玻璃瓶印花机构及传动装置

-0-机械设计课程设计设计计算说明书设计题目：玻璃瓶印花机构及传动装置——机械设计部分设计者：学号：专业班级：机械工程及自动化5班指导教师：柴晓艳完成日期：2013年6月10日天津理工大学机械工程学院-1-目录一课程设计的任务……………………………………………………01二电动机的选择………………………………………………………03三传动装置的总传动比和分配各级传动比…………………………05四传动装置的运动和动力参数的计算………………………………06五传动零件的设计计算………………………………………………08六轴的设计、校核……………………………………………………22七滚动轴承的选择和计算……………………………………………26八键连接的选择和计算………………………………………………26九联轴器的选择………………………………………………………27十润滑和密封的选择…………………………………………………29十一设计总结…………………………………………………………30十二参考资料…………………………………………………………31-2-一、课程设计的任务1．设计目的课程设计是机械设计课程重要的教学环节，是培养学生机械设计能力的技术基础课。课程设计的主要目的是：(1)通过课程设计使学生综合运用机械设计课程及有关先修课程的知识，起到巩固、深化、融会贯通及扩展有关机械设计方面知识的作用，树立正确的设计思想。(2)通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。(3)提高学生的有关设计能力，如计算能力、绘图能力以及计算机辅助设计(CAD)能力等，使学生熟悉设计资料(手册、图册等)的使用，掌握经验估算等机械设计的基本技能。2．设计题目：执行机构方案设计、传动装置总体设计及机构运动简图已经在机械原理课程设计中完成（详见机械原理课程设计资料，在此略），现将对传动装置进行具体设计。原始数据：方案号1.3分配轴转速n(r/min)60分配周输入功率P（kw）1.2玻璃瓶单程移距（mm）120印花图章上下移距（mm）55定位压块左右移距（mm）30说明：（1）工作条件：2班制，工作环境良好，有轻微振动；（2）使用期限十年，大修期三年；（3）生产批量：小批量生产（20台）；（4）带传动比i≤4；（5）采用Y型电动机驱动。(6)分配轴：与减速器输出轴相连接（各执行机构的输入轴）。2、设计任务1）总体设计计算(1)选择电动型号计算所需电机功率，确定电机转速，选定电机型号；(2)计算传动装置的运动、动力参数；a.确定总传动比i，分配各级传动比；-3-b.计算各轴转速n、转矩T；c.传动零件设计计算；d.校核中间轴的强度、轴承寿命、键强度；2）绘制减速器装配图（草图和正式图各一张)；3）绘制零件工作图：减速器中大齿轮和中间轴零件工作图；（注：当中间轴为齿轮轴时，可仅绘一张中间轴零件工作图即可）；4）编写设计计算说明书。3、传动装置部分简图二、电动机的选择1．电动机类型的选择按已知工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷式笼型三相异步电动。2．确定电动机输出功率Pd电动机所需的输出功率Pd=Pw/η其中：Pw----工作机分配轴的输入功率η---由电动机至分配轴的传动总效率已知分配轴：转速：nW=60（r/min）功率：P=1.2（kw）a．分配轴功率：P=1.2KW-4-注：分配轴——与减速器输出轴相连接（各执行机构的输入轴）。b．所需电动机的功率：Pd=P/ηaηa----由电动机至分配轴的传动总效率ηa=η带×η轴承3×η齿轮2×η联查表可得：对于V带传动:η带=0.96对于8级精度的一般齿轮传动：η齿轮=0.97对于一对滚动轴承：η轴承=0.99对于弹性联轴器：η联轴器=0.99则ηa=η带×η轴承3×η齿轮2×η联=0.96×0.993×0.972×0.99=0.868∴Pd=P/ηa=1.2/0.868=1.382kw3．确定电动机转速查各种传动的合理传动比范围值得：V带传动常用传动比范围为i带=2.5～3.5，单级圆柱齿轮传动比范围为i齿=3～5，则电动机转速可选范围为nd=i带×i齿2×nW=(2.5～3.5)(3～5)2×nW=（22.5～87.5）×nW=(22.5～87.5)×60=1350～5250r/min4.确定电动机型号符合这一转速范围的同步转速有1500r/min和3000r/min，根据容量和转速，由有关手册查出四种适用的电动机型号，因此有四种传动比方案。电动机型号额定功率/kW满载转速/(r/min)额定转矩堵转转矩额定转矩最大转矩电动机型号额定功率/kW满载转速/(r/min)额定转矩堵转转矩额定转矩最大转矩同步转速3000r/min,2极同步转速1500r/min，4极Y90S-21.528402.22.2Y90L-41.514002.22.2Y90L-22.228402.22.2Y100L1-42.214202.22.2对于电动机来说，在额定功率相同的情况下，额定转速越高的电动机尺寸越-5-小，重量和价格也低，即高速电动机反而经济。若原动机的转速选得过高，势必增加传动系统的传动比，从而导致传动系统的结构复杂。由表中四种方案，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、结构和带传动及减速器的传动比，认为方案2的传动比较合适，所以选定电动机的型号为Y90L-2。Y90L-2电动机数据如下:额定功率：2.2Kw满载转速：n满=2840r/min同步转速：3000r/min三、传动装置的总传动比和分配各级传动比1．传动装置的总传动比i总=n满/nW=2840/60=47.32．分配各级传动比根据《机械设计课程设计》表2.2选取，对于三角v带传动,为避免大带轮直径过大,取i12=2.8；则减速器的总传动比为i减=i总/2.8=47.3/2.8=16.8929对于两级圆柱斜齿轮减速器,按两个大齿轮具有相近的浸油深度分配传动比,取ig=1.3idi减=ig×id=1.3i2d=16.8929i2d=16.8929/1.3=12.9945id=3.6048ig=1.3id=1.3×3.6048=4.6862注：ig-高速级齿轮传动比；id–低速级齿轮传动比；四、传动装置的运动和动力参数的计算-6-计算项目计算内容计算结果1．计算各轴的转速2．计算各轴的输入功率和输出功率3.计算各轴的输入转矩和输出转矩电机轴：n电=2840r/minⅠ轴nⅠ=n电/i带=2840/2.8Ⅱ轴nⅡ=nⅠ/ig=1014.28/4.69Ⅲ轴nⅢ=nⅡ/id=218.39/3.60Ⅰ轴：输入功率PⅠ=Pdη带=1.382×0.96输出功率PⅠ=1.327η轴承=1.327×0.99Ⅱ轴：输入功率PⅡ=1.31×η齿轮=1.31×0.97输出功率PⅡ=1.27×η轴承=1.27×0.99Ⅲ轴：输入功率PⅢ=1.26×η齿轮=1.26×0.97输出功率PⅢ=1.22×η轴承=1.22×0.99公式:T=9.55×106×P/n(N·mm)电动机的输出转矩Td=9.55×106×Pd/n电=9.55×106×1.382/2840Ⅰ轴：输入转矩TⅠ=9.55×106×PⅠ/nⅠ=9.55×106×1.327/1014.28输出转矩TⅠ=9.55×106×PⅠ/nⅠ=9.55×106×1.31/1014.28Ⅱ轴：输入转矩TⅡ=9.55×106×PⅡ/nⅡ=9.55×106×1.27/218.39输出转矩TⅡ=9.55×106×PⅡ/nⅡ=9.55×106×1.26/218.39nⅠ=1014.28r/minnⅡ=218.39r/minnⅢ=60.66r/minPⅠ入==1.327kwPⅠ出==1.31kwPⅡ入==1.27kwPⅡ=1.26kwPⅢ=1.22kwPⅢ=1.21kwTd=4.6×103N·mmTⅠ入=12.5×103N·mmTⅠ出=12.3×103N·mmTⅡ入=55.5×103N·mmTⅡ出=55.1×103N·mm计算项目计算内容计算结果-7-Ⅲ轴：输入转矩TⅢ=9.55×106×PⅢ/nⅢ=9.55×106×1.22/60.66输出转矩TⅢ=9.55×106×PⅢ/nⅢ=9.55×106×1.21/60.66TⅢ入=192.1×103N·mmTⅢ出=190.5×103N·mm五、传动零件的设计计算1．V带传动的设计计算1．V带传动的设计计算计算项目计算内容结果定V带型号和带轮直径工作情况系数KA=1.2计算功率Pe=KAP=1.2×1.3821.66kw选带型号Z型小带轮直径取D1=90mm大带轮直径mm48.24928.1014284090)01.01()1(2112nnDD取D2=250mm大带轮转速250284090)01.01()1(2112DnDnn2=1012.18r/min相对误差%36.0%1008.281.28.2%100iyuani-yuanishi计算带长求Dm290250212DDDmDm=170mm求Δ290250212DDΔ=80mm初取中心距a=640mm带长640806402170222LaaDLmL=1823.8mm基准长度Ld=1800mm-8-求中心距和包角中心距2222808)1701800(41417018008)(414aDLDLamma=628mm小轮包角3.57628902501803.571801121aDDα1=165.3°120°求带根数带速10006028409010006011nDvv=13.4m/s传动比18.1012284021nnii=2.8带根数P0=0.60kWka=0.9663kl=1.18ΔP0=0.04kW2.29662.018.1)04.060.0(66.1)(0zkkpPpzLae取z=3根求轴上载荷张紧力q=0.06kg/m224.1306.0)9662.09662.05.2(34.1366.1500)5.2(500aaaeaFqvkkvzPFF=62.89N轴上载荷7.87sin89.62322sin210QQFzFFFQ=377.04N2．齿轮传动的设计计算高速级齿轮校核材料选择：小齿轮45钢，调制处理，硬度217HB—255HB，平均230HB大齿轮45钢，正火处理，硬度162HB—217HB，平均190HB-9-计算项目计算内容计算结果齿面接触疲劳强度计算1T转矩28.101431.11055.91055.96161nPTmmNT123001d齿宽系数0.113.12d，取由表0.1d接触疲劳极限σHlim由图12.17b,cMpaMpaHH5606502lim1lim值dA871516.12dAH接触应力初步计算的许用5609.09.06509.09.02lim21lim1HHHHMPaMPaHH504585211d小齿轮直径初步计算的8.33644.41644.45041123008714.121323211uuTAdHddmmd3412．校核计算和螺旋角、模数齿数mz49.115cos2234cos10222644.4,2211121zdmizzzn0.2103Z2nm中心距amm4.29115cos2)10322(2cos2)(21zzman取a=130mm螺旋角β1302)10322(2arccos2)(arccos21azzmnβ=15.942°=15°56’32”小齿轮的直径d1)(760.45942.15cos222cos11mmzmdnd1=45.760mm-10-计算项目