机电一体化毕业论文

毕业综合训练 课题名称 带式传动机 系 别 电子信息工程系 专 业 机电一体化技术 班 级 08统专机电（4）班 姓 名 * * * 学号 108105020352 指导老师 徐根耀 江西蓝天学院 毕业设计任务书 系 别 电子信息工程系 专 业 机电一体化技术 班 级 08统专机电（4）班 姓名 *** 起止日期 2010年12月—2011年3月题目 一、目的 运用所学的《制图》、《金属工艺学》、《公差与配合》、《力学》、《机械设计基础》的知识进行一次较全面的设计能力的训练，其基本目的是： 1、培养学生利用所学知识，解决工程实际问题的能力； 2、培养学生掌握一般机械传动装置、机械零件的设计方法及设计步骤； 3、达到对学生进行基本技能的训练，例如：计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、、图册和规范等）的能力。 二、要求 要求每位学生在设计过程中，充分发挥自己的独立工作能力及创造能力，对每个问题都应进行分析、比较，并提出自己的见解，反对盲从，杜绝抄袭。在设计过程中必须做到： （1）​ 随时复习教科书、听课笔记及习题。 （2）​ 及时了解有关资料，做好准备工作，充分发挥自己的主观能动性和创造性。 （3）​ 认真计算和制图，保证计算正确和图纸质量。 （4）​ 按预定计划循序完成任务。 三、设计题目 按如下传动简图，设计一带式输送机传动装置。 四、工作条件 连续单向运转，载荷有轻微冲击，空载启动。小批量生产，两班制工作，使用8年（每年工作日为300天，每班8小时），运输带速度允许误差为 五、设计原始数据 同学们按学号的单、双分别选择第1、2组的数据进行计算。 组 别 运输带工作拉力F（N） 运输带速度v（m/s） 传动滚筒直径D（mm） 1 7000 2．00 400 2 2800 1．65 300 六、课程设计任务 （一）完成设计计算书一份（要求6000至8000字），要有详细的设计步骤及演算过程。计算内容为： 1、​ 电动机的选择及传动比的计算； 2、​ 普通v型带的传动设计计算； 3、​ 齿轮传动的设计计算； 4、​ 轴的设计（低速轴）； 5、​ 滚动轴承的选择及验算（低速轴）； 6、​ 联轴器的选择； 7、​ 润滑及密封方式的选择； （2）​ 绘制减速器的装配图和零件的工作图 （1）绘制零件图（图幅A3）： ① 大齿轮的零件图； ② 低速轴的零件图。 （2）减速器的装配图（图幅A1），高速轴画成齿轮轴。 注：零件图包括： (1) 尺寸的标注；(2) 公差配合；(3) 形位公差；(4) 技术要求 装配图包括： （1）尺寸标注（2）技术特性（3）零件编号(4) 编写零件明细表、标题栏。 指导教师评语 建议成绩： 优 良 中 及格 不及格 指导教师签字 年 月 日 最终评定成绩： 优 良 中 及格 不及格 系主任签字 年 月 日 毕业设计成绩评分标准 1．优秀 （1）能全面完成毕业设计任务，能灵活、正确、综合运用本专业基础理论分析和解决问题，在某些方面有独特见解或创造，对实际工作有一定的实用价值。 （2）设计合理，指导思想明确，考虑问题全面，论证充分，计算数据准确。 （3）毕业、说明书质量高。文理通顺、层次分明、逻辑性强、书写工整、整洁。图纸符合国家标准、图面布局合理、干净。 （4）实验技能好，动手能力强，记录数据准确可靠。如要求提供实物的课题须提供实物。引用社会调查资料、文史资料真实可靠、有典型意义。 （5）在毕业设计过程中，积极认真，在教师指导下，独立完成毕业设计任务。 2．良好 （1）能较全面完成毕业设计任务，能灵活、正确、综合运用本专业基础理论及专业技术理论分析和解决问题。 （2）设计方案合理，指导思想明确，考虑问题全面，论证充分，计算数据准确。 （3）毕业论文、说明书质量较高。文理通顺、层次分明、逻辑性强、书写工整、整洁。图纸符合国家标准、图面布局合理、干净。 （4）实验技能好，动手能力较强，记录数据准确可靠。引用社会调查资料、文史资料真实可靠、有典型意义。 （5）在毕业设计过程中，积极努力，在教师指导下，独立完成毕业设计任务。 3．中等 （1）能完成毕业设计任务，能运用本专业的技术理论知识分析和解决问题； （2）设计方案合理，指导思想较明确，考虑问题较全面，论证较充分。计算数据基本正确。 （3）毕业论文、说明书质量尚好，书写工整，图纸符合国家标准、布局基本合理。 （4）有一定的实验技能和动手能力，数据基本正确。引用社会调查资料、文史资料真实可靠。 （5）在毕业设计过程中，在教师的指导下，基本能独立完成毕业设计任务。 4．及格 （1）能基本完成毕业设计任务，有一定的应用本专业技术理论知识解决问题的能力。 （2）设计方案基本合理，考虑问题基本正确，论证尚充分。计算数据基本正确。 （3）毕业论文、说明书无原则错误，文理较通顺，图纸基本符合国家标准。 （4）有一定的实验技能和动手能力，引用社会调查资料、文史资料无原则错误。 （5）在教师指导下，能基本完成毕业设计任务。 5．不及格 （1）抄袭或编造数据、信息。 （2）试验、设计、立论或计算方法有严重错误。 （3）论文、说明书、图纸不完整，有原则错误。 （4）最基本的专业理论知识不能掌握，达不到毕业设计（论文）教学大纲有关要求。 目录 一、传动装置的总体设计…………………………………………… 1 (一) 传动方案分析…………………………………………………… 1 (二) 电动机的选择……………………………………………………… 2 (三) 总传动比的确定及分配…………………………………………… 2 (四) 各种运动和动力参数计算………………………………………… 2 二、传动件和轴的设计计算………………………………………… 3 (一)V带传动计算……………………………………………………… 3 (二)齿轮传动设计计算………………………………………………… 6 （三）两轴直径初算及结构设计……………………………………… 9 （四）输出轴的强度校核……………………………………………… 11 （五）键的选择及强度校核…………………………………………… 12 （六）结束语……………………………………………………………… 13 三、传动件的零件图…………………………………………………… 14 （一）输出轴零件图样……………………………………………… 14 (二）齿轮零件图样…………………………………………………… 15 （三）齿轮与轴装配图………………………………………………… 16 四、输出轴的加工过程……………………………………………… 17 (一)输出轴的加工工艺卡……………………………………………… 17 1、输出轴的数控车加工工艺卡 2、输出轴的数控铣加工工艺卡 (二)输出轴的数控加工编程…………………………………………… 19 1、输出轴的数控车加工程序 1、输出轴的数控铣加工程序 五、附录：(参考资料) 计算与说明 备注 一、传动装置的总体设计 (一) 传动方案分析 传动装置传动方案简图如下： 此方案通过V带传动、齿轮传动，再由联轴器联接滚筒，将电动机的原动力传递给工作机。 此传动装置尺寸紧凑、传动效率高，传动过程中比较稳定，与电动机联接的是V带传动，这样可以起到过载保护，避免事故的发生。 此次设计采用原始数据6号组数据进行设计 运输带工作拉力F（N）：2800N 运输带工作速度 V=1.65m/s 滚筒直径 D=300mm 计算与说明 备注 (二) 电动机的选择 1.类型：Y系列三相交流异步电动机全封闭自扇冷卧式。 2.功率：Pw= = [出于参考文献<1> P9 2-2] 电动机的输出功率Pd: 查参考文献<1>P85～86 表12-8 得： η带=0.95 η齿=0.96 η承=0.99 η联=0.992 故Pd= = =5.43KW 3.转速： 工作转速 nw= = =116.77r/min 由参考文献<1>P191 表19-1 查选用同步转速1000r/min， 6级电动机，又由Pd=5.34KW 选电动机额定功率Ped=5.5KW 型号为Y132M2-6 满载转速 nm=960r/min。 (三) 总传动比的确定及分配 由参考文献<1>P10 式2-6 得 i总= = = =8.221 初定i带=2.5，则i齿= = =3.2884 参考文献<1>即为 《机械设计课程设计教材》 计算与说明 备注 (四) 各种运动和动力参数计算 1.转速：n。=nm=960r/min nI = = =38r/min nII = = =116.77r/min nIII = nII=116.77r/min 2.功率：P。=Pd=5.43KW PI =Pd ·η带=5.43×0.95=5.16KW PII = PI·η齿·η承=5.16×0.96×0.99=4.90KW PIII = PII·η联·η承=4.90×0.992×0.99=4.81KW 3.转矩：T。=9.55×10 TI= T。·i带·η带=54.02×2.5×0.95=128.30N·m TII= TI·i齿·η齿·η承 =128.30×3.2884×0.96×0.99 =400.98 N·m TIII= TII·η承·η联=400.98×0.99×0.992=393.79 N·m 二、传动件和轴的设计计算 (一)V带传动计算 1、确定计算功效Pc Pc=KA×Pd [参考文献 <2>)P85式（6-11）]， KA为工作情况系数; Pd为电动机实际输出功效。 由Pd=5.43 KW=7.5KW 工作两班制等工作条件及参考文献 <2>中P85表6-8查得KA=1.1 Pc=KA Pd=1.1×5.43=5.97kw 2、选择V带的型号 根据计算电动机功效Pd和主动轮满载转速Nm,由查考文献<2>P86图6-7选择A型普通V带且dd1=112~140mm 参考文献 <2> 为〈〈机械设计基础〉〉 计算与说明 备注 3、确定两带轮的基准直径dd1、dd2 由参考文献〈2〉中P77表6-1可得dmin=75min,由表6-2选取dd1=112 mm dd2=i带·dd1=2.5×112=280 符合表6-2（资料同上）中A型带的标准直径。 4、验算V带 V = = =5.63m/s （5，25） 5、确定中心距a和带的基准长度 初定中心距a。:0.7(d1+d2)≤a。≤2(dd1+dd2) 0.7+(112+280) ≤a。≤2(112+280) 238.4≤a。≤784 取a。=560mm L。=2a。+ （dd1+ dd2）+ = 2×560+ + = 1748.04mm 由公式见参考文献〈2〉P81 表6-3查得取基准长度 Ld=1800mm 由参考文献<2>P86（6-15）：a=a。+（Ld-L。）/2可得 实际中心距a=560+（1800-1748.04）/2=585.98mm 则去a=586mmm 6、校验小带轮包角α6、校验小带轮包角1 由参考文献〈2〉P87公式（6-16）可得： α1=180˚- ×57.3˚ =180˚- ×57.3˚=164˚ ≥120˚ 故合适 公式见参考文献〈2〉P86式（6-13） 计算与说明 备注 7、确定V带根数Z 由参考文献<2> P87 公式（6-17）计算： 查参考文献<2> P84 表6-5 ，用内插法算得P。=1.159 又有参考文献<2> P85 表6-1 得∆P=0.108 由参考文献<2> P81 表6-3查得KL=1.01 又查参考文献<2> P84表6-4，用内插法得 则 Z≥ = = = 4.87 圆整取Z=5根 8、大带轮的结构设计 ha=3mm B=(Z-1)e+2f=(5-1)×15+2×11=82mm e=15mm f=11mm S=(1/72~0.25)B=0.25×82=20.5mm d0=28mm d1=（1.8~2）d0=1.8×28=50.4mm P。=1.159 ∆P=0.108 KL=1.01 Kα=0.958 Z=5 ha=3mm e=15mm f=11mm S=20.5mm d0=28mm d1=50.4mm 计算与说明 备注 (二)齿轮传动设计计算 1.选择齿轮材料及精度等级 小齿轮选用45钢 调质热处理 硬度为220HBS 大齿轮选用45钢 正火热处理 硬度为190HBS 由资料书<2>P118 表7-7查选9级精度 2.按齿面接触疲劳强度设计 (1) 转矩T 即输入轴转矩T=128.30N.m (2) 载荷系数K及材料性系数ZE 查参考文献 <2>P123 表7-10 取K=1.1 查参考文献<2>P124 表7-11 得ZE=189.8 (3) 齿数Z和齿宽系数Ψd 选小齿轮齿数则Z2=i齿×Z1=3.2884×25=82.21 取Z2=83 则齿轮实际传动比i′= Z2/ Z1 =83/25=3.32 则大齿轮实际转速n1=n2/ i′=384/3.32115.66r/min 因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮为软齿面，由参考文献<2>P126表7-14选取Ψd=1.1 (4) 许用接触应力[б] 由资料书<2>P12 图7-25 查得 бHlim1=555MPa бHlim2=445MPa 由参考文献<2>P120 7-9 查得 SH1= SH2=1 由参考文献 <2>P120 公式（7-16）得 N1 =60n1jLh=60×1×10×260×16=9.51×10 N2= N1·i齿=9.51×10 /3.2884=2.89×10 查参考文献<2>P121表（7-24）得ZN1=1.02，ZN2=1.15 由参考文献 <2>P120 公式（7-14）可得 [бH]1= ZN1×бHlim1/ SH1=1.02×555/1=566.1MPa [бH]2 =ZN2×бHlim2 /SH2=1.15×445=511.75MPa T=128.30N·m ZE=189.8 Z1=25 Z2=83 Ψd=1.1 SH1= SH2=1 计算与说明 备注 由资料书<2>P124公式（7-19）可得小齿轮分度圆直径： 把K=1.1 ，T=128.30 N.m ，u=3.32，Ψd =1.1 ZE=189.8，[бH] 1=566.1MPa 代入得d 1=61.4mm m=d1/Z1=61.4/25=2.446，由资料书<2>P102表7-2 查取标准模数m=2.5 3.主要尺寸的计算 小齿轮直径： d 1=m·Z1=2.5×25=62.5mm 大齿轮直径： d 2=m·Z2=2.5×83=207.5mm 小齿轮齿宽 b 1=Ψd×d 1=1.1×62.5=68.75 经圆整取b1=70mm 则 b2=b1-5=65mm 中心距 a= ×m.（Z1+Z2）=0.5×（25+83）=135mm 大齿齿顶圆直径：da2=d2+2ha=（Z2+2ha*）m =（83+2×1）×2.5=212.5mm 大齿齿根圆直径：df2=d2-2hf=（Z2-2ha*-2c*）m =（83-2×1-2×0.5）×2.5=201.25mm 4.按齿根弯曲疲劳强度校核 确定有关系数与参数 (1)齿形系数YF 查参考文献<2>P125 表7-12 得 YF1=2.65 用内插法算得 YF2=2.2395 (2) 应力修正系数YS 查参考文献<2> P125 表7-13 得 YS1=1.59 用内插法算得YS2=1.7745 (3) 许用弯曲应力[бF] 查参考文献<2> P122 图7-26 得 бFlim1=205MPa бFlim2=160MPa 查参考文献<2> P120 表7-9 得 SF=1.35 查参考文献<2> P121 图7-23 得 YN1=1 由参考文献<2> P120 公式（7-15）得 K=1.1 Ψd =1.1 m=2.5 d 1=62.5mm d 2=207.5mm b1=70mm b2=65mm a=135mm da2=212.5mm df2=201.25mm YF1=2.65 YF2=2.2395 YS1=1.59 YS2=1.7745 SF=1.35 YN1=1 计算与说明 备注 [бF] 1= YN1бFlim1/ SF=1×205/1.35=151.85MPa [бF]2= YN2бFlim1/ SF=1×160/1.35=118.52MPa 由资料书（2）P124 公式（7-20） 故 бF1=2KT YF1 YS1/b1m·m·Z1 =2×1.1×128.30×1000×2.65×1.59 =108.74MPa＜[бF] 1=151.85MPa бF2= F 1 YF2 YS2/ YF1 YS1 =108.74×2.2395×1.7745/2.65×1.59 =102.56 MPa＜[бF] =118.52MPa 所以齿根弯曲强度校核合格 5.验算齿轮的圆周速度V V=πd1n1/60×1000 =3.14×6.25×384/60×1000 =1.256 m/ 由资料书（2）P118 表7-7 可知选9级精度是合适的。 6.把小齿轮设计成齿轮轴，大齿轮的结构设计如下图： D1=df齿-2δ。=201.25-2×10=181.25mm D0=0.5(D1+d1)=0.5(181.25+84.8)=133.025mm C =0.3b=0.3×65=19.5mm δ0=10mm n=0.5m=0.25×2.5=1.25mm d0=0.25(D1-d1) =0.25×（181.25-84.5） =24.1mm 计算与说明 备注 （三）两轴直径初算几结构设计 选材：选45钢，调质处理HB=180~220。 查参考文献<2>P209~210 表11-1得[ _1]=255MPa； 查参考文献<2>P211 表11-2取A=110 ； 查参考文献<2>P211 公式11-2 d≥A· 初算轴直径，又由于轴上开有键槽故d≥A· ×(1+5%) 则轴I:dI≥A· ×(1+5%) =110× ×1.05=27.46mm 查参考文献<1>P87表12-11取标准值dI=28mm 轴II：dII≥A· ×(1+5%)=110× ×1.05 =40.14mm 查参考文献<1>P87表12-11取标准值dII=40mm 1.轴I各轴段直径计算： d1=dI=28mm d2=dI+(5~7)=28+6=34mm d3=d2+(1~ )=34+6=40mm(由于与轴承配合查参考文献<1>P126表15-3 取轴承d=40mm，故d3也取40mm) d4=d1齿=62.5mm （小齿轮设计成齿轮轴） d5=d3=40mm 2.轴II各轴段直径计算： d1´= dII=40mm d2´= d1´+(5~7)=40+5=45mm d3´= d2´+(1~ ?)=46mm~ ?=50mm(由于与轴承相配合，查参考文献<1>P126表15-3 取d3´=50mm) d4´= d3´+(1~ ?)=51~ ? 取标准值d4´=53mm dI=28mm dII=40mm d1=28mm d2=34mm d3=40mm d4=62.5mm d5=40mm d1´=40mm d2´=45mm d3´=50mm d4´=53mm d5´=60mm d6´=50mm 计算与说明 备注 d5´= d4´+(5~7)=58~60mm取标准值d5´=60mm d6´=d3´=50mm 3.轴I各轴段长度计算： 由大带轮孔长L=82mm 得轴I L1=80mm L2=B-B轴承I-∆2+e+(10~15) =50-15-10+8+11=44mm L3=B轴承I+∆3+∆2=15+10+10=35mm L4=b齿1=70mm L5= L3=35mm 4.轴II各轴段长度计算： L1´=L联轴器- (2~3)=84-2=82mm L2´= B-B轴承II- ∆3+e+(10~15) =50-16-10+8+10=42mm L3´= B轴承II+∆3+∆2+( ) =16+10+10+ +2=40.5mm L4´=b齿2-2=65-2=63mm L5´=5mm L6´= B轴承II+∆3+∆2+( )- L5´ =16+10+10+2.5-5 =33.5mm L1=80mm L2=44mm L3=35mm L4=70mm L5=35 L1´= 82mm L2´=42mm L3´=40.5mm L4´=63mm L5´=5mm L6´=33.5mm 计算与说明 备注 5.输出轴的结构设计 轴的结构设计图如下： （四）输出轴的强度校核 由轴的结构设计图计算得到两轴承中心跨度l=126mm 输出轴的受力简图如下： Ft= = = =2048 N·mm Fn= = =2179.42 N·mm Ft=2.05kN·mm Fn=2.18kN·mm 计算与说明 备注 Mc=RA· = · = =68651.73N·mm=68.65kN·mm 当量弯矩：Mec= = =252.40N·m 则 ec= = =16.95MPa≤[ _1]=255MPa 故输出轴的强度校核合格。 （五）键的选择及强度校核 1.材料：45钢 2.型号的确定 定义输出轴上的键为键1；输出轴上连接大齿轮的键 为键2 ；连接联轴器的键为键3。 键1：根据周的设计 d1=28mm 查参考文献 <2> P178 表10-1 选取键尺寸 b1×h1=8×7 由于键长L1要比轴长短5~10mm ， 则取L1=80-6=84mm 键2：根据d4´=53mm 查参考文献 <2>表10-1 ， 选取键尺寸b2×h2=16×10 ； L2=63-7=56mm 键3： 根据d1´=40mm 查查参考文献 <2>表10-1 ， 选取键尺寸b3×h3=12×8 ； L3=82-8=74mm Mec=252.40N·m b1×h1=8×7 b2×h2=16×10 b3×h3=12×8 L1=84mm L2=56mm L3=74mm 计算与说明 备注 3.键的强度校核 由于键材料为钢，是静连接，查参考文献<2>P180 表10-2得 [бp]=120~150 键1：бp1= =39.67MPa≤[бp] 故键1的强度校核合格。 键2：бp2= =80.84MPa≤[бp] 键2的强度校核也合格。 键3：бp3= =57.38 MPa≤[бp] 键3的强度校核也合格。 结束语 此传动装置尺寸紧凑、传动效率高，传动过程中比较稳定，与电动机联接的是V带传动，这样可以起到过载保护，避免事故的发生。采用齿轮传动传动精度高，传动比稳定。 毕业设计是我们在校期间设计周期最长，知识涵盖量最多，任务也最重的最后一次设计。这次毕业设计让我学会了无论做什么事情思路一写要清晰，考虑问题一定要全面，毕业设计一定要一步一步，有顺序，有节奏的去做，才能最大保障设计的顺利完成。这次毕业设计是我们三年教学过程中最后一个重要的实践性教学环节，它是对我们综合运用所学理论知识解决本专业实际问题的一次全面严格的综合训练。通过这次毕业设计可使我们在掌握有关课程理论和技术知识的基础上，有效地应用所学的知识来解决实际问题，进一步提高我们的机械设计的能力、查阅和应用技术资料的能力。通过这次毕业设计，锻炼了我们的独立以资料、综合、运用理论知识和实践技能来解决问题的能力，增强了我们的动手能力和实际操作的能力，为今后我们步入社会奠定了扎实的理论和实践基础。 本次设计我们在李明教师的指导下完成的相当顺利，收获也很大。当然在设计期间不免也会遇到一些想不到的困难，但是我们能够克服困难，直到毕业设计的最后胜利。 在毕业设计的时候，开始考虑问题不够全面，比如在选型时往往没注意型号的优缺点及经济性。还有在程序设计中往往忽视了另一方面。 总之，这次毕业设计是对我们三年所学的一次大检验，也为我们毕业后进入社会做好万全的准备，使我们具备在社会上竞争的能力。 参考资料、文献 《机械设计基础》 李俊彬等主编 北京理工大学出版社 《机械设计课程设计》 王训杰等主编 大连理工大学出版社 《机械设计课程设计指导书》 龚桂义主编 高等教育出版社 《机械设计课程设计图册》 龚桂义主编 高等教育出版社