榫槽成型半自动切削机机械系统设计说明书(1)

1前言这次课程设计是机械制造与自动化的一个十分重要的学习环节，是对三年以来所学的机械方面的知识进行了一次全面的检查、巩固和提高。这次课程设计是应用所学基础理论、专业知识与技能去分析和解决生产实际问题的一次综合训练。把所学的知识能够综合运用到实际零件的加工当中。通过这次设计使我们巩固了所学的知识理论，加深了印象，使我们能够运用所学到的专业知识解决一些具体的问题。此次课程设计涉及的知识面有机械制图、公差配合、机械设计基础、机械工艺等专业知识、CAXA等基础知识。通过这次课程设计我们发现了自己还有许多知识没有掌握牢固，还需要继续坚持不懈的努力与学习。但更多的感触是通过这次毕业设计使我提高、巩固、扩大了自己所学到的理论知识与技能，提高自己设计计算、制图、编写技术文件的能力，学会正确使用技术资料、标准手册等工具书，并在这次设计中培养了我们对机械设计的独立工作能力、初步树立了正确的实际思想，掌握了一定的机械加工设计方法步骤和思路为以后的学习与设计工作打下了良好的基础。同时，也体会到了老师对我们的淳淳教导和用心良苦，再次特此感谢我们的指导老师李楷模老师，谢谢您！由于我们水平有限，设计有许多不足之处，望李老师给予批评和指正。毕业设计第三小组2内容摘要本设计先通过对整个系统的分析，传动的过程分析。在逐一的设计。根据任务给定的数据确定出电动机的型号，在根据电动机和系统所需的速度确定出减速器。本设计主要就是针对减速器的设计。本设计的减速器分为四个部分，轴、齿轮、箱体和附件。根据减速器上分配的传动比先设计高速轴上的齿轮和中间轴上的齿轮，在设计低速轴上的齿轮，根据齿轮在设计三根轴，在就是箱体的设计，左后根据轴和箱体确定附件的尺寸。在齿轮的设计中主要是传动比先计算小齿轮直径，齿数，计算出模数，在计算大齿轮的直径和齿数，最后计算齿宽和中心距；在轴的设计中主要就是根据输入功率和输入速度和轴上齿轮来确定轴的各阶梯的长度和直径；箱体的设计主要是根据轴的中心距来一步一步的确定各个位置的尺寸，在就就在箱体的基础上把附件的尺寸给确定出来。关键词：摆动导杆—摇杆滑块串联机构、‘展开式’二级圆柱齿轮减速器、传递效率、传动比、软齿面的钢制齿轮、模数、齿数、弯矩、转速、标准直径。3目录一、设计任务·······················································3二、电动机的选择···················································6三、减速器的选择···················································6四、传动装置中各轴的运动和动力参数计算·····························7五、低速级齿轮传动计算·············································9六、高速级齿轮传动计算·············································11七、带轮设计·······················································13八、中间轴的设计计算及校核计算·····································16九、高速轴的设计计算和校核计算·····································18十、低速轴的设计计算和校核计算·····································22十一、箱体的设计···················································24十二、附件的尺寸···················································26十三、零件加工工艺过程卡···········································28十四、参考文献·····················································314设计内容计算及说明结果一、设计任务榫槽成型半自动切削机机械系统设计（主要是传动部分机构设计）工作原理及原始数据要求1.工作原理：榫槽成型半自动切削机的组成部分如下图所示：原动机传动系统榫槽切削机执行系统该机器为木工机械，其功能是将木质长方形块切削出榫槽，其执行系统工作过程如下图所示。先由构件2压紧工作台上的工件，接着端面铣刀3将工件的右端面切平，然后构件2松开工件，推杆4推动工件向左直线移动，通过固定的榫槽刀，在工件上的全长上开出榫槽。工件工件榫槽刀2.设计要求及相关参数原始数据见下表（单位：mm）：XYHLL2L3L4L5L6L7502201070307030201820设计要求及任务：推杆在推动工件切削榫槽过程中，5二、总体方案设计、论证零件的设计计算和校核计算要求工件作近似等速运动。共加工5台，室内工作，载荷有轻微冲击，原动机为三相交流电动机，使用期限为10年，每年工作300天，每天工作16小时，每半年作一次保养，大修期为3年。其他设计参数如下表：参数名称各方案参数值推杆工作载荷/N20002500300035004000端面切刀工作载荷/N15001800200022002500生产率/（件/min）80706050401）计机构系统总体运动方案，画出系统运动简图，完成系统运动方案论证报告。2）完成传动系统或执行系统的结构设计，画出传动系统或执行系统的装配图。3)设计主要零件，完成3张零件工作图。4）编写设计说明书。1、本方案选取的数据为推杆工作载荷/N:3000N，端面切刀工作载荷/N：2000N，生产率为60件/min。本方案主要设计的是传动系统，所以只设计了连接传动系统的执行件的结构，也就是连接推杆的结构，该结构需承受较大的载荷，而且要运动平稳近似匀速，所以对于该结构我们用摆动导杆—摇杆滑块串联机构，利用Pro/E仿真得出各杆的数据分别为:270mm,68mm,143mm,40mm,157mmR20mm，如下图所示：推槽：摆动导杆—摇杆滑块串联机构6（一）、电动机的选择（二）、用传动比为1：1的V带轮连接减速器。因为，切削与压紧工序同时进行，推槽工序单独进行。所以推槽工序应在切削与压缩后进行，所以任务书的数据可得出推槽的1/2行程必须大于100mm，因此这里我们取推槽的行程为220mm。因生产率为60件/min所以可以得出一个工件所需时间为1s，故推槽的速度为：v=s/t=0.44/1=0.44m/s，又因为推杆的工作载荷为：3000N，所以可得出电机做小功率：P=F·V=3000N×0.44m/s=1320w=1.32kw。查有关表，我们选用Y90L-4型号电动机（查：北京科技大学罗圣国和清华大学吴宗泽主编的《机械设计课程设计手册》高等教育出版社表12—1）此型号电动机参数如下电动机型号额定功率kw满载转速r/min堵转转矩最大转矩额定转矩额定转矩Y90L-41.514002.22.2因为本机械传动系统要求在室内工作，且考虑到木质电动机：Y90L-47减速器的选择（三）、传动装置中各材料切削时有木屑等杂尘的产生，为了防止杂尘对机械系统的污染影响其工作性能和使用寿命，我们选择“闭式机构”作为传动装置。考虑到本传动装置要求只能有轻微震动，防止噪声污染，我们选择用能“平稳传动”的结构。。最后兼顾制造的“简洁及经济性”我们选用结构较简单制造容易且能平稳传递载荷的“‘展开式’二级圆柱齿轮减速器”作为我们本机械系统的传动装置。综合上述，总的传动系统机构如下图：1、分配传动比总传动比i=wmnn=1400/60=370减速器：展开式二级圆柱齿轮减速器。8轴的运动和动力参数计算因为减速器的传动比的范围为：2.5~4.5.（查唐国民主编的《机械零件课程设计—齿轮·蜗杆减速器设计》表2-5湖南省科学技术出版社）所以在减速器与电动机间我们用一个带传动来连接。分配如下：带传动传动比i轮=37分配到两级圆柱齿轮的传动比高速级的传动比i高=4低速级的传动比i低=2.52、运动和动力参数计算带传动的传递效率：η带=0.98闭式齿轮的传递效率：η齿=0.97滚动轴承（一对）的传递效率：η轴承=0.99（查：唐国民主编的《机械零件课程设计-齿轮·蜗杆减速器设计》湖南省科学技术出版社表2-7）1、电动机轴：P电=P额=1.5kwn电=n额=1400r/minT电=9550·电电nP=9550×kwkw140047.1=10.0275N·m2、1轴（高速轴）P1=P电·η带=1.5×0.98=1.47kwn1=n电/i轮=371400=600r/minT1=9550·11nP=9550×min/60047.1rkw=23.3975N·m3、2轴（中间轴）P2=P1·η齿·η轴承=1.47kw×0.97×0.99=1.41kwn2=n1/i高=4min/600r=150r/minT2=9550·22nP=9550×min/15041.1rkw=89.77N·m4、3轴（低速轴）P3=P2·η齿·η轴承=1.41×0.99×0.97=1.35kwn3=低in2=5.2r/min150=60r/mini总=370i轮=37i高=4i低=2.5P电=1.5kwn电=1400r/minT电=10.0275N·mP1=1.47kwn1=600r/minT1=23.3975N·mP2=1.41kwn2=150r/minT2=89.77N·m9（四）、齿轮的设计及校核计算1、选择材料及热处理方法2、按齿面接触疲劳强度设计（1）载荷系数（2）转T3=9550·33nP=9550×r/min60kw35.1=214.875N·m电动机轴~3轴的输出功率或输出转矩分别为各轴的输入功率或输入转矩乘以轴承效率0.99。例如1：轴的输出功率：P1’=P1×0.99=1.47kw×0.99=1.46kw输出转矩：T1´=T1×0.99=23.3975N·m×0.99=23.1635N·m其余类推；运动和动力参数汇总如下图所示：轴名功率P/kw转矩T/N·m转速N/r/min输入输出输入输出轴电1.510.02814001轴1.471.4623.16422.9326002轴1.411.4089.7788.871503轴1.351.34214.88212.73601、低速级齿轮传动计算已知：传动比i3=2.5，小齿轮转速n=60r/min，转矩T´3=212.73N·m我们所设计的齿轮传动属于闭式传动，通常采用软齿面的钢制齿轮，查任成高主编的《机械设计基础》机械工业出版社表5-5选用价格便宜便于制造的材料：小齿轮选用45钢，调质处理，硬度为217～255HBS大齿轮选用45钢，正火处理，硬度为162～217HBS本传动为软场面的闭式齿轮传动，故按齿面接触疲劳强度设计d1≥3·u1u2671d··TKH查查任成高主编的《机械设计基础》机械工业出版社表5-7得：K=1.1P3=1.35kwn3=60r/minT3=214.875N·m小齿轮：45钢调质、217～255HBS大齿轮：45钢正火、162～217HBS10矩（3）许用接触应力（4）齿宽系数d（5）求d13、确定主要参数，计算主要几何尺寸（1）齿数（2）模数（3)分度圆直径（4）中心距（5）齿宽4、校核弯曲疲劳强度（1）齿形系数（2）许用弯曲T=T3´=212.73N·m查任成高主编的《机械设计基础》机械工业出版社表5-5。取1H=530MPa，2H=490MPa查任成高主编的《机械设计基础》机械工业出版社表5-8。d=1.1d1≥3·u1u2671d··TKH=35.215.21.1100073.2121.12490671··=82.35mm初取z1=42则z2=z1·i=42×2.5=105传动比误差：因为齿数未做整圆处理，所