精品玻璃瓶印花机构及传动装置机械设计毕业论文说明书.docx
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精品玻璃瓶印花机构及传动装置机械设计毕业论文说明书
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
天津理工大学机械工程学院
目录
一课程设计的任务……………………………………………………3
二电动机的选择………………………………………………………3
三传动装置的总传动比和分配各级传动比…………………………3
四传动装置的运动和动力参数的计算………………………………3
五传动零件的设计计算………………………………………………5
六轴的设计、校核……………………………………………………18
七滚动轴承的选择和计算……………………………………………27
八键连接的选择和计算………………………………………………28
九联轴器的选择………………………………………………………28
十润滑和密封的选择…………………………………………………29
十一箱体结构的设计…………………………………………………30
十一设计总结…………………………………………………………31
十二参考资料…………………………………………………………32
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。
设计题目：
玻璃瓶印花机构及传动装置
原始数据：
方案号
8
分配轴转速n（rmin）
45
分配轴输入功率P（kw）
1.0
玻璃瓶单程移距（mm）
110
印花图章上下移距（mm）
50
定位压块左右移距（mm）
20
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；
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=Pwη
其中：
Pw=1.0η---由电动机至分配轴的传动总效率
工作机的分配轴输入功率：
总效率η=η带·η3轴承·η2齿轮·η联轴器
查表可得：
η带=0.96，η轴承=0.99，
η齿轮=0.98，η联轴器=0.99，
则η=0.96×0.993×0.982×0.99=0.886
电动机所需的功率：
Pd=Pwη=1.1287KW
3．确定电动机转速
工作机转速nw
nw=15rmin
确定电动机转速可选范围:
V带传动常用传动比范围为:
i带=2～4，
双级圆柱齿轮传动比范围为i减=14～18，
则电动机转速可选范围为:
n’d=nwi总=（2～4）（14～18）nw
=（28～72）×45=1260～3240rmin
其中：
i总=i带×i减=（2～4）×（14～18）=28～72
i减——减速器传动比
符合这一转速范围的同步转速有1500、3000rmin，根据容量和转速，由有关手册查出适用的电动机型号。
（建议：
在考虑保证减速器传动比i减>14时，来确定电机同步转速）。
4.确定电动机型号
根据所需效率、转速，由《机械设计手册》或指导书
选定电动机：
Y90L-4型号（Y系列）
数据如下:
额定功率P：
1.5kw（额定功率应大于计算功率）
满载转速：
nm=1400rmin（nm—电动机满载转速）
同步转速：
1500rmin
电动机轴径:
24mm
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=i带×i减=nmnw=140045=31.1
nw——工作机分配轴转速
2．分配各级传动比
为使V带传动外部尺寸不要太大，可初步取i带=2
则：
i减=i总i带=31.12=15.55
减速器传动比分配原则：
各级传动尺寸协调，承载能力接近，两个大齿轮直径接近以便润滑（浸油深度）。
i减=i高*i低
i高——高速级传动比
i低——低速级传动比
建议取：
i高=（1.2～1.3）i低
则：
i减=（1.2～1.3）i2低
i低=3.527i高=4.41
四、传动装置的运动和动力参数的计算
1．计算各轴的转速
Ⅰ轴（高速级小齿轮轴）：
nⅠ=1400i带=700rmin
Ⅱ轴（中间轴）：
nⅡ=nⅠi高=158.73rmin
Ⅲ轴（低速级大齿轮轴）：
nⅢ=nⅡi低=45rmin
Ⅳ轴（与Ⅲ轴通过联轴器相连的轴）:
nW=nⅢ=45rmin
2．计算各轴的输入功率和输出功率
Ⅰ轴：
PⅠ入=Pd·η带=1.1287×0.96=1.0836kw
PⅠ出=PⅠ入·η轴承=1.0836×0.99=1.0727kw
Ⅱ轴：
PⅡ入=PⅠ出·η齿轮=1.0727×0.98=1.0513kw
PⅡ出=PⅡ入·η轴承=1.0513×0.99=1.0407kw
Ⅲ轴：
PⅢ入=PⅡ出·η齿轮=1.0407×0.98=1.0199kw
PⅢ出=PⅢ入·η轴承=1.0199×0.99=1.0097kw
Ⅳ轴（分配轴）:
PⅣ入=PⅢ出·η联轴器=1.0097×0.99=0.9996kw
PW=PⅣ出=PⅣ入·η轴承=0.9996×0.99=0.9896kw
3.计算各轴的输入转矩和输出转矩
公式:
T=9.55×106×Pn（N·mm）
电动机：
T=9.55×106×Pn=10.232×103（N·mm）
Ⅰ轴：
TⅠ入=9.55×106×PⅠ入nⅠ=14.783×103（N·mm）
TⅠ出=9.55×106×PⅠ出nⅠ=14.635×103（N·mm）
Ⅱ轴：
TⅡ入=9.55×106×PⅡ入nⅡ=63.252×103（N·mm）
TⅡ出=9.55×106×PⅡ出nⅡ=62.614×103（N·mm）
Ⅲ轴：
TⅢ入=9.55×106×PⅢ入nⅢ=216.44×103（N·mm）
TⅢ出=9.55×106×PⅢ出nⅢ=214.28×103（N·mm）
Ⅳ轴：
TⅣ入=9.55×106×PⅣ入nⅢ=212.14×103（N·mm）
TW=TⅣ出=9.55×106×PⅣ出nⅢ=210.02×103（N·mm）
将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表：
轴名
功率P（kw）
转矩T（N·mm）
转速n（rmin）
传动比i
效率η
输入
输出
输入
输出
电机轴
1.1287
10.232×103
1400
2
0.72
Ⅰ轴
1.0836
1.0727
14.783×103
14.635×103
700
4.41
0.98
Ⅱ轴
1.0513
1.0407
63.252×103
62.614×103
158.73
3.53
0.98
Ⅲ轴
1.0199
1.0097
216.44×103
214.28×103
45
1
0.99
分配轴
0.9996
0.9896
212.14×103
210.02×103
45
五、传动零件的设计计算
1．V带传动的设计计算p195
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=1.2×1.5
1.8kw
选带型号
Z型
小带轮直径
Dmin=50D1=50-71
取D1=71mm
大带轮直径
取D2=140mm
大带轮转速
n2=710rmin
计算带长
求Dm
Dm=105.5mm
求Δ
Δ=34.5mm
初取中心距
a=600mm
带长
L=1535mm
基准长度
Ld=1600mm
求中心距和包角
中心距
a=632.56mm
小轮包角
α1=173.46°>120°
求带根数
带速
v=5.20ms
带根数
P0=0.33kWka=0.98
kl=1.16ΔP0=0.03kW
取z=5根
求轴上载荷
张紧力
q=0.06kgm
F=55.31N
轴上载荷
FQ=552.2N
2．齿轮传动的设计计算p234
高速级齿轮校核
材料选择：
小齿轮45钢，调制处理，硬度229HB—286HB，平均240HB
大齿轮45钢，正火处理，硬度169HB—217HB，平均210HB
计算项目
计算内容
计算结果
齿面接触疲劳强度计算
接触疲劳极限σHlim
由图12.17c（p223）
2.校核计算
齿数Z
Z1=21，Z2=93
模数m
取=2.0mm
中心距a
取a=120mm
螺旋角β
β=18.19°
小齿轮的直径d1
d1=44.21mm
大齿轮的直径d2
d2=195.78mm
齿宽b
取b2=45mm
b1=55mm
V=1.62ms
精度等级
由表12.6
选9级精度
传动比
i=4.43
相对误差
相对误差<5%
由表12.9
由图12.9
载荷系数K
由表12.12
由图12.16
接触最小安全系数SHmin
由表12.14（p225）
SHmin=1.05
应力循环次数NL
接触寿命系数ZN
查表得
许用接触应力
[σH]
验算
3.齿根弯曲疲劳强度计算：
齿形系数YFa：
ZV1=24.49
ZV2=108.46
YFa1=2.65
YFa2=2.19
应力修正系数Ysa：
由图12.22（p230
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