插床机械传动系统设计

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2012.12.62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……………………………………………………443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y—y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；凸轮机构的最大压力角应在许用值[α]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；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4留装订边，标题栏、明细栏参考机械设计手册国标规定；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。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（1）润滑、密封设计；11（或13）周星期五下午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5及箱体设计（2）减速器箱体设计；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6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：插床插刀的有效功率wP：P＝2maxn6010009.0FH＝526010000.10.91480＝0.1154KW，放大5倍后P＝0.5772KW。查机械设计课程设计指导书表9.1得：普通V带传动效率0.961，角接触球轴承效率（一对）0.992，圆柱齿轮传动（8级精度、油润滑）效率0.973，弹性联轴器效率0.994，执行机构的传动效率0.95执。则从电动机到插刀之间的总效率为：0.820.950.990.970.990.9623423321执总，则电动机所需工作功率为：0.704kWkW0.820.5772P0总P。因wP＝1.30P故wP＝1.3×0.704＝0.911KW。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：电动机型号Y904S-4额定功率1.1kw满载转速1400r/min72、计算传动装置的总传动比i总并分配传动比(1)总传动比总i为：923.26521400nni2m总取普通V带传动比为：2.5i带，3412iiii带总，12i1.434i则26.9232.5×1.4234i解得12i3.88，34i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:0P＝wP＝1.1KWmin/1400nn0rmmNT5.714001.195500Ⅰ轴：KW056.196.01.1PP0带min/5602.51400inn0r带mNT01.18560056.19550np9550Ⅱ轴:KW014.197.099.0056.1PP12滚n144.33r/mi3.88560inn12mNT09.6733.144014.19550np9550Ⅲ轴：KW974.097.099.0014.1PP34滚i带=2.588.312ii34=2.7720P＝1.1KWmin/1400n0rmNT5.70KW056.1Pmin/560nrmNT01.18KW014.1Pn144.33r/minmNT09.67KW974.0Pmin/07.52nr8min/07.522.772144.33inn34rmNT64.17807.52974.09550np9550将上述计算结果汇总于下表，以备查用：轴名功率/kW转矩T/(N•m)转速n/(r/min)O轴1.17.51400Ⅰ轴1.05618.01560Ⅱ轴1.01467.09144.33Ⅲ轴0.974178.6452.074、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mNT64.1789[5]谢昱北：《solidworks2007典型范例》，电子工业出版社207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caP：0caPPKA,查表8-7得工作情况系数1.1KA(空、轻载启动，载荷有轻微冲击)，故1.21kW1.1kW1.1Pca2、选择V带的带型：根据1.21kWPca，minr1400nnm1查表8-1选用Z型（71mm-50dd1）。3、确定带轮的基准直径dd并验算带速v：(1)初选小带轮的基准直径d1d：查表8-6、表8-8取小带轮的基准71mmdd1。(2)验算带速v：sm5.2sm100060140071100060ndv1d1因为5m/s＜v＜30m/s，故带速合适。(3)计算大齿轮的基准直径：177.5mm71mm2.5didd1d2带，由表圆整为180mm。4、确定V带的中心距a和基准长度dL：(1)根据公式502mmdd2a175.7mmdd0.7d2d10d2d1）（）（，初定中心距V带：Z型71mmdd1180mmdd210350mma0。(2)通过计算得到该组带轮所需的基准长度：1102.56mm]mm35041092512350[24ad-ddd22aL202d1d2d2d10d0）（）（查表8-2得：1120mmLd。(3)计算实际中心距：359mmmm21102.56-11203502L-Laad0d0）（。根据dmaxdmin0.03Laa0.015L-aa，得：中心距a的变化范围为392mm-342。5、验算小带轮上的包角1：16335957.371-180-180a57.3d-