天津理工大学 机械工程学院 《机械设计》课程设计
一、课程设计的任务
1.1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。 1.2设计题目：
玻璃瓶印花机构及传动装置
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。
简图如右图所示。
玻璃瓶印花机构及传动装置原始数据： 方 案 号 9 分配轴转速n(r/min) 10 分配轴转矩M(N·mm) 2800 玻璃瓶单程移距（mm） 110 印花图章上下移距50 （mm） 定位压块左右移距20 （mm）
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；
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（3）生产批量：小批量生产（<20台）； （4）带传动比i≤ 3；
（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）。
1.3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。
二、电动机的选择
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。
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=2～4，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×n
W
=(2～4)( 3～5)2 ×n
W
=（18 ～100 ）×n
W
=(18～100)×10 =180～1000 r/min
符合这一转速范围的同步转速有750 r/min、1000 r/min根据容量和转速， 根据电动机的转速和相关要求，所以选定电动机的型号为Y132M1-6。 Y160M1-8电动机数据如下:
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额定功率：4 Kw
满载转速：n满=960r/min 同步转速：1000 r/min
[注]：详细部分可以参见《机械原理课程设计设计计算说明书》
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= nm/ nw =960/10 = 96 nw——工作机转速
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=3左右
则：i减=i总/i带=96/3=32 所以要在减速器之后加一对齿轮
将减速器的从传动比设为12，从而得出后面的齿轮的传动比为8/3
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
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=1.3id
i减= ig×id = 1.3i2d =12 i2d =16/1.3=9.23 id =3.00
ig=1.3id=1.3×3.00=3.95
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
功率p/kw 轴名 输入 电机轴 — 输出 3.69 输入 — - 3 -
转矩T ( N·mm) 输出 33.6×103 传动转速-1n/r·min 比i 效率η 0.96 960 3.0 天津理工大学 机械工程学院 《机械设计》课程设计
Ⅰ轴 Ⅱ轴 Ⅲ轴 3.25 3.12 3.00 3.22 0.96×103 0.95×103 3.54×10 3 320 3.95 0.97 81.01 27.01 3.0 0.97 3.10 3.65×103 2.97 10.61×10 310.50×10 3[注]：经过计算和整理，传动装置运动和动力参数列于上表，详细计算过程可以参见《机械原理课程设计设计计算说明书》。
项 目 计 算 及 说 明 计算结果 五、传动零件的设计计算 5.1 V带传动的设计计算 V带传动的设计计算主要包括V带传动参数的选择和带轮结构的设计。 5.1.1 V带传动参数的选择 定V带型号和带轮直径 工作情况系数 计算功率 选带型号 小带轮直径 大带轮直径 大带轮转速 计算带长 求Dm 求△ 初取中心距 带长 基准长度 Dm =(D1 + D2)/2 =(100+297)/2 △=(D2 - D1)/2 =(297-100)/2 (D1 + D2)*2> a >(D1 + D2)*0.55+h (由参考文献【1】表11.4 h= 8mm) L=∏×Dm +2α+△2/a =∏×297+2×650+98.52/650 由参考文献【1】图11.4 - 4 -
由参考文献【1】表11.5 KA =1.2 Pc = KAP =1.2×3.35 由参考文献【1】图11.15 V带的型号为A型，由参考文献【1】表11.4 顶宽b =13 mm 节宽bp =11.0 mm 高度h =8 mm 由参考文献【1】表11.6 D2 =(1- ε)D1n1/n2 =(1-0.01)×100×3 n2 =(1- ε)D1n1/D2 =(1-0.01)×100×960/297 (式11.19) Pc =4.02 KW A型 b =13 mm bp =11.0 mm h =8 mm 取D1 =100mm (式11.15) 选D2 =297 mm (设ε=1%) n2 =320r/min Dm =198.5 mm △ =98.5 mm (式11.20) 取a=650 mm (式11.2) Ld=2000 mm 天津理工大学 机械工程学院 《机械设计》课程设计
求中心距和包角 中心距 a=(L-∏Dm)/4+[(L-∏Dm)2-8△2]0.5/4 =(2000-∏×297)/4 +[(2000-∏×297)2-8×98.52]0.5/4 小轮包角 α1 =180°- 60°×(D2-D1)/a =180°-60°×(297-100)/680 (式11.3) (式11.4) a=680mm α1 =162.6 >120° 项 目 求带根数 带速 传动比 带根数 计 算 及 说 明 v=∏×D1 n1/(60×1000)= ∏×100×960/60000 i=n1 /n2 =960/320 由参考文献【1】表11.8 P0 =0.97kw 由参考文献【1】表11.7 Ka =0.968 由参考文献【1】表11.12 KL =1.03 计算结果 v=5.0 m/s i=3 由参考文献【1】表11.10 △P0 =0.09kw z= Pc/(P0+△P0)KaKL (式11.22) 取z=4根 =4.02/[(0.97+0.09)×0.968×1.03] 求轴上载荷 F0 =500×(2.5-Ka)Pc/Kavz+qv2 =500×(2.5-0.968)4..02/(0.968 ×5.0×4)+0.10×5.02 FQ =2zF0sin(α1/2) =2×5×161.5×sin(162.6°/2) (式11.21) F0 =161.5N FQ =1596 N 张紧力 轴上载荷 (由参考文献【1】表11.4 q=0.10kg/m) 注：表格中公式来源于参考文献【1】。 5.1.2 A型v带截面尺寸 A型v带截面尺寸示意图如图5.1所示，具体尺寸见表5.1。 图5.1 v带截面尺寸
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