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1、机械设计课程设计说明书题 目 插床机械传动系统设计 指导教师 院 系 物理与机电工程学院 班 级 10机械（2） 学 号 姓 名 完成时间 2012.12.6 目录一设计任务书 3二、传动方案拟定 6 三、电动机的选择 6 四、计算总传动比及分配各级的传动比7 五、运动参数及动力参数计算 7 六、传动零件的设计计算 9七、轴的设计计算 25八、滚动轴承的选择及校核计算 38九、联轴器的选择 42十、润滑剂、密封装置的设计 42十一、箱体的设计 43十二、总结 44计算与说明主要结果 机械设计课程设计任务书一、课程设计题目：插床机械系统方案设计二、工作原理插床机械系统的执行机构主要是由导杆机构和
2、凸轮机构组成。附图1为其参考示意图，电动机经过减速传动装置（皮带和齿轮传动）带动曲柄2转动，再通过导杆机构使装有刀具的滑块6沿导路yy作往复运动，以实现刀具的切削运动。刀具向下运动时切削，在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距离，工作阻力F为常数；刀具向上运动时为空回行程，无阻力。为了缩短回程时间，提高生产率，要求刀具具有急回运动。刀具与工作台之间的进给运动，是由固结于轴O2上的凸轮驱动摆动从动件lO8D和其它有关机构（图中未画出）来完成的。三、设计要求电动机轴与曲柄轴2平行，使用寿命10年，每日一班制工作，载荷有轻微冲击。允许曲柄2转速偏差为5。要求导杆机构的最小传动角不得小于60o
3、；凸轮机构的最大压力角应在许用值之内，摆动从动件8的升、回程运动规律均为等加速等减速运动，其它参数见设计数据。执行机构的传动效率按0.95计算。按小批量生产规模设计。四、设计数据 （见附表1）五、设计内容 1、设计题目（包括设计条件和要求）； 2、根据电机转速和曲柄轴转速的比值，选择传动机构并定性比较，确定传动系统方案； 3、电动机类型和功率的选择； 4、确定总传动比、分配各级传动比； 5、计算传动装置的运动和动力参数； 6、传动零件（带传动及齿轮传动（或蜗杆传动）设计计算； 7、传动轴的结构设计及校核； 8、滚动轴承的选择和寿命计算； 9、键连接的选择和校核计算； 10、联轴器的选择计算；
4、11、润滑剂及润滑方式、密封装置的选择； 12、减速器箱体的结构和主要尺寸设计； 13、执行机构方案及尺寸设计（在机械原理设计中完成，本次不做）； 14、执行机构构件及零件的结构尺寸设计（由设计者自定是否涉及）； 15、运用计算机软件（Solidworks、Pro/E、AutoCAD等）设计及绘图； 16、列出主要参考资料并编号； 17、设计的心得体会和收获；六、设计工作量1、减速器装配图1张，要求计算机采用A0图纸出图，图纸格式为留装订边，标题栏、明细栏参考机械设计手册国标规定；2、传动轴零件图1张；传动零件1张，均要求计算机采用A3图纸出图，图纸格式为留装订边，标题栏、明细栏参考机械设计手
5、册国标规定；3、设计说明书一份（应包含设计主要内容，在说明书中列出必要的计算公式、设计计算的全部过程。），可打印，封面格式见机械设计课程设计指导书；4、以组为单位进行答辩，答辩要求制作PPT。电机传 动 装 置执 行 机 构a）机械系统示意图FmaxsH0.05H0.05HFb）插刀阻力曲线图FAB曲柄滑块3导杆滑块连杆n2CDO8O22O4凸轮71456从动件8c）执行机构运动简图dyy4附图1 插床机械示意图七、设计时间：14、15周步 骤主 要 内 容 时间安排1、设计准备工作（1）熟悉任务书，明确设计的内容和要求；（2）熟悉设计指导书、有关资料、图纸等；11（或13）周星期一2、总体设
6、计（1）确定传动方案；（2）选择电动机；（3）计算传动装置的总传动比，分配各级传动比；（4）计算机各轴的转速、功率和转矩。11（或13）周星期一3、传动件的设计计算（1）齿轮传动、带传动或蜗杆传动的设计计算；11（或13）周星期二4、轴系零件的设计（1）轴的结构设计及校核；（2）滚动轴承的选择设计；（3）联轴器的选择设计；（4）键连接的选择设计 ；（5）减速器附件的选择。11（或13）周星期三至星期五上午5、润滑、密封及箱体设计（1）润滑、密封设计；（2）减速器箱体设计；11（或13）周星期五下午6、计算机绘图设计（1）减速器三维零件图及装配图（可不做）；（2）绘制减速器装配图；（3）绘制轴及
7、传动零件的零件图；11（或13）周星期六至12（或14）周星期三7、编写设计计算说明书（1）编写设计计算说明书，内容包括所有的计算，并附有必要的简图；（2）说明书中最后应写出设计总结。一方面总结设计课题的完成情况，另一方面总结个人所作设计的收获体会以及不足之处。12（或14）周星期四至星期五上午8、答辩（1）作答辩准备（2）参加答辩12（或14）周星期五下午 机械设计课程设计说明书正文 1、确定电动机型号（1）电动机类型和结构型式的选择： 按已知的工作要求和条件，选用 Y系列三相交流笼型异步电动机（JB/T10391-2002），全封闭自扇冷式结构，电压380V。(2)选择电动机的容量：插床插
8、刀的有效功率： P0.1154 KW ，放大5倍后 P0.5772 KW 。查机械设计课程设计指导书表9.1得：普通V带传动效率，角接触球轴承效率（一对），圆柱齿轮传动（8级精度、油润滑）效率，弹性联轴器效率，执行机构的传动效率。 则从电动机到插刀之间的总效率为： ，则电动机所需工作功率为：。 因 1.3 故1.30.7040.911 KW 。 查机械设计课程设计指导书选定电机型号为Y90S-4，其主要性能如下表所示：电动机型号额定功率/KW满载转速/(r/min)启动转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y90S-41.114002.22.2（3）确定方案：普通V带传动允许的传动比较大，结构紧凑，并且
9、大多数V带已经标准化，便于设计。齿轮减速器的特点是效率及可靠性高，工作寿命长，维护简便，因而应用范围很广泛。齿轮减速器按其减速齿轮的级数可分为单级、两级、三级和多级的；按其轴在空间分布可分为立式和卧式；按其轴运动简图的特点展开式、同轴式和分流式等。综上所述本次设计的传动比约为29.58，选用普通V带和二级展开式圆柱齿轮减速器进行调速，方案示意图如下图所示：2、计算传动装置的总传动比i总并分配传动比(1)总传动比为： 取普通V带传动比为：， ，1.4 则26.9232.51.4 解得 3.88 ， 2.7723、计算传动装置各轴的运动和动力参数(1)各轴的功率、转速、输入转矩：O轴: 1.1 K
10、W 轴： 轴: 轴： 将上述计算结果汇总于下表，以备查用：轴名功率/kW转矩T/(Nm)转速n/(r/min)O轴1.17.51400轴1.05618.01560轴1.01467.09144.33轴0.974 178.6452.074、 solidworks电机3D制图5、参考文献1宋宝玉：机械设计课程设计指导书，高等教育出版社2006年版2濮良贵、纪名刚：机械设计，高等教育出版社2006年版3邢邦圣：机械制图与计算机制图，化学工业出版社2008年版4江洪、陈燎：solidworks2008完全自学手册，机械工业出版社2008年版5谢昱北：solidworks2007典型范例，电子工业出版社2
11、07年版6、普通V带传动设计6.1、带传动的失效形式和设计准则(1)主要失效形式A、 打滑当传递的圆周力F超过了带与带轮之间摩擦力的总和的极限时，发生过载打滑，使传动失效。弹性滑动和打滑的区别：a）从现象上看：弹性滑动是局部带在带轮的局部接触弧面上发生的微量相对滑动；打滑则是整个带在带轮的全部接触弧面上发生的显著相对滑动；b）从本质上看：弹性滑动是由带本身的弹性和带传动两边的拉力差(未超过极限值)引起的，带传动只要传递动力，两边就必然出现拉力差，所以弹性滑动是不可避免的。而打滑则是带传动载荷过大使两边拉力差超过极限摩擦力而引起的，因此打滑是可以避免的。 B、 疲劳破坏带在变应力的长期作用下，因
12、疲劳而发生裂纹、脱层、松散，直至断裂。（2）设计准则带传动的主要失效形式是打滑和疲劳破坏，因此，带传动的设计准则是：在保证带在工作时不打滑的条件下，带传动具有足够的疲劳强度和寿命。6.2、普通V带传动的设计步骤和方法（1）V带设计参数1、确定计算功率： ,查表8-7得工作情况系数(空、轻载启动，载荷有轻微冲击) ，故2、选择V带的带型：根据，查表8-1选用Z型（）。3、确定带轮的基准直径并验算带速v：(1)初选小带轮的基准直径：查表8-6、表8-8取小带轮的基准。(2)验算带速v：因为 5m/sv30m/s，故带速合适。(3)计算大齿轮的基准直径：，由表圆整为180mm。4、确定V带的中心距a和基准长度：(1) 根据公式，初定中心距 。(2) 通过计算得到该组带轮所需的基准长度：查表8-2得：。(3) 计算实际中心距 ：。 根据得：中心距a的变化范围为。5、验算小带轮上的包角：906、计算带的根数z：(1)计算带根V带的额定功率：由和，查表8-4a知根据，和Z型带查表8-4b得：,查表8-5得，查表8-2得，于是(2)计算V带的根数z：，取4根。7、计算单根V带的初拉力的最小值：查表8-3得
