自動切管機傳動裝置的設計

1. 半自動切管機設計圖紙，誰有發過來參考一下

用氣缸來作為控制元件，用表控TPC4-4TD來控制氣缸的動作，很容易實現切管機的自動控制內，無需專業技術容。

下面是實物接線圖可供參考：

這個是通用的接線圖，用於切管機控制可根據實際需要來接線，根據實際需要配置輸入端的開關和感應開關，根據實際需要配置氣缸的電磁閥。

2. 機械創新設計作品 [機械創新設計教學大綱]

《機械創新課程設計》教學大綱

一、設計目的與任務

（一）設計目的

綜合運用《機械原理》課程以及其它先修課程的理論和生產實際知識，進行機械設計的基本訓練。培養學生理論聯系實際的能力。

培養學生創新設計意識、創新思維能力及綜合設計能力。要求同學針對某一機構設計出多種不同方案，優選出最佳的設計方案。

提高同學理論聯系實際，發現問題、思考問題和解決問題的能力。 （二）設計任務

要求每個同學按照所選定的設計題目要求，相應完成配匹任務：用圖解法或解析法完成機構的運動方案設計，設計多種方案，多方案比較後最後選出最佳設計方案用機構運動簡圖表示所設計機構並說明其工作原理，完成設計說明書一份。

二、設計內容、設計時間和地點

（一）設計內容

1.機器魚 任務要求：

（1）能模仿魚的基本動作：游動和漂浮； （2）一個輸入，兩個輸出； （3）畫出機構運動簡圖。

2.爬行昆蟲 任務要求：

（1）能模仿昆蟲直線爬行，足的數目和樣式自定； （2）遇到前方障礙（高度為昆蟲的三分之一以下），能越過； （3）在爬行和越障時，要保持身體穩定，不能跌倒。

3.半自動黑板擦

隨著多媒體技術的推廣和應用，學校里的大部分課程採用了多媒體教學，但某些課程或某些章節仍然離不開黑板板書，這就需要人來動手擦黑板蘆指咐，費時費力，而且對人的身體健康也有影響。設計一種半自動黑板擦就顯得很有必要。

任務要求：

（1）力度適當，要能擦掉痕跡； （2）能清除死角；

（3）操作容易，結構簡單，去除痕跡快； （4）閑置時，不影響正常板書。

4.半自動拉幕機構

舞台上的布幔懸掛較高，層次多，厚而重。劇情進展過程中要不斷拉動布幔。以往的拉幕工作有人來完成，費力切影響整個舞台背景效果。設計一套簡單的自動拉幕機構即可解決問題，該機構還可用在高大建築物的窗簾開啟和關閉上。

任務要求：

（1）能自動來回拉動厚重的布幔，使布幔開啟和閉合； （2）速度均勻； （3）操作容易。 5.半自動晾衣架

晾曬衣物是頻繁而單調的工作。如果晾衣架是固定的，無疑增加辛苦的程度，而且有時還有危險。設計一款實用的半自動晾衣架將會為所有的家庭主婦們帶來便利。

任務要求：

（1）晾衣架能自動升降以緩解舉手晾衣的麻煩；

（2）晾衣架能自動伸出和縮回，既充分利用了陽光，減少事故隱患，又不影響整個小區的總體美觀；

（3）足夠的承載力； （4）操作方便，省力。 6.自動擦窗器

現代的樓宇越來越高，所用的玻璃窗和玻璃幕牆也越來越多，隨之而興起了一類新興職業：蜘蛛人。蜘蛛人的工作單調、勞累而且隨時有生命的危險。自動擦窗器將會有很大的市場前景。

任務要求：

（1）能從事室內外的玻璃擦洗工作； （2）運動自如靈活，不留死角； （3）安全性高。 7.平面行走機構

微小機械和微型機械同是精密機械學科延伸發展的兩個新的生長點，在醫療、微電子精細加工設備、微組裝技術以及航空航天等高科技領域，都有著非常迫切的研究開發需求。

微小機械研究的一項關鍵技術就是微驅動技術，包括微驅動機構和微行走機陪純構。 任務要求：

（1）繪制出平面行走微小機構的運動原理圖； （2）體積小，結構簡單，製作和控制容易。

8.簡易垃圾袋支架 任務要求：

（1）設計出運動原理圖；

（2）放垃圾時，逗蔽支架自動張開，撐開垃圾袋； （3）不放垃圾時，支架自動吸合，密封垃圾袋； （4）支架是可調的，能適應各種大小的垃圾袋。

9.設計某物料壓片機的加壓機構。其工藝流程為： （1）乾粉料均勻篩入圓桶形型腔（圖1-a）；

（2）下沖頭下沉3mm，預防上沖頭進入型腔時把粉料撲出（圖1-b）； （3）上下沖頭同時加壓（圖1-c），並加壓一段時間； （4）上沖頭退出，下沖頭隨後頂出壓好的片坯（圖1-d）；

（5）料篩推出片坯（圖1-e）。 其設計參數為：沖頭壓力為150KN ； 生產率為每分鍾25片；機器運轉不均勻系數10%；驅動電機可任選。

乾粉料

料篩

上沖頭

片坯

上沖頭

a）

b）

c） 圖1

d）

e）

10.設計高速攝影機的拉片機構的改進設計 （1）工作原理

如圖2所示為高速攝影機暴光窗部分的運動簡圖，高速攝影機工作時，輸片輪始終以等角速度ω0 轉動，它使膠片作行事運動（v0），但要求膠片在暴光窗處能作周期性的間歇運動，當暴光窗處的膠片靜止時，定位銷插入膠片的齒孔中，使膠片定位，然後將暴光窗打開，讓膠片暴光。暴光結束後，關閉暴光窗，拔出定位銷，膠片被快速地向下拉過一個畫面（每個畫面所佔片長稱節距p）。

曝光窗

膠片 導片輪

定位銷

P=19mm

膠片輪

35mm

圖2

（2）設計要求

①拉片機構使膠片產生的間歇運動，能滿足每秒鍾拍攝60張畫面的要求，並且使停歇系數μ≥0.8；

②根據高速攝影機的工作平穩性要求和為了改善膠片的受力情況，應盡量避免膠片在運動過程中受到沖擊性載荷，並應使其最大加速度盡可能小；

③機構的拉片長度誤差應在允許范圍之內。定位銷的定位動作與膠片的停、動動作要配合協調，不發生運動干涉；

④機構應盡量簡單，結構緊湊。 11.推瓶機構的改進設計

（1）題目：改進設計洗瓶機的推瓶機構。

（2）工作原理：如圖3所示是洗瓶機有關部件的工作示意圖。待洗的瓶子放在兩個轉動著的導棍上，導棍帶動瓶子旋轉。當推頭M把瓶推向前進時，轉動著的刷子就把瓶子外面洗凈。當前一個瓶子洗刷完畢時，後一個待洗的瓶子已送入導棍待推。

刷子

推頭M

導輥

圖3

（3）原始數據和設計要求：

瓶子尺寸：大端直徑d=80mm，長200mm。

推進距離L＝600mm。推瓶機構應使推頭M以均勻的速度推瓶，平穩地接觸和脫離瓶子，然後，推頭快速返回原位，准備第二個工作循環。

按生產率的要求，推程平均速度為v=45mm/s，返回時的平均速度為工作行程的3倍。 機構性能良好，結構緊湊，製造方便。 12.鐵板輸送機構的改進設計

題目：改進設計一剪板機的鐵板輸送機構。 原始數據和設計要求：

原材料為成卷的板料。每次輸送鐵板的長度為L=1900或2200mm（設計時任選一種）。

每次輸送鐵板到達規定長度後，鐵板稍停，以待剪板機構將其剪斷。剪斷工藝所需時間約為鐵板輸送周期的十五分之一。建議鐵板停歇時間不超過剪斷工藝水平時間的1.5倍，以保證有較高的生產率。

輸送機構運轉平穩，振動和沖擊盡可能減小（即要求輸送機構從動件的加速度曲線連續無突變。）

13.軋輥機構的改進設計

題目：改進一初軋機的軋輥機構。

圖4

工作原理：如圖5所示是由送料輥送進鑄坯，由工作輥將鑄坯軋製成一定尺寸的方形、矩形或圓形截面的坯料的初軋機。它在水平面和垂直面內各布置一對軋輥（圖中只畫出垂直面內的一對軋輥 ）。兩對軋輥交替軋制。軋機中工作輥中心M應沿mm軌跡運動，以適應軋制工作的需求。坯料的截面形狀由軋輥的形狀來保證。

原始數據和設計要求：

根據軋制工藝，並考慮減輕設備的載荷，對軋輥中心M 軌跡提出如下要求：

在金屬變形區末段，應是與軋制中心線平行的直線，在此直線段內軋輥對軋件進行平整，以消除軋件表面因周期間歇軋制引起波紋。因此 希望該平整段L盡可能長些。

軋制是在垂直面和水平面內交替進行的，當一個面內的一對軋輥在軋制時，另一面內的軋輥正處於空回程行程中.從實際結構上考慮，軋輥的軸向尺寸總大於軋製品截面的寬度，所以，要防止兩對軋輥在交錯時而發生碰撞.。為此，軋輥中心軌跡曲線mm除要有適當的形狀外，還應有足夠的開口度h，使軋輥在空行程中能讓出足夠的空間，保證與軋制過程中的軋輥不發生「攔路」相接的情況。

在軋制過程中，軋件要受到向後的推力，為使推力盡可能小些，以減輕送料棍的載荷，故要求軋輥與軋件開始接觸時的咬入角γ盡量小些。γ約取250 左右，坯料的單邊最大壓下量約為50mm，從咬入到平整段結束的長度約為270mm。

為減少製造誤差引起的軌跡變化或更換軋輥後要求開口度有稍許變化，所選機構應能便於調節中心的軌跡。

要求在一個軋制周期中，軋輥的軋制時間盡可能長些。

送料輥

圖5

14.醫用棉簽卷棉機機構改進設計

工作輥

（1）題目：醫用棉簽卷機的運動方案及機構的改進設計

（2）工作原理：按照醫院用棉簽的手工卷制方法應有取棉、揪棉、取棉、卷棉四個動作。用機器卷制棉簽時，仿照手工方式，進行動作分解，可粗分為：送棉、壓（夾）棉、揪棉、送簽和卷棉等工藝動作。

（3）原始數據和設計要求：

棉花：條狀脫脂棉，寬25~30mm，自然厚4~5mm；

簽桿：醫院通用簽桿，直徑約3mm，桿長約70mm，卷棉部分長約20~25mm； 生產率：每分鍾卷60支，每支卷取棉塊長約20~25mm；

卷棉機體積要小，重量輕，工作可靠，外形美觀，成本低，卷出的棉簽松緊適度。 15.織機開口機構的改進設計

原理：織物由經紗和緯紗緊密交織而成。最簡單的織物是平紋組織，其經緯紗的交織情

況如圖6所示。它是將經紗按照單雙數分成A、B兩組，分別穿在綜框A和B的綜絲眼a和b中，當兩個綜框一個在上，一個在下時，兩組經紗上下分開，形成梭口。綜框在行程末端作較長時間的停歇，此時，梭子帶著緯紗穿過梭口，然後綜框上下交替，梭子帶著緯紗又從梭口穿回。就這樣綜框上下交替、梭子來回穿梭，實現經緯交織，形成織物。

兩個綜框各由一個機構帶動作垂直上下運動（行程末端有較長時間的停歇）。兩個開口機構改革的結構相同，僅安裝相位不同，它們根據織物的經緯紗線交織規律使兩個綜框交替作垂直升降。

原始數據和設計要求待後續。

A

經紗

綜框 B

梭子

經紗

經紗

經紗A 經紗B

a)

b)

圖6 16.新型內燃機的開發

目前應用最廣泛的往復式內燃機由氣缸、活塞、連桿、曲軸等主要構件和其他輔助設備組成。這種往復式活塞發動機存在以下明顯的缺點：

（1）工作機構及氣閥控制機構組成復雜，零件多。曲軸等零件結構復雜，工藝性差。 （2）活塞往復運動造成曲柄連桿機構較大的往復慣性力，此慣性力隨速度的平方增長，使軸承慣性載荷增大，系統由於慣性力不平衡而產生強烈振動。往復運動限制了輸出軸轉速的提高。

（3）曲軸回轉兩圈才有一次動力輸出，效率低。 針對以上缺點，提出新型內燃機改進設計方案。 17.半自動蹲坑蓋設計

目前在很多的公共衛生間提倡用蹲坑代替坐便器，有諸多的大學生宿舍也大多選用蹲坑。但還很少見有蓋子的蹲坑，曾有報道洗衣服時一不小心一腳就滑進蹲坑，就卡住了，耗用六個小時，驚動了三個部門才把腳解救出來。所以是否可以給蹲坑設計一個蓋子，這樣不僅安全而且美觀無異味。設計要求：

（1）開關自如； （2）半自動、價格便宜； （3）操作方便、衛生； （4）要有一定的強度。 18.熱敏式電腦防塵罩

電腦日益普及，但對於電腦的防塵卻不夠重視，而且普通的電腦防塵罩要在電腦關閉並冷卻後才能罩上，而此時往往就想不起來了。是否可以給易沾灰塵的顯示器（顯示器裡面進了灰塵後對顯示器會有很大的傷害卻難以清除）設計一個智能式的防塵罩，利用顯示器自身的特點，開啟時發熱升溫後蓋打開，關閉了當溫度降低到某一安全值後便於工作蓋上。

19.車用垃圾桶

經常在公交車上看到歪倒的垃圾桶，影響整體的美觀，起不到設置的效果，而且這樣易

見數據表格。 （3）工作條件

單班制工作，間歇運轉，工作中有輕微振動，工作環境有較大灰塵。 （4）使用期限 工作期限為五年。 （5）生產批量及加工條件

小批量生產。可加工7、8級精度的齒輪、蝸輪。 （6）設計任務

①確定傳動方案，完成總體方案論證報告； ②選擇電動機型號； ③設計減速傳動裝置。 （7）具體作業 ①機構簡圖一份； ②說明書一份。 （8

21.電子防盜門開閉機構的改進設計 現有防盜門存在的問題

（1）關閉時，彈簧彈力過大，沖擊聲很響，夜半擾民，對門體損害也大； （2）液壓撐桿阻尼過大時，關閉速度太慢，給不法之徒以可趁之機。

改進設計滿足1）開啟至45度時，基本無阻尼，過後阻尼逐漸增大（防止開啟過大）；2）關閉時先快後慢，盡量避免沖擊；

（3）滿足線控開鎖和鑰匙開鎖功能。

要求了解現有電子防盜門的結構，繪制改進的結構原理圖，做必要的計算。 22.鋼板翻轉機

設計題目：該機具有將鋼板翻轉180°的功能。如圖8所示，鋼板翻轉機的工作過程如下。當鋼板T由輥道送至左翻板W1後，W1開始順時針方向轉動。轉至鉛垂位置偏左10°左右時，與逆時針方向轉動的右翻板W2會合。接著，W1與W2一同轉至鉛垂位置偏右10°左右，W1折回到水平位置，與此同時，W2順時針方向轉動到水平位置，從而完成鋼板翻轉任務。

已知條件：

（1）原動件由旋轉式電機驅動； （2）每分鍾翻鋼板10次； （3）其他尺寸如圖11所示； （4）許用傳動角[γ]=50°；

圖8 鋼板翻轉機構工作原理圖 23.設計平台印刷機主傳動機構

平台印刷機的工作原理是復印原理，即將鉛版上凸出的痕跡藉助於油墨壓印到紙張上。平台印刷機一般由輸紙、著墨（即將油墨均勻塗抹在嵌於版台的鉛版上）、壓印、收紙等四部分組成。如圖9所示，平台印刷機的壓印動作是在卷有紙張的滾筒與嵌有鉛版的版台之間進行。整部機器中各機構的運動均由同一電機驅動。運動由電機經過減速裝置Ⅰ後分成兩路，一路經傳動機構Ⅰ帶動版台作往復直線運動，另一路經傳動機構Ⅱ帶動滾筒作回轉運動。當版台與滾筒接觸時，在紙上壓印出字跡或圖形。

版台工作行程中有三個區段（如圖10所示）。在第一區中，送紙、著墨機構相繼完成輸紙、著墨作業；在第二區段，滾筒和版台完成壓印動作：在第三區段中，收紙機構進行收紙作業。

本題目所要設計的主傳動機構就是指版台的傳動機構Ⅰ和滾筒的傳動機構Ⅱ。

已知條件：

（1）印刷生產率180張/小時； （2）版台行程長度500mm； （3）壓印區段長度300mm； （4）滾筒直徑116mm； （5）電機轉速6r/min；

圖9 平台印刷機工作原理 圖10 版台工作行程三區段

設計要求：能實現平台印刷機的主運動：版台往復直線運動，滾筒作連續或間歇轉動的機構運動方案，要求在壓印過程中，滾筒與版台之間無相對滑動，即在壓印區段，滾筒表面點的線速度相等；為保證整個印刷幅面上印痕濃淡一致，要求版台在壓印區內的速度變化限制在一定的范圍內（應盡可能小）。並用機構創新模型加以實現。

24.設計玻璃窗的開閉機構 已知條件：

（1）窗框開閉的相對角度為90°；

（2）操作構件必須是單一構件，要求操作省力； （3）在開啟位置時，人在室內能擦洗玻璃的正反兩面； （4）在關閉位置時，機構在室內的構件必須盡量靠近窗檻； （5）機構應支承起整個窗戶的重量。 25.設計坐躺兩用搖動椅 已知條件：

（1）坐躺角度為90°～150°； （2）搖動角度為25°；

（3）操作動力源為手動與重力； （4）安全舒適。

（二）設計時間和地點

周一、講解、布置任務、查閱資料、擬定題目 周二、審核題目、開始設計 周三、撰寫說明書 周四、畫圖， 周五、答辯

三、設計考核方法

課程設計完成後通過簡單的答辯的形式進行考核，考核等級分為優、良、中、及格和不及格五等。

四、主要參考書目

1.鄭文緯編，《機械原理》，高等教育出版社，2002年，第7版 2.自查相關資料

3. 設計用於帶式運輸機的一級直齒圓柱齒輪減速器輸送帶工作拉力1100,傳送帶速度1.5m/s,捲筒直徑250mm

一級直齒圓柱齒輪減速器傳動裝置分析設計

一、 課程設計的目的
1、通過機械設計課程設計，綜合運用機械設計課程和其它有關選修課程的理論和生產實際知識去
分析和解決機械設計問題，並使所學知識得到進一步地鞏固、深化和發展。
2、學習機械設計的一般方法。通過設計培養正確的設計思想和分析問題、解決問題的能力。
3、進行機械設計基本技能的訓練，如計算、繪圖、查閱設計資料和手冊，熟悉標准和規范。
二、 已知條件
1、展開式一級圓柱斜齒輪減速器產品。
3、動力來源：電壓為380V的三相交流電源。
4、原始數據 在任務書上。
5、使用期：10年，每年按365天計。
三、 工作要求
1、畫減速器裝配圖一張（A0圖紙）；
2、零件工作圖二張（傳動零件、軸、等等）；
3、對傳動系統進行結構分析、運動分析並確定電動機型號、工作能力分析；
4、對傳動系統進行精度分析，合理確定並標注配合與公差；
5、設計說明書一份。
四、 結題項目
1、檢驗減速能否正常運轉。
2、每人一套設計零件草圖。
3、減速器裝配圖：A0；每人1張。
4、零件工作圖：A3；每人2張、齒輪和軸各1張。
5、課題說明書：每人1份。
五、 完成時間 共4周
參考資料
【1】、《機械設計》張策 主編 機械工業出版社出版；
【2】、《機械設計課程設計》 陸玉 主編 機械工業出版社出版；
【3】、《機械制圖》劉小年 主編 機械工業出版社出版；
【4】、《課程設計圖冊》編 高等教育出版社出版；

計 算 及 說 明 結 果
一、 減速器結構分析
分析傳動系統的工作情況
1、傳動系統的作用：
作用：介於機械中原動機與工作機之間，主要將原動機的運動和動力傳給工作機，在此起減速作用，並協調二者的轉速和轉矩。
2、傳動方案的特點：
特點：結構簡單、效率高、容易製造、使用壽命長、維護方便。由於電動機、減速器與滾筒並列，導致橫向尺寸較大，機器不緊湊。但齒輪的位置不對稱，高速級齒輪布置在遠離轉矩輸入端，可使軸在轉矩作用下產生的扭轉變形和軸在彎矩作用下產生的彎曲變形部分地抵消，以減緩沿齒寬載荷分布有均勻的現象。
3、電機和工作機的安裝位置：
電機安裝在遠離高速軸齒輪的一端；
工作機安裝在遠離低速軸齒輪的一端。

圖一:(傳動裝置總體設計圖)
初步確定傳動系統總體方案如:傳動裝置總體設計圖所示。

計 算 及 說 明 結 果
二、 傳動裝置的總體設計
（一）、選擇電動機
1、選擇電動機系列
按工作要求及工作條件，選用三相非同步電動機，封閉式扇式結構，即：電壓為380V Y系列的三相交流電源電動機。
2、選電動機功率
（1）、傳動滾筒所需有效功率

（2）、傳動裝置總效率

（3）、所需電動機功率

3、確定電動機轉速

型 號 Y160L-4 Y180L-4 Y200L-8 Y160MZ-2
額定功率KW 15 15 15 15
電機滿載荷 轉速 轉/分 1460 970 730 293
滾筒轉速 轉/分 38.2 38.2 38.2 38.2
總傳動比 39.20 25.39 19.11 76.72

2 2 2 2

19.60 12.70 9.55 38.35
由此比較，應選Y160L－4，結構緊湊。由文獻[2]表2.10－2選取電動機的外形及安裝
尺寸D＝42㎜，中心高度H＝160㎜，軸伸長E＝110㎜。
4、傳動比分配
（1）、兩級齒輪傳動比公式

（2）、減速器傳動比

5、運動條件及運動參數分析計算

計 算 及 說 明 結 果

（二）、定V帶型號和帶輪
1、工作情況系數
由文獻【1】由表11.5得
2、計算功率

3、選帶型號
由文獻【1】表11.15 選取B型
4、小帶輪直徑
由文獻【1】 表11.6 選取
5、大帶輪直徑

6、大帶輪轉速

7、驗算傳動比誤差

取B型

計 算 及 說 明 結 果
（1）、理論傳動比
（2）、實際傳動比
（3）、傳動比誤差 合適
（4）、驗算帶轉速 合適
8、計算帶長
（1）、求
（2）、求
（3）、初取中心距
（4）、帶長

（5）、基準長度
9、求中心距和包角
（1）、中心距

（2）、小帶輪包角

計 算 及 說 明 結 果

10、求帶根數
（1）、傳動比 由表11.8
由表11.7 ；由表11.12 ；由表11.10
（2）、帶根數

11、求軸上載荷
（1）、張緊力

（由表11.4 q=0.10kg/m）
（2）、軸上載荷
12、結構設計
小帶輪 ； 大帶輪
（三）、高速軸齒輪的設計與校核
1、選材 根據文獻【1】表12.7知 選小齒輪：40Cr，調質處理
選大齒輪：45鋼，調質處理
2、初步計算
（1）、轉矩
（2）、尺寬系數 由文獻【1】表12.13，取
（3）、接觸疲勞極限 由文獻【1】圖12.17c

取z=5根

計 算 及 說 明 結 果
由文獻【1】由表12.16，取

（4）、確定中心距
3、配湊中心距
取 合適
（1）、核算

由文獻【1】表12.3取 ；

（2）、驗算
所以取
4、接觸強度校核
（1）、圓周速度V

（2）、精度等級 由表12.6知：選8級精度

（3）、使用系數 由表12.9知：
（4）、動載系數 由圖12.9知： =1.12
（5）、齒間載荷分配系數 由表12.10知，先求：

8級精度

=1.12

計 算 及 說 明 結 果

由上所得：
（6）、齒向載荷分布系數 由文獻【1】表12、11

(7)、載荷系數
（8）、彈性系數 由文獻【1】表12、12
（9）、節點區域系數 由文獻【1】圖12、16
（10）、重合度系數

（11）、螺旋角系數
（12）、接觸最小安全系數
（13）、總工作時間
（14）、應力循環次數

=1.708
=2.114
=3.822
=

=2.06

=1.48273

=3.989

=0.765
=0.988

計 算 及 說 明 結 果

（15）、接觸壽命系數 由文獻【1】圖12、18
（16）、許用接觸應力 及驗算

計算結果表明，接觸疲勞強度足夠
5、彎曲疲勞強度驗算
（1）、齒數系數
（2）、應力修正系數

（3）、重合度系數
（4）、螺旋角系數

（5）齒間載荷分配系數

=

=0.69

=0.897

計 算 及 說 明 結 果
（6）、齒向載荷分布系數
（7）、載荷系數
（8）、彎曲疲勞極限 由圖12、13c得
（9）、彎曲最小安全系數
（10）、應力循環系數
（11）、彎曲壽命系數
（12）、尺寸系數
（13）、許用彎曲應力
（14）、驗算

6、幾何尺寸計算

K=3.71

=367MPa
=350MPa
=154MPa

=149MPa

計 算 及 說 明 結 果
（四）、中間軸齒輪的設計與校核
1、選材 根據文獻【1】表12.7知 選小齒輪：40Cr，調質處理
選大齒輪：45鋼，調質處理
2、初步計算
（1）、轉矩
（2）、尺寬系數 由文獻【1】表12.13，取
（3）、接觸疲勞極限 由文獻【1】圖12.17c

由文獻【1】由表12.16，取

（4）、確定中心距
3、配湊中心距
取 合適
（1）、核算

由文獻【1】表12.3取

計 算 及 說 明 結 果
（2）、驗算
所以取
4、接觸強度校核
（1）、圓周速度V

（2）、精度等級 由表12.6知：選8級精度

（3）、使用系數 由表12.9知：

（4）、動載系數 由圖12.9知： =1.10
（5）、齒間載荷分配系數 由表12.10知，先求：

（6）、齒向載荷分布系數 由文獻【1】表12、11

(7)、載荷系數

（8）、彈性系數 由文獻【1】表12、12

8級精度

=1.10

=1.4

=1.703
=2.00
=3.703

=

=1.51
=3.14

計 算 及 說 明 結 果
（9）、節點區域系數 由文獻【1】圖12、16
（10）、重合度系數

（11）、螺旋角系數
（12）、接觸最小安全系數
（13）、總工作時間
（14）、應力循環次數

（15）、接觸壽命系數 由文獻【1】圖12、18
（16）、許用接觸應力 及驗算

計算結果表明，接觸疲勞強度足夠
5、彎曲疲勞強度驗算
（1）、齒數系數
（2）、應力修正系數

=0.766
=0.989

=

計 算 及 說 明 結 果
（3）、重合度系數
（4）、螺旋角系數

（5）齒間載荷分配系數

（6）、齒向載荷分布系數

（7）、載荷系數
（8）、彎曲疲勞極限 由圖12、13c得
（9）、彎曲最小安全系數
（10）、應力循環系數
（11）、彎曲壽命系數
（12）、尺寸系數

（13）、許用彎曲應力
=0.694

=0.9

K=3.14

=367MPa
=350MPa

計 算 及 說 明 結 果
（14）、驗算

6、幾何尺寸計算

（五）、高速軸的設計與校核
1、選 材
C=102
2、初估直徑 軸上有單個鍵槽，軸徑應增加3％ 所以 27.66×（1＋3％）＝28.49㎜ 圓整取d=30㎜
3、結構設計 由文獻【1】得初估軸得尺寸如下：

4、強度校核
（1）、確定力點與支反力與求軸上作用力（圖示附後）
（2）、齒輪上作用力

=171MPa

=165MPa

（3）、水平支反力 從上到下第二幅圖
（4）、垂直面內的支反力 從上到下第四幅圖

（5）、繪水平彎矩圖 第三幅圖，最高點彎矩為：
（6）、求垂直彎矩並繪垂直彎矩圖 第五幅圖，從左往右的突出點彎矩分別為： 291020N•㎜
168177N•㎜，117150N•㎜
（7）、合成彎矩圖 第六幅圖 從左往右的突出點的彎矩分別為： 295772N•㎜，259900N•㎜
286544N•㎜
（8）、繪扭矩圖 第七幅圖
（9）、求當量彎矩

計 算 及 說 明 結 果

（10）、確定危險截面校核軸徑尺寸，危險截面I，危險截面II

（六）、高速軸軸承校核
1、選軸承 根據文獻【1】附錄表18.1可得軸承的型號為：6208。其中軸承參數為：

D＝80mm；B＝18mm；Cr＝29.5KN；Cor＝18.0KN

（七）、中間軸的設計與強度校核
1、選 材
C=112
2、初估直徑 圓整d=50㎜

計 算 及 說 明 結 果
3、結構設計 由文獻【1】得初估軸得尺寸如下：

4、強度校核
（1）、確定力點與支反力與求軸上作用力（圖示附後）
（2）、齒輪上作用力

（3）、水平支反力 從上到下第二幅圖

（4）、垂直面內的支反力 從上到下第四幅圖

（5）、繪水平彎矩圖 第三幅圖；（如下所示）

（6）、求垂直彎矩並繪垂直彎矩圖 第五幅圖（如下所示）

（7）、合成彎矩圖 第六幅圖（如下所示）

（8）、繪扭矩圖 第七幅圖 （如下所示）

（9）、求當量彎矩

（10）、確定危險截面校核軸徑尺寸，危險截面A，危險截面B

計 算 及 說 明 結 果
（八）、中間軸軸承校核
1、選軸承 根據文獻【1】表18.1可得軸承的型號為：6310。D＝110mm
B＝27mm；Cr＝61.8KN；Cor＝38KN

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4. 1）試總結歸納機械傳動系統設計的一般方法和步驟。 （2）說明傳動系統方案是如何確定的，有何特點

第一部分為電動機選擇及傳動系統總的傳動比分配;主要確定電動機類型和結構形式、工作機主動軸功率、電動輸出功率及傳動系統總的傳動比分配。第二部分為傳動裝置的運動和動力參數計算,主要確定各軸轉速、各軸的輸入功率、及各軸轉矩。第三部分為有關錐齒輪的計算,選擇齒輪、材料、精度、等級、確定齒輪齒數、轉矩、載荷系數、輪寬系數及齒根彎曲疲勞強度校核。第四部分為帶輪的設計包括帶輪類型的選擇、帶輪尺寸參數的確定。第五部分為聯軸器類型的選擇及聯軸器尺寸（型號）的確定 。
該變速器主要由齒輪、軸、軸承、箱體等組成。為方便減速器的製造、裝配及使用 ，還在減速器上設置一系列附件，如檢查孔、透氣孔、油標尺或油麵指示器、吊鉤及起蓋螺釘等。在原動機於變速器間採用是機械設備中應用較多的傳動裝置帶傳動，主要有主動輪、從動輪和傳動帶組成。工作時靠帶與帶輪間的摩擦或嚙合實現主、從動輪間運動和動力的傳遞,具有結構簡單、傳動平穩、價格低廉、緩沖吸振及過載打滑以保護其他零件的優點。
設計者以嚴謹務實的認真態度進行了此次設計，但由於知識水平與實際經驗有限。在設計中難免會出現一些錯誤、缺點和疏漏，誠請位評審老師能給於批評和指正。
摘 要
這次畢業設計是由封閉在剛性殼內所有內容的齒輪傳動是一獨立完整的機構。通過這一次設計可以初步掌握一般簡單機械的一套完整的設計及方法，構成減速器的通用零部件。
這次畢業設計主要介紹了減速器的類型作用及構成等，全方位的運用所學過的知識。如：機械制圖，金屬材料工藝學公差等已學過的理論知識。在實際生產中得以分析和解決。減速器的一般類型有：圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器、齒輪-蝸桿減速器，軸裝式減速器、組裝式減速器、聯體式減速器。
在這次設計中進一步培養了工程設計的獨立能力，樹立正確的設計思想，掌握常用的機械零件，機械傳動裝置和簡單機械設計的方法
和步驟，要求綜合的考慮使用經濟工藝性等方面的要求。確定合理的設計方案

5. 機械設計課程設計資料

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

6. 設計題目：設計熱處理車間清洗零件用的傳送設備上的兩級圓柱齒輪減速箱。

一， 設計任務書抄
設計襲題目：熱處理車間零件清洗用傳送設備的傳動裝置
（一）方案設計要求：
具有過載保護性能（有帶傳動）
含有二級展開式圓柱齒輪減速器
傳送帶鼓輪方向與減速器輸出軸方向平行
（二）工作機原始數據：
傳送帶鼓輪直徑___ mm,傳送帶帶速___m/s
傳送帶主動軸所需扭矩T為___N.m
使用年限___年，___班制
工作載荷（平穩，微振，沖擊）
（三）數據：不同,

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