机械设计二级减速器设计说明书.docx
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机械设计二级减速器设计说明书
第一章设计任务书
一、设计目的
综合运用机械设计及先修课程（机械制图、材料力学、机械原理、机械制造技术、工程材料等）的理论和实际知识，掌握机械设计的一般规律，树立正确的设计思想，培养分析和解决实际问题的能力。
通过本课程设计，在掌握各种运动形式变换，运动参数确定及力和功率传递过程中，对机械运动学和动力学的分析与设计有一较完整的概念，学会从机器功能要求出发，合理选择机构的选型和组合，制定机械传动系统的方案（功能设计），正确计算零件的工作功能，确定它的尺寸、形状、结构及材料，并考虑制造工艺、使用维修、经济和安全等问题，培养机械设计能力（结构设计）。
学习运用标准，规范，手册，图表和查阅有关资料等，培养设计的基本技能。
二、设计内容
1、设计题目
液体包装机的设计
——二级圆柱齿轮减速器的设计
2、主要内容
（1）确定包装机设计方案（包括传动系统和执行机构等）
（2）选择电动机、计算传动装置的运动和动力参数等
（3）进行传动件的设计计算，校核轴、轴承、联轴器、键的强度等
（4）绘制减速箱装配图及典型零件工作图
（5）整理和编写设计计算说明书
（6）答辩
3、设计参数
（1）数据组别Ⅲ
包装量（袋/分）
袋尺寸（长*宽/mm）
计量（ml/袋）
物料输送力F（N）
热封和剪袋所需功率（W）
装料所需功率（W）
60
160*90
40
300
100
200
（2）已知条件
①输送带滚筒直径D=80mm
②装料压缩泵活塞直径为30mm
③装料启闭阀摆角约90°
④工作情况：
两班制工作，每年工作300天，连续单向运转，工作时有轻微振动，空载启动
⑤使用折旧期：
使用年限为8年，3年大修一次
⑥制造条件及生产批量：
一般机械厂制造，小批量生产
⑦总体尺寸：
650*750*1600（mm*mm*mm）以内
4、具体工作
（1）、包装机机构运动简图1张（A1）
（2）、减速箱装配图1张（A0）
（3）、零件工作图2张（A3）
（4）、设计计算说明书一份（约6—8千字）
第二章机械运动方案的设计
一、拟定执行系统的功能原理
1、包装机功能原理
自动完成计量、充料、制袋、封合、切断、输送等全过程
2、各部分功能
电控机构
调速机构
传动机构
拉袋机构
热封机构
供纸机构
装/进料机构
成品输出机构
3、设计部分
①热封部分
②装料部分
③减速器部分
二、执行机构的选型及构型
1、热封部分
①选用凸轮机构
②摆动滚子推杆盘形凸轮机构
2、装料部分
①选用平面四杆机构
②曲柄摇杆机构
3、减速器部分
①圆柱齿轮减速器
②二级圆柱齿轮减速器（展开式）
三、各执行机构的协调设计
根据工艺要求，各执行机构需要按照严格的顺序动作，热封后装袋，然后拉袋，结合执行机构的选型，对执行机构进行协调设计，绘制运动循环图，如图2—1所示。
四、执行机构运动尺寸设计
1、曲柄摇杆机构（含齿轮齿条机构）
（1）、已知条件：
计量40ml/袋，包装量60袋/min，装料压缩泵活塞直径为30mm
（2）、分析：
由曲柄摇杆机构的摇杆驱动齿轮齿条机构（齿条加工在活塞杆上），曲柄每转一周，活塞完成一次推拉动作。
活塞推程由计量量和活塞直径确定，进而可推知摇杆的摆角，再给定设计条件，即可完成要求动作。
（3）、给定设计条件：
齿轮（m=2mm，z=55），分度圆半径为r，连杆b=200mm，摇杆c=52mm，要求该机构无急回运动。
（4）、设计计算：
①活塞行程
②摇杆摆角
③曲柄长度
④机架长度
⑤示意图，如图2—2
⑥传动角验算
γ1<γ2，且γ1>40°～50°满足要求
2、曲柄摇杆机构（含阀体）
（1）、已知条件：
装料启闭阀摆角约90°
（2）、分析：
为保证活塞推杆中心与启闭阀回转中心在同一水平面，机架位置和长度将受到限制
（3）、给定设计条件：
机架长度d=108mm，机架连线垂直水平面
摆角θ=90°
摇杆长度c=40mm
要求该机构无急回运动
（4）、设计计算：
①曲柄长度
②连杆长度
③示意图，如图2—3
④传动角验算
，且>40°～50°满足要求
3、摆动滚子推杆盘形凸轮机构
（1）、分析：
该机构用于驱动热风器进行热封操作，热封时间要充足，盘形凸轮安装在分配轴上，故凸轮的基圆半径减去滚子圆半径应大于轴颈，以便于安装
（2）、分配轴最小轴颈计算：
①已知条件：
分配轴转速n1=60r/min=1r/s，袋尺寸长×宽=160×90（mm×mm）物料输送力F=300N，输送带滚筒直径D=80mm，设输送带滚筒转速n2，
②分配轴输出功率计算
分配轴输出到输送带滚筒由一对锥齿轮传动，如图2—4所示。
其中z1=24,z2=36
输送带线速度
输送带功率
由表6—15[1]查得锥齿轮传动效率
滚动轴承效率
滚筒效率
输送部分总功率
分配轴输出总功率
P1为热封和剪切所需功率
P2为装料所需功率
③计算轴的最小直径
选取轴的材料为45钢，调质处理，根据表15—3[2]取A0=112
④确定凸轮机构基本尺寸
选滚子圆半径
基圆半径,取
机架距离
摆杆长度
初始摆角
最大摆角
推程
远休
回程
近休
⑤推杆运动规律
二次多项式运动规律（等加速等减速运动规律），适于中速轻载，有柔性冲击
等加速段运动方程
等减速段运动方程
（）
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
0
0.05
0.19
0.44
0.78
1.22
1.75
2.38
3.11
3.94
4.86
5.88
7
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
（）
7
5.88
4.86
3.94
3.11
2.38
1.75
1.22
0.78
0.44
0.19
0.05
0
⑥凸轮示意图
4、包装机机构运动简图
第三章机械传系统方案设计
一、传动系统类型选择
1、传动方案示意图
如图3—1所示，电机作为原动机，经带传动减速，再由减速箱减速输出至锥齿轮传动，实现换向，锥齿轮上端与分配轴用一弹性联轴器联接，实现动力的输出。
2、组成部分
V带传动，二级圆柱齿轮减速器，锥齿轮传动
二、选择原动机确定总传动比分配各级传动比
1、电动机类型的选择
Y系列三相异步电动机
2、电动机功率的选择
（1）、传动装置的总效率
由表6—15[1]查得
（2）、电机所需功率
3、确定电动机型号
根据以上数据，查表6—145[1]选取电动机型号为Y801-4
其主要技术数据：
额定功率0.55kW，满载转速1390r/min
4、传动装置总传动比及其分配
（1）、总传动比
（2）、分配各级传动比
设Ⅰ.Ⅱ.Ⅲ轴的转速nⅠ.nⅡ.nⅢ.且nⅢ=
根据表2—5[1]
且展开式减速器要求
故分配如下
三、计算各轴的转速、转矩及功率
1、计算各轴的转速
电动机的满载转速
2、计算各轴功率
3、计算各轴转矩
电动机轴的输出转矩：
设
5560
为方便下一阶段设计计算，将以上数据整理至下表
参数
轴名
电动机轴
Ⅰ轴
Ⅱ轴
Ⅲ轴
Ⅳ轴
转速r/min
1390
695
192
60
60
功率P/W
421.5
404.7
396.6
388．7
361.7
转矩T/Nmm
2896
5560
19727
61870
57576
传动比i
2
3.62
3.2
1
1
效率η
0.7663
0.96
0.9801
0.9801
0.9306
第四章机械传动装置的设计
一、主要传动零部件的设计计算
（一）带传动设计计算
已知电动机额定功率，输出功率，满载转速，传动比，每天工作16小时，连续单向运转，工作时有轻微振动，空载启动。
1、确定计算功率
由表8—8[2]查得工作情况系数
2、选择V带的带型
根据由图8—11选用Z型
3、确定带轮的基准直径，并验算带速
1）、初选小带轮基准直径，由表8—7,8—9,取
2）、验算带速
鉴于工作机低速轻载，故带速小于5m/s也认为合适
3）、计算大带轮基准直径
由图8—9取标准值为
4、确定V带的中心距a和基准长度
1）、初定中心距
2）、计算带所需的基准长度
由表8—2选带的基准长度
3）、计算实际中心距a
中心距的变化范围为
5、验算小带轮上的包角
6、计算带的根数z
1）、计算单根V带的额定功率
由
由
由
2）、计算V带的根数z
7、计算单根V带的初拉力
由表8—3得Z型带的单位长度质量为
8、计算压轴力
9、带轮结构设计
小带轮采用实心式，大带轮采用腹板式，大带轮轮毂宽度取L=28mm，B=26mm。
结构从略。
10、主要设计结论
选用Z型普通V带2根，带基准长度920mm，带轮基准直径中心距控制在a=297～339mm，单根带初拉力F0=41N，带轮安装角度为30°。
（二）、高速级齿轮传动设计
已知采用斜齿轮传动，高速轴输入功率,小齿轮转速，传动比，工作寿命8年，每年按300天算，两班制，连续单向运转，工作时有轻微振动，空载启动。
1、确定齿轮类型精度等级材料及齿数
（1）、根据传动方案及减速箱高速级要求，选用斜齿圆柱齿轮传动，压力角
（2）、参考表10—6[2]，通用减速器齿轮精度等级范围6～8，主动齿轮偏上限选取，故选6级精度
（3）、由表10—1选择小齿轮材料为40Cr（调质），齿面硬度280HBS,大齿轮材料为45钢（调质），齿面硬度240HBS
（4）、选
（5）、初选螺旋角
2、按齿面接触疲劳强度设计
（1）、试算小齿轮分度圆直径
1）、确定式中各参数值
①试选载荷系数
②小齿轮传递的转矩
高速轴的输出功率
③由图10—20查取区域系数
④由表10—7选取齿宽系数
⑤由表10—5查取材料的弹性影响系数
⑥计算接触疲劳强度用重合系数
⑦螺旋角系数
⑧计算接触疲劳许用应力[]
由图10—25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为
，
计算应力循环次数
由图10—23查取接触疲劳寿命系数
取失效概率为1%，安全系数S=1
取中较小者，即
2）、试算小齿轮分度圆直径
（2）调整小齿轮分度圆直径
1）、数据准备
①圆周速度
②齿宽b
2）、计算实际载荷系数
①由表10—2查得使用系数
②根据，由图10—8查得动载系数
③齿轮的圆周力
由表10—3查得齿间载荷分配系数
④由表10—4插值得6级精度小齿轮相对支撑非对称布置时
载荷系数
3）、用实际载荷系数计算分度圆直径
对应的齿轮模数
由表10—1[3]取标准模数
4）、确定齿轮各参数
①齿数
②中心距
考虑模数从0.93mm增大圆整至1.5mm，为此将中心距减小圆整为85mm
③按圆整后的中心距修正螺旋角
④计算小、大齿轮分度圆直径
⑤计算齿轮宽度
取
⑥圆周速度
3、按齿根弯曲疲劳强度校核
根据公式
1）、确定式中各参数值
①根据，由图10—8查得动载系数
②齿轮的圆周力
由表10—3查得齿间载荷分配系数
由表10—4用插值法得
结合
查图10—13得
载荷系数
③计算弯曲疲劳强度用重合度系数
④计算弯曲疲劳强度的螺旋角系数
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