机械设计课程设计-玻璃瓶印花机构及传动装置.doc

天津理工大学 机械工程学院 机械设计 课程设计机械设计课程设计设计计算说明书 设计题目： 玻璃瓶印花机构及传动装置 设 计 者： x x x 学 号： 201xxxxx 专业班级： 机械工程及其自动化x班 指导教师： x x x 完成日期： 2015年6月27日 天津理工大学机械工程学院目 录一 课程设计的任务3二 电动机的选择5三 传动装置的总传动比和分配各级传动比6四 传动装置的运动和动力参数的计算6五 传动零件的设计计算7六 轴的设计、校核21七 滚动轴承的选择和计算28八 键连接的选择和计算30九 联轴器的选择31十 润滑和密封的选择31十一 设计总结32十二 参考资料35一、 课程设计的任务1设计目的课程设计是机械设计课程重要的教学环节，是培养学生机械设计能力的技术基础课。课程设计的主要目的是：(1)通过课程设计使学生综合运用机械设计课程及有关先修课程的知识，起到巩固、深化、融会贯通及扩展有关机械设计方面知识的作用，树立正确的设计思想。(2)通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。(3)提高学生的有关设计能力，如计算能力、绘图能力以及计算机辅助设计(cad)能力等，使学生熟悉设计资料(手册、图册等)的使用，掌握经验估算等机械设计的基本技能。2设计题目：执行机构方案设计、传动装置总体设计及机构运动简图已经在机械原理课程设计中完成（详见机械原理课程设计资料，在此略），现将对传动装置进行具体设计。设计题目：玻璃瓶印花机构及传动装置原始数据：(红色为方案数据)方 案 号12345678910分配轴转速n(r/min)60606050505045454545分配轴输入功率p（kw)1.41.31.21.21.11.01.11.00.90.8玻璃瓶单程移距（mm）120115110印花图章上下移距（mm）555250定位压块左右移距（mm）302520说明：（1）工作条件：2班制，工作环境良好，有轻微振动；（2）使用期限十年，大修期三年；（3）生产批量：小批量生产（120 求带根数带速v=13.376m/s带根数计算项目由【机械设计教材】表11.8、11.7、11.12、11.10p0=0.6kw ka=0.969kl=1.18 p0=0.04kw计算内容取z=3根计算结果求轴上载荷张紧力q=0.06kg/mf=48.03 n轴上载荷fq=285.7 n2齿轮传动的设计计算建议：减速器中齿轮采用闭式软齿面斜齿轮传动。一般大、小齿轮材料均可采用45钢（小齿轮也可采用合金钢），小齿轮调质，大齿轮正火，两齿轮齿面要有30-50的硬度差。传动用模数mn2mm，角方向确定应使中间轴的轴向力有所抵消；=15左右，z1=20-40 ，z2=iz1求出后圆整；为使图面匀称，中心距：a高 130mm，a低 150mm，具体计算方法见“机械设计”教材相关内容及相应例题该齿轮传动为闭式软齿面斜齿轮传动，大小齿轮的材料均为45钢，小齿轮调质，大齿轮正火。 小齿轮的硬度： 229286hb 平均取240hb 大齿轮的硬度： 169217hb 平均取200hb低速级齿轮计算计算项目计算内容计算结果齿面接触疲劳强度计算1. 初步计算转矩t1齿宽系数d接触疲劳极限hlim初步计算的许用接触应力had值初步计算小齿轮的直径2.校核计算齿数z模数m由表12.13（p222），取d=1由图12.17c（p223）由表12.16（p227）估计=15取ad=85取z1=31，z2=11261705n.md=1ad=85取d1=54mm z1=31，z2=113取mn=2mm（p206）计算项目计算内容计算结果中心距a螺旋角小齿轮的直径d1大齿轮的直径d2齿宽b圆周速度v精度等级传动比相对误差使用系数ka动载荷系数kv齿间载荷分配系数kh 由表12.6（p207） 由表12.9（p215）由图12.9（p216）由表12.10 (p217)，先求取a=150mm=16.260d1=64.58mmd2=235.42mm取b2=65mmb1=75mmv=0.731m/s选8级精度i=3.64相对误差1，取=1，故由表12.14（p225）由表12.15（p226），估计,则指数m=8.78原故计应力循环次数正确。kh=1.873kh=1.370k=3.368zh=2.41z=0.749z=0.978shmin=1.05th=58400hnl1=1.53x108计算项目计算内容计算结果接触寿命系数 zn许用接触应力h验算齿根弯曲疲劳强度计算：齿形系数yfa：应力修正系数ysa：重合度系数y：螺旋角系数y齿间载荷分配系数kf由图12.18（p224）由图12.21（p229）由图12.22（p230）由表12.10注（p217）nl2=0.424x108zn1=1.21zn2=1.28h1=707.05mpah2=529.90mpah=468.85h2zv1=35.038zv2=127.722yfa1=2.45 yfa2=2.18 ysa1=1.66 ysa2=1.82y=0.696y=0.859计算项目计算内容计算结果齿向载荷分布系数kf载荷系数k：弯曲疲劳极限fmin：弯曲最小安全系数sfmin应力循环次数nl弯曲寿命系数yn：尺寸系数yx：许用弯曲应力f验算故kf=1.804由图12.14（p219）b/h=65/(2.2*2.25)=14.444，kf=1.4由图12.23c(p231)fmin1=600mpa, fmin2=450mpa由表12.14（p225）sfmin=1.25由表12.15（p226）估计,则指数m=49.91原故计应力循环次数正确。由图12,24（p232）yn1=1.20，yn2=1.29由图12.25（p232）yx=1kf=1.804kf=1.4k=4.546fmin1=600mpafmin2=450mpasfmin=1.25nl1=3.13x107nl2=0.942x107yn1=1.20yn2=1.29 yx=1f1=576mpaf2=464mpaf1 f1计算项目计算内容计算结果f2 f2故满足要求机座壁厚=0.025a+310mm机盖壁厚11=0.025a+310mm机座凸缘壁厚b=1.512mm机盖凸缘壁厚b1=1.512mm机座底凸缘壁厚b2=2.5120mm地脚螺钉直径df =0.036a+1220mm地脚螺钉数目a1.210mm齿轮端面与箱体内壁距离2210mm两齿轮端面距离4=1010mmdf,d1,d2至外机壁距离c1=1.2d+(58)c1f=26mmc11=22mmc12=18mmdf,d1,d2至凸台边缘距离c2c2f=24mmc21=20mmc22=16mm机壳上部（下部）凸缘宽度k= c1+ c2kf=50mmk1=42mm轴承孔边缘到螺钉d1中心线距离e=(11.2)d116mm轴承座凸起部分宽度l1c1f+ c2f+(35)55mm吊环螺钉直径dq=0.8df16mm箱盖肋厚0.8516.8轴承端盖外径凸缘d2=d+(55.5)d3102 130箱座肋厚0.856.8六、轴的强度校核(一)中间轴的设计计算及校核1）选择轴材料、处理方式 因为传递的功率不大，并对质量及结构尺寸无特殊要求，故选用材料45钢，调制处理h2）初算轴的直径 与材料有关的系数c 由表16.2 取c=112 轴的最小直径 26.61 ，根据键槽等因素取d=303）结构设计总左至右分别为轴段1至轴段6（1）轴承与轴段1及轴段5:(6206:30 62 16 ）取挡油密封环到内壁距离2mm62.6选用深沟球轴承。轴段1上安装轴承，其直径应既便于轴承安装，又应符合轴:承内径系列。现暂取轴承型号6206，查手册内径d=30mm，外径d=62mm，宽度b=16mm。故取轴段1与5的直径d1=d2=30，为避免转动齿轮与不动机体相碰，应在齿轮端面与机体内壁之间留有足够间距h，取h=10mm。为补偿机体的铸造误差，轴承应深入轴承座孔内适当距离，以保证轴承在任何时候都能坐落在轴承座孔内，为此取轴承上靠近机体内壁的端面与机体内壁间的距离10，则轴段1与5的长度分别为43mm与28mm。（2）轴段2： 轴段2上安装齿轮，为便于齿轮安装，应略大于，可取d2=34，齿轮外端面用轴套固定，为使轴套端面顶在齿轮左端面上，即靠紧。轴段2的长度应略小于小齿轮的轮毂的宽度，已知齿轮三宽为b1=50mm，则轴段2长度为88mm。 （3）轴段3：为使齿轮间更好的啮合，大齿轮与小齿轮间应有一段距离，两个 运动的齿轮间距离1015mm，且两齿轮与轴肩固定，选取，其直 径为39mm。 （4）轴段4：轴段为齿轮轴d=68.78 l=75mm。（5）轴段5 d=364)键的选择：键用于齿轮的轴向定位，由于两段装有齿轮的轴直径为40mm，查机械设计手册，选择普通平键bh=108，间的长度分别选择40mm。5)轴的受力简图计算项目计算内容计算结果计算齿轮受力齿轮直径小齿轮受力：转矩t圆周力径向力轴向力大齿轮受力：转矩t圆周力径向力轴向力计算轴承反力：水平面轴承反力垂直面轴承反力计算项目水平面受力图垂直面受力图水平面弯矩截面左侧右侧截面右侧 左侧垂直面弯矩截面截面弯矩图合成弯矩截面左侧 右侧 截面左侧 右侧合成弯矩图轴受转矩转矩图许用应力许用应力值应力校正系数计算项目截面左侧右侧截面左侧右侧当量弯矩图校核轴径齿根圆直径在小齿轮的截面处此处有单键fbh=(fr344.5-fr2116.5-fa357.5+fa296)/174fah=fr3-fr2-fbhfbv=(ft344.5+ft2116.5)/174fav=ft3+ft2+fbv计算内容mhil=fah45.5mhir=mhil+fa332.388mhiir=fbh57.5mhiil=6596mvi=fav44.5=71511n.mmmvii=fbv57.5=51922n.mm t=62328 计算内容 d=d21.03=23.793d2=191.99mmd3=64.775mmt=62328n.mft3=1905.2nfr3=724.48nfa3=576.4nt=61705n.mft2=642nfr2=243nfa2=191.58.4n fbh=176nfah=304nfbv=903.4nfav=1607n计算结果mhil=13531n.mm mhir=32199n.mm mhiir=12072n.mmmhiil=6596n.mmmvi=71511n.mmmvii=51922n.mmmil=72780n.mmmir=78426n.mmmiil=52362n.mmmiir=53330n.mm t=62328n.mm计算结果d2=23.1mmd3=20.9mm结论：此轴满足设计要求。mhil（一）轴（高速轴）的结构设计1、求轴上的功率、转速和转矩1项目小齿轮大齿轮1分度圆直径41.99mm191.999mm2中心距a120mm3齿宽60mm50mm4齿数23925模数26传动比4由前面得，kw，r/min，2、求作用在齿轮上的力 已知高速级小齿轮的分度圆直径mm，则 nn3、初步确定轴的最小直径。初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表16.2，取=112，于是得：mm因为轴上应开2个键槽，所以轴径应增大7%，故mm，又此段轴与大带轮装配，综合考虑两者要求取=15mm。4、轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案 通过分析比较，选用下图所示的装配方案。4、轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，选用下图所示的装配方案。从左至右分别为轴段一至轴段七轴段1：此轴段为装带轮轴根据参数直接选取直径为15mm，长度为60mm。轴段2：此轴段根据伸出轴承盖距离10mm到15mm，直径为安装轴承方便所以选取 直径为26mm，长度为62.6mm。轴段3，7：为配合6206轴承以及内壁线的定位要求，与放置挡油环，所以此2轴段直径分别为30mm，长度分别为28mm与28mm。1项目小齿轮大齿轮1分度圆直径64.775215.2252中心距a150mm3齿宽75mm65mm4齿数311035模数26传动比3.322轴段5：此轴为齿轮轴因此直径为56.23mm长度为65mm。轴段6：此轴段要求对挡油环进行定位形成轴肩因此长度为8mm直径为50mm。(三)低速轴的设计计算轴上有一个齿轮：（三）轴（低速轴）的设计计算1、求轴上的功率、转速和转矩由前面得，kw，r/min，5） 求作用在齿轮上的力 3、初步确定轴的最小直径。mm因为轴上应开2个键槽，所以轴径应增大7%，故mm，输入轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选联轴器型号。联轴器的计算转矩，查参考资料1中的表14-1，取=1.5，则 载荷较平稳速度不高无特殊要求故选弹性心套柱销联轴器 低速轴转矩：197410n.m=kt联轴器的计算转矩： 由表19.3查的：k=1.5 tca=1.5197410=296115结合低速轴的结构设计，取it7其预留轴段直径d=40公称转矩tn=500轴孔直径d=40轴孔长度l=112从左至右分别为轴段一至轴段七（6210 50 90 20 ）轴段7：此轴段为装联轴器根据参数直接选取直径为40mm，长度为112mm。轴段6：此轴段根据伸出外壁距离10mm到15mm，直径为安装轴承方便所以选取 直径为58mm，长度为38mm。轴段1，5：为配合6210轴承以及内壁线的定位要求，与放置挡油环，所以此2轴段直径分别为50mm，长度分别为26mm与26mm。轴段2：此轴为装齿轮的轴因此直径为66mm长度为69mm。轴段3：此轴段要求对齿轮进行定位形成轴肩因此长度为10mm直径为72mm。轴段4：根据其他轴段尺寸设计以及两条内壁线的定位。因此长度为65.83mm直径为66mm。七、滚动轴承的选择和计算轴(中速轴)轴(中速轴)预选6206深沟球轴承19.511.53062169500其受力如图： 中间轴承转速：146.94fa=fa3-fa2=384.82fra=(fah +fav)=1635.5frb=(fbh+fbv)=920.计算项目计算内容计算结果轴承 冲击载荷系数当量载荷计算额定动载荷基本额定动载荷fa/cor=384.82/11500 查表15.3 查表18.7得查表18.8得查手册 0.03340.245=0.537 x=0.56 y=1.82 p=1321.23cr=10589则轴承6206 可以满足寿命要求八 键连接的选择和计算 t2=62328 d=34 l=48查表选的：圆头平键 bh=108 l=45此处联接所能传递转矩： 由表查得：t=8(45-10)34120/4=285600n.m62328n.m 故此键合格。轴(高速轴)带轮： d=20 l=60查表选的：圆头平键 bh=66 轴(低速轴)齿轮： d=56 l=53查表选的：圆头平键 bh=1610 联轴器： d=40轴孔长度l=112查表选的：圆头平键 bh=128 九 联轴器的选择 载荷较平稳速度不高无特殊要求故选贪心套柱销联轴器 低速轴转矩：197410n.m=kt联轴器的计算转矩： 由表19.3查的：k=1.5 tca=1.5197410=296115结合低速轴的结构设计，取it7其预留轴段直径d=40 公称转矩tn=500轴孔直径d=40轴孔长度l=112联轴器与轴之间的配合为 十、 润滑和密封的选择1减速器的润滑（1） 齿轮的润滑：除少数低速（v0.5m/s）小型减速器采用脂润滑外，绝大多数减速器的齿轮都采用油润滑。本设计高速级圆周速度v12m/s，采用浸油润滑。为避免浸油润滑的搅油功耗太大及保证轮赤啮合区的充分润滑，传动件浸入油中的深度不宜太深或太浅，一般浸油深度以浸油齿高为适度，但不应小于10mm。浸油润滑的油池应保持一定的深度和贮油量。油池太浅易激起箱底沉查和油污。一般齿顶圆至油池底面的距离不应小于3050mm。为有利于散热，每传递1kw功率的需油量约为0.350.7l。齿轮减速器的润滑油黏度可按高速级齿轮的圆周速度v选取：v2.5可选用中极压齿轮油n320。 （2）轴承的润滑当减速器中浸油齿轮的圆周速度v1.52m/s时，油飞溅不起来，应选用脂润滑。 2减速器的密封 （1）轴伸出处的密封：选用粘圈式密封，粘圈式密封简单，价廉，主要用于脂润滑以及密封处轴 颈圆周速度较低的油润滑。 2）箱盖与箱座接合面的密封：在箱盖与箱座结合面上涂密封胶密封最为普遍，效果最好。 （3）其他部位的密封：检查孔盖板、排油螺塞、油标与箱体的接合面均需加纸封油垫或皮封油圈。十一 设计总结 这次课程设计，紧接上次玻璃瓶印花机构及传动装置的机构设计对其传动装置即对2级减速器的设计计算。根据上学期所选到的计算数据，通过对有关书籍的参考，和老师耐心的教导，我开始选择发动机数据确定传动比，并开始设计减速器的主要零件轴和齿轮，我在学校的图书馆找到一些相关的资料,来完善对自己的参数设计,这使我开阔了眼界，也学习到了很多设计方法和思想。在设计的过程中，我也遇到了很多问题，比如cad的画法，参数的选择，传动机构的计算等，都在老师、同学和书籍的帮助下一一破解。不仅让我学习到解决问题的方法，也体会到成功的喜悦。同时为大四的毕业设计会有很大帮助。通过这次亲身的设计，确实发现这门课程的重要性，这门课程很好的整合了我们以前所学过的机械原理，机械设计，工程图学等多门课程，像一条线一样将他们穿插起来，即让我们重新复习了这些知识，有让我们正真的去运用了这些知识，这是普通的理论课程所不能教给我们的。通过这次设计，我知道其实要做一项课程设计并不简单，要把它做好就更不易了，从中我也感到自己的知识面其实是很狭隘的。在理论知识的贯穿上和用理论解决实际问题的能力上也亟待提高。但也因此而小小地锻炼了一下自己，为大四的毕业设计做了一个准备。几周机械设计的学习及研究，我明白了许多在课堂上不懂的知识，也让我深刻体会到实践学习的重要性。正是这