機(jī)設(shè)設(shè)計(jì)說明書-僅供參考的模版.doc

湖南大學(xué)課程設(shè)計(jì) 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)題目：機(jī)械手下箱體的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)機(jī)械院機(jī)自1204班設(shè)計(jì)者：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：二一五年3月28日目 錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1二、三、總體設(shè)計(jì)計(jì)算1. 電機(jī)型號選擇2. 各級傳動(dòng)比分配3. 各軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)（轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩）計(jì)算 四、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 五、軸系零件設(shè)計(jì)計(jì)算 1. 高速/低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 （初估各軸最小直徑、受力、彎矩、強(qiáng)度校核、剛度校核等）2. 滾動(dòng)軸承的選擇與壽命校核計(jì)算 3. 鍵連接的強(qiáng)度校核計(jì)算 4. 聯(lián)軸器的選擇 六、潤滑和密封方式的選擇 七、箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇 八、設(shè)計(jì)總結(jié) 參考文獻(xiàn) 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1、設(shè)計(jì)課題裝車機(jī)械手下箱體的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)如圖所示，在原訓(xùn)練課題基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一臺(tái)裝車機(jī)械手，將生產(chǎn)線上的紙箱搬運(yùn)到貨車車廂。已知紙箱箱體尺寸ABCmm3，重M kg，其他條件及要求見表一。要求搬運(yùn)能力J件/小時(shí)，工作壽命6年，每年工作300天。選擇電動(dòng)機(jī)型號，分配總傳動(dòng)比，計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速、輸入輸出功率。對各級傳動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并對整機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。允許選用步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)工作。紙箱HLCB機(jī)械手KA車箱 2、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求課程設(shè)計(jì)要求選擇電動(dòng)機(jī)型號，分配總傳動(dòng)比，計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速、輸入輸出功率。對齒輪傳動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，選擇聯(lián)軸器，對減速器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本人設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)：蝸桿：蝸桿模數(shù)4，分度圓直徑40mm，中心距a=80mm，軸向齒距pa=m=12.57mm，直徑系數(shù)q=10.00，齒頂圓直徑da1=48mm，齒根圓直df1=30.4mm，分度圓導(dǎo)程角=1136，蝸桿軸向齒厚sa=1/2m=6.285mm蝸輪：Z2=41，變位系數(shù)x2=-0.5，分度圓直徑d2=124mm，喉圓直徑da2=128mm，寬度B=36mm,頂圓直徑de2=134m本人獨(dú)立完成的具體任務(wù)是：1) 蝸輪蝸桿的傳動(dòng)數(shù)據(jù)包括尺寸傳動(dòng)比等等2）蝸輪軸的長度直徑以及軸肩的設(shè)計(jì)3)鍵的選擇校核計(jì)算4）軸的的設(shè)計(jì)校核計(jì)算；5）同步帶輪的初步計(jì)算二、傳動(dòng)方案修改 先通過一級齒輪傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動(dòng)，然后通過錐齒輪和蝸輪蝸桿同步帶輪3級傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（設(shè)計(jì)過程及計(jì)算說明）三、總體設(shè)計(jì)計(jì)算1、電機(jī)型號選擇（1）電動(dòng)機(jī)類型的選擇： 步進(jìn)電機(jī)（2）電動(dòng)機(jī)功率選擇：傳動(dòng)裝置的總功率：上升總=螺旋3軸承齒輪= 0.30.983 0.98=0.274 旋轉(zhuǎn)總=蝸輪4軸承錐齒輪同步帶= 0.40.984 0.970.98 =0.346電機(jī)所需的工作功率： 上箱體重200kg，抬升高度為1m，旋轉(zhuǎn)角度為90度，假設(shè)上升時(shí)間為 3s，旋轉(zhuǎn)時(shí)間也為3s，偏心距為1m，則：P上升=mgv/上升總=200102/3/0.274 =486.6WP旋轉(zhuǎn)=1/2mr2/旋轉(zhuǎn)總=(1/2)2001(/6)/0.354 =151.25W所以 P工作= P上升 + P旋轉(zhuǎn)=243.3W+151.25W =637.85W為保證正常工作，取P工作=700W（3）確定電動(dòng)機(jī)扭矩： 取電機(jī)轉(zhuǎn)速為500 r/minT=9550 P工作/n=95500.7/500=13.37Nm（4）確定電動(dòng)機(jī)型號 根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定扭矩，選定電動(dòng)機(jī)型號為FL86BYG118。 其主要性能：最大靜扭矩：13.37m，額定電流3A，質(zhì)量3.8kg。2、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級的傳動(dòng)比（1）上升運(yùn)動(dòng)總傳動(dòng)比： 查表取絲杠螺距為4mm，直徑為60mm 3s內(nèi)需轉(zhuǎn)過25 r則轉(zhuǎn)速為 n上升 =500 r/min i上升=n電機(jī)/n上升=500/（500） =1.0 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)總傳動(dòng)： 3s內(nèi)需轉(zhuǎn)過90度則轉(zhuǎn)速為 n旋轉(zhuǎn)=(1/4)/3=1/12 r/s=5 r/min i上升=n電機(jī)/n上升=500/5 =100 （2）分配上升運(yùn)動(dòng)各級偉動(dòng)比 取圓柱斜齒輪i齒輪=1.0 分配旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)各級偉動(dòng)比 錐取齒輪i錐齒輪=1.0 同步帶輪i同步帶=3i旋轉(zhuǎn)=i齒輪i蝸輪i同步帶i蝸輪= i旋轉(zhuǎn)/ i齒輪= 60/3 =20 3、各軸運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 設(shè)電動(dòng)機(jī)輸入軸為0軸，蝸輪軸為軸，同步帶軸為軸，帶外螺紋套為軸。（1）計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）n0=n電機(jī)= 500 r/minnI=n0/i渦輪=500/20=25 r/minnII= nI /i同步帶輪=25/3 =8.3 r/minn= n0/ i齒輪=500/1=500 r/min（2）計(jì)算各軸的功率（Kw）P0=P工作=700 WPI=P旋轉(zhuǎn)蝸輪軸承=151.25 0.4 0.97 0.98=57.51 WPII=PI軸承錐齒輪= 57.51 0.980.99 = 55.80W P= P上升齒輪軸承螺旋 = 486.60.98 0.980.3=138.80W（3）計(jì)算各軸扭矩（Nmm）T0=9.55106P0/n0 =9.551060.7 /500 = 12855 NmmTI=9.55106PI/nI=9.5510657.5110-3/15 =36614 Nmm TII=9.55106PII/nII =9.5510655.8010-3 /5 =106578Nmm T=9.55106P/n =9.55106138.810-3 /520 =2549 Nmm上升總=0.274旋轉(zhuǎn)總=0.346P上升=486.6WP旋轉(zhuǎn)=151.25WP工作=637.85W最大靜扭矩13.37Nm電動(dòng)機(jī)型號FL86BYG118n電機(jī)= 500 r/minn上升=500 r/minn旋轉(zhuǎn)= 5 r/mini上升=1i旋轉(zhuǎn)=100T0=12855 NmmTI=36614 NmmTII=106578NmmT=2549 Nmm四、蝸輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 蝸桿轉(zhuǎn)速 520r/min 傳動(dòng)比i=20 蝸桿選用45號鋼，齒面要求淬火 蝸輪選用鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1，金屬模鑄造（1） 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2 按z1=2，估取效率為0.8 T2=9.55x106P2/n2=9.551060.06*0.8/520=881N/mm (2)確定載荷系數(shù)K K=1，KA=1.15，Kv=1.05 則K=KA*K*Kv=1.21 （3）確定彈性影響系數(shù) ZE=160MPa （4）確定接觸系數(shù) 假設(shè)蝸桿分度圓直徑d和傳動(dòng)中心距d/a=0.35 則查的Zp=209 【H】預(yù)估為210MPa a=1.2=68.7mm 取a=80mm，i=20，取模數(shù)m=4 蝸桿分度圓直徑d=40mm d/a=0.5 可知Zp=2.Zp，因此以上計(jì)算可用 于是蝸桿：蝸桿模數(shù)4，分度圓直徑40mm，中心距a=80mm，軸向齒距pa=m=12.57mm，直徑系數(shù)q=10.00，齒頂圓直徑da1=48mm，齒根圓直df1=30.4mm，分度圓導(dǎo)程角=1136，蝸桿軸向齒厚sa=1/2m=6.285mm 蝸輪：Z2=41，變位系數(shù)x2=-0.5，分度圓直徑d2=124mm，喉圓直徑da2=128mm，寬度B=36mm,頂圓直徑de2=134m z1= 2 z2= 41 T2=881Nmmm= 4mm 五、軸系零件設(shè)計(jì)計(jì)算1、高速軸/低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）選擇材料和熱處理方法選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度217255HBS。（2）按扭矩初算軸徑P= Kw，n= r/min。查表 - 得 C=(103126)，d=(103126)( / )1/3mm=( ) mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則dmin= (1+5%) =20mm選dmin=20mm。（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a）軸上零件的定位，固定和裝配單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，兩軸承分別以端蓋和擋油盤定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階梯狀，擋油盤和左軸承依次從左面裝入，右軸承、擋油盤和皮帶輪依次從右面裝入。b）確定軸各段直徑和長度從最右端算起： 第一段： d1=20mm 長度取L1=225mm 第二段：取該軸段直徑為標(biāo)準(zhǔn)系列值，所以取d2=25 mm，軸段長度L2=64mm初選用7205c型角接觸球軸承 第三段：，考慮到擋油盤的定位以及工作，取L3=11； 第四段：定位軸肩，d=32mm，L=4mm 第五段：d=28mm，L=35mm 第六段：蝸輪段，d=24mm，L=36mm 第七段：d=23mm，l=30mm 第八段：d=20mm，軸承選用7004c角接觸球軸承c)按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算求分度圓直徑：已知d1=128mm求轉(zhuǎn)矩：已知T2=11124.43 Nmm求蝸輪右端圓周力：Ft1根據(jù)課本式得Ft1=2T2/d1=22248.86/128=173N求蝸輪右端徑向力：Fr1根據(jù)課本式得Fr1=Ft1tan=173tan200=63.2N求齒輪右端圓周力：Ft2=2T3/d1=11217.92/128=87.6N求齒輪右圓周力：Fr2=Ft2tan=87.6tan20=31.8N繪制軸受力簡圖繪制垂直面彎矩圖軸承支反力：F左=343.68NF右=468.38N經(jīng)分析知危險(xiǎn)截面C為距軸左端128mm處，其彎矩M為：11943.52Nmm，其轉(zhuǎn)矩T為：11124.43Nmm。轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪力按脈動(dòng)循環(huán)變化，取=1，截面C處的當(dāng)量彎矩：Mec=M2+(T)21/2=11943.522+(111124.43)21/2=16.32Nm校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度e=Mec/0.1d13=16.32/0.11283=48.36MPa -1b=60MPa該軸強(qiáng)度足夠。2、滾動(dòng)軸承的選擇及壽命校核計(jì)算根據(jù)要求搬運(yùn)能力300件/小時(shí)，工作壽命6年，每年工作300天條件，軸承預(yù)計(jì)壽命63608= 17280 小時(shí)a) 已知nI=222.2 r/min，軸承承受的最大徑向反力FVB=118.7 NN，初先兩軸承為圓錐滾子軸承32916型fd=1.0 軸向力為總重量為1000N，所以當(dāng)量動(dòng)載荷P=XFr +YFa=0.4*118.7+0.8*1000 N=847.5Nb) 軸承壽命計(jì)算 深溝球軸承=10/3根據(jù)手冊得32916型的Cr=79.2103 NLh=(ftCr/fdP)106/60n式中ft= 1.00 ，fd=1.0 Lh=598489 小時(shí)17280小時(shí)預(yù)期壽命足夠3、鍵聯(lián)接的選擇及強(qiáng)度校核計(jì)算(1) （一）輸入主軸的鍵 軸上鍵1聯(lián)接用于固定聯(lián)軸器的周向運(yùn)動(dòng)，由于聯(lián)軸器在軸端，故選用單圓頭普通平鍵（C型）根據(jù)d=24mm查得鍵的截面尺寸為：寬度b=8mm，高度 h=7mm。由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長L=36mm，鍵，軸和輪轂的材料都是鋼，由表6-2查得許用擠壓應(yīng)力 ，取平均值，。鍵的工作長度 ,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 。轉(zhuǎn)矩T=93.02Nm 故（合適） 所以鍵的標(biāo)記為：鍵 L=18mm（二) 蝸輪配合的鍵 鍵2選用圓頭普通平鍵（A型）根據(jù)d=34mm查得鍵的截面尺寸為寬度b=10mm，高度 h=8mm。由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長L=18mm， 鍵，軸和輪轂的材料都是鋼，由表6-2查得許用擠壓應(yīng)力 ，取平均值，。鍵的工作長度 ,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 。轉(zhuǎn)矩T=83.36Nm 故（合適） 所以鍵的標(biāo)記為：鍵 L=28mmdmin=20mmd1=20mmL1=225mmd2=25mmL2=64mmd3=28mmL3=11mmd4=32mmL4=4mmd5=28mmL5=35mmD6=24mmL6=36mmD7=23mmL7=30mmD8=20mmL8=26mm.鍵C 832p=94.69Mpa鍵 1850p=102.7Mpa鍵C 1272p =97.76Mpa六、潤滑與密封方式選擇 因?yàn)辇X輪的圓周速度V=d1n1/601000=3.14200x520 /(601000)=5.4m/s，所以齒輪選用油潤滑。軸承選用脂潤滑七、箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇1、箱體的主要尺寸： 因箱體為*箱體，故根據(jù)*工藝要求，選擇主要尺寸參數(shù)如下： (1)箱座壁厚z0.04a+3=0.04150+1=7取z=8mm (2)箱蓋壁厚z1=z=8mm (3)箱體凸緣厚度箱座：b=1.75z=14mm 箱蓋：b1=1.75z1=14mm 箱底座：b2=21.75z=14mm (4)加強(qiáng)肋厚 箱座：m=0.85z=0.858=6.4mm箱蓋：m1=0.85z1=0.858=6.4mm (5) 地腳螺釘直徑df=0.036a+12=0.036150+12=17.4(取16)mm (6) 地腳螺釘數(shù)目n=6 (7) 軸承旁連接螺栓直徑d1= 0.75df =0.7516=12(取 )mm (8) 蓋與座連接螺栓直徑 d2=(0.5-0.6)df =0.616=9.6(取10)mm (9)定位銷直徑d=(0.7-0.8)d2=0.810=8mm (10) 凸臺(tái)高度：根據(jù)低速級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn)。 (11) 外箱壁至軸承座端面的距離C1C2（510）mm (12) 齒輪頂圓與內(nèi)箱壁間的距離：10mm2、潤滑與密封1、齒輪的潤滑采用浸油潤滑，由于為單級圓柱齒輪減速器，速度v12m/s，當(dāng)m20 時(shí)，浸油深度h約為1個(gè)齒高，但不小于10mm，所以浸油高度約為40mm。2.、潤滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用N220號工業(yè)齒輪油（GB5903-86）4.、密封方法的選取選用嵌入式端蓋，用毛氈圈密封。軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。3、減速器附件的選擇通氣器由于工作場所存在粉塵，