天津理工大学机械方案课程方案酒瓶印花机

1、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：学号：专业班级：指导教师：完成日期：天津理工大学机械工程学院机械工程学院机械设计课程设计目录35667212830313132342天津理工大学机械工程学院机械设计课程设计一、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

2、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：方 案 号1234 5678910分配轴转速 n(r/min)60606050 505045454545分配轴输入功率 P1.41.31.21.2 1.11.01.11.00.

3、90.8（kw)玻璃瓶单程移距（ mm）120115110印花图章上下移距555250（mm）定位压块左右移距302520（mm）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（ 120v=6.785m/s取 z=4 根8天津理工大学机械工程学院机械设计课程设计F500 Pe ( 2.5ka )qv2avzkaF =36.94NFa5001.236( 2.5 0.98) 0.06 5.226.78540.98轴上载荷FQ2zFsin12FQ2 436.94sin 82.65FQ=293.09N2齿轮传动的设计计算减速

4、器中齿轮采用闭式软齿面斜齿轮传动。故小齿轮用 40Gr，调质处理，硬度241HB286HB（见 p211），平均取 260HB，大齿轮用 45 钢，调质处理，硬度229HB286HB，平均取 240HB，。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 =iZ 1 求出后圆整；为使图面匀称，中心距：a 高 130mm，a 低 150mm.因传动尺寸无严格限制， 批量较小，故小齿轮用 40Gr，调质处理，硬度 241HB286HB（见 p211），平均取 260HB，大齿轮用 45 钢，调质处理，硬度 229HB286HB，平均取 240HB

5、，高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16233N.m1. 初步计算转矩 T1由表 12.13（ p222），取 d=1d =1由图 12.17c （ p223）H lim 1710Mpa齿宽系数 d580Mpa接触疲劳极限 HlimH lim 2初步计算的许用接H 10.9H lim 10.9710H 1 639Mpa0.90.9580H 2 522 Mpa触应力 HH 2H lim 2由表 12.16 （p227）估计 =15取 Ad=85Ad=85Ad 值d1 Ad3T1u1初步计算小齿轮的d H 2u直径16.2333.92185取 d1=40mm3522243.

6、413.92校核计算取 Z1， 21，22.=23Z =92Z =23Z =92齿数 Z9天津理工大学 机械工程学院机械设计课程设计取 mnmnd1 cos40 cos15 1.93=2mm模数 m（p206）z120计算项目中心距 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计算内容amn ( z1z2 )2(2392)2 cos119.056mm2cos15arccos mn ( z1z2 )arccos 2 (23 92)2a2120mn z122347.999(mm)d1cos16.597cosdmn z2293191.999(mm)2cos16.597cosb

7、d d1 147.599vd1n152.23 313.331000600.856m / s601000由表 12.6（p207）计算结果取 a=120mm =16.597d1=47.599mmd2=191.999mm取 b2=50mm b1=60mmv=1.44m/s精度等级传动比相对误差92i423i原 - i实4 - 3.92i原3.920.02045%选 8级精度i=4.相对误差 1=1411Z10.78231.635Zcos0.978螺旋角系数 Z接触最小安全系数由表 12.14（ p225）1.6352.1393.636计算结果K H =1.7815K H =1.374K=4.406

8、Z E 189.8 Mpa ZH =2.41Z =0.782Z =0.978SHmin =1.05 th =58400h11天津理工大学机械工程学院机械设计课程设计SHmin总工作时间 th 应力循环次数 NL计算项目接触寿命系数ZN许用接触应力 H验算th 10 3651658400(h)由表 12.15（ p226），估计107NL 109,则指数 m=8.78nTimNL1 Nv160ni thii1TmaxnTi8.78t hi60 n1thi 1Tmaxt h60157658400(18.780.20.58.780.50.28.780.3)4.04108原故计应力循环次数正确。计算内

9、容NL 2 N L1 / i4.04108 /41.01107由图 12.18（ p224）H 1H lim 1 Z N17101.08730.285MpaSH min1.05H 2 H lim 2 ZN 25801.14629.714MpaSH min1.05HZ EZHZ Z2KT1u 1bd12u H 189.82.410.7820.97824.3291623341435.934Mpa5047.59924NL1=4.04108计算结果NL2=1.01 107ZN1=1.08ZN2=1.14 H1=730.285Mpa H2=629.714Mpa H =435.934 H2齿根弯曲疲劳强度

10、计算：齿形系数 YFa：Z123Zv126.1cos3cos3 16.597Z292Zv2cos3104.527cos316.597应力修正系数sa：Y由图 12.21（ p229）ZV1=26.1ZV2=104.527YFa1=2.6YFa2=2.1812天津理工大学 机械工程学院机械设计课程设计重合度系数 Y：由图 12.22（ p230）Ysa1=1.58Ysa2=1.82v1.883.2(11 ) cosZv1Zv 2111.88 3.2() cos16.597 1.65426.1104.527螺旋角系数 YY min10.251 0.250.75当1时，按1计算Y0.250.750.

11、750.7030.25v1.654齿间载荷分配系数16.8FY 11-1Y=0.703K1201200.861 Y min由 表 12.10注 （p217）Y=0.86计算项目计算内容3.7441.7815Y3.2571.635 0.703故 K F=1.7815齿向载荷分布系数由图 12.14（ p219）KFF =1.35载荷系数 K：b/h=50/(2*2.25)=11.1111，KKKAKVKH KH 1.5 1.21.78151.35 4.329弯曲疲劳极限由图 12.23c(p231) Fmin：Fmin1=600Mpa, Fmin2=450Mpa弯曲最小安全系数由表 12.14

12、（p225）S =1.25SFminFmin由表 12.15 （p226）估计 310 6N L1010 ,应力循环次数LN计算结果K F=1.7815KF =1.25K=3.917 Fmin1=600Mpa Fmin2=450Mpa SFmin=1.2513天津理工大学机械工程学院机械设计课程设计则指数 m=49.91mnTiNL1Nv1 60ni thiTmaxi 1n8.78Tit hi60 n1thTmaxthi 149.9160 1 576 58400 (10.2原故计应力循环次数正确。NL 2NL 1 / i4.02 108 / 41.00弯曲寿命系数 Y N ：5 107由图 1

13、2,24（ p232） Y N1=0.95，Y N2=0.97NL1= 4.0210 8NL 21.005 107Y N1=0.92Y N2=0.98Y =1尺寸系数 Yx：许用弯曲应力 F验算计算项目由图 12.25（ p232） Yx =1F 1F lim 1 YN 1 Yx6000.92 1SF min441.6Mpa1.25 F2F lim 2 YN 2Yx450 0.98 1 352.8MpaSF min1.25F 12KT1YFa 1 Ysa1 YYbd1mn24.329162331.580.7080.8612.66261.92.512.28Mpa F1计算内容YFa 2Ysa 2

14、2.181.82F 2F 1120.281.521YFa1Ysa12.6116.169Mpa F 2 x F1=441.6Mpa F2=352.82Mpa F1 F1计算结果 F2 F2故满足要求14天津理工大学机械工程学院机械设计课程设计高速齿轮计算数据总结：低速级 计算数据总结：1项目小齿轮大齿轮1项目1分度圆直径1分度圆直径47.99m191.9992中心距mmm3齿宽2中心距a120mm4齿数3齿宽60mm50mm54齿数2392模数5模数26传动比6传动比4低速级齿轮计算计算项目计算内容齿面接触疲劳强度计算2. 初步计算T1 9.55 106P转矩 T1n齿宽系数 d由表 12.13

15、（ p222），取 d=1接触疲劳极限 Hlim由图 12.17c （ p223）初步计算的许用接触应力 HH 10.9H lim 10.9710Ad 值H 20.9H lim 20.9580初步计算小齿轮的由表 12.16 （p227）估计 =15取 Ad=85直径d1 AdT1u 13 H2ud85617053.26612.校核计算32561 5223.266齿数 Z取 Z1=31，Z2=103模数 md1 cos60 cos15 1.86mnz131小齿轮大齿轮64.775 215.22 5 a140mm 75mm 65mm3110323.322计算结果61705N.m d =1H li

16、m 1710MpaH lim 2580MpaH 1 639MpaH 2 522 MpaAd=85取 d1=60mmZ1=31， Z2=103取 mn=2mm （p206）计算项目计算内容计算结果15天津理工大学 机械工程学院 机械设计课程设计中心距 amn ( z1z2 )2(31103)a138.727mm2 cos2 cos15螺旋角 arccos mn ( z1z2 )arccos 2(31 103)2a2 140取 a=140mm =16.834小齿轮的直径 d1大齿轮的直径 d2齿宽 b圆周速度 vmn z1231d164.775( mm)coscos16.834mn z22103d2215.222(mm)coscos16.834b d d1 164.775vd1 n164.775 44.991000600.152m / s601000d1=64.775mmd2=215.22 5mm取 b2=65mm b1=75mmv=0.152m/s精度等级传动比相对误差由表 12.6（p207）103i3.32231i原 - i实3.266 - 3.322i原3.2661.7%5%选 8级精度i=3.322相对误差 1=1Z41110.77331.670螺旋角系