机械设计课程设计说明书题目插床机械传动系统设计指导教师院系物理与机电工程学院班级10机械（2）学号姓名完成时间2012.12.6目录一．设计任务书 (3)二、传动方案拟定 (6)三、电动机的选择 (6)四、计算总传动比及分配各级的传动比 (7)五、运动参数及动力参数计算 (7)六、传动零件的设计计算 (9)七、轴的设计计算 (25)八、滚动轴承的选择及校核计算 (38)九、联轴器的选择 (42)十、润滑剂、密封装置的设计 (42)十一、箱体的设计 (43)十二、总结 (44)计算与说明主要结果机械设计课程设计任务书一、课程设计题目：插床机械系统方案设计二、工作原理插床机械系统的执行机构主要是由导杆机构和凸轮机构组成。

附图1为其参考示意图，电动机经过减速传动装置（皮带和齿轮传动）带动曲柄2转动，再通过导杆机构使装有刀具的滑块6沿导路y—y作往复运动，以实现刀具的切削运动。

刀具向下运动时切削，在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距离，工作阻力F为常数；刀具向上运动时为空回行程，无阻力。

为了缩短回程时间，提高生产率，要求刀具具有急回运动。

刀具与工作台之间的进给运动，是由固结于轴O2上的凸轮驱动摆动从动件l O8D和其它有关机构（图中未画出）来完成的。

三、设计要求电动机轴与曲柄轴2平行，使用寿命10年，每日一班制工作，载荷有轻微冲击。

允许曲柄2转速偏差为±5％。

要求导杆机构的最小传动角不得小于60o；凸轮机构的最大压力角应在许用值[α]之内，摆动从动件8的升、回程运动规律均为等加速等减速运动，其它参数见设计数据。

执行机构的传动效率按0.95计算。

按小批量生产规模设计。

四、设计数据（见附表1）五、设计内容1、设计题目（包括设计条件和要求）；2、根据电机转速和曲柄轴转速的比值，选择传动机构并定性比较，确定传动系统方案；3、电动机类型和功率的选择；4、确定总传动比、分配各级传动比；5、计算传动装置的运动和动力参数；6、传动零件（带传动及齿轮传动（或蜗杆传动））设计计算；7、传动轴的结构设计及校核；8、滚动轴承的选择和寿命计算；9、键连接的选择和校核计算；10、联轴器的选择计算；11、润滑剂及润滑方式、密封装置的选择；12、减速器箱体的结构和主要尺寸设计；13、执行机构方案及尺寸设计（在机械原理设计中完成，本次不做）；14、执行机构构件及零件的结构尺寸设计（由设计者自定是否涉及）；15、运用计算机软件（Solidworks、Pro/E、AutoCAD等）设计及绘图；16、列出主要参考资料并编号；17、设计的心得体会和收获；六、设计工作量1、减速器装配图1张，要求计算机采用A0图纸出图，图纸格式为留装订边，标题栏、明细栏参考机械设计手册国标规定；2、传动轴零件图1张；传动零件1张，均要求计算机采用A3图纸出图，图纸格式为及箱体设计（2）减速器箱体设计；6、计算机绘图设计（1）减速器三维零件图及装配图（可不做）；（2）绘制减速器装配图；（3）绘制轴及传动零件的零件图；11（或13）周星期六至12（或14）周星期三7、编写设计计算说明书（1）编写设计计算说明书，内容包括所有的计算，并附有必要的简图；（2）说明书中最后应写出设计总结。

一方面总结设计课题的完成情况，另一方面总结个人所作设计的收获体会以及不足之处。

12（或14）周星期四至星期五上午8、答辩（1）作答辩准备（2）参加答辩12（或14）周星期五下午mNT⋅=⨯=⨯=I II II I09.6733.144014.19550np9550Ⅲ轴：KW974.097.099.0014.1PP34=⨯⨯==I II I Iηη滚min/07.522.772144.33inn34r===I II I ImNT⋅=⨯=⨯=I KII I II I I64.17807.52974.09550np9550将上述计算结果汇总于下表，以备查用：轴名功率/kW 转矩T/(N•m)转速n/(r/min)O轴 1.1 7.5 1400Ⅰ轴 1.056 18.01 560Ⅱ轴 1.014 67.09 144.33Ⅲ轴0.974 178.64 52.074、solidworks电机3D制图mNT⋅=I I I64.178应使带的实际初拉力min 00F F ）（>8、计算应轴力p F : 压轴力的最小值为：384.53N N 2163sin 48.6422sinF 2z F 1min 0min p =⨯⨯⨯==οα）（）（ 9、带轮结构设计 :查机械设计课程设计指导书得：Y90S-4电动机轴伸直径 D=24mm ，轴伸长度E=60mm 。

根据小带轮基准直径71mm d d1=做成实心式结构参照机械设计书图8-14（a ）和表8-10，可求其结构尺寸和轮缘横截面尺寸。

大带轮基准直径180mm d d2=做成腹板式结构参照机械设计书图8-14(b)和表8-10，可求出其结构尺寸和轮缘横截面尺寸。

小带轮参数：小带轮d1d =71mm ，孔径d=24mm ，带轮宽B=50mm ，查相关机械手册知小带轮采用实心式；大带轮参数：大带轮d2d =180mm ，查相关机械手册知大带轮采用四孔板式，则孔径d=28mm ，带轮宽B=50mm ，轮毂直径和宽度皆为56m m 28m m 22d L d 0=⨯===。

6.3、solidworks 带轮3D 制图（1）小带轮绘制： （2）大带轮绘制：6.4、参考资料[1]宋宝玉：《机械设计课程设计指导书》，高等教育出版社2006年版[2]濮良贵、纪名刚：《机械设计》，高等教育出版社2006年版 [3]邢邦圣：《机械制图与计算机制图》，化学工业出版社2008年版 [4]江洪、陈燎：《solidworks2008完全自学手册》，机械工业出版社2008年版 [5]谢昱北：《solidworks2007典型范例》，电子工业出版社207年版7、齿轮传动设计7.1、齿轮传动的失效形式和设计准则一般情况下齿轮传动的失效主要发生在轮齿，轮毂、轮辐很少失效，因此轮毂、轮辐部分的尺寸按经验设计。

齿轮的失效可分为轮齿整体失效和齿面失效两大类。

（1）失效形式A、轮齿折断直齿轮轮齿的折断一般是全齿折断；斜齿轮和人字齿齿轮，由于接触线倾斜，一般是局部齿折断。

齿轮在工作时，轮齿像悬臂梁一样承受弯矩，在其齿根部分的弯曲应力最大，而且在齿根的过渡圆角处有应力集中，当交变的齿根弯曲应力超过材料的弯曲疲劳极限应力时，由于材料疲劳对拉伸应力比较敏感，在齿根处受拉一侧首先就会产生疲劳裂纹，随着裂纹的逐渐扩展，致使轮齿发生疲劳折断。

而用脆性材料 ( 如铸铁、整体淬火钢等 ) 制成的齿轮，当受到严重短期过载或很大冲击时，轮齿容易发生突然过载折断。

提高轮齿抗折断能力的措施有：减小齿根应力集中，对齿根表层进行强化处理，采用正变位齿轮传动，增大轴及其支承刚度，采用合适的热处理方式增强轮齿齿芯的韧性。

全齿折断局部齿折断B、齿面点蚀齿面点蚀是一种齿面接触疲劳破坏，经常发生在润滑良好的闭式齿轮传动中。

在变化的接触应力、齿面摩擦力和润滑剂反复作用下，轮齿表层下一定深度产生裂纹，裂纹逐渐发展导致轮齿表面出现疲劳裂纹，疲劳裂纹扩展的结果是使齿面金属脱落而形成麻点状凹坑，这种现象就称为齿面疲劳点蚀。

发生点蚀后，齿廓形状遭破坏，齿轮在啮合过程中会产生剧裂的振动，噪音增大，以至于齿轮不能正常工作而使传动失效。

实践表明，疲劳点蚀首先出现在齿面节线附近的齿根部分。

提高齿轮的接触疲劳强度的措施：提高齿面硬度、降低齿面粗糙度、合理选用润滑油粘度，采用正变位齿轮传动等。

设计时为避免齿面点蚀失效，应进行齿面接触疲劳强度计算。

疲劳点蚀C、齿面磨粒磨损在齿轮传动中，随着工作环境的不同，齿面间存在多种形式的磨损情况。

当齿面间落入砂粒、铁屑、非金属物等磨粒性物质时，会发生磨粒磨损。

齿面磨损后，齿廓失去正确形状，引起冲击、振动和噪声，磨损严重时，由于齿厚减薄而可能发生轮齿折断。

磨粒磨损是开式齿轮传动的主要失效形式。

提高抗磨料磨损能力的措施：改善密封和润滑条件、在润滑油中加入减摩添加剂、保持润滑油的清洁、提高齿面硬度等。

齿面磨损D、齿面胶合互相啮合的轮齿齿面，在一定的温度或压力作用下，发生粘着，随着齿面的相对运动，粘焊金属被撕脱后，齿面上沿滑动方向形成沟痕，这种现象称为胶合。

胶合发生在：高速重载齿轮传动中 ( 如航空齿轮传动 ) ，使啮合点处瞬时温度过高，润滑失效，致使相啮合两齿面金属尖峰直接接触并相互粘连在一起，造成胶合；重载低速齿轮传动中，不易形成油膜，或由于局部偏载使油膜破坏，也会造成胶合。

胶合发生在齿面相对滑动速度大的齿顶或齿根部位。

齿面一旦出现胶合，不但齿面温度升高，而且齿轮的振动和噪声也增大，导致失效。

减缓或防止齿面胶合的方法有：减小模数，降低齿高，降低滑动系数；提高齿面硬度和降低齿面粗糙度；采用齿廓修形，提高传动平稳性；采用抗胶合能力强的齿轮材料和加入极压添加剂的润滑油等。

齿面胶合E、塑性变形塑性变形属于轮齿永久变形，是由于在过大的应力作用下，轮齿材料处于屈服状态而产生的齿面或齿体塑性流动所形成的。

齿面塑性变形常发生的齿面材料较软、低速重载的传动中。

当轮齿材料较软，载荷很大时，轮齿在啮合过程中，齿面油膜破坏，摩擦力剧增，而塑性流动方向和齿面所受摩擦力的方向一致，齿面表层的材料就会沿着摩擦力的方向产生塑性变形。

提高抗塑性变形能力的措施：适当提高齿面硬度，采用粘度高的润滑油，可防止或减轻齿面产生塑性变形。

塑性变形（2）设计准则齿轮失效形式的分析，为齿轮的设计和制造、使用与维护提供了科学的依据。

齿面的硬度和工作条件不同，齿轮的失效形式不同。

针对不同的失效形式，应分别建立相应的设计准则，以保证齿轮传动在整个工作寿命期间具有足够的相应的工作能力。

按照齿轮热处理后齿面硬度的高低，齿轮传动可分为软齿面齿轮传动 ( 齿面硬度≤350HBS) 和硬齿面齿轮传动 ( 齿面硬度＞ 350HBS) 两类。

为达到齿轮装置小型化目的，可以提高现有渐开线齿轮的承载推力，各国普遍采用硬齿面技术，以缩小装置的尺寸。

A、闭式软齿面齿轮传动由实践得知，对于润滑良好的闭式软齿面(HBS≤350) 齿轮传动，其主要失效形式是齿面点蚀，其次是轮齿折断。

故常按齿面接触疲劳强度条件进行设计计算，校核齿根弯曲疲劳强度。

B、闭式硬齿面齿轮传动对于闭式硬齿面 (HBS ＞ 350) 齿轮传动，其主要失效形式是轮齿折断，一般按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，校核齿面接触疲劳强度。

C、开式齿轮传动开式齿轮传动其主要得失效形式是磨损和轮齿折断，因磨损尚无成熟的计算方法方法及设计数据，目前只能按齿根弯曲疲劳强度设计计算，考虑磨损的影响可将模数加大9 ％～ 20 ％。