YFS2=3.95
(8)許用彎曲應力[σbb]
根據課本[1]P116：
[σbb]= σbblim YN/SFmin
由課本[1]圖6-41得彎曲疲勞極限σbblim應為： σbblim1=490Mpa σbblim2 =410Mpa
由課本[1]圖6-42得彎曲疲勞壽命系數YN：YN1=1 YN2=1
彎曲疲勞的最小安全系數SFmin ：按一般可靠性要求，取SFmin =1
計算得彎曲疲勞許用應力為
[σbb1]=σbblim1 YN1/SFmin=490×1/1=490Mpa
[σbb2]= σbblim2 YN2/SFmin =410×1/1=410Mpa
校核計算
σbb1=2kT1YFS1/ b1md1=71.86pa< [σbb1]
σbb2=2kT1YFS2/ b2md1=72.61Mpa< [σbb2]
故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠
(9)計算齒輪傳動的中心矩a
a=(d1+d2)/2= (50+195)/2=122.5mm
(10)計算齒輪的圓周速度V
計算圓周速度V=πn1d1/60×1000=3.14×473.33×50/60×1000=1.23m/s
因為V＜6m/s，故取8級精度合適．

六、軸的設計計算
從動軸設計
1、選擇軸的材料 確定許用應力
選軸的材料為45號鋼，調質處理。查[2]表13-1可知：
σb=650Mpa,σs=360Mpa,查[2]表13-6可知：[σb+1]bb=215Mpa
[σ0]bb=102Mpa,[σ-1]bb=60Mpa
2、按扭轉強度估算軸的最小直徑
單級齒輪減速器的低速軸為轉軸，輸出端與聯軸器相接，
從結構要求考慮，輸出端軸徑應最小，最小直徑為：
d≥C
查[2]表13-5可得，45鋼取C=118
則d≥118×(2.53/121.67)1/3mm=32.44mm
考慮鍵槽的影響以及聯軸器孔徑系列標准，取d=35mm
3、齒輪上作用力的計算
齒輪所受的轉矩：T=9.55×106P/n=9.55×106×2.53/121.67=198582 N
齒輪作用力：
圓周力：Ft=2T/d=2×198582/195N=2036N
徑向力：Fr=Fttan200=2036×tan200=741N
4、軸的結構設計
軸結構設計時，需要考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式，按比例繪制軸系結構草圖。
（1）、聯軸器的選擇
可採用彈性柱銷聯軸器，查[2]表9.4可得聯軸器的型號為HL3聯軸器：35×82 GB5014-85
（2）、確定軸上零件的位置與固定方式
單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對稱布置
在齒輪兩邊。軸外伸端安裝聯軸器，齒輪靠油環和套筒實現
軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實現周向固定，兩端軸
承靠套筒實現軸向定位，靠過盈配合實現周向固定 ，軸通
過兩端軸承蓋實現軸向定位，聯軸器靠軸肩平鍵和過盈配合
分別實現軸向定位和周向定位
（3）、確定各段軸的直徑
將估算軸d=35mm作為外伸端直徑d1與聯軸器相配（如圖），
考慮聯軸器用軸肩實現軸向定位，取第二段直徑為d2=40mm
齒輪和左端軸承從左側裝入，考慮裝拆方便以及零件固定的要求，裝軸處d3應大於d2，取d3=4 5mm，為便於齒輪裝拆與齒輪配合處軸徑d4應大於d3，取d4=50mm。齒輪左端用用套筒固定,右端用軸環定位,軸環直徑d5
滿足齒輪定位的同時,還應滿足右側軸承的安裝要求,根據選定軸承型號確定.右端軸承型號與左端軸承相同,取d6=45mm.
(4)選擇軸承型號.由[1]P270初選深溝球軸承,代號為6209,查手冊可得:軸承寬度B=19,安裝尺寸D=52,故軸環直徑d5=52mm.
(5）確定軸各段直徑和長度
Ⅰ段：d1=35mm 長度取L1=50mm

II段:d2=40mm
初選用6209深溝球軸承，其內徑為45mm,
寬度為19mm.考慮齒輪端面和箱體內壁，軸承端面和箱體內壁應有一定距離。取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應根據密封蓋的寬度，並考慮聯軸器和箱體外壁應有一定矩離而定，為此，取該段長為55mm，安裝齒輪段長度應比輪轂寬度小2mm,故II段長：
L2=（2+20+19+55）=96mm
III段直徑d3=45mm
L3=L1-L=50-2=48mm
Ⅳ段直徑d4=50mm
長度與右面的套筒相同，即L4=20mm
Ⅴ段直徑d5=52mm. 長度L5=19mm
由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=96mm
(6)按彎矩復合強度計算
①求分度圓直徑：已知d1=195mm
②求轉矩：已知T2=198.58N?m
③求圓周力：Ft
根據課本P127（6-34）式得
Ft=2T2/d2=2×198.58/195=2.03N
④求徑向力Fr
根據課本P127（6-35）式得
Fr=Ft?tanα=2.03×tan200=0.741N
⑤因為該軸兩軸承對稱，所以：LA=LB=48mm

(1)繪制軸受力簡圖（如圖a）
（2）繪制垂直面彎矩圖（如圖b）
軸承支反力：
FAY=FBY=Fr/2=0.74/2=0.37N
FAZ=FBZ=Ft/2=2.03/2=1.01N
由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為
MC1=FAyL/2=0.37×96÷2=17.76N?m
截面C在水平面上彎矩為：
MC2=FAZL/2=1.01×96÷2=48.48N?m
(4)繪制合彎矩圖（如圖d）
MC=(MC12+MC22)1/2=（17.762+48.482)1/2=51.63N?m
(5)繪制扭矩圖（如圖e）
轉矩：T=9.55×（P2/n2）×106=198.58N?m
(6)繪制當量彎矩圖（如圖f）
轉矩產生的扭剪文治武功力按脈動循環變化，取α=0.2，截面C處的當量彎矩：
Mec=[MC2+(αT)2]1/2
=[51.632+(0.2×198.58)2]1/2=65.13N?m
(7)校核危險截面C的強度
由式（6-3）

σe=65.13/0.1d33=65.13x1000/0.1×453
=7.14MPa< [σ-1]b=60MPa
∴該軸強度足夠。

主動軸的設計
1、選擇軸的材料 確定許用應力
選軸的材料為45號鋼，調質處理。查[2]表13-1可知：
σb=650Mpa,σs=360Mpa,查[2]表13-6可知：[σb+1]bb=215Mpa
[σ0]bb=102Mpa,[σ-1]bb=60Mpa
2、按扭轉強度估算軸的最小直徑
單級齒輪減速器的低速軸為轉軸，輸出端與聯軸器相接，
從結構要求考慮，輸出端軸徑應最小，最小直徑為：
d≥C
查[2]表13-5可得，45鋼取C=118
則d≥118×(2.64/473.33)1/3mm=20.92mm
考慮鍵槽的影響以系列標准，取d=22mm
3、齒輪上作用力的計算
齒輪所受的轉矩：T=9.55×106P/n=9.55×106×2.64/473.33=53265 N
齒輪作用力：
圓周力：Ft=2T/d=2×53265/50N=2130N
徑向力：Fr=Fttan200=2130×tan200=775N
確定軸上零件的位置與固定方式
單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對稱布置
在齒輪兩邊。齒輪靠油環和套筒實現 軸向定位和固定
，靠平鍵和過盈配合實現周向固定，兩端軸
承靠套筒實現軸向定位，靠過盈配合實現周向固定 ，軸通
過兩端軸承蓋實現軸向定位，
4 確定軸的各段直徑和長度
初選用6206深溝球軸承，其內徑為30mm,
寬度為16mm.。考慮齒輪端面和箱體內壁，軸承端面與箱體內壁應有一定矩離，則取套筒長為20mm，則該段長36mm，安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm。
(2)按彎扭復合強度計算
①求分度圓直徑：已知d2=50mm
②求轉矩：已知T=53.26N?m
③求圓周力Ft：根據課本P127（6-34）式得
Ft=2T3/d2=2×53.26/50=2.13N
④求徑向力Fr根據課本P127（6-35）式得
Fr=Ft?tanα=2.13×0.36379=0.76N
⑤∵兩軸承對稱
∴LA=LB=50mm
(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZ
FAX=FBY=Fr/2=0.76/2=0.38N
FAZ=FBZ=Ft/2=2.13/2=1.065N
(2) 截面C在垂直面彎矩為
MC1=FAxL/2=0.38×100/2=19N?m
(3)截面C在水平面彎矩為
MC2=FAZL/2=1.065×100/2=52.5N?m
(4)計算合成彎矩
MC=（MC12+MC22）1/2
=（192+52.52）1/2
=55.83N?m
(5)計算當量彎矩：根據課本P235得α=0.4
Mec=[MC2+(αT)2]1/2=[55.832+(0.4×53.26)2]1/2
=59.74N?m
(6)校核危險截面C的強度
由式（10-3）
σe=Mec/（0.1d3）=59.74x1000/(0.1×303)
=22.12Mpa<[σ-1]b=60Mpa
∴此軸強度足夠

（7） 滾動軸承的選擇及校核計算
一從動軸上的軸承
根據根據條件，軸承預計壽命
L'h=10×300×16=48000h
(1)由初選的軸承的型號為: 6209,
查[1]表14-19可知:d=55mm,外徑D=85mm,寬度B=19mm,基本額定動載荷C=31.5KN, 基本靜載荷CO=20.5KN,
查[2]表10.1可知極限轉速9000r/min

（1）已知nII=121.67(r/min)

兩軸承徑向反力：FR1=FR2=1083N
根據課本P265（11-12）得軸承內部軸向力
FS=0.63FR 則FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1083=682N
(2) ∵FS1+Fa=FS2 Fa=0
故任意取一端為壓緊端，現取1端為壓緊端
FA1=FS1=682N FA2=FS2=682N
(3)求系數x、y
FA1/FR1=682N/1038N =0.63
FA2/FR2=682N/1038N =0.63
根據課本P265表（14-14）得e=0.68
FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1
y1=0 y2=0
(4)計算當量載荷P1、P2
根據課本P264表（14-12）取f P=1.5
根據課本P264（14-7）式得
P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×1083+0)=1624N
P2=fp(x2FR1+y2FA2)= 1.5×(1×1083+0)=1624N
(5)軸承壽命計算
∵P1=P2 故取P=1624N
∵深溝球軸承ε=3
根據手冊得6209型的Cr=31500N
由課本P264（14-5）式得
LH=106(ftCr/P)ε/60n
=106(1×31500/1624)3/60X121.67=998953h>48000h
∴預期壽命足夠

二.主動軸上的軸承:
(1)由初選的軸承的型號為:6206
查[1]表14-19可知:d=30mm,外徑D=62mm,寬度B=16mm,
基本額定動載荷C=19.5KN,基本靜載荷CO=111.5KN,
查[2]表10.1可知極限轉速13000r/min
根據根據條件，軸承預計壽命
L'h=10×300×16=48000h
（1）已知nI=473.33(r/min)
兩軸承徑向反力：FR1=FR2=1129N
根據課本P265（11-12）得軸承內部軸向力
FS=0.63FR 則FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1129=711.8N
(2) ∵FS1+Fa=FS2 Fa=0
故任意取一端為壓緊端，現取1端為壓緊端
FA1=FS1=711.8N FA2=FS2=711.8N
(3)求系數x、y
FA1/FR1=711.8N/711.8N =0.63
FA2/FR2=711.8N/711.8N =0.63
根據課本P265表（14-14）得e=0.68
FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1
y1=0 y2=0
(4)計算當量載荷P1、P2
根據課本P264表（14-12）取f P=1.5
根據課本P264（14-7）式得
P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×1129+0)=1693.5N
P2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5×(1×1129+0)= 1693.5N
(5)軸承壽命計算
∵P1=P2 故取P=1693.5N
∵深溝球軸承ε=3
根據手冊得6206型的Cr=19500N
由課本P264（14-5）式得
LH=106(ftCr/P)ε/60n
=106(1×19500/1693.5)3/60X473.33=53713h>48000h
∴預期壽命足夠

七、鍵聯接的選擇及校核計算
1．根據軸徑的尺寸，由[1]中表12-6
高速軸(主動軸)與V帶輪聯接的鍵為：鍵8×36 GB1096-79
大齒輪與軸連接的鍵為：鍵 14×45 GB1096-79
軸與聯軸器的鍵為：鍵10×40 GB1096-79
2．鍵的強度校核
大齒輪與軸上的鍵 ：鍵14×45 GB1096-79
b×h=14×9,L=45,則Ls=L-b=31mm
圓周力：Fr=2TII/d=2×198580/50=7943.2N
擠壓強度： =56.93<125~150MPa=[σp]
因此擠壓強度足夠
剪切強度： =36.60<120MPa=[ ]
因此剪切強度足夠
鍵8×36 GB1096-79和鍵10×40 GB1096-79根據上面的步驟校核，並且符合要求。

八、減速器箱體、箱蓋及附件的設計計算~
1、減速器附件的選擇
通氣器
由於在室內使用，選通氣器（一次過濾），採用M18×1.5
油麵指示器
選用游標尺M12
起吊裝置
採用箱蓋吊耳、箱座吊耳.

放油螺塞
選用外六角油塞及墊片M18×1.5
根據《機械設計基礎課程設計》表5.3選擇適當型號：
起蓋螺釘型號：GB/T5780 M18×30,材料Q235
高速軸軸承蓋上的螺釘：GB5783～86 M8X12,材料Q235
低速軸軸承蓋上的螺釘：GB5783～86 M8×20,材料Q235
螺栓：GB5782～86 M14×100，材料Q235
箱體的主要尺寸：
：
(1)箱座壁厚z=0.025a+1=0.025×122.5+1= 4.0625 取z=8
(2)箱蓋壁厚z1=0.02a+1=0.02×122.5+1= 3.45
取z1=8
(3)箱蓋凸緣厚度b1=1.5z1=1.5×8=12
(4)箱座凸緣厚度b=1.5z=1.5×8=12
(5)箱座底凸緣厚度b2=2.5z=2.5×8=20

(6)地腳螺釘直徑df =0.036a+12=
0.036×122.5+12=16.41(取18)
(7)地腳螺釘數目n=4 (因為a<250)
(8)軸承旁連接螺栓直徑d1= 0.75df =0.75×18= 13.5 (取14)
(9)蓋與座連接螺栓直徑 d2=(0.5-0.6)df =0.55× 18=9.9 (取10)
(10)連接螺栓d2的間距L=150-200
(11)軸承端蓋螺釘直d3=(0.4-0.5)df=0.4×18=7.2(取8)
(12)檢查孔蓋螺釘d4=(0.3-0.4)df=0.3×18=5.4 (取6)
(13)定位銷直徑d=(0.7-0.8)d2=0.8×10=8
(14)df.d1.d2至外箱壁距離C1
(15) Df.d2

(16)凸台高度：根據低速級軸承座外徑確定，以便於扳手操作為准。
(17)外箱壁至軸承座端面的距離C1＋C2＋（5～10）
(18)齒輪頂圓與內箱壁間的距離：＞9.6 mm
(19)齒輪端面與內箱壁間的距離：=12 mm
(20)箱蓋，箱座肋厚：m1=8 mm,m2=8 mm
(21)軸承端蓋外徑∶D＋（5～5．5）d3

D～軸承外徑
(22)軸承旁連接螺栓距離：盡可能靠近，以Md1和Md3 互不幹涉為准，一般取S＝D2.

九、潤滑與密封
1.齒輪的潤滑
採用浸油潤滑，由於為單級圓柱齒輪減速器，速度ν<12m/s，當m<20 時，浸油深度h約為1個齒高，但不小於10mm，所以浸油高度約為36mm。
2.滾動軸承的潤滑
由於軸承周向速度為，所以宜開設油溝、飛濺潤滑。
3.潤滑油的選擇
齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用於小型設備，選用GB443-89全損耗系統用油L-AN15潤滑油。
4.密封方法的選取
選用凸緣式端蓋易於調整，採用悶蓋安裝骨架式旋轉軸唇型密封圈實現密封。密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為GB894.1-86-25軸承蓋結構尺寸按用其定位的軸承的外徑決定。

十、設計小結
課程設計體會
課程設計都需要刻苦耐勞，努力鑽研的精神。對於每一個事物都會有第一次的吧，而沒一個第一次似乎都必須經歷由感覺困難重重，挫折不斷到一步一步克服，可能需要連續幾個小時、十幾個小時不停的工作進行攻關；最後出成果的瞬間是喜悅、是輕松、是舒了口氣！
課程設計過程中出現的問題幾乎都是過去所學的知識不牢固，許多計算方法、公式都忘光了，要不斷的翻資料、看書，和同學們相互探討。雖然過程很辛苦，有時還會有放棄的念頭，但始終堅持下來，完成了設計，而且學到了，應該是補回了許多以前沒學好的知識，同時鞏固了這些知識，提高了運用所學知識的能力。

十一、參考資料目錄
[1]《機械設計基礎課程設計》，高等教育出版社，陳立德主編，2004年7月第2版；
[2] 《機械設計基礎》，機械工業出版社 胡家秀主編 2007年7月第1版