毕业设计论文风能驱动的全自动物料传送装置设计与制造.doc

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1、广西工学院鹿山学院毕业设计说明书系 名 称 机 械 工 程 系 专业名称 机械制造与自动化数控方向学生姓名 班级学号 数控081 20081096 毕业 实践 题目 风能驱动的全自动物料 传送装置设计与制造 指 导教 师（签字） 教研室主任（签字） 系 主 任（签字） 年 月 日目 录设计任务书 2第一部分 传动装置总体设计 4第二部分 6第三部分 各齿轮的设计计算 9第四部分 轴的设计13第五部分 轴承选取22第六部分 键的选取25第七部分 联轴器的选取26第八部分 减速器的润滑和密封26第九部分 主要尺寸及数据27第十部分 参考文献31机械设计课程设计小结32附页： 33设 计 任 务 书

2、一、 设计题目：风能传动机构（简图如下）： 设计数据：数据组编号一系统总功率P（W）0.5KW叶轮轴角速度n(rad/min)60r/min工作条件：连续单向传动，载荷较小，空载起动，使用期限为10年，小批量生产，一班制工作（8小时/天）。二、设计内容1）传动装置的总体设计。2）传动件及支承的设计计算。3）装配图及零件工作图。4）编写设计计算说明书。三、 设计任务1、开题报告；2、任务书；3、同一个组的同学，完成一副模具（或产品）的设计加工；(自己分工协调好各自的任务) 你做的是传动装置的设计，不用设计到模具，把该装置的结构设计好就可以了。模具：零件图、模具总装图、模具零件图、模具零件加工工艺

3、图及非标准件图等数控：产品各零件的零件图及各零件的加工工艺图等。也不用写加工工艺。4、编写设计说明书，字数不少于20000字，约30-40页左右。5、翻译一篇与设计相关的外文资料，字数不少于3000字；6、要求运用计算机辅助设计与绘图（三维、二维），最终折合图纸约2.53.5张A0图纸.7、查阅与课题相关文献十篇以上；8、填写指导老师指导记录表，一个星期两次（在压缩包里附表8）。9、答辩前填写：附表9：广西工学院鹿山学院毕业设计（论文）学生答辩申请表附表10-1：广西工学院鹿山学院毕业设计评阅教师评分表附表11：广西工学院鹿山学院毕业设计（论文）答辩评分表这些不要写，设计任务书单独做一本，不要

4、和说明书放在一起。第一部分 传动装置整体设计一、 传动方案该部分应写一下课题背景，设计意义，有何功能以及工作原理。要把工作原理讲清楚，要不不知道你设计的是什么，设计的对不对。然后是总体设计（有几个部件组成）；然后是部件设计、零件设计。该装置传动方案如下图所示： 采用风能作为动力源，驱动轴1上的叶轮转动，带动轴1转动，轴1上固联的齿轮1也跟着转动，带动轴2上的从动齿轮2转动，从而带动轴2转动。轴2 上装有凸轮3和凸轮4。凸轮3和顶杆5配合，将物料沿与轴2垂直的方向顶出；凸轮4与顶杆6配合，将物料沿与轴2平行的方向顶出。二、方案分析 机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原

5、动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。本设计中原动机为风力驱动，工作机为齿轮传动。 齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。考虑到实际工作中，物料输送需要的功率不大，齿轮承受的轴向力也相对较小，因此，本设计采用的是标准直齿圆柱齿轮传动。 根据任务的要求，要实现两个方向的同时往复运动，为了使装置的结构尽量简单，工作可靠，采用不同形式的凸轮机构，分别实现两个方向的同时往复输出，效率较高，寿命较长。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、

6、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、传动效率高、使用维护便利。第二部分 设计计算一、效率估算1、工作机(轴)所需功率： 由于是风力驱动，系统的总功率很小,初步拟定为P=500W=0.5KW(注意：设计计算所依据的功率，可以是电动机的额定功率，也可是工作机实际需要的功率，对于通用机械，常用电动机的额定功率作为设计功率。对于传动装置的设计功率，一般按实际需要的电动机功率。转速按电动机额定功率时的转速nm（满载转速，不等于同步转速）计算。)由风能驱动级到工作机（传动装置）总效率： =0.97=0.9411式中：闭式齿轮；滚动（球）轴承（一对）（见课设表2-3）2. 传动比计算 因

7、为系统是匀速送料，而且进料速度不高，故设定转速为60r/min 即一秒转一圈。二、 主轴的设计1.选择轴的材料及热处理 机构传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求，故选择常用材料45钢,正火处理。硬度170-217HBS,由表20-1（机械设计基础）查得抗拉强度600，由表20-4（机械设计基础）查得许用弯曲应力55。2. 初估轴径按扭矩初估轴的直径,查表20-3（机械设计基础）,得c（）=126-103，则轴端直径: 20.6-25.3mm 考虑到与齿轮和圆柱凸轮相配的轴段有几个键槽，故将估算直径加大5%，故选取整数21mm。3.设计轴的结构并绘制结构草图1）、绘制结构简图2）、各零件的

8、装配方案及固定方式由于要采用齿轮联接和凸轮等机构，所以采用阶梯轴。 装配方案轴端挡圈、左端齿轮、左端轴承依次由轴的左端向右安装；右端圆柱凸轮、右端轴承、右端轴承盖、右端盘形凸轮则依次由轴的右端向左安装。轴上零件的固定方式零件轴向固定周向固定左右齿轮轴端挡圈轴肩键左端轴承轴承盖轴肩过盈配合盘形凸轮轴肩轴端挡圈键右端轴承轴肩轴承盖过盈配合圆柱凸轮轴肩轴端挡圈键3）、确定各轴段直径1段： 21mm 估算（外伸端直径最小，安装齿轮）为齿轮轴段的轴肩尺寸。，取2段：25mm 与轴承配合。表17-16（机械工程基础）：选轻系列深沟球轴承6205。其内径为，外径为，宽度为，安装尺寸。轴段1、2之间的轴肩是齿

9、轮的定位轴肩，其高度应保证定位可靠。，取3段：30mm 主干部分 没有特定要求。4段：28mm 与盘形凸轮机构配合。5段：25mm 轴承成对使用，与2段相同。6段：21mm 与圆柱凸轮机构配合。4）、确定各轴段的长度1段： 13mm 比齿轮宽度宽2-3mm2段： 26mm （轴承宽21 ）3段： 86mm 4段：20mm （）5段：40mm （ ）6段：46mm轴总长： 5）.轴上倒角与圆角为保证6205轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面，根据轴承手册的推荐，取轴肩圆角半径为1mm。其他轴肩圆角半径均为2mm。根据标准GB6403.4-1986，轴的左右端倒角均为1*45。4.轴的受力分析 （略）

10、三、 齿轮设计因传递功率不大，载荷平稳，转速不高，对结构无特殊要求，故两齿轮均用软齿面齿轮。设计准则，按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。1. 选择齿轮的材料、精度,确定许用应力1）、选择齿轮的材料按软齿面定义（HBS 350）,查表13-7（机械设计基础），小齿轮选用45号钢，调质处理，表面淬火，硬度为50HRC。查表13-8可得47-57 HRC）；大齿轮选用45号钢，大齿轮选用45号钢，硬度为45HRC，一般保证小齿轮比大齿轮齿面硬度高30-50HBS（换算为5-10HRC）以上两者材料硬度差为5HRC。2）、选择齿轮的精度输送机为一般工作机械，速度不高，对精度无特殊要求，

11、故选用9级精度（课程表10-17，北京机设表6-7：一般减速器为6-9级）。轮齿表面粗糙度为Ra1.6，软齿面闭式传动，失效形式为齿面疲劳点蚀。3）、确定许用应力由图13-35C和13-36C（机械设计基础）分别查得：接触疲劳极限 1180mPa 1130mPa弯曲疲劳极限 280mPa 240mPa由表13-8（机设）查得齿轮强度的安全系数： 故许用应力：1072.7 mPa 1027.2mPa200mPa 171.4mPa2.设计计算。1）按齿面接触疲劳强度设计载荷系数K查表 6-10（机械设计基础与实践）取K=1； 查表6-12（机械设计基础与实践）取189.9；根据图6-35（机械设计

12、基础与实践）取2.5.单级齿轮传动为对称布置，由表6-11（机械设计基础与实践），选1转矩 需用接触应力根据图6-29 （机械设计基础与实践） 1180mPa 1130mPa 由表6-9 （机械设计基础与实践） 取 1.1根据6-30 （机械设计基础与实践）中曲线1得 3.确定基本参数，计算主要尺寸1）、选择齿数对于闭式软齿面齿轮传动，选取.通常在20-40之间选取，现取20,则取602）、确定模数 由表6-1（机械设计基础与实践）,取标准模数圆柱齿轮模数系列：第一系列：1、1.25、1.5、2、2.5、3、4、5、6、8、10、12、16、20、25、32、40、50第二系列：1.75、2.

13、25、2.75、（3.25）、3.5、（3.75）、4.5、5.5、（6.5）、7、9、（11）、14、18、22、28、36、453）、齿宽系数为保证接触齿宽，比略大，4）、分度圆直径：5） 、中心距注：为严格的等式关系，一般不能随意圆整或变动。中心距的系列：第一系列：40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000、2500第二系列：140、180、225、280、355、450、560、710、900、1120、1400、1800、22404. 校核齿根弯曲疲劳强度校核齿根弯曲疲劳强度，防止轮齿

14、疲劳折断。1）、齿形系数 由图6-33（机械设计基础与实践）可得 由图6-28（机械设计基础与实践）可得 2）、弯曲疲劳许用应力 由表6-9（机械设计基础与实践）得 3） 、校核计算 故齿根弯曲强度足够5. 验算齿轮圆周速度 故符合9级精度6. 齿轮结构设计1） 、小齿轮的结构设计模数 分度圆周长或者 分度圆直径 分度圆直径边也可以表示为 压力角为 基圆直径 齿厚 两轮中心距 因为齿顶高系数和顶隙系数为 齿顶高 齿根高 齿高 四、 凸轮设计 由前面可知凸轮的角速度 由于系统要求两个传动齿轮机构（顶杆）之间的夹角呈90，本着设计从简的思路从而选取一个盘形凸轮驱动侧面的传动机构；一个圆柱凸轮驱动前

15、面的传动机构。二两个凸轮机构保持相同的推料速度。1. 盘形凸轮的结构设计1） 、凸轮类型的选择由于课题要求不能使用弹性元件，所以盘形凸轮机构采用闭型凸轮机构，材料选用45钢调制。2） 、凸轮机构的运动规律系统要求的载荷很小，所以采用等加速等减速运动基圆半径凸轮机构的压力角20滚子半径的选择与平底尺寸的确定 固滚子半径选择为5mm2.圆柱凸轮的结构设计1） 、凸轮类型的选择 由于要保持轴与传动机构平行方向运转，固采用圆柱凸轮设计。材料45钢调制2） 、凸轮的结构设计圆柱凸轮直径定位60mm 槽宽4深6 凸轮长度为40mm五、 键的选择1. 键的类型 选择普通平键2. 键的型号选择 主轴上有一个齿

16、轮 两个凸轮 故有三处键连接1） 、齿轮的键 齿轮轴径为d=21 查表19-1（机械设计基础）可得工称尺寸 宽b选取轴 毂深度 轴 毂 半径为 0.16-0.25mm 键长为18mm2） 、凸轮I和凸轮II的键 凸轮I轴部分直径25mm 查表19-1(机械设计基础）可得工称直径 宽b选取轴 毂深度 轴 毂 半径为 0.16-0.25mm 键长为14m 凸轮I轴部分直径21mm 查表19-1(机械设计基础）可得工称直径 宽b选取轴 毂深度 轴 毂 半径为 0.16-0.25mm 键长为32mm参考资料1、机械设计基础 机械工业出版社2、数控加工手册 机械工业出版社3、机械设计手册 机械工业出版社4、机械工程基础 机械工业出版社5、机械设计基础与实践 冶金工业出版社6、机械设计基础课程设计 机械工业出版社7、画法几何与工业制图 高等教育出版社8、机械制造设计基础 机械工业出版社9、机械制图与计算机制图 人民邮电出版社