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1、专业课程设计 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：学生姓名学 号：指导老师：完成时间： 机械设计基础课程设计步进式工件输送机设计一：工作原理 步进式工件输送机能间歇动作，电机通过传送装置、工作机构驱动滑架往返移动。工作行程时滑架上的推爪推动工件前移一个步长，滑架返回时，推爪从工件底面滑过，工件保持不动。当滑架再次向前推动时，推爪已复位，并推动新的工件前移，前方推爪也推动前一工位的工件前移。其传动装置常由减速器和一级开式齿轮传动组成。1、 传动装置曲柄摇杆机构的设计已知摆角（40-50）选取50，形成速比系数K为1.20，步长S=370mm,(1) 摇杆长度L3=（
2、S2）sin( / 2)=185/sin25=437.766mm，取L3=438mm(2) 极位夹角=180K1/K1=180 (0.2/2.2)=180/11=16.36(3) 如图所示，任选固定铰链中心D的位置，由摇杆长度L3和摆角，做出摇杆两个极限位置C1D,C2D。(4) 连接C1和C2，并作C1M垂直于C1C2。(5) 作C1C2N=90 ，C2N与C1M相交于点P,由图可见，C1PC2 =(6) 作PC1C2的外接圆，在此圆周（弧C1C2和弧EF除外）上任取一点A作为曲柄的固定铰链中心。连AC1和AC2，因同一圆弧的圆周角相等，故C1AC2=C1PC2= (7) 因极限位置处曲柄与
3、连杆共线，故AC1=L2-L1，AC2=L2+L1，从而得曲柄长度L1=(AC2-AC1)/2，连杆长度L2=(AC2+AC1)/2。由图得AD=L42、传动机构的确定齿轮传动带传动凸轮传动链传动螺旋传动连杆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能实现各种运动规律，机构紧凑中心距变化范围广，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传动比大，可实现反向自锁，用于空间交错轴传动，传动平稳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，加大或缩小行程等缺点制造精度要
4、求高有打滑现象，轴上受力较大易磨损，主要用于运动的传递有振动冲击，有多边形效应效率较低设计复杂，不宜高速度运动传动比一对圆柱齿轮i10通常i5一对圆锥齿轮i8通常i3平带i5V带i7同步带i10滚子链i7-10齿形链i15开式i100常用i15-60闭式i60常用i10-40效率开式0.92-0.96闭式0.96-0.99平带0.92-0.98V带0.92-0.94同步带0.96-0.98随运动位置和压力角不同，效率也不同开式0.9-0.93闭式0.95-0.97开式0.5-0.7闭式0.7-0.9自锁0.4-0.45在运动过程中随时发生变化 综合上述表格各种传动机构的比较，齿轮传动容易满足工
5、作寿命长的要求，功率及速度范围比较广，步进式输送机又符合短距离输送，因此，我选择齿轮传动作为步进式输送机的传动机构。3、减速器的齿轮传动设计（1） 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿1按图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。2输送机为一般工作机器，载荷为中等载荷，选用七级精度（GB/T10095-2008)3材料选择。由表11-1，选小齿轮材料40Cr（调质），硬度270HBS，大齿轮材料45钢（调质），硬度235HBS,二者硬度差为35HBS。4选小齿轮齿数Z1=24，大齿轮齿数Z2,则Z2=243.2=76.8，取Z2=77。（2） 按齿面接触强度设计 由公式 1确定公式内各计算数值 1）
6、试选载荷系数K=1.3(表11-3） 2）计算小齿轮的传递扭矩 T1=9.551010/n1= 3）由表11-6选定齿宽系数d=1 4）由表11-4查材料影响系数 ZE=189.8MPa 5）由表11-1查小齿轮接触疲劳强度极限Hlim1=650MPa 大齿轮Hlim2=550MPa 6）设计应力循环系数 N1=60n1jLh= N2=N1/3.2= 7)查接触疲劳寿命系数，KHN1=0,90，KHN2=0.95 8)计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1 由飚11-5 H1=KHN1Hlim1/S=0.90650=585MPa H2=KHN2Hlim2/S=0.95550=5
7、22.5MPa2计算 1）试按小齿轮分度圆直径（式11-3），代入H 中较小的值d1t2） ）计算圆周速度v=3） )计算齿宽b4） )计算齿宽与齿高之比b/h 模数m1=d1t/Z1= h=2.25m1= b/h=5) )计算载荷系数 根据v= 七级精度，由表（11-3）查得动载系数KV1=1.12 直齿轮，KHa=KFa=1 由表查得使用系数KA=1 由表11-3查得KH=1.423 由b/h= KH=1.423,查土得KF=1.35 故载荷系数K=KAkvKHaKH6） ）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式 得d1=d1t7） ）计算模数m m=d1/Z1=（3）按齿根弯曲强度
8、设计 弯曲强度设计公式为 m1确定公式内的各计算数值 1）查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=500MPa;大齿轮的弯曲疲劳强度极限FE2=380MPa 2）取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.85，KFN2=0.88 3）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式11-6得 F1=KFN1FE1/S=0.85500=303.57MPa F2=KFN2FE2/S=0.88380=238.86MPa 4)计算载荷系数 K=KAKVKFaKF=11.1211.35=1.512 5)査取齿形系数 YFa1=2.65, YFa2=2.226 6)査取应力校正系数 YSa1=1.58, YSa
9、2=1.764 7)计算大小齿轮的YFaYSa/F并加以比较 YFa1YSa1/F1=2.651.58/303.57=0.01379 YFa2YSa2/F2=2.2261.764/238.86=0.01644 大齿轮的数值较大2设计计算 m对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m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2.05并就近圆整为标准值m=2.5，按接触强度算得的分度圆直径d1=69.995mm，算出 小齿轮齿数 Z1=d1/m=69
10、.995/2.528 大齿轮齿数 Z2=3.228=89.6，取Z2=90这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。（4） 几何尺寸计算 1计算分度圆直径 d1=Z1m=282.5=70 d2=Z2m=902.5=225 2计算中心距 a=（d1+d2）/2=(70+225)/2=147.5 3计算齿轮宽度 b=d1 =170mm=70mm 取B2=70mm，B1=75mm（5）结构设计及齿轮零件图（如图）一级减速器装配图(三)减速器的设计3.1电动机的选择1.电动机类型和结构的选择。因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转。所以选用
11、常用的封闭式Y（IP44）系列的电动机。2.电动机容量的选择。工作机所需功率、电动机的输出功率、 电动机转速选择初选为同步转速为1000r/min的电动机。3.电动机型号的确定 3.2传动系统的参数设计原始数据：运输带的工作拉力F=0.2 KN；带速V=2.0m/s；滚筒直径D=400mm（滚筒效率为0.96）。工作条件：预定使用寿命8年，工作为二班工作制，载荷轻。工作环境：室内灰尘较小，环境最高温度35。动力来源：电力，三相交流380/220伏。 关于电动机的选择标准：电动机类型的选择、电动机功率选择、确定电动机型号。 3.3计算总传动比及分配各级的传动比1.总传动比：i总=n电动/n筒=1
12、420/121.5=11.68。2.分配各级传动比 取i带=3i总=i齿i 带 i齿=i总/i带=11.68/3=3.89。3.4运动参数及动力参数计算1.计算各轴转速（r/min）。nI=nm/i带=1420/3=473.33(r/min)，nII=nI/i齿=473.33/3.89=121.67(r/min)滚筒nw=nII=473.33/3.89=121.67(r/min)。2.计算各轴的功率（KW）。PI=Pd带=2.760.96=2.64KWPII=PI轴承齿轮=2.640.990.97=2.53KW。3.计算各轴转矩。Td=9.55Pd/nm=95502.76/1420=18.56
13、Nm，TI=9.55p2入/n1 =9550x2.64/473.33=53.26Nm。4轴的设计4.1轴的设计步骤设计轴的一般步骤为：选择轴的材料、初步确定轴的直径、轴的结构设计。主要的原则是：轴的结构越简单越合理，装配越简单越合理。4.2轴的结构设计如图所示为一级齿轮减速器中的的高速轴。轴上与轴承配合的部份称为轴颈，与传动零件配合的部份称为轴头，连接轴颈与轴头的非配合部份称为轴身，起定位作用的阶梯轴上截面变化的部分称为轴肩。4.3按扭转强、合成强度及刚度的计算这种方法是只按轴所受的扭矩来计算轴的强度。如果还受不大的弯矩时，则采用降低许用扭转切应力的办法予以考虑。并且应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。在进行轴的结构设计时，通常用这种方法初步估算轴径。对于不
