机械原理课程设计——步进式工件输送机...doc

机械设计基础课程设计说明书设计题目：步进式工件输送机设计专业班级：12机械1班学生姓名：冯剑学 号：1200101112完成日期：2013年12月第一章：设计题目设计题目：步进式输送机设计设计原理：步进输送机是一种能间歇地输送工件，并使其间距始终保持稳定步长的传送机械。工件通过隔断板释放，滑落到辊道上，带有推爪的滑架作往复直线运动，当向右运动时推爪推动工件的左端面一起运动，经过多次的往复运动，最终把工件运送到指定位置。设计要求1）工件质量：70kg2）输送步长H=400mm，可载58个工件3）运输速度为0.44m/s，尽可能均匀，行程系数K=1.254）工作阻力2500N5）往复次数406）滑架导路水平线与安装平面高度允许在800-1000mm。第二章：原动机的选择减速器结构展开式二级圆柱直齿轮减速器。电动机选择（一）工作机的功率Pw=、 、选用 （二）总效率查课程设计手册表17（三）所需电动机功率Ped 大于等于Pd查机械零件设计手册电动机选用三相异步电机笼型Y132M16 n满 = 960r/min传动比分配工作机的转速： n满为电动机满载转速，n为转轴转速。取 则i齿=i2i3i带=i1=3；i2=3；i3=3.2动力运动参数计算转速n=960r/min转矩T=59.79(Nm)=808.26(Nm )第三章：总功能定义及功能分解运动和动力参数轴名功率P KW转矩T Nm转速r/min输入输出输入输出电动机轴41179601轴3.923.81173403202轴3.83.6934010571073轴3.693.5810571026344轴3.583.581026102634第四章：工作原理及工艺动作分解 根据工艺过程，机构应具有一个电动机和两个执行构件（滑架、隔断板）。(1) 滑架 作往复直线运动，推程时推动工件向前运动，回程时，工件静止，工作行程L=400mm，工作平均速度v=0.44m/s。第五章：根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、相位，以利于设计、装配和调试。以主动件的转角作为横坐标(0、360)，以各机构执行构件的位移为纵坐标作出位移曲线。主动轴每转一圈为其准拟定的滑架机构运动循环图如图所示：第六章：执行机构的选型与评价 减速器结构选择及相关性能参数计算.1 减速器结构展开式二级圆柱直齿轮减速器。.2 电动机选择（一）工作机的功率Pw=、 、选用 （二）总效率查课程设计手册表17（三）所需电动机功率Ped 大于等于Pd查机械零件设计手册电动机选用三相异步电机笼型Y132M16 n满 = 960r/min.3 传动比分配工作机的转速： n满为电动机满载转速，n为转轴转速。取 则i齿=i2i3i带=i1=3；i2=3；i3=3.2.4 动力运动参数计算（一）转速n=960r/min（二）功率P（三）转矩T=59.79(Nm)=808.26(Nm )运动和动力参数结果表3-1表3-1 运动和动力参数轴名功率P KW转矩T Nm转速r/min输入输出输入输出电动机轴41179601轴3.923.81173403202轴3.83.6934010571073轴3.693.5810571026344轴3.583.581026102634齿轮的设计计算.1高速级齿轮传动的设计计算（一）齿轮材料，热处理及精度考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线直齿轮齿轮材料及热处理 材料：高速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数=24高速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为大齿轮 240HBS Z=iZ1 Z2=324=72 取Z=72 齿轮精度按GB/T100951998，选择7级，齿根喷丸强化。（二）初步设计齿轮传动的主要尺寸按齿面接触强度设计确定各参数的值:试选=1.3 见参考文献机械设计公式10-13计算应力值环数N=60nj =603201（283009）=8.310hN= =N1/i2=8.310h /3=2.810h #(3为齿数比,即3=)见参考文献机械设计 10-19图得：K=0.95 K=1齿轮的疲劳强度极限取失效概率为1%,安全系数S=1, 见参考文献机械设计公式10-12得: 许用接触应力 见参考文献机械设计见参考文献机械设计表10-6得： =189.8MP 由表10-7得: =1T=95.510=95.5103.278/304=1.0310N.m3.设计计算小齿轮的分度圆直径d=计算圆周速度计算齿宽b和模数计算齿宽bb=67.1mm计算摸数m=计算齿宽与高之比 计算载荷系数K使用系数=1根据,7级精度, 查课本由图10-8得动载系数K=1.05,见参考文献机械设计由表10-4得K的计算公式:K=1见参考文献机械设计由图10-13得: K=1见参考文献机械设计由表10-2 得: K=1故载荷系数:KK K K K =11.0511.423=1.494按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径计算模数4. 齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式确定公式内各计算数值小齿轮传递的转矩102Nm确定齿数z因为是硬齿面，故取z24，zi z3.032472传动比误差iuz/ z78/243.03i0.0325，允许 初选齿宽系数按对称布置，由表查得1载荷系数K查取齿形系数Y和应力校正系数Y见参考文献机械设计由表10-5得:齿形系数Y2.65 Y2.236应力校正系数Y1.58 Y1.754计算大小齿轮的 安全系数由表查得S1.25见参考文献机械设计由图10-20c得到弯曲疲劳强度极限小齿轮 大齿轮见参考文献机械设计由图10-18得弯曲疲劳寿命系数:K=0.9；K=0.94 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 大齿轮的数值大.选用.设计计算 计算模数 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=2.5mm但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=70.29来计算应有的齿数.于是由:z=28 取z=28那么z=328=84 尺寸计算 计算大.小齿轮的分度圆直径2.计算中心距 计算齿轮宽度取，5.2低速级齿轮传动的设计计算1.齿轮材料，热处理及精度考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线直齿轮（1）齿轮材料及热处理 材料：高速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数高速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为大齿轮 240HBS 齿轮精度按GB/T100951998，选择7级，齿根喷丸强化。初步设计齿轮传动的主要尺寸按齿面接触强度设计确定各参数的值: =1.3 参考文献机械设计公式10-13计算应力值环数 参考文献机械设计 10-19图得：K=0.98 K=1齿轮的疲劳强度极限取失效概率为1%,安全系数S=1, 见参考文献机械设计公式10-12得: 许用接触应力 见参考文献机械设计由表10-6得： 由表10-7得: =13.设计计算小齿轮的分度圆直径计算圆周速度计算齿宽b和模数计算齿宽b计算摸数m 计算载荷系数K使用系数=1根据,7级精度, 见参考文献机械设计由图10-8得动载系数K=1见参考文献机械设计由表10-4得K的计算公式:K= +0.2310b =1.12+0.18(1+0.61) 1+0.231049.53=1.423见参考文献机械设计由图10-13得: K=1.3见参考文献机械设计由表10-2 得: K=1.0927故载荷系数:按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径d=d=83.58=88.42计算模数 4. 齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式（一）式内的各参数值1.由机械设计图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限；2.由机械设计图10-18取弯曲疲劳寿命系数，3.计算弯曲疲劳许用应力；取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，应力修正系数,得 4.计算载荷系数K 5.查取齿形系数、和应力修正系数、由机械设计表查得；6.计算大、小齿轮的并加以比较；大齿轮大7.设计计算 对比计算结果，由齿轮面接触疲劳强度计算的魔术大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数2.07并就进圆整为标准值=3mm 接触强度算得的分度圆直径=96mm，算出小齿数大齿轮 （二）几何尺寸设计1.计算分圆周直径、 2.计算中心距 3.计算齿轮宽度取，。带齿轮各设计参数附表齿轮各设计参数附表 1.各传动比V带高速级齿轮低速级齿轮333.2表5-12. 各轴转速n(r/min)(r/min)(r/min)(r/min)3201073434表5-23. 各轴输入功率 P（kw）（kw）（kw）(kw)3.92 3.83.693.58表5-34. 各轴输入转矩 T(Nm)(Nm)(Nm) (Nm)11734010571026第七章：传动机构的选型与评价传动机构的确定常用的传动机构有以下几种：齿轮机构；螺旋机构；带传动及链传动；连杆机构；凸轮机构（表列举了几种常有传动机构的基本特性）。表1-1 常用传动机构的基本特性齿轮传动螺旋传动带传动链传动连杆传动凸轮传动螺旋传动优点传动比准确，外廓尺寸小，功率高，寿命长，功率及速度范围广，适宜于短距离传动传动比大，可实现反向自锁，用于空间交错轴传动，传动平稳中心距变化范围广，可用于长距离传动，可吸振，能起到缓冲及过载保护中心距变化范围广，可用于长距离传动，平均传动比准确，特殊链可用于传送物料适用于宽广的载荷范围，可实现不同的运动轨迹，可用于急回、增力，加大或缩小行程等能实现各种运动规律，机构紧凑可改变运动形式；转动变移动，传动比较大缺点制造精度要求高效率较低用打滑现象，轴上受力较大有振动冲击，有多边形效应设计复杂，不宜高速度运动易磨损，主要用于运动的传递滑动螺旋刚度较差，效率不高效率开式0.92-0.96闭式0.96-0.99开式0.5-0.7闭式0.7-0.9自锁0.4-0.45平带0.92-0.98V带0.92-0.94同步带0.96-0.98开式0.9-0.93闭式0.95-0.97在运动过程中随时发生变化随运动位置和压力角不同，效率也不同滑动0.3-0.6滚动0.85-0.98速度6级精度直齿v18m/s6级精度非直齿v36m/s5级精度直齿v200m/s滑动速度v15-35m/sV带v25m/s同步带v50m/s滚子链v15m/s齿形链v30m/s功率渐开线齿轮50000kw圆弧齿轮6000kw锥齿轮1000kw小于750kw常用于50kw以下V带40同步带200-750kw最大可达3500kw通常为100kw以下传动比一对圆柱齿轮i10通常i5一对圆锥齿轮i8通常i3开式i100常用i15-60闭式i60常用i10-40平带i5V带i7同步带i10滚子链i7-10齿形链i15其他主要用于传动主要用于传动常用于传动链的高速端常用于传动链中速度较低处既可为传动机构又可做为执行机构主要用于执行机构主要用于转变运动形式，可做为调整机构根据以上分析，我们选择开始齿轮传动。第八章：机械运动方案的选择与评价方案（1）采用液压凸轮机构为主，以达到设计要求。本方案采用液压动力装置以推动挡板左右往复运动。再采用凸轮机构推动挡板做上下的往复运动。该机构由液压机构和凸轮机构相互配合，使挡板做曲线运动。该机构结构简单，构造也较为普通，切运行时噪声低。运动行程一眼明了。缺点是该机构有两个自由度，所以运动难于控制，不够平稳。而且液压机构成本太高，且维护检修复杂。方案（2）采用曲柄连杆机构。曲柄连杆机构的特点：1） 其运动副元素为面接触，压力较小，承载能力较大，润滑好，磨损小，加工制造容易，且连杆机构中的低副一般是几何封闭，对保证机构的可靠性有利。2） 在曲柄连杆机构中，在原动件的运动规律不变的条件下，可用改变各机构的相对长度来使从动件得到不同的运动规律。3） 在曲柄连杆机构中，在连杆上各点的轨迹是各种不同的形状的曲线，其形状随着各构件的相对长度的改变而改变，故连杆曲线的形式多样，可用来满足一些特定的工作需要。利用连杆机构还可以很方便地改变运动的传递方向，扩大行程，实现增力和远距离传动等目的 根据对比分析，我们选择曲柄连杆机构作为工作机构，实现步进式输送。参考文献 1 邱宣怀. 机械设计. 第4版. 高等教育出版社，1997 2 陈秀宁，施高义. 机械设计课程设计. 第2版. 浙江大学出版社，20043 谢进，万朝燕，杜立杰. 机械原理. 高等教育出版社，20044高玉芳，