机械设计二级减速器设计说明书.docx

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机械设计二级减速器设计说明书

第一章设计任务书

一、设计目的

综合运用机械设计及先修课程（机械制图、材料力学、机械原理、机械制造技术、工程材料等）的理论和实际知识，掌握机械设计的一般规律，树立正确的设计思想，培养分析和解决实际问题的能力。

通过本课程设计，在掌握各种运动形式变换，运动参数确定及力和功率传递过程中，对机械运动学和动力学的分析与设计有一较完整的概念，学会从机器功能要求出发，合理选择机构的选型和组合，制定机械传动系统的方案（功能设计），正确计算零件的工作功能，确定它的尺寸、形状、结构及材料，并考虑制造工艺、使用维修、经济和安全等问题，培养机械设计能力（结构设计）。

学习运用标准，规范，手册，图表和查阅有关资料等，培养设计的基本技能。

二、设计内容

1、设计题目

液体包装机的设计

——二级圆柱齿轮减速器的设计

2、主要内容

（1）确定包装机设计方案（包括传动系统和执行机构等）

（2）选择电动机、计算传动装置的运动和动力参数等

（3）进行传动件的设计计算，校核轴、轴承、联轴器、键的强度等

（4）绘制减速箱装配图及典型零件工作图

（5）整理和编写设计计算说明书

（6）答辩

3、设计参数

（1）数据组别Ⅲ

包装量（袋/分）

袋尺寸（长*宽/mm）

计量（ml/袋）

物料输送力F（N）

热封和剪袋所需功率（W）

装料所需功率（W）

60

160*90

40

300

100

200

（2）已知条件

①输送带滚筒直径D=80mm

②装料压缩泵活塞直径为30mm

③装料启闭阀摆角约90°

④工作情况：

两班制工作，每年工作300天，连续单向运转，工作时有轻微振动，空载启动

⑤使用折旧期：

使用年限为8年，3年大修一次

⑥制造条件及生产批量：

一般机械厂制造，小批量生产

⑦总体尺寸：

650*750*1600（mm*mm*mm）以内

4、具体工作

（1）、包装机机构运动简图1张（A1）

（2）、减速箱装配图1张（A0）

（3）、零件工作图2张（A3）

（4）、设计计算说明书一份（约6—8千字）

第二章机械运动方案的设计

一、拟定执行系统的功能原理

1、包装机功能原理

自动完成计量、充料、制袋、封合、切断、输送等全过程

2、各部分功能

电控机构

调速机构

传动机构

拉袋机构

热封机构

供纸机构

装/进料机构

成品输出机构

3、设计部分

①热封部分

②装料部分

③减速器部分

二、执行机构的选型及构型

1、热封部分

①选用凸轮机构

②摆动滚子推杆盘形凸轮机构

2、装料部分

①选用平面四杆机构

②曲柄摇杆机构

3、减速器部分

①圆柱齿轮减速器

②二级圆柱齿轮减速器（展开式）

三、各执行机构的协调设计

根据工艺要求，各执行机构需要按照严格的顺序动作，热封后装袋，然后拉袋，结合执行机构的选型，对执行机构进行协调设计，绘制运动循环图，如图2—1所示。

四、执行机构运动尺寸设计

1、曲柄摇杆机构（含齿轮齿条机构）

（1）、已知条件：

计量40ml/袋，包装量60袋/min，装料压缩泵活塞直径为30mm

（2）、分析：

由曲柄摇杆机构的摇杆驱动齿轮齿条机构（齿条加工在活塞杆上），曲柄每转一周，活塞完成一次推拉动作。

活塞推程由计量量和活塞直径确定，进而可推知摇杆的摆角，再给定设计条件，即可完成要求动作。

（3）、给定设计条件：

齿轮（m=2mm，z=55），分度圆半径为r，连杆b=200mm，摇杆c=52mm，要求该机构无急回运动。

（4）、设计计算：

①活塞行程

②摇杆摆角

③曲柄长度

④机架长度

⑤示意图，如图2—2

⑥传动角验算

γ1<γ2，且γ1>40°～50°满足要求

2、曲柄摇杆机构（含阀体）

（1）、已知条件：

装料启闭阀摆角约90°

（2）、分析：

为保证活塞推杆中心与启闭阀回转中心在同一水平面，机架位置和长度将受到限制

（3）、给定设计条件：

机架长度d=108mm，机架连线垂直水平面

摆角θ=90°

摇杆长度c=40mm

要求该机构无急回运动

（4）、设计计算：

①曲柄长度

②连杆长度

③示意图，如图2—3

④传动角验算

，且>40°～50°满足要求

3、摆动滚子推杆盘形凸轮机构

（1）、分析：

该机构用于驱动热风器进行热封操作，热封时间要充足，盘形凸轮安装在分配轴上，故凸轮的基圆半径减去滚子圆半径应大于轴颈，以便于安装

（2）、分配轴最小轴颈计算：

①已知条件：

分配轴转速n1=60r/min=1r/s，袋尺寸长×宽=160×90（mm×mm）物料输送力F=300N，输送带滚筒直径D=80mm，设输送带滚筒转速n2，

②分配轴输出功率计算

分配轴输出到输送带滚筒由一对锥齿轮传动，如图2—4所示。

其中z1=24,z2=36

输送带线速度

输送带功率

由表6—15[1]查得锥齿轮传动效率

滚动轴承效率

滚筒效率

输送部分总功率

分配轴输出总功率

P1为热封和剪切所需功率

P2为装料所需功率

③计算轴的最小直径

选取轴的材料为45钢，调质处理，根据表15—3[2]取A0=112

④确定凸轮机构基本尺寸

选滚子圆半径

基圆半径,取

机架距离

摆杆长度

初始摆角

最大摆角

推程

远休

回程

近休

⑤推杆运动规律

二次多项式运动规律（等加速等减速运动规律），适于中速轻载，有柔性冲击

等加速段运动方程

等减速段运动方程

（）

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

0

0.05

0.19

0.44

0.78

1.22

1.75

2.38

3.11

3.94

4.86

5.88

7

240

250

260

270

280

290

300

310

320

330

340

350

360

（）

7

5.88

4.86

3.94

3.11

2.38

1.75

1.22

0.78

0.44

0.19

0.05

0

⑥凸轮示意图

4、包装机机构运动简图

第三章机械传系统方案设计

一、传动系统类型选择

1、传动方案示意图

如图3—1所示，电机作为原动机，经带传动减速，再由减速箱减速输出至锥齿轮传动，实现换向，锥齿轮上端与分配轴用一弹性联轴器联接，实现动力的输出。

2、组成部分

V带传动，二级圆柱齿轮减速器，锥齿轮传动

二、选择原动机确定总传动比分配各级传动比

1、电动机类型的选择

Y系列三相异步电动机

2、电动机功率的选择

（1）、传动装置的总效率

由表6—15[1]查得

（2）、电机所需功率

3、确定电动机型号

根据以上数据，查表6—145[1]选取电动机型号为Y801-4

其主要技术数据：

额定功率0.55kW，满载转速1390r/min

4、传动装置总传动比及其分配

（1）、总传动比

（2）、分配各级传动比

设Ⅰ.Ⅱ.Ⅲ轴的转速nⅠ.nⅡ.nⅢ.且nⅢ=

根据表2—5[1]

且展开式减速器要求

故分配如下

三、计算各轴的转速、转矩及功率

1、计算各轴的转速

电动机的满载转速

2、计算各轴功率

3、计算各轴转矩

电动机轴的输出转矩：

设

5560

为方便下一阶段设计计算，将以上数据整理至下表

参数

轴名

电动机轴

Ⅰ轴

Ⅱ轴

Ⅲ轴

Ⅳ轴

转速r/min

1390

695

192

60

60

功率P/W

421.5

404.7

396.6

388．7

361.7

转矩T/Nmm

2896

5560

19727

61870

57576

传动比i

2

3.62

3.2

1

1

效率η

0.7663

0.96

0.9801

0.9801

0.9306

第四章机械传动装置的设计

一、主要传动零部件的设计计算

（一）带传动设计计算

已知电动机额定功率，输出功率，满载转速，传动比，每天工作16小时，连续单向运转，工作时有轻微振动，空载启动。

1、确定计算功率

由表8—8[2]查得工作情况系数

2、选择V带的带型

根据由图8—11选用Z型

3、确定带轮的基准直径，并验算带速

1）、初选小带轮基准直径，由表8—7,8—9,取

2）、验算带速

鉴于工作机低速轻载，故带速小于5m/s也认为合适

3）、计算大带轮基准直径

由图8—9取标准值为

4、确定V带的中心距a和基准长度

1）、初定中心距

2）、计算带所需的基准长度

由表8—2选带的基准长度

3）、计算实际中心距a

中心距的变化范围为

5、验算小带轮上的包角

6、计算带的根数z

1）、计算单根V带的额定功率

由

由

由

2）、计算V带的根数z

7、计算单根V带的初拉力

由表8—3得Z型带的单位长度质量为

8、计算压轴力

9、带轮结构设计

小带轮采用实心式，大带轮采用腹板式，大带轮轮毂宽度取L=28mm，B=26mm。

结构从略。

10、主要设计结论

选用Z型普通V带2根，带基准长度920mm，带轮基准直径中心距控制在a=297～339mm，单根带初拉力F0=41N，带轮安装角度为30°。

（二）、高速级齿轮传动设计

已知采用斜齿轮传动，高速轴输入功率,小齿轮转速，传动比，工作寿命8年，每年按300天算，两班制，连续单向运转，工作时有轻微振动，空载启动。

1、确定齿轮类型精度等级材料及齿数

（1）、根据传动方案及减速箱高速级要求，选用斜齿圆柱齿轮传动，压力角

（2）、参考表10—6[2]，通用减速器齿轮精度等级范围6～8，主动齿轮偏上限选取，故选6级精度

（3）、由表10—1选择小齿轮材料为40Cr（调质），齿面硬度280HBS,大齿轮材料为45钢（调质），齿面硬度240HBS

（4）、选

（5）、初选螺旋角

2、按齿面接触疲劳强度设计

（1）、试算小齿轮分度圆直径

1）、确定式中各参数值

①试选载荷系数

②小齿轮传递的转矩

高速轴的输出功率

③由图10—20查取区域系数

④由表10—7选取齿宽系数

⑤由表10—5查取材料的弹性影响系数

⑥计算接触疲劳强度用重合系数

⑦螺旋角系数

⑧计算接触疲劳许用应力[]

由图10—25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为

，

计算应力循环次数

由图10—23查取接触疲劳寿命系数

取失效概率为1%，安全系数S=1

取中较小者，即

2）、试算小齿轮分度圆直径

（2）调整小齿轮分度圆直径

1）、数据准备

①圆周速度

②齿宽b

2）、计算实际载荷系数

①由表10—2查得使用系数

②根据，由图10—8查得动载系数

③齿轮的圆周力

由表10—3查得齿间载荷分配系数

④由表10—4插值得6级精度小齿轮相对支撑非对称布置时

载荷系数

3）、用实际载荷系数计算分度圆直径

对应的齿轮模数

由表10—1[3]取标准模数

4）、确定齿轮各参数

①齿数

②中心距

考虑模数从0.93mm增大圆整至1.5mm，为此将中心距减小圆整为85mm

③按圆整后的中心距修正螺旋角

④计算小、大齿轮分度圆直径

⑤计算齿轮宽度

取

⑥圆周速度

3、按齿根弯曲疲劳强度校核

根据公式

1）、确定式中各参数值

①根据，由图10—8查得动载系数

②齿轮的圆周力

由表10—3查得齿间载荷分配系数

由表10—4用插值法得

结合

查图10—13得

载荷系数

③计算弯曲疲劳强度用重合度系数

④计算弯曲疲劳强度的螺旋角系数