自动切管机传动装置的设计

1. 半自动切管机设计图纸，谁有发过来参考一下

用气缸来作为控制元件，用表控TPC4-4TD来控制气缸的动作，很容易实现切管机的自动控制内，无需专业技术容。

下面是实物接线图可供参考：

这个是通用的接线图，用于切管机控制可根据实际需要来接线，根据实际需要配置输入端的开关和感应开关，根据实际需要配置气缸的电磁阀。

2. 机械创新设计作品 [机械创新设计教学大纲]

《机械创新课程设计》教学大纲

一、设计目的与任务

（一）设计目的

综合运用《机械原理》课程以及其它先修课程的理论和生产实际知识，进行机械设计的基本训练。培养学生理论联系实际的能力。

培养学生创新设计意识、创新思维能力及综合设计能力。要求同学针对某一机构设计出多种不同方案，优选出最佳的设计方案。

提高同学理论联系实际，发现问题、思考问题和解决问题的能力。 （二）设计任务

要求每个同学按照所选定的设计题目要求，相应完成配匹任务：用图解法或解析法完成机构的运动方案设计，设计多种方案，多方案比较后最后选出最佳设计方案用机构运动简图表示所设计机构并说明其工作原理，完成设计说明书一份。

二、设计内容、设计时间和地点

（一）设计内容

1.机器鱼 任务要求：

（1）能模仿鱼的基本动作：游动和漂浮； （2）一个输入，两个输出； （3）画出机构运动简图。

2.爬行昆虫 任务要求：

（1）能模仿昆虫直线爬行，足的数目和样式自定； （2）遇到前方障碍（高度为昆虫的三分之一以下），能越过； （3）在爬行和越障时，要保持身体稳定，不能跌倒。

3.半自动黑板擦

随着多媒体技术的推广和应用，学校里的大部分课程采用了多媒体教学，但某些课程或某些章节仍然离不开黑板板书，这就需要人来动手擦黑板芦指咐，费时费力，而且对人的身体健康也有影响。设计一种半自动黑板擦就显得很有必要。

任务要求：

（1）力度适当，要能擦掉痕迹； （2）能清除死角；

（3）操作容易，结构简单，去除痕迹快； （4）闲置时，不影响正常板书。

4.半自动拉幕机构

舞台上的布幔悬挂较高，层次多，厚而重。剧情进展过程中要不断拉动布幔。以往的拉幕工作有人来完成，费力切影响整个舞台背景效果。设计一套简单的自动拉幕机构即可解决问题，该机构还可用在高大建筑物的窗帘开启和关闭上。

任务要求：

（1）能自动来回拉动厚重的布幔，使布幔开启和闭合； （2）速度均匀； （3）操作容易。 5.半自动晾衣架

晾晒衣物是频繁而单调的工作。如果晾衣架是固定的，无疑增加辛苦的程度，而且有时还有危险。设计一款实用的半自动晾衣架将会为所有的家庭主妇们带来便利。

任务要求：

（1）晾衣架能自动升降以缓解举手晾衣的麻烦；

（2）晾衣架能自动伸出和缩回，既充分利用了阳光，减少事故隐患，又不影响整个小区的总体美观；

（3）足够的承载力； （4）操作方便，省力。 6.自动擦窗器

现代的楼宇越来越高，所用的玻璃窗和玻璃幕墙也越来越多，随之而兴起了一类新兴职业：蜘蛛人。蜘蛛人的工作单调、劳累而且随时有生命的危险。自动擦窗器将会有很大的市场前景。

任务要求：

（1）能从事室内外的玻璃擦洗工作； （2）运动自如灵活，不留死角； （3）安全性高。 7.平面行走机构

微小机械和微型机械同是精密机械学科延伸发展的两个新的生长点，在医疗、微电子精细加工设备、微组装技术以及航空航天等高科技领域，都有着非常迫切的研究开发需求。

微小机械研究的一项关键技术就是微驱动技术，包括微驱动机构和微行走机陪纯构。 任务要求：

（1）绘制出平面行走微小机构的运动原理图； （2）体积小，结构简单，制作和控制容易。

8.简易垃圾袋支架 任务要求：

（1）设计出运动原理图；

（2）放垃圾时，逗蔽支架自动张开，撑开垃圾袋； （3）不放垃圾时，支架自动吸合，密封垃圾袋； （4）支架是可调的，能适应各种大小的垃圾袋。

9.设计某物料压片机的加压机构。其工艺流程为： （1）干粉料均匀筛入圆桶形型腔（图1-a）；

（2）下冲头下沉3mm，预防上冲头进入型腔时把粉料扑出（图1-b）； （3）上下冲头同时加压（图1-c），并加压一段时间； （4）上冲头退出，下冲头随后顶出压好的片坯（图1-d）；

（5）料筛推出片坯（图1-e）。 其设计参数为：冲头压力为150KN ； 生产率为每分钟25片；机器运转不均匀系数10%；驱动电机可任选。

干粉料

料筛

上冲头

片坯

上冲头

a）

b）

c） 图1

d）

e）

10.设计高速摄影机的拉片机构的改进设计 （1）工作原理

如图2所示为高速摄影机暴光窗部分的运动简图，高速摄影机工作时，输片轮始终以等角速度ω0 转动，它使胶片作行事运动（v0），但要求胶片在暴光窗处能作周期性的间歇运动，当暴光窗处的胶片静止时，定位销插入胶片的齿孔中，使胶片定位，然后将暴光窗打开，让胶片暴光。暴光结束后，关闭暴光窗，拔出定位销，胶片被快速地向下拉过一个画面（每个画面所占片长称节距p）。

曝光窗

胶片 导片轮

定位销

P=19mm

胶片轮

35mm

图2

（2）设计要求

①拉片机构使胶片产生的间歇运动，能满足每秒钟拍摄60张画面的要求，并且使停歇系数μ≥0.8；

②根据高速摄影机的工作平稳性要求和为了改善胶片的受力情况，应尽量避免胶片在运动过程中受到冲击性载荷，并应使其最大加速度尽可能小；

③机构的拉片长度误差应在允许范围之内。定位销的定位动作与胶片的停、动动作要配合协调，不发生运动干涉；

④机构应尽量简单，结构紧凑。 11.推瓶机构的改进设计

（1）题目：改进设计洗瓶机的推瓶机构。

（2）工作原理：如图3所示是洗瓶机有关部件的工作示意图。待洗的瓶子放在两个转动着的导棍上，导棍带动瓶子旋转。当推头M把瓶推向前进时，转动着的刷子就把瓶子外面洗净。当前一个瓶子洗刷完毕时，后一个待洗的瓶子已送入导棍待推。

刷子

推头M

导辊

图3

（3）原始数据和设计要求：

瓶子尺寸：大端直径d=80mm，长200mm。

推进距离L＝600mm。推瓶机构应使推头M以均匀的速度推瓶，平稳地接触和脱离瓶子，然后，推头快速返回原位，准备第二个工作循环。

按生产率的要求，推程平均速度为v=45mm/s，返回时的平均速度为工作行程的3倍。 机构性能良好，结构紧凑，制造方便。 12.铁板输送机构的改进设计

题目：改进设计一剪板机的铁板输送机构。 原始数据和设计要求：

原材料为成卷的板料。每次输送铁板的长度为L=1900或2200mm（设计时任选一种）。

每次输送铁板到达规定长度后，铁板稍停，以待剪板机构将其剪断。剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的十五分之一。建议铁板停歇时间不超过剪断工艺水平时间的1.5倍，以保证有较高的生产率。

输送机构运转平稳，振动和冲击尽可能减小（即要求输送机构从动件的加速度曲线连续无突变。）

13.轧辊机构的改进设计

题目：改进一初轧机的轧辊机构。

图4

工作原理：如图5所示是由送料辊送进铸坯，由工作辊将铸坯轧制成一定尺寸的方形、矩形或圆形截面的坯料的初轧机。它在水平面和垂直面内各布置一对轧辊（图中只画出垂直面内的一对轧辊 ）。两对轧辊交替轧制。轧机中工作辊中心M应沿mm轨迹运动，以适应轧制工作的需求。坯料的截面形状由轧辊的形状来保证。

原始数据和设计要求：

根据轧制工艺，并考虑减轻设备的载荷，对轧辊中心M 轨迹提出如下要求：

在金属变形区末段，应是与轧制中心线平行的直线，在此直线段内轧辊对轧件进行平整，以消除轧件表面因周期间歇轧制引起波纹。因此 希望该平整段L尽可能长些。

轧制是在垂直面和水平面内交替进行的，当一个面内的一对轧辊在轧制时，另一面内的轧辊正处于空回程行程中.从实际结构上考虑，轧辊的轴向尺寸总大于轧制品截面的宽度，所以，要防止两对轧辊在交错时而发生碰撞.。为此，轧辊中心轨迹曲线mm除要有适当的形状外，还应有足够的开口度h，使轧辊在空行程中能让出足够的空间，保证与轧制过程中的轧辊不发生“拦路”相接的情况。

在轧制过程中，轧件要受到向后的推力，为使推力尽可能小些，以减轻送料棍的载荷，故要求轧辊与轧件开始接触时的咬入角γ尽量小些。γ约取250 左右，坯料的单边最大压下量约为50mm，从咬入到平整段结束的长度约为270mm。

为减少制造误差引起的轨迹变化或更换轧辊后要求开口度有稍许变化，所选机构应能便于调节中心的轨迹。

要求在一个轧制周期中，轧辊的轧制时间尽可能长些。

送料辊

图5

14.医用棉签卷棉机机构改进设计

工作辊

（1）题目：医用棉签卷机的运动方案及机构的改进设计

（2）工作原理：按照医院用棉签的手工卷制方法应有取棉、揪棉、取棉、卷棉四个动作。用机器卷制棉签时，仿照手工方式，进行动作分解，可粗分为：送棉、压（夹）棉、揪棉、送签和卷棉等工艺动作。

（3）原始数据和设计要求：

棉花：条状脱脂棉，宽25~30mm，自然厚4~5mm；

签杆：医院通用签杆，直径约3mm，杆长约70mm，卷棉部分长约20~25mm； 生产率：每分钟卷60支，每支卷取棉块长约20~25mm；

卷棉机体积要小，重量轻，工作可靠，外形美观，成本低，卷出的棉签松紧适度。 15.织机开口机构的改进设计

原理：织物由经纱和纬纱紧密交织而成。最简单的织物是平纹组织，其经纬纱的交织情

况如图6所示。它是将经纱按照单双数分成A、B两组，分别穿在综框A和B的综丝眼a和b中，当两个综框一个在上，一个在下时，两组经纱上下分开，形成梭口。综框在行程末端作较长时间的停歇，此时，梭子带着纬纱穿过梭口，然后综框上下交替，梭子带着纬纱又从梭口穿回。就这样综框上下交替、梭子来回穿梭，实现经纬交织，形成织物。

两个综框各由一个机构带动作垂直上下运动（行程末端有较长时间的停歇）。两个开口机构改革的结构相同，仅安装相位不同，它们根据织物的经纬纱线交织规律使两个综框交替作垂直升降。

原始数据和设计要求待后续。

A

经纱

综框 B

梭子

经纱

经纱

经纱A 经纱B

a)

b)

图6 16.新型内燃机的开发

目前应用最广泛的往复式内燃机由气缸、活塞、连杆、曲轴等主要构件和其他辅助设备组成。这种往复式活塞发动机存在以下明显的缺点：

（1）工作机构及气阀控制机构组成复杂，零件多。曲轴等零件结构复杂，工艺性差。 （2）活塞往复运动造成曲柄连杆机构较大的往复惯性力，此惯性力随速度的平方增长，使轴承惯性载荷增大，系统由于惯性力不平衡而产生强烈振动。往复运动限制了输出轴转速的提高。

（3）曲轴回转两圈才有一次动力输出，效率低。 针对以上缺点，提出新型内燃机改进设计方案。 17.半自动蹲坑盖设计

目前在很多的公共卫生间提倡用蹲坑代替坐便器，有诸多的大学生宿舍也大多选用蹲坑。但还很少见有盖子的蹲坑，曾有报道洗衣服时一不小心一脚就滑进蹲坑，就卡住了，耗用六个小时，惊动了三个部门才把脚解救出来。所以是否可以给蹲坑设计一个盖子，这样不仅安全而且美观无异味。设计要求：

（1）开关自如； （2）半自动、价格便宜； （3）操作方便、卫生； （4）要有一定的强度。 18.热敏式电脑防尘罩

电脑日益普及，但对于电脑的防尘却不够重视，而且普通的电脑防尘罩要在电脑关闭并冷却后才能罩上，而此时往往就想不起来了。是否可以给易沾灰尘的显示器（显示器里面进了灰尘后对显示器会有很大的伤害却难以清除）设计一个智能式的防尘罩，利用显示器自身的特点，开启时发热升温后盖打开，关闭了当温度降低到某一安全值后便于工作盖上。

19.车用垃圾桶

经常在公交车上看到歪倒的垃圾桶，影响整体的美观，起不到设置的效果，而且这样易

见数据表格。 （3）工作条件

单班制工作，间歇运转，工作中有轻微振动，工作环境有较大灰尘。 （4）使用期限 工作期限为五年。 （5）生产批量及加工条件

小批量生产。可加工7、8级精度的齿轮、蜗轮。 （6）设计任务

①确定传动方案，完成总体方案论证报告； ②选择电动机型号； ③设计减速传动装置。 （7）具体作业 ①机构简图一份； ②说明书一份。 （8

21.电子防盗门开闭机构的改进设计 现有防盗门存在的问题

（1）关闭时，弹簧弹力过大，冲击声很响，夜半扰民，对门体损害也大； （2）液压撑杆阻尼过大时，关闭速度太慢，给不法之徒以可趁之机。

改进设计满足1）开启至45度时，基本无阻尼，过后阻尼逐渐增大（防止开启过大）；2）关闭时先快后慢，尽量避免冲击；

（3）满足线控开锁和钥匙开锁功能。

要求了解现有电子防盗门的结构，绘制改进的结构原理图，做必要的计算。 22.钢板翻转机

设计题目：该机具有将钢板翻转180°的功能。如图8所示，钢板翻转机的工作过程如下。当钢板T由辊道送至左翻板W1后，W1开始顺时针方向转动。转至铅垂位置偏左10°左右时，与逆时针方向转动的右翻板W2会合。接着，W1与W2一同转至铅垂位置偏右10°左右，W1折回到水平位置，与此同时，W2顺时针方向转动到水平位置，从而完成钢板翻转任务。

已知条件：

（1）原动件由旋转式电机驱动； （2）每分钟翻钢板10次； （3）其他尺寸如图11所示； （4）许用传动角[γ]=50°；

图8 钢板翻转机构工作原理图 23.设计平台印刷机主传动机构

平台印刷机的工作原理是复印原理，即将铅版上凸出的痕迹借助于油墨压印到纸张上。平台印刷机一般由输纸、着墨（即将油墨均匀涂抹在嵌于版台的铅版上）、压印、收纸等四部分组成。如图9所示，平台印刷机的压印动作是在卷有纸张的滚筒与嵌有铅版的版台之间进行。整部机器中各机构的运动均由同一电机驱动。运动由电机经过减速装置Ⅰ后分成两路，一路经传动机构Ⅰ带动版台作往复直线运动，另一路经传动机构Ⅱ带动滚筒作回转运动。当版台与滚筒接触时，在纸上压印出字迹或图形。

版台工作行程中有三个区段（如图10所示）。在第一区中，送纸、着墨机构相继完成输纸、着墨作业；在第二区段，滚筒和版台完成压印动作：在第三区段中，收纸机构进行收纸作业。

本题目所要设计的主传动机构就是指版台的传动机构Ⅰ和滚筒的传动机构Ⅱ。

已知条件：

（1）印刷生产率180张/小时； （2）版台行程长度500mm； （3）压印区段长度300mm； （4）滚筒直径116mm； （5）电机转速6r/min；

图9 平台印刷机工作原理 图10 版台工作行程三区段

设计要求：能实现平台印刷机的主运动：版台往复直线运动，滚筒作连续或间歇转动的机构运动方案，要求在压印过程中，滚筒与版台之间无相对滑动，即在压印区段，滚筒表面点的线速度相等；为保证整个印刷幅面上印痕浓淡一致，要求版台在压印区内的速度变化限制在一定的范围内（应尽可能小）。并用机构创新模型加以实现。

24.设计玻璃窗的开闭机构 已知条件：

（1）窗框开闭的相对角度为90°；

（2）操作构件必须是单一构件，要求操作省力； （3）在开启位置时，人在室内能擦洗玻璃的正反两面； （4）在关闭位置时，机构在室内的构件必须尽量靠近窗槛； （5）机构应支承起整个窗户的重量。 25.设计坐躺两用摇动椅 已知条件：

（1）坐躺角度为90°～150°； （2）摇动角度为25°；

（3）操作动力源为手动与重力； （4）安全舒适。

（二）设计时间和地点

周一、讲解、布置任务、查阅资料、拟定题目 周二、审核题目、开始设计 周三、撰写说明书 周四、画图， 周五、答辩

三、设计考核方法

课程设计完成后通过简单的答辩的形式进行考核，考核等级分为优、良、中、及格和不及格五等。

四、主要参考书目

1.郑文纬编，《机械原理》，高等教育出版社，2002年，第7版 2.自查相关资料

3. 设计用于带式运输机的一级直齿圆柱齿轮减速器输送带工作拉力1100,传送带速度1.5m/s,卷筒直径250mm

一级直齿圆柱齿轮减速器传动装置分析设计

一、 课程设计的目的
1、通过机械设计课程设计，综合运用机械设计课程和其它有关选修课程的理论和生产实际知识去
分析和解决机械设计问题，并使所学知识得到进一步地巩固、深化和发展。
2、学习机械设计的一般方法。通过设计培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力。
3、进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范。
二、 已知条件
1、展开式一级圆柱斜齿轮减速器产品。
3、动力来源：电压为380V的三相交流电源。
4、原始数据 在任务书上。
5、使用期：10年，每年按365天计。
三、 工作要求
1、画减速器装配图一张（A0图纸）；
2、零件工作图二张（传动零件、轴、等等）；
3、对传动系统进行结构分析、运动分析并确定电动机型号、工作能力分析；
4、对传动系统进行精度分析，合理确定并标注配合与公差；
5、设计说明书一份。
四、 结题项目
1、检验减速能否正常运转。
2、每人一套设计零件草图。
3、减速器装配图：A0；每人1张。
4、零件工作图：A3；每人2张、齿轮和轴各1张。
5、课题说明书：每人1份。
五、 完成时间 共4周
参考资料
【1】、《机械设计》张策 主编 机械工业出版社出版；
【2】、《机械设计课程设计》 陆玉 主编 机械工业出版社出版；
【3】、《机械制图》刘小年 主编 机械工业出版社出版；
【4】、《课程设计图册》编 高等教育出版社出版；

计 算 及 说 明 结 果
一、 减速器结构分析
分析传动系统的工作情况
1、传动系统的作用：
作用：介于机械中原动机与工作机之间，主要将原动机的运动和动力传给工作机，在此起减速作用，并协调二者的转速和转矩。
2、传动方案的特点：
特点：结构简单、效率高、容易制造、使用寿命长、维护方便。由于电动机、减速器与滚筒并列，导致横向尺寸较大，机器不紧凑。但齿轮的位置不对称，高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部分地抵消，以减缓沿齿宽载荷分布有均匀的现象。
3、电机和工作机的安装位置：
电机安装在远离高速轴齿轮的一端；
工作机安装在远离低速轴齿轮的一端。

图一:(传动装置总体设计图)
初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。

计 算 及 说 明 结 果
二、 传动装置的总体设计
（一）、选择电动机
1、选择电动机系列
按工作要求及工作条件，选用三相异步电动机，封闭式扇式结构，即：电压为380V Y系列的三相交流电源电动机。
2、选电动机功率
（1）、传动滚筒所需有效功率

（2）、传动装置总效率

（3）、所需电动机功率

3、确定电动机转速

型 号 Y160L-4 Y180L-4 Y200L-8 Y160MZ-2
额定功率KW 15 15 15 15
电机满载荷 转速 转/分 1460 970 730 293
滚筒转速 转/分 38.2 38.2 38.2 38.2
总传动比 39.20 25.39 19.11 76.72

2 2 2 2

19.60 12.70 9.55 38.35
由此比较，应选Y160L－4，结构紧凑。由文献[2]表2.10－2选取电动机的外形及安装
尺寸D＝42㎜，中心高度H＝160㎜，轴伸长E＝110㎜。
4、传动比分配
（1）、两级齿轮传动比公式

（2）、减速器传动比

5、运动条件及运动参数分析计算

计 算 及 说 明 结 果

（二）、定V带型号和带轮
1、工作情况系数
由文献【1】由表11.5得
2、计算功率

3、选带型号
由文献【1】表11.15 选取B型
4、小带轮直径
由文献【1】 表11.6 选取
5、大带轮直径

6、大带轮转速

7、验算传动比误差

取B型

计 算 及 说 明 结 果
（1）、理论传动比
（2）、实际传动比
（3）、传动比误差 合适
（4）、验算带转速 合适
8、计算带长
（1）、求
（2）、求
（3）、初取中心距
（4）、带长

（5）、基准长度
9、求中心距和包角
（1）、中心距

（2）、小带轮包角

计 算 及 说 明 结 果

10、求带根数
（1）、传动比 由表11.8
由表11.7 ；由表11.12 ；由表11.10
（2）、带根数

11、求轴上载荷
（1）、张紧力

（由表11.4 q=0.10kg/m）
（2）、轴上载荷
12、结构设计
小带轮 ； 大带轮
（三）、高速轴齿轮的设计与校核
1、选材 根据文献【1】表12.7知 选小齿轮：40Cr，调质处理
选大齿轮：45钢，调质处理
2、初步计算
（1）、转矩
（2）、尺宽系数 由文献【1】表12.13，取
（3）、接触疲劳极限 由文献【1】图12.17c

取z=5根

计 算 及 说 明 结 果
由文献【1】由表12.16，取

（4）、确定中心距
3、配凑中心距
取 合适
（1）、核算

由文献【1】表12.3取 ；

（2）、验算
所以取
4、接触强度校核
（1）、圆周速度V

（2）、精度等级 由表12.6知：选8级精度

（3）、使用系数 由表12.9知：
（4）、动载系数 由图12.9知： =1.12
（5）、齿间载荷分配系数 由表12.10知，先求：

8级精度

=1.12

计 算 及 说 明 结 果

由上所得：
（6）、齿向载荷分布系数 由文献【1】表12、11

(7)、载荷系数
（8）、弹性系数 由文献【1】表12、12
（9）、节点区域系数 由文献【1】图12、16
（10）、重合度系数

（11）、螺旋角系数
（12）、接触最小安全系数
（13）、总工作时间
（14）、应力循环次数

=1.708
=2.114
=3.822
=

=2.06

=1.48273

=3.989

=0.765
=0.988

计 算 及 说 明 结 果

（15）、接触寿命系数 由文献【1】图12、18
（16）、许用接触应力 及验算

计算结果表明，接触疲劳强度足够
5、弯曲疲劳强度验算
（1）、齿数系数
（2）、应力修正系数

（3）、重合度系数
（4）、螺旋角系数

（5）齿间载荷分配系数

=

=0.69

=0.897

计 算 及 说 明 结 果
（6）、齿向载荷分布系数
（7）、载荷系数
（8）、弯曲疲劳极限 由图12、13c得
（9）、弯曲最小安全系数
（10）、应力循环系数
（11）、弯曲寿命系数
（12）、尺寸系数
（13）、许用弯曲应力
（14）、验算

6、几何尺寸计算

K=3.71

=367MPa
=350MPa
=154MPa

=149MPa

计 算 及 说 明 结 果
（四）、中间轴齿轮的设计与校核
1、选材 根据文献【1】表12.7知 选小齿轮：40Cr，调质处理
选大齿轮：45钢，调质处理
2、初步计算
（1）、转矩
（2）、尺宽系数 由文献【1】表12.13，取
（3）、接触疲劳极限 由文献【1】图12.17c

由文献【1】由表12.16，取

（4）、确定中心距
3、配凑中心距
取 合适
（1）、核算

由文献【1】表12.3取

计 算 及 说 明 结 果
（2）、验算
所以取
4、接触强度校核
（1）、圆周速度V

（2）、精度等级 由表12.6知：选8级精度

（3）、使用系数 由表12.9知：

（4）、动载系数 由图12.9知： =1.10
（5）、齿间载荷分配系数 由表12.10知，先求：

（6）、齿向载荷分布系数 由文献【1】表12、11

(7)、载荷系数

（8）、弹性系数 由文献【1】表12、12

8级精度

=1.10

=1.4

=1.703
=2.00
=3.703

=

=1.51
=3.14

计 算 及 说 明 结 果
（9）、节点区域系数 由文献【1】图12、16
（10）、重合度系数

（11）、螺旋角系数
（12）、接触最小安全系数
（13）、总工作时间
（14）、应力循环次数

（15）、接触寿命系数 由文献【1】图12、18
（16）、许用接触应力 及验算

计算结果表明，接触疲劳强度足够
5、弯曲疲劳强度验算
（1）、齿数系数
（2）、应力修正系数

=0.766
=0.989

=

计 算 及 说 明 结 果
（3）、重合度系数
（4）、螺旋角系数

（5）齿间载荷分配系数

（6）、齿向载荷分布系数

（7）、载荷系数
（8）、弯曲疲劳极限 由图12、13c得
（9）、弯曲最小安全系数
（10）、应力循环系数
（11）、弯曲寿命系数
（12）、尺寸系数

（13）、许用弯曲应力
=0.694

=0.9

K=3.14

=367MPa
=350MPa

计 算 及 说 明 结 果
（14）、验算

6、几何尺寸计算

（五）、高速轴的设计与校核
1、选 材
C=102
2、初估直径 轴上有单个键槽，轴径应增加3％ 所以 27.66×（1＋3％）＝28.49㎜ 圆整取d=30㎜
3、结构设计 由文献【1】得初估轴得尺寸如下：

4、强度校核
（1）、确定力点与支反力与求轴上作用力（图示附后）
（2）、齿轮上作用力

=171MPa

=165MPa

（3）、水平支反力 从上到下第二幅图
（4）、垂直面内的支反力 从上到下第四幅图

（5）、绘水平弯矩图 第三幅图，最高点弯矩为：
（6）、求垂直弯矩并绘垂直弯矩图 第五幅图，从左往右的突出点弯矩分别为： 291020N•㎜
168177N•㎜，117150N•㎜
（7）、合成弯矩图 第六幅图 从左往右的突出点的弯矩分别为： 295772N•㎜，259900N•㎜
286544N•㎜
（8）、绘扭矩图 第七幅图
（9）、求当量弯矩

计 算 及 说 明 结 果

（10）、确定危险截面校核轴径尺寸，危险截面I，危险截面II

（六）、高速轴轴承校核
1、选轴承 根据文献【1】附录表18.1可得轴承的型号为：6208。其中轴承参数为：

D＝80mm；B＝18mm；Cr＝29.5KN；Cor＝18.0KN

（七）、中间轴的设计与强度校核
1、选 材
C=112
2、初估直径 圆整d=50㎜

计 算 及 说 明 结 果
3、结构设计 由文献【1】得初估轴得尺寸如下：

4、强度校核
（1）、确定力点与支反力与求轴上作用力（图示附后）
（2）、齿轮上作用力

（3）、水平支反力 从上到下第二幅图

（4）、垂直面内的支反力 从上到下第四幅图

（5）、绘水平弯矩图 第三幅图；（如下所示）

（6）、求垂直弯矩并绘垂直弯矩图 第五幅图（如下所示）

（7）、合成弯矩图 第六幅图（如下所示）

（8）、绘扭矩图 第七幅图 （如下所示）

（9）、求当量弯矩

（10）、确定危险截面校核轴径尺寸，危险截面A，危险截面B

计 算 及 说 明 结 果
（八）、中间轴轴承校核
1、选轴承 根据文献【1】表18.1可得轴承的型号为：6310。D＝110mm
B＝27mm；Cr＝61.8KN；Cor＝38KN

说明书在此如要图，请回复留言！

4. 1）试总结归纳机械传动系统设计的一般方法和步骤。 （2）说明传动系统方案是如何确定的，有何特点

第一部分为电动机选择及传动系统总的传动比分配;主要确定电动机类型和结构形式、工作机主动轴功率、电动输出功率及传动系统总的传动比分配。第二部分为传动装置的运动和动力参数计算,主要确定各轴转速、各轴的输入功率、及各轴转矩。第三部分为有关锥齿轮的计算,选择齿轮、材料、精度、等级、确定齿轮齿数、转矩、载荷系数、轮宽系数及齿根弯曲疲劳强度校核。第四部分为带轮的设计包括带轮类型的选择、带轮尺寸参数的确定。第五部分为联轴器类型的选择及联轴器尺寸（型号）的确定 。
该变速器主要由齿轮、轴、轴承、箱体等组成。为方便减速器的制造、装配及使用 ，还在减速器上设置一系列附件，如检查孔、透气孔、油标尺或油面指示器、吊钩及起盖螺钉等。在原动机于变速器间采用是机械设备中应用较多的传动装置带传动，主要有主动轮、从动轮和传动带组成。工作时靠带与带轮间的摩擦或啮合实现主、从动轮间运动和动力的传递,具有结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸振及过载打滑以保护其他零件的优点。
设计者以严谨务实的认真态度进行了此次设计，但由于知识水平与实际经验有限。在设计中难免会出现一些错误、缺点和疏漏，诚请位评审老师能给于批评和指正。
摘 要
这次毕业设计是由封闭在刚性壳内所有内容的齿轮传动是一独立完整的机构。通过这一次设计可以初步掌握一般简单机械的一套完整的设计及方法，构成减速器的通用零部件。
这次毕业设计主要介绍了减速器的类型作用及构成等，全方位的运用所学过的知识。如：机械制图，金属材料工艺学公差等已学过的理论知识。在实际生产中得以分析和解决。减速器的一般类型有：圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、齿轮-蜗杆减速器，轴装式减速器、组装式减速器、联体式减速器。
在这次设计中进一步培养了工程设计的独立能力，树立正确的设计思想，掌握常用的机械零件，机械传动装置和简单机械设计的方法
和步骤，要求综合的考虑使用经济工艺性等方面的要求。确定合理的设计方案

5. 机械设计课程设计资料

设计目的：
通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用，培养结构设计，计算能力，熟悉一般的机械装置设计过程。
(二)
传动方案的分析
机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。
本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。
带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。
齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。
减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成。
二、传动系统的参数设计
原始数据：运输带的工作拉力F=0.2 KN；带速V=2.0m/s；滚筒直径D=400mm（滚筒效率为0.96）。
工作条件：预定使用寿命8年，工作为二班工作制，载荷轻。
工作环境：室内灰尘较大，环境最高温度35°。
动力来源：电力，三相交流380/220伏。
1
、电动机选择
（1）、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机
（2）、电动机功率选择：
①传动装置的总效率：
=0.98×0.99 ×0.96×0.99×0.96
②工作机所需的输入功率：
因为 F=0.2 KN=0.2 KN= 1908N
=FV/1000η
=1908×2/1000×0.96
=3.975KW
③电动机的输出功率：
=3.975/0.87=4.488KW
使电动机的额定功率P ＝（1～1.3）P ，由查表得电动机的额定功率P ＝ 5.5KW 。
⑶、确定电动机转速：
计算滚筒工作转速：
=（60×v）/（2π×D/2）
=（60×2）/（2π×0.2）
=96r/min
由推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’ =3~6。取V带传动比I’ =2~4，则总传动比理时范围为I’ =6~24。故电动机转速的可选范围为n’ =（6~24）×96=576~2304r/min
⑷、确定电动机型号
根据以上计算在这个范围内电动机的同步转速有1000r/min和1500r/min，综合考虑电动机和传动装置的情况，同时也要降低电动机的重量和成本，最终可确定同步转速为1500r/min ，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y132S-4 ，满载转速 1440r/min 。
其主要性能：额定功率：5.5KW，满载转速1440r/min，额定转矩2.2，质量68kg。
2
、计算总传动比及分配各级的传动比
（1）、总传动比：i =1440/96=15
（2）、分配各级传动比：
根据指导书，取齿轮i =5（单级减速器i=3~6合理）
=15/5=3
3
、运动参数及动力参数计算
⑴、计算各轴转速（r/min）
=960r/min
=1440/3=480(r/min)
=480/5=96(r/min)
⑵计算各轴的功率（KW）
电动机的额定功率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计算各轴扭矩（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、传动零件的设计计算
（一）齿轮传动的设计计算
（1）选择齿轮材料及精度等级
考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240~260HBS。大齿轮选用45#钢，调质，齿面硬度220HBS；根据指导书选7级精度。齿面精糙度R ≤1.6~3.2μm
（2）确定有关参数和系数如下：
传动比i
取小齿轮齿数Z =20。则大齿轮齿数：
=5×20=100
，所以取Z
实际传动比
i =101/20=5.05
传动比误差：（i -i）/I=（5.05-5）/5=1%<2.5% 可用
齿数比：
u=i
取模数：m=3 ；齿顶高系数h =1；径向间隙系数c =0.25；压力角 =20°；
则
h *m=3，h ）m=3.75
h=（2 h ）m=6.75，c= c
分度圆直径：d =×20mm=60mm
d =3×101mm=303mm
由指导书取
φ
齿宽：
b=φ =0.9×60mm=54mm
=60mm ，
b
齿顶圆直径：d ）=66，
d
齿根圆直径：d ）=52.5，
d ）=295.5
基圆直径：
d cos =56.38，
d cos =284.73
(3)计算齿轮传动的中心矩a：
a=m/2(Z )=3/2(20+101)=181.5mm 液压绞车≈182mm
（二）轴的设计计算
1
、输入轴的设计计算
⑴、按扭矩初算轴径
选用45#调质，硬度217~255HBS
根据指导书并查表，取c=110
所以 d≥110 (4.354/480) 1/3mm=22.941mm
d=22.941×(1+5%)mm=24.08mm
∴选d=25mm
⑵、轴的结构设计
①轴上零件的定位，固定和装配
单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定
②确定轴各段直径和长度
Ⅰ段：d =25mm
， L =（1.5～3）d ，所以长度取L
∵h=2c
c=1.5mm
+2h=25+2×2×1.5=31mm
考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：
L =（2+20+55）=77mm
III段直径：
初选用30207型角接触球轴承，其内径d为35mm,外径D为72mm，宽度T为18.25mm.
=d=35mm，L =T=18.25mm，取L
Ⅳ段直径：
由手册得：c=1.5
h=2c=2×1.5=3mm
此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：d =（35+3×2）=41mm
因此将Ⅳ段设计成阶梯形，左段直径为41mm
+2h=35+2×3=41mm
长度与右面的套筒相同，即L
Ⅴ段直径：d =50mm. ，长度L =60mm
取L
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=80mm
Ⅵ段直径：d =41mm， L
Ⅶ段直径：d =35mm， L ＜L3，取L
2
、输出轴的设计计算
⑴、按扭矩初算轴径
选用45#调质钢，硬度（217~255HBS）
根据课本P235页式（10-2），表（10-2）取c=110
=110× (2.168/76.4) =38.57mm
考虑有键槽，将直径增大5%，则
d=38.57×(1+5%)mm=40.4985mm
∴取d=42mm
⑵、轴的结构设计
①轴的零件定位，固定和装配
单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。
②确定轴的各段直径和长度
初选30211型角接球轴承，其内径d为55mm，外径D=100mm，宽度T为22.755mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长42.755mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。
则
d =42mm
L
= 50mm
L
= 55mm
L
= 60mm
L
= 68mm
L
=55mm
L
四、滚动轴承的选择
1
、计算输入轴承
选用30207型角接触球轴承，其内径d为35mm,外径D为72mm，宽度T为18.25mm.
2
、计算输出轴承
选30211型角接球轴承，其内径d为55mm，外径D=100mm，宽度T为22.755mm
五、键联接的选择
1
、输出轴与带轮联接采用平键联接
键的类型及其尺寸选择：
带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择C型平键联接。
根据轴径d =42mm ，L =65mm
查手册得，选用C型平键，得： 卷扬机
装配图中22号零件选用GB1096-79系列的键12×56
则查得：键宽b=12，键高h=8，因轴长L ＝65，故取键长L=56
2
、输出轴与齿轮联接用平键联接
=60mm,L
查手册得，选用C型平键，得：
装配图中 赫格隆36号零件选用GB1096-79系列的键18×45
则查得：键宽b=18，键高h=11，因轴长L ＝53，故取键长L=45
3
、输入轴与带轮联接采用平键联接
=25mm
L
查手册
选A型平键，得：
装配图中29号零件选用GB1096-79系列的键8×50
则查得：键宽b=8，键高h=7，因轴长L ＝62，故取键长L=50
4
、输出轴与齿轮联接用平键联接
=50mm
L
查手册
选A型平键，得：
装配图中26号零件选用GB1096-79系列的键14×49
则查得：键宽b=14，键高h=9，因轴长L ＝60，故取键长L=49
六、箱体、箱盖主要尺寸计算
箱体采用水平剖分式结构，采用HT200灰铸铁铸造而成。箱体主要尺寸计算如下：
七、轴承端盖
主要尺寸计算
轴承端盖：HT150 d3=8
n=6 b=10
八、减速器的
减速器的附件的设计
1
、挡圈 ：GB886-86
查得：内径d=55，外径D=65，挡圈厚H=5，右肩轴直径D1≥58
2
、油标 ：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、
设计参考资料目录

6. 设计题目：设计热处理车间清洗零件用的传送设备上的两级圆柱齿轮减速箱。

一， 设计任务书抄
设计袭题目：热处理车间零件清洗用传送设备的传动装置
（一）方案设计要求：
具有过载保护性能（有带传动）
含有二级展开式圆柱齿轮减速器
传送带鼓轮方向与减速器输出轴方向平行
（二）工作机原始数据：
传送带鼓轮直径___ mm,传送带带速___m/s
传送带主动轴所需扭矩T为___N.m
使用年限___年，___班制
工作载荷（平稳，微振，冲击）
（三）数据：不同,

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