课程名称：机械系统设计学
设计题目：钢丝绳电动葫芦起升用减速器设计课程设计时间：
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目录1题目分析（1）
2设计计算
1)电动机的确定（1）
2）总体设计计算
（1）总传动比及各级传动比的确定（2）（2）运动及动力参数的计算（3）
3）齿轮的设计计算及校核
1）第一对齿轮的设计与校核（4）
2）第二对齿轮的设计与校核（9）
3）第三对齿轮的设计与校核（13）
4）轴的设计及危险轴的校核（17）
5）课程设计总结（20）
6）参考文献（20）
1题目分析
电动葫芦是一种常用的搬运设备，在工厂中使用十分广泛。电动葫芦由两部分组成，即行走机构和提升机构。
下面分别介绍各组成部分。
1． 行走机构组成：行走电动机、传动机构两部分组成。
2． 提升机械组成：提升电动机、卷扬机构、机械制动器（一般为盘式制动器）。
3． 制动器介绍：电动葫芦（或起重机）的提升机构一定要有机械制动装置，当物体起吊到一定高度后全靠机械制动器将其制停在空中。制动器的工作机理有液压驱动、气压驱动和牵引电磁铁驱动。不同的驱动方式其制动的性能也不相同。
在小型电动葫芦上一般采用电磁驱动制动器。
电动葫芦（或起重机）上提升机构采用的制动器种类繁多，
在小型电动葫芦上较多采用的制动器是盘式制动器，盘式制动器又称为碟式制动器。盘式制动器重量轻、构造简单、调整方便、制动效果稳定。
为了安全起见，在起重设备上一般均采用常闭式制动器。所谓常闭式是指在电磁机构不得电的情况下，制动器处于制动状态。制动器安装在电动机的一端，一般情况是封闭的，用眼晴直接是看不到的，但这没有关系，一般会将牵引电磁铁的线圈引出线留在外面。我们只要将线圈接正确就行。
当电动机得电的同时（接触器吸合时），制动器的牵引电磁铁也同时得电，制动器打开。这种联接方式的优点是，当发生停电事故时可以立即进行制动以避免事故的发生。其缺点是制动瞬间设备的机械抖动较大。
2设计计算 1)电动机的确定
由公式得：
P=FV/1000=GV/1000=10000×(4/60)/1000=0.67kw
Ⅰ与电机
Ⅱ与ⅠⅢ与Ⅱ输出轴与Ⅲ筒与输出轴总ηηηηηη= =0.96×(0.99×0.99)×(0.99×0.99)×(0.99×0.99)×0.98 =0.8857
电动机功率：
d p =w p /总η=0.67/0.8857=0.75266kw
由于钢丝绳电葫芦起吊和停止时有一些冲击，根据冲击程度一般使用系数A k =1.4故
p ≥1.4d p =1.0537kw
电机转速取:
n 电=1380r/min
由于功能需要，采用锥形转子电机。
2）总体设计计算
（1）总传动比及各级传动比的确定
由于电动葫芦吊钩为一动滑轮装置，钢丝绳一段固定，一段被卷筒缠绕，所以卷筒钢丝绳的受载仅为起重量的一半，但钢丝绳的速度为起重速度的两倍。
卷筒转速：
卷筒n =2L v /πd (L v 为起升速度)
由于起重速度误差不超过百分之五， 即单位时间钢丝上升速度为:
2L v ×（1±0.05）=8±0.4m/min （采用一段固定的动滑轮结构）
故卷筒转速 卷筒n =2L v ×（1±0.05）/πd=26.526±1.326
即25.2r/min ≤卷筒n ≤27.852r/min
传动比总u =电机n /卷筒n =1380/（26.526±1.326）
即49.55≤总u ≤54.76 取总u =54.76
单级传动比u 取3至5
故采用三级外啮合定轴齿轮减速设计，每级传动比大概为4，分配各级传动比：
u 1=4，u 2 =3.7，u 3=3.7
(2) 运动及动力参数的计算
计算各轴的转速： 0轴： n 0= n 电机=1380r/min
Ⅰ轴: n Ⅰ=1380r/min Ⅱ轴: n Ⅱ=345 r/min Ⅲ轴: n Ⅲ=93.243 r/min Ⅳ轴： n Ⅳ=25.2 r/min Ⅴ轴: n V =25.2 r/min
计算各轴的输入功率： 0轴： P 0=1.0537kw
Ⅰ轴: P Ⅰ= P 0Ⅰ与电机η=1.032626kw Ⅱ轴: P Ⅱ= P ⅠⅡ与Ⅰη=1.012kw Ⅲ轴: P Ⅲ= P ⅡⅢ与Ⅱη=0.99186kw Ⅳ轴： P Ⅳ= P Ⅲ输出轴与Ⅲη=0.972kw Ⅴ轴： P Ⅴ= P Ⅳ筒与输出轴η=0.93312kw
计算各轴的输入转矩： 0轴： T 0=9.55×6
10
n p =7291.9 Nmm Ⅰ轴: T 1=9.55×6
10
1
1
n p =7146.07 Nmm Ⅱ轴: T 2=9.55×6
10
2
2
n p =28013.3 Nmm Ⅲ轴: T 3=9.55×6
10
3
3
n p =101586.5887 Nmm Ⅳ轴： T 4=9.55×6
10
4
4
n p =368345.2913 Nmm Ⅴ轴： T 5=9.55×6
10
5
5
n p =353611.4797 Nmm
现将各轴的运动和动力参数结果整理于表中，具体见表
运动和动力参数表
轴名 功率P(W) 转速(r/min) 转距(Nmm) 传动比u
效率 0轴
1.0537
1380 7291.9 Ⅰ轴 1.032626 1380 7146.07 1 0.98 Ⅱ轴
1.012
345 28013.3 4 0.99×0.99 Ⅲ轴 0.99186 93.243 101586.5887 3.7 0.99×0.99 Ⅳ轴 0.972 25.2 368345.2913 3.7 0.99×0.99 Ⅴ轴
0.93312
25.2
353611.4797
1
0.96
3） 齿轮的设计计算及校核 1） 第一对齿轮的设计与校核
1. 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
（1）传动方案可选用斜齿圆柱齿轮传动。
（2）此电葫芦升降机为一般重载工作机器，速度不高，齿轮用7级精度即可。 （3）所设计的齿轮可选用便于制造且价格便宜的材料
由[1]P191机械设计表10—1选取：小齿轮材料为40Cr ，1HB =280； 大齿轮材料为45号钢，2HB ＝240。1HB —2HB ＝40，合适。 （4）选取小齿轮齿数z 1＝20;大齿轮齿数z 2＝uz 1=80 （5）选取螺旋角。初选螺旋角β=14°
按齿面接触疲劳强度条件设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度，最后作齿轮的结构设计。
2．按齿面接触疲劳强度设计
由强度计算公式总表查得设计公式为
()[]3
2
H H E d 1t 1t σZ Z u 1u ψT 2K d ???
?
??±≥αε
（1)确定公式内的各计算数值
试选Kt ＝1．6
由图10-30选取区域系数H Z =2.433
由图10-26差得1αε=0.78，2αε=0.87，则αε=1αε+2αε=1.65
T t =95.5×105P1/n1=95.5×105×1.032626/1380 N ·mm =7146.07N ·mm
由[1]P205表10—7选取φd =1（两支撑相对于小齿轮做非对称布置） 由[1]P201表10-6查得材料的弹性影响系数为Z E =189.8MPa
由[1]P209图10-21按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限为σ
lim1
=600MPa ,
σlim2=550 MPa 。
由公式 N=60njL h
N 1=60×1380×1×(3200)=2.6496×108 N 2=N 1/u =2.6496×108/4=0.6624×108
图10-19查得接触疲劳强度K HN1=0.90 K HN2=0.95 计算接触疲劳应力
取失效概率为1%，安全系数S=1 []1H σ= K HN1·σ
lim1
/S =0.9×600/1=540 MPa. []2H σ= K HN2σ
lim2
/S =0.95×550=522.5 MPa
[]H σ=[][]2
21H H σσ+=2
5.522540+=531.25 MPa
（2)计算
1)计算小齿轮分度圆直径d1t 代入[ó]中较小的值
()[]3
2
H H E d 1t 1t σZ Z u 1u ψT 2K d ???
?
??±≥αε=
3
2
25.5312.433189.84565.117146.071.62?
?
? ????????=23.567mm
2）计算圆周速度
11
601000
t d n πυ=
=
?1000
601380
567.2314.3???=1.7m/s
3）计算齿宽b 及模数m t
1d b d φ==1×23.567mm=23.567mm
m t =
1
1t z cos d β=2014cos 23.567?
?=1.1433mm
计算齿宽与齿高之比b /h 齿高h=2.25m t =2.57mm
b/h =9.17
4）计算纵向重合度βε=0.318φd 1z tan β=1.5857 5）计算载荷系数
根据v =1.7m/s,7级精度，由[1]P194图10-8查得动载荷系数Kv =1.05。
斜齿轮，由[1]P195表10-3查得K Ha1=K Fa2=1.4 由[1]P193表10-2查得使用系数K A =1
由[1]P196表10-4查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时 K HB =1.12+0.18(1+0.6φd 2) φd 2+0.23×10-3b
将数据代入得K HB =1.12+0.18×（1+0.6×12）×12+0.23×10-3×23.567=1.4134 由b/h=9.17, K HB =1.4134 ,查图10-13得K FB =1.3 故载荷系数
K=K A K v K Ha K HB =1×1.05×1.4×1.4134=2.078
6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径
1d =1t d (K/Kt)1/3= 23.567×(2.078/1.6)1/3=25.713mm
7)计算模数
m =
1
1z cos d β=2014cos 25.713?
?=1.247mm
3.按齿根弯曲强度的设计
由[1]P216式10-17得弯曲强度的设计公式为
m n ≥[]3
F 2
12
1z cos 2KT σεβα
β
Sa Fa d Y Y Y ?Φ
（1) 确定计算参数
1）由[1]P208图10-20查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限σFE1=500Mpa
大齿轮的弯曲疲劳强度极限σ
FE2=380MPa
2）由[1]P206图10-18查得弯曲疲劳寿命系数K FN1=0.85 K FN2=0.88 3）计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S =1.4,由式10-12得
[]1F σ= K
FN1
σFE1/S =303.57MPa
[]2F σ= K
FN2
σFE2/S =238.86 MPa
4）计算载荷系数K
K=K A K v K Fa K FB =1×1.05×1.4×1.3=1.911
5）根据纵向重合度βε =1.5857，从图10-28查得螺旋角影响系数βY =0.88 6)计算当量齿数。
v1z =
β3
1
cos z =?14cos 203=21.894 v2z =
β32
cos z =?
14cos 803=87.574
7）查取齿形系数
由[1]P200表10-5可查得Y Fa1=2.72,Y Fa2=2.21 8）查取应力校正系数
由[1]P200表10-5知 Y Sa1=1.57,Y Sa2=1.78 9)计算大小齿轮的Y Fa Y Sa /[σF ],并加以比较。
Y Fa1Y Sa1/[]1F σ=0.0141 Y Fa2Y Sa2/[]2F σ=0.01647
大齿轮的数值较大
（2）设计计算
m n ≥
3
2
201647.065
.120114cos 88.07146.071.9112????
????=0.8265mm
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m n 大于由齿根弯曲疲劳强度计算
的模数，由于齿轮模数m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而由齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取弯曲疲劳强度模数1.247，并近似圆整为标准m=1.25。
按接触强度算得的分度圆直径d 1=25.713mm ， z 1=d 1cos β/m =19.959， z 2=uz 1=79.837。 取z 1=20，则z 2=uz 1=80
4. 几何尺寸计算
（1）计算中心距a =(z 1+z 2)m n /(2cos β)=64.413mm 将中心距圆整为65mm 。 （2）按圆整后的中心距修正螺旋角 β=arccos
a 2)z (z 21n m += arccos 65
225
.1)80(20??+=15.94°
因β值改变不多，故参数αε，βk ，H z 等不必修正。 （3）计算大小齿轮的分度圆直径 d 1=
β
cos m z 1n
=25.999mm d 2=
β
cos m z 2n
=103.998mm
（4）计算齿轮宽度 1d b d φ==1×25.999=25.999mm
圆整后取B 2=26mm ，B 1=30mm
2）第二对齿轮的设计与校核
1. 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
（1）传动方案可选用斜齿圆柱齿轮传动。
（2）此电葫芦升降机为一般重载工作机器，速度不高，齿轮用7级精度即可。
（3）所设计的齿轮可选用便于制造且价格便宜的材料
由[1]P191机械设计表10—1选取：小齿轮材料为40Cr ，3HB =280； 大齿轮材料为45号钢，4HB ＝240。3HB -4HB ＝40，合适。 （4）选取小齿轮齿数z 3＝20;大齿轮齿数z 4＝uz 1=74 （5）选取螺旋角。初选螺旋角β=14°
按齿面接触疲劳强度条件设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度，最后作齿轮的结构设计。 2．按齿面接触疲劳强度设计
由强度计算公式总表查得设计公式为
()[]3
2
H H E d 3t 3t σZ Z u 1u ψT 2K d ???
?
??±≥αε
（1)确定公式内的各计算数值 试选Kt ＝1．6
由图10-30选取区域系数H Z =2.433
由图10-26差得3αε=0.78，4αε=0.87，则αε=3αε+4αε=1.65
T 3=95.5×105P 3/n 3=95.5×105×1.012/345 N ·mm =28013.3N ·mm
由[1]P205表10—7选取φd =1（两支撑相对于小齿轮做非对称布置） 由[1]P201表10-6查得材料的弹性影响系数为Z E =189.8MPa
由[1]P209图10-21按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限为σ
lim3
=600MPa ,
σlim4=550 MPa 。
由公式 N=60njL h
N 3=60×345×1×(3200)=6.624×107 N 4=N 1/u =6.624×107/3.7=1.79×107
图10-19查得接触疲劳强度K HN3=1.17 K HN4=1.27 计算接触疲劳应力
取失效概率为1%，安全系数S=1 []3H σ= K HN3·σ
lim3
/S =1.17×600/1=702 MPa. []4H σ= K HN4σ
lim4
/S =1.27×550=698.5 MPa
[]H σ=[][]2
43H H σσ+=2
5.698702+=700.25 MPa
（2)计算
1)计算小齿轮分度圆直径3t d 代入[ó]中较小的值
()[]3
2
H H E d 3t 3t σZ Z u 1u ψT 2K d ???
?
??±≥αε=
3
2
25.7002.433189.83.77.465.113.280131.62?
?
?
????????=31.0765mm
2）计算圆周速度
1000
60d 3
3?=
n v t π100060345
0765.3114.3???=0.56m/s
3）计算齿宽b 及模数m t
3t d d b φ==1×31.0765mm=31.0765mm
m t =
3
3t z cos d β=2014cos 31.0765?
?=1.508mm
计算齿宽与齿高之比b /h 齿高h=2.25m t =3.39mm
b/h =9.17
4）计算纵向重合度βε=0.318φd 3z tan β=1.5857 5）计算载荷系数
根据v =0.56m/s,7级精度，由[1]P194图10-8查得动载荷系数Kv =1.01。
斜齿轮，由[1]P195表10-3查得K Ha3=K Fa4=1.4 由[1]P193表10-2查得使用系数K A =1
由[1]P196表10-4查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时 K HB =1.12+0.18(1+0.6φd 2) φd 2+0.23×10-3b
将数据代入得K HB =1.12+0.18×（1+0.6×12）×12+0.23×10-3×31.0765=1.4151 由b/h=9.17, K HB =1.4151 ,查图10-13得K FB =1.3 故载荷系数
K=K A K v K Ha K HB =1×1.01×1.4×1.4151=2
6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径
3d =3t d (K/Kt)1/3= 31.0765×(2/1.6)1/3=33.476mm
7)计算模数
m =
3
3z cos d β=2014cos 33.476?
?=1.624mm
3.按齿根弯曲强度的设计
由[1]P216式10-17得弯曲强度的设计公式为
m n ≥[]3
F 2
323z cos 2KT σεβα
βSa
Fa d Y Y Y ?Φ
(2)确定计算参数
1）由[1]P208图10-20查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限σFE3=500Mpa
大齿轮的弯曲疲劳强度极限σ
FE4=380MPa
2）由[1]P206图10-18查得弯曲疲劳寿命系数K FN3=0.92 K FN4=0.98 3）计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S =1.4,由式10-12得
[]3F σ= K FN3
σFE3/S =328.57MPa
[]4F σ= K
FN4
σFE4/S =266 MPa
4）计算载荷系数K
K=K A K v K Fa K FB =1×1.01×1.4×1.3=1.8382
5）根据纵向重合度βε =1.5857，从图10-28查得螺旋角影响系数βY =0.88 6)计算当量齿数。
v3z =
β3
3
cos z =?14cos 203=21.894 v4z =
β34
cos z =?
14cos 743=81
7）查取齿形系数
由[1]P200表10-5可查得Y Fa3=2.72,Y Fa4=2.22 8）查取应力校正系数
由[1]P200表10-5知 Y Sa3=1.57,Y Sa4=1.77 9)计算大小齿轮的Y Fa Y Sa /[σF ],并加以比较。
Y Fa3Y Sa3/[]3F σ=0.013 Y Fa4Y Sa4/[]4F σ=0.01477
大齿轮的数值较大 （2）设计计算
m n ≥
3
2
20.0147765
.120114cos 88.028013.31.83822????
????=1.2406mm
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m n 大于由齿根弯曲疲劳强度计算
的模数，由于齿轮模数m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而由齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取弯曲疲劳强度模数1.624，并近似圆整为标准m=1.75。
按接触强度算得的分度圆直径d 3=33.476mm ， z 3=d 3cos β/m =18.56， z 4=uz 4=68.675。 取z 3=19。则z 4=uz 3=71
4. 几何尺寸计算
（1）计算中心距a =(z 3+z 4)m n /(2cos β)=81.16mm 将中心距圆整为82mm 。 （2）按圆整后的中心距修正螺旋角 β=arccos
a 2)z (z 43n m += arccos 82
275
.1)71(19??+=16.18°
因β值改变不多，故参数αε，βk ，H z 等不必修正。 （3）计算大小齿轮的分度圆直径 d 3=
β
cos m z 3n
=34.62mm
d 4=
β
cos m z 4n
=129.37mm
（4）计算齿轮宽度3d d b φ==1×34.62=34.62mm
圆整后取B 4=40mm ，B 3=35mm
3）第三对齿轮的设计与校核
1. 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
（1）传动方案可选用斜齿圆柱齿轮传动。
（2）此电葫芦升降机为一般重载工作机器，速度不高，齿轮用7级精度即可。 （3）所设计的齿轮可选用便于制造且价格便宜的材料
由[1]P191机械设计表10—1选取：小齿轮材料为40Cr ，5HB =280； 大齿轮材料为45号钢，6HB ＝240。5HB -6HB ＝40，合适。 （4）选取小齿轮齿数z 5＝20;大齿轮齿数z 6＝uz 5=74 （5）选取螺旋角。初选螺旋角β=14°
按齿面接触疲劳强度条件设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度，最后作齿轮的结构设计。 2．按齿面接触疲劳强度设计
由强度计算公式总表查得设计公式为
()[]3
2
H H E d 5t 5t σZ Z u 1u ψT 2K d ???
?
??±≥αε
（1)确定公式内的各计算数值 试选Kt ＝1．6
由图10-30选取区域系数H Z =2.433
由图10-26差得5αε=0.78，6αε=0.87，则αε=5αε+6αε=1.65
T 5=95.5×105P 5/n 5=95.5×105×0.9918/93.243 N ·mm =101586.5887N ·mm
由[1]P205表10—7选取φd =1（两支撑相对于小齿轮做非对称布置）
由[1]P201表10-6查得材料的弹性影响系数为Z E =189.8MPa
由[1]P209图10-21按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限为σ
lim5
=600MPa ,
σlim6=550 MPa 。
由公式 N=60njL h
N 5=60×93.243×1×(3200)=1.79×107 N 6=N 1/u =1.79×107/3.7=0.484×107
图10-19查得接触疲劳强度K HN5=1.27 K HN6=1.39 计算接触疲劳应力
取失效概率为1%，安全系数S=1 []5H σ= K HN5·σ
lim5
/S =1.27×600/1=762 MPa. []6H σ= K HN6σ
lim6
/S =1.39×550=764.5 MPa
[]H σ=[][]2
65H H σσ+=2
5.764762+=763.25 MPa
（2)计算
1)计算小齿轮分度圆直径5t d 代入[ó]中较小的值
()[]3
2
H H E d 5t 5t σZ Z u 1u ψT 2K d ???
?
??±≥αε=
3
2
763.252.433189.83.77.465.117101586.5881.62?
?
? ????????=45.08mm
2）计算圆周速度
100060d 5
5?=
n v t π1000
6093.243
08.4514.3???=0.22m/s
3）计算齿宽b 及模数m t
5t d d b φ==1×45.08mm=45.08mm
m t =
5
5t z cos d β=2014cos 45.08?
?=2.187mm
计算齿宽与齿高之比b /h 齿高h=2.25m t =4.92mm
b/h =9.17
4）计算纵向重合度βε=0.318φd 5z tan β=1.5857 5）计算载荷系数
根据v =0.22m/s,7级精度，由[1]P194图10-8查得动载荷系数Kv =1.005。
斜齿轮，由[1]P195表10-3查得K Ha5=K Fa6=1.4 由[1]P193表10-2查得使用系数K A =1
由[1]P196表10-4查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时 K HB =1.12+0.18(1+0.6φd 2) φd 2+0.23×10-3b
将数据代入得K HB =1.12+0.18×（1+0.6×12）×12+0.23×10-3×45.08=1.418 由b/h=9.17, K HB =1.418 ,查图10-13得K FB =1.3 故载荷系数
K=K A K v K Ha K HB =1×1.005×1.4×1.418=2
6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径
5d =5t d (K/Kt)1/3= 45.08×(2/1.6)1/3=48.56mm
7)计算模数
m =
5
5z cos d β=2014cos 48.56?
?=2.356mm
3.按齿根弯曲强度的设计
由[1]P216式10-17得弯曲强度的设计公式为
m n ≥[]3
F 2
525z cos 2KT σεβα
βSa
Fa d Y Y Y ?Φ
(2)确定计算参数
1）由[1]P208图10-20查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限σFE5=500Mpa
大齿轮的弯曲疲劳强度极限σ
FE6=380MPa
2）由[1]P206图10-18查得弯曲疲劳寿命系数K FN5=0.98 K FN6=0.995 3）计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S =1.4,由式10-12得
[]5F σ= K
FN5
σFE5/S =350MPa
[]6F σ= K
FN6
σFE6/S =270 MPa
4）计算载荷系数K
K=K A K v K Fa K FB =1×1.005×1.4×1.3=1.8291
5）根据纵向重合度βε =1.5857，从图10-28查得螺旋角影响系数βY =0.88 6)计算当量齿数。
v5z =
β35
cos z =?14cos 203=21.894
v6z =
β3
6
cos z =?
14cos 743=81 7）查取齿形系数
由[1]P200表10-5可查得Y Fa5=2.72,Y Fa6=2.22 8）查取应力校正系数
由[1]P200表10-5知 Y Sa5=1.57,Y Sa6=1.77 9)计算大小齿轮的Y Fa Y Sa /[σF ],并加以比较。
Y Fa5Y Sa5/[]5F σ=0.0122 Y Fa6Y Sa6/[]6F σ=0.01455
大齿轮的数值较大 （2）设计计算
m n ≥
3
2
20.0145565
.120114cos 88.07101586.5881.82912????
????=1.893mm
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m n 大于由齿根弯曲疲劳强度计算
的模数，由于齿轮模数m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而由齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取弯曲疲劳强度模数2.356，并近似圆整为标准m=2.5。
按接触强度算得的分度圆直径d 5=48.56mm ， z 5=d 5cos β/m =18.85， z 6=uz 6=69.73。 取z 5=19。则z 6=uz 5=71
4. 几何尺寸计算
（1）计算中心距a =(z 5+z 6)m n /(2cos β)=115.94mm 将中心距圆整为116mm 。
（2）按圆整后的中心距修正螺旋角 β=arccos
a 2)z (z 65n m += arccos 116
25
.2)71(19??+=14.11°
因β值改变不多，故参数αε，βk ，H z 等不必修正。 （3）计算大小齿轮的分度圆直径 d 5=
β
cos m z 5n
=48.95mm d 6=
β
cos m z 6n
=182.93mm
（4）计算齿轮宽度5d d b φ==1×48.95=48.95mm
圆整后取B 6=55mm ，B 5=50mm
4）轴的设计及危险轴的校核
（1）轴Ⅳ的设计与校核
（1)输出轴上的功率P ，转速n ，转矩T
功率P =0.972W 转速n =25.2r/min 转矩T =368345.2913 N ·mm
（2)作用在齿轮上的力
F t =2T /d =2×368345.2913/182.93=4027.17N
F r = F t tana/cos β=4027.17×tan20°/cos14.11°=1511.37N
F a = F t tan β=4027.17×tan14.11°=1012.3N
（3)初步确定轴的最小直径。轴材料选用45钢，调质钢处理，据[1]P373表15-4，取
A 0=112
d min = A 0(P/n )1/3=112×（0.972/25.2）1/3=37.842mm
（4)按弯扭合成应力校核轴的强度
校核时只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面即C 截面，取α=0.6
σ1={[M 2+(αT )2]/W }1/2=26.63MPa<[σ-1]=60 MPa ,安全
（5)精确校核轴的疲劳强度
由分析知，Ⅰ截面是最危险的是截面Ⅰ的左侧 抗弯截面系数W =0.1d 3
抗扭截面系数W =0.2d 3 截面Ⅰ左侧弯矩M 截面Ⅰ上的扭矩T 截面上弯曲应力
σb =M /W =11.99MPa
截面上的扭转切应力
τT =T /W T =19.03
轴的材料为45钢，调质处理，
由表15-1查得σB =640MPa σ-1=275 MPa τ-1= 155MPa 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数σα及τα 按表3-2查取，
因 r /d =0.25,D /d =1.5，经插值后可查得σα=1.34
τα =1.09
又由附图3-1可得轴的材料敏性系数为q σ=0.72 q τ=0.7 故有效应力集中系数按式（附3-4）为
1(1)k q σσσα=+-=1.2448 1(1)k q τττα=+-=1.063
由附图3-2得尺寸系数εó=0.87 附图3-3得扭转尺寸系数τε=1
轴按磨削加工，由附图3-4的表面质量系数σβ=τβ=0.92
轴未经表面强化处理，即βq =0.1，则按式（3-12）及（3-12a ）得综合系数值为
1
1k k σ
σσ
σ
εβ=
+
-=
1.22481
10.870.92
+-=1.52
目录 第一章绪论 1.1 项目的技术背景与研究意义 1.2 取苗装置的国内外研究现状 1.2.1国外取苗装置的研究现状 1.2.2国内取苗装置的研究现状 1.3论文的研究目标与研究内容 1.4论文研究的技术路线 第二章穴盘苗自动移栽机机械手整机方案设计 2.1 穴盘苗自动移栽机机械手工作原理和结构分析2.2 利用UG建立样机模型 第三章穴盘苗自动移栽机取苗装置的结构设计 3.1 取苗机构的基本构成 基本结构 （1）机械手 （2）穴盘定位平台 （3）驱动系统 （4）控制系统 PLC程序 （5）底座 3.2 取苗机构的工作原理 第四章穴盘苗自动移栽机送苗装置的设计要求分析1穴盘育苗及穴盘的选择 2送苗装置的工作原理和结构组成 3送苗机构的控制系统 第五章取苗装置的实验研究 1.取苗装置影响因素分析 2影响取苗成功率的因素 3取苗装置手臂角度的实验分析
第六章总结与展望1 全文总结 2研究展望 结束语 参考文献 致谢
第一章绪论 1.1项目的技术背景与研究意义 随着社会进步和人民生活水平的提高，设施农业已成为国民经济中的支柱产业，温室蔬菜、花卉及棉花生产对发展农村经济，增加农民收入，丰富人民的菜篮子，改善人民生活具有举足轻重的作用。穴盘苗移栽是近年才兴起的种植新技术，它具有缩短生育期，提早成熟，提高棉花单产，具有广阔的推广前景。过去几年温室大棚育出成品苗向大田移栽，全部是靠人工移栽。穴盘苗自动移栽技术是温室蔬菜或花卉生产实现工厂化和自动化而采用的一种重要的种植方式。目前，国内穴盘苗移栽的取苗、喂苗环节主要靠手工完成，劳动强度大，作业效率低，不能满足规模化生产的需要，从而制约了蔬菜生产的发展。因此，研制开发适合我国国情、结构简单、价格低廉、性能稳定可靠的中小型穴盘苗自动移栽机迫在眉睫，而移栽机械手是温室穴盘苗移栽自动化的关键部分，能够完成“穴盘定位—自动送苗—钵苗抓取—钵苗投放”这一系列连续动作，其性能直接影响移栽机的移栽质量。穴盘苗移栽机械手的研究对实现实现温室穴盘苗移栽生产过程自动化、减轻穴盘苗移栽作业的劳动强度、提高作物移栽质量，推进我国温室农业作物生产机械化和自动化进程，特别是我国“十二五”农业发展规划的顺利实施具有重大意义。 1.2 取苗装置的国内外研究现状 国外穴盘苗移栽机取苗装置的技术较成熟，而且大部分机型开始投入使用，尤其是应用于花卉、蔬菜等经济价值高的作物的大面积移栽，具有很好的经济价值。国内的研究主要集中在各大高校及科研院所，且大部分的研究成果只是样机的试制，尚没有成型的机型投入生产应用。 1.2.1国外取苗装置研究现状 20 世纪初期部分国家开始出现移栽机具。三十年代出现移栽装置或移栽器代替人工取苗。五十年代移栽的生产技术研究，研制出了不同结构的半自动移栽机。八十年代，半自动移栽机已在欧美国家的农业生产中广泛被使用，培育穴盘苗、移栽作物等，实现了制造机械、播种机械、移栽机等各种机械配套使用。到90年代,有关部门加强从育苗到栽植整个系统的研究,使育苗和栽植有机地结合,研制出多种全自动移栽机,如日本90年代初将穴盘苗自动移栽机列为农业机械急需开发的项目,日本农机研究所联合三家农机公司,于1993年至1995年期间开发出了三种型号的全自动移栽机（图1-1～1-3）,可移栽穴盘苗或纸钵苗,主要
摘要 随着微电子技术、传感器技术、控制技术和机械制造工艺水平的飞速发展，机器人的应用领域逐步从汽车拓展到其它领域。在各种类型的机器人中，模拟人体手臂而构成的关节型机器人，具有结构紧凑、所占空间小、运动空间大等优点，是应用最为广泛的机器人之一。尤其由柔性关节组成的柔性仿生机器人在服务机器人及康复机器人领域中的应用和需求越来越突出。 本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。 关键词：机器人，示教编程，伺服，制动
ABSTRACT With the development of microelectronic technology, sensor technology, the rapid development of control technology and machinery manufacturing technology level, the application of robots gradually expanded from cars to other fields. In all types of robots, the articulated robot arm simulation human form, has the advantages of compact structure, small occupied space, large moving space, is one of the most widely used robots. Especially flexible biomimetic robot composed of flexible joint in the field of service robot and rehabilitation robot application and demand more and more prominent. In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point. KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake
毕业设计（论文）题目：气动机械手的设计 系部：机电工程系 专业：数控技术 班级： ： 学号：
目录 摘要 (3) 第一章前言 1.1机械手概述 (4) 1.2机械手的组成和分类 (4) 1.2.1机械手的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 1.2.2机械手的分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 第二章机械手的设计方案 2.1机械手的坐标型式与自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 2.2机械手的手部结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 2.3机械手的手腕结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 2.4机械手的手臂结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.5机械手的驱动方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.6机械手的控制方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.7机械手的主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.8机械手的技术参数列表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 第三章手部结构设计 3.1夹持式手部结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.1手指的形状和分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.2设计时考虑的几个问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
安徽理工大学继续教育学院 毕业设计 题目二级直齿圆柱齿轮减速器 系别 专业机械电子工程 班级 09 姓名汪凡凯 学号 指导教师 日期 2011年5月
摘要 齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式。它由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器,用于原动机和工作机或执行机构之间,起匹配转速和传递转矩的作用。齿轮减速器的特点是效率高、寿命长、维护简便，因而应用极为广泛。 本设计讲述了带式运输机的传动装置——二级圆柱齿轮减速器的设计过程。首先进行了传动方案的评述，选择齿轮减速器作为传动装置，然后进行减速器的设计计算（包括选择电动机、设计齿轮传动、轴的结构设计、选择并验算滚动轴承、选择并验算联轴器、校核平键联接、选择齿轮传动和轴承的润滑方式九部分内容）。运用AutoCAD软件进行齿轮减速器的二维平面设计，完成齿轮减速器的二维平面零件图和装配图的绘制。 关键词：齿轮啮合轴传动传动比传动效率
目录 1、引言 (1) 2、电动机的选择 (2) 2.1. 电动机类型的选择 (2) 2.2．电动机功率的选择 (2) 2.3．确定电动机的转速 (2) 3、计算总传动比及分配各级的传动比 (4) 3.1. 总传动比 (4) 3.2．分配各级传动比 (4) 4、计算传动装置的传动和动力参数 (5) 4.1.电动机轴的计算 (5) 4.2.Ⅰ轴的计算(减速器高速轴) (5) 4.3.Ⅱ轴的计算(减速器中间轴) (5) 4.4.Ⅲ轴的计算(减速器低速轴) (6) 4.5.Ⅳ轴的计算(卷筒轴) (6) 5、传动零件V带的设计计算 (7) 5.1.确定计算功率 (7) 5.2.选择V带的型号 (7) 5.3.确定带轮的基准直径d d1 d d2 (7) 5.4.验算V带的速度 (7) 5.5.确定V带的基准长度L d 和实际中心距a (7) 5.6.校验小带轮包角ɑ 1 (8)
天津机电职业技术学院毕业综合实践报告 专业电气自动化 班级电气自动化三班
目录 1 机械手的基本介绍 (1) 1.1 机械手的基本结构组成 (1) 1.1.1 气动手爪 (1) 1.1.2 伸缩气缸 (1) 1.1.3 回转气缸及垫板 (2) 1.1.4 提升气缸 (2) 1.2 直线运动传动组件 (2) 1.3 气动控制回路 (3) 2 传感器部分 (5) 2.1 传感器简介 (5) 2.2 磁性开关 (5) 2.3 光电传感器和光纤传感器 (5) 3 伺服电机应用 (7) 3.1 伺服系统 (7) 3.2 交流伺服系统的位置控制模式 (8) 3.3 接线 (10) 3.4 伺服驱动器的参数设置与调整 (10) 3.4.1 参数设置方式操作说明 (11) 3.4.2 面板操作说明： (11) 3.4.3 部分参数说明 (11) 3.5 最大速度（MAX_SPEED）和启动/停止速度（SS_SPEED）12 3.6 移动包络 (13) 4 PLC程序编写 (15) 4.1 PLC的选型和I/O接线 (15) 4.2 伺服电机驱动器参数设置 (15) 4.3 编写和调试PLC控制程序 (16) 4.4 初态检查复位子程序和回原点子程序 (19) 4.5 急停处理子程序 (20) 个人收获 (23) 参考文献 (24) 附录 (25) 致谢 (28)
1 机械手的基本介绍 1.1 机械手的基本结构组成 1.1.1 气动手爪 用于在各个工作站物料台上抓取/放下工件。由一个二位五通双向电控阀控制。见图 1-1 图 1-1 气动手爪 1.1.2 伸缩气缸 用于驱动手臂伸出缩回。由一个二位五通单向电控阀控制。见图 1-2 图 1-2 伸缩气缸
兰州工业学院学院 毕业设计 题目二级直齿圆柱齿轮减速器系别机电工程学院 专业机械设计与制造 班级机设 姓名***** 学号****** 指导教师**** 日期2013年12月
设计任务书 题目： 带式运输机传动系统中的二级直齿圆柱齿轮减速器设计要求： 1：运输带的有效拉力为F=2500N。 2：运输带的工作速度为V=1.7m/s。 3：卷筒直径为D=300mm。 5：两班制连续单向运转（每班8小时计算），载荷变化不大，室内有粉尘。6：工作年限十年（每年300天计算），小批量生产。 设计进度要求： 第一周拟定分析传动装置的设计方案： 第二周选择电动机,计算传动装置的运动和动力参数： 第三周进行传动件的设计计算，校核轴，轴承，联轴器，键等： 第四周绘制减速器的装配图： 第五周准备答辩 指导教师（签名）：
摘要 齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式。它由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器,用于原动机和工作机或执行机构之间,起匹配转速和传递转矩的作用。齿轮减速器的特点是效率高、寿命长、维护简便，因而应用极为广泛。 本设计讲述了带式运输机的传动装置——二级圆柱齿轮减速器的设计过程。首先进行了传动方案的评述，选择齿轮减速器作为传动装置，然后进行减速器的设计计算（包括选择电动机、设计齿轮传动、轴的结构设计、选择并验算滚动轴承、选择并验算联轴器、校核平键联接、选择齿轮传动和轴承的润滑方式九部分内容）。运用AutoCAD软件进行齿轮减速器的二维平面设计，完成齿轮减速器的二维平面零件图和装配图的绘制。 关键词：齿轮啮合轴传动传动比传动效率
目录 1、引言 (1) 2、电动机的选择 (2) 2.1. 电动机类型的选择 (2) 2.2．电动机功率的选择 (2) 2.3．确定电动机的转速 (2) 3、计算总传动比及分配各级的传动比 (4) 3.1. 总传动比 (4) 3.2．分配各级传动比 (4) 4、计算传动装置的传动和动力参数 (5) 4.1.电动机轴的计算 (5) 4.2.Ⅰ轴的计算(减速器高速轴) (5) 4.3.Ⅱ轴的计算(减速器中间轴) (5) 4.4.Ⅲ轴的计算(减速器低速轴) (6) 4.5.Ⅳ轴的计算(卷筒轴) (6) 5、传动零件V带的设计计算 (7) 5.1.确定计算功率 (7) 5.2.选择V带的型号 (7) 5.3.确定带轮的基准直径d d1 d d2 (7) 5.4.验算V带的速度 (7) 5.5.确定V带的基准长度L d 和实际中心距a (7) 5.6.校验小带轮包角ɑ 1 (8)
减速器机械设计课程设计说明书一．任务设计书 题目A：设计用于带式运输机的传动装置 二. 传动装置总体设计
设计工作量：1.减速器装配图一张（A3） 2.零件图（1～3） 3.设计说明书一份 个人设计数据： 运输带的工作拉力 T(N/m)___850______ 运输机带速V（m/s） ____1.60_____ 卷筒直径D（mm） ___270______ 已给方案
三．选择电动机 1．传动装置的总效率： η=η1η2η2η3η4η5 式中：η1为V带的传动效率，取η1=0.96； η2η2为两对滚动轴承的效率，取η2=0.99； η3为一对圆柱齿轮的效率，取η3=0.97; η为弹性柱销联轴器的效率，取η4=0.99； η5为运输滚筒的效率，取η5=0.96。 所以，传动装置的总效率η=0.96*0.99*0.99*0.97*0.98*0.96=0.859
电动机所需要的功率 P=FV/η=850*1.6/（0.859×1000）=1.58KW 2．卷筒的转速计算 nw=60*1000V/πD=60*1000*1.6/3.14*500=119.37r/min V 带传动的传动比范围为]4,2[' 1 i ;机械设计第八版142页 一级圆柱齿轮减速器的传动比为i2∈[3，5]；机械设计第八版413页 总传动比的范围为[6，20]； 则电动机的转速范围为[716,2387]; 3．选择电动机的型号： 根据工作条件，选择一般用途的Y 系列三相异步电动机，根据电动机所需的功率，并考虑电动机转速越高，总传动比越大，减速器的尺寸也相应的增大，所以选用Y100L1-4型电动机。额定功率2.2KW ，满载转速1430（r/min ）,额定转矩2.2（N/m ）,最大转矩2.3（N/m ） 4、计算传动装置的总传动比和分配各级传动比 总传动比ia=n/nw=1430/119.37=12.00 式中：n 为电动机满载转速； w n 为工作机轴转速。 取V 带的传动比为i1=3，则减速器的传动比i2=ia/3=4.00; 5．计算传动装置的运动和动力参数 6.计算各轴的转速。 O 轴：n0=1430 r/min; Ⅰ轴：n1=n1/i01=1430/3=476.67 r/min; Ⅱ轴：n2=n2/i12=115.27 r/min
毕业设计论文题目：气动机械手的设计 设计人： 指导教师： 所属院系： 专业班级： 2014年11月10日
第1章前言 1.1工业机械手概述 工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备.机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用.机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很
1引言 齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式。它的主要优点是：①瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠，可传递空间任意两轴之间的运动和动力；②适用的功率和速度范围广；③传动效率高，η=0.92-0.98；④工作可靠、使用寿命长；⑤外轮廓尺寸小、结构紧凑。由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器,用于原动机和工作机或执行机构之间,起匹配转速和传递转矩的作用,在现代机械中应用极为广泛。 国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。 当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。近十几年来,由于近代计算机技术与数控技术的发展，使得机械加工精度，加工效率大大提高，从而推动了机械传动产品的多样化，整机配套的模块化，标准化，以及造型设计艺术化，使产品更加精致，美观化。 在21世纪成套机械装备中,齿轮仍然是机械传动的基本部件。CNC机床和工艺技术的发展,推动了机械传动结构的飞速发展。在传动系统设计中的电子控制、液压传动、齿轮、带链的混合传动,将成为变速箱设计中优化传动组合的方向。在传动设计中的学科交叉,将成为新型传动产品发展的重要趋势。
2 传动装置总体设计 2.0设计任务书 1设计任务 设计带式输送机的传动系统，采用两级圆柱直齿齿轮减速器传动。 2 设计要求 （1）外形美观，结构合理，性能可靠，工艺性好； （2）多有图纸符合国家标准要求； （3）按毕业设计（论文）要求完成相关资料整理装订工作。 3 原始数据 （1）运输带工作拉力 F=4KN （2）运输带工作速度V=2.0m/s (3)输送带滚筒直径 D=450mm η （4）传动效率96 = .0 4工作条件 两班制工作，空载起动，载荷平稳，常温下连续（单向）运转，工作环境多尘，中小批量生产，使用期限10年，年工作300天。 2.1 确定传动方案
机械设计课程设计 题目题号：展开式二级圆柱齿轮减速器学院： 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 成绩： 2013 年12 月29 日
目录 一课程设计任务书 (3) 二设计要求 (3) 三设计步骤 (4) 1.传动装置总体设计方案 (5) 2.电动机的选择 (5) 3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 (7) 4.传动装置的运动和动力参数计算 (7) 5.设计V带和带轮 (9) 6.齿轮的设计 (12) 7.轴的设计计算 (22) 8.滚动轴承的选择及寿命计算 (28) 9.键联接的选择及校核计算 (30) 10.联轴器的选择 (31) 11.减速器箱体及附件 (32) 12.润滑密封设计 (36) .四设计小结 (38) .五参考资料 (39)
机械设计课程设计成绩评阅表 2、每项得分＝分值×等级系数（等级系数：A为1.0，B为0.8，C为0.6，D为0.4） 3、总体评价栏填写“优”、“良”、“中”、“及格”、“不及格”
一课程设计任务书 展开式二级圆柱齿轮减速器的设计 1．设计题目 开式 (3)使用期限 工作期限为十年，检修期间隔为三年。 (4)生产批量及加工条件 小批量生产。 2.设计任务 1)选择电动机型号； 2)确定带传动的主要参数及尺寸；
3)设计减速器； 4)选择联轴器。 3.具体作业 1)减速器装配图一张； 2)零件工作图二张（大齿轮，输出轴）； 3)设计说明书一份。 4.数据表 (1)单班制工作，空载启动，单向、连续运转，工作中有轻微振动。运输带速度允许速度误差为±5%。 (2)使用期限 工作期限为十年，检修期间隔为三年。 (3)生产批量及加工条件
机械设计课程设计 ： 班级： 学号： 指导教师： 成绩：
日期：2011 年6 月 目录 1. 设计目的 (2) 2. 设计方案 (3) 3. 电机选择 (5) 4. 装置运动动力参数计算 (7) 5.带传动设计 (9) 6.齿轮设计 (18) 7.轴类零件设计 (28) 8.轴承的寿命计算 (31) 9.键连接的校核 (32) 10.润滑及密封类型选择 (33) 11.减速器附件设计 (33) 12.心得体会 (34) 13.参考文献 (35)
1. 设计目的 机械设计课程是培养学生具有机械设计能力的技术基础课。课程设计则是机械设计课程的实践性教学环节，同时也是高等工科院校大多数专业学生第一次全面的设计能力训练，其目的是： （1）通过课程设计实践，树立正确的设计思想，增强创新意识，培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与实际知识去分析和解决机械设计问题的能力。 （2）学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律。 （3）通过制定设计方案，合理选择传动机构和零件类型，正确计算零件工作能力，确定尺寸和掌握机械零件，以较全面的考虑制造工艺，使用和维护要求，之后进行结构设计，达到了解和掌握机械零件，机械传动装置或简单机械的设计过程和方法。 （4）学习进行机械设计基础技能的训练，例如：计算，绘图，查阅设计资料和手册，运用标准和规等。 2. 设计方案及要求 据所给题目：设计一带式输送机的传动装置（两级展开式圆柱直齿轮减速器）方案图如下：
1—输送带 2—电动机 3—V带传动 4—减速器 技术与条件说明： 1）传动装置的使用寿命预定为8年每年按350天计算，每天16小时计算； 2）工作情况：单向运输，载荷平稳，室工作，有粉尘，环境温度不超过35度； 3）电动机的电源为三相交流电，电压为380/220伏； 4）运动要求：输送带运动速度误差不超过%5；滚筒传动效率 0.96； 5）检修周期：半年小修，两年中修，四年大修。 设计要求 1）减速器装配图1； 2）零件图2（低速级齿轮，低速级轴）；
机械设计课程设计一年级减速器设计说明书 文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]
课程设计题目： 系别： 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 时间：
设计题目：带式输送机传动装置设计 一、传动方案简图 二、已知条件： 1、带式输送机的有关原始数据： 减速器齿轮类型：斜齿圆柱齿轮； 输送带工作拉力：F= kN； 运输带速度：v= r/min； 滚筒直径：D= 330 mm. 2、滚筒效率：η=（包括滚筒与轴承的效率损失）； 3、工作情况：使用期限8年，两班制（每年按300天计算），单向运转，转速误差不得超过±5%，载荷较平稳； 4、制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产； 5、动力来源：电力，三相交流，电压380／220V。 三、设计任务： 1、传动方案的分析和拟定 2、设计计算内容 1) 运动参数的计算，电动机的选择； 2) V带传动的设计计算； 3) 齿轮传动的设计计算； 4) 链传动的设计计算； 5) 轴的设计与强度计算； 6) 滚动轴承的选择与校核； 7) 键的选择与强度校核； 8) 联轴器的选择。 3、设计绘图： 1）减速器装配图一张（A0或A1图纸）； 2）零件工作图2张（低速级齿轮、低速轴，A2或A3图纸）； 3）设计计算说明书1份（>6000字）； 四、主要参考书目 [1]李育锡.机械设计课程设计[M].北京：高等教育出版社，2008. [2]濮良贵.机械设计（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2006. [3]成大仙.机械设计手册（第5版）[M].北京：化学工业出版社，2007
液压机械手设计毕业设计 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
一、引言 1.1机械 液压通用机械手，就其本质上来说，属于工业机器人的范畴，机器人学是近几十年来迅速发展起来的一门综合学科。它集中了机械工程、电子工程、计算机科学、自动控制以及人工智能等多种学科的最新研究成果，体现了光机电一体化技术的最新成就，是当代科学技术发展最活跃的领域之一，也是我国科技界跟踪国际高技术发展的重要课题。 “机械手”（Machanical Hand）：多数指附属于主机、程序固定的自动抓取、操作装臵（国内一般称作机械手或专用机械手）。如自动线、自动机的上下料，加工中心的自动换到的自动化装臵。 1.2机械手特点、结构与研究意义 1.2.1机器人的特点 机器人的主要特点体现在它的通用性和适应性等方面。 1.通用性 机器人的通用性指具有执行不同功能和完成多样简单任务的实际能力；通用性也意味着，机器人是可变的几何结构。或者说在机械结构上允许机器人执行不同的任务或以不同的方式完成同一工作。 2.适应性 机器人的适应性是指具有对环境的自适应能力，及机器人能够自主执行实现经规划的中间任务，而不管执行过程中所发生的没有预计到的环境变化。 1.2.2机器人的系统结构 一个机器人系统一般由四个相互作用的部分组成，即机械手、环境、任务和控制器。 工业机器人的本体机械系统即为通常的机械手装臵，他由肩、臂、腕、机身或行走机构组成，组合为一个相互依赖的运动机构。 环境即指机器人所处的周围状态，环境不仅由机和条件决定，而且有环境和它所包含的每个事物的全部自然特性决定。 机器人体系结构中的任务一般定义为环境的两种状态（初始状态和目标状态）间的差别，必须用适当的程序语言来描述，并能为计算机所理解。 机器人控制器一般为控制计算机，接收来自传感器的信号，对其进行数据处理，并按照预存信息，即机器人的状态及环境情况等，生成控制信号来驱动机器人的各个关节运动。
理工学院毕业设计(论文)开题报告 题目：铣床自动上下料点位控制机械手的设计 学生姓名：韩抟彬学号： 10L0551370 专业：机械设计制造及其自动化 指导教师：陈继荣 2014年3月31日
毕业设计开题报告 摘要； 在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。 PLC是以现代微处理器技术为核心的控制器，作为一种通用的工业控制器，其可靠性高、抗干扰能力强；PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性，此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息；PLC采用光电隔离和滤波技术有效抑制外部干扰源对PLC的影响，此外PLC还可在强、通用性好；开发周期短，功耗小。本课题对现代工业的的发展具有很重要的意义。 1．课题研究的目的和意义 1.1本课题的意义 机械手又名工业机器人，是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代科技的一个重要组成部分。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。 机械手的积极作用正日益为人们所认识，其一，它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。因此，它能大大地改善工人的劳动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此，受到各先进单位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪声的场合，应用得更为广泛。在我国，近代几年来也有较快的发展，并取得一定的
本科毕业论文 题目：三自由度圆柱坐标型工业机器人设计 学院：机械工程学院 专业：机械制造（辅修） 年级：2009 姓名：李介博 指导教师：赵华洋 完成日期：2012.04.03
三自由度圆柱坐标型工业机器人设计 摘要：在工业上，随着自动控制系统广泛的应用，工业自动化机床控制、计算机系统、机器人等高科技技术也得到了长足的发展。其中工业机器人是相对较新的电子设备，它综合应用了机械电子自动控制等先进技术以及物理生物等学科的基础知识，因而能实现机械化与自动化的有机结合而广泛应用与工业生产的各个部门，逐步的改变现代化工业面貌。 工业机器人是一种机体独立，动作自由度较多，程序可灵活变更，能任意定位，自动化程度高的自动操作机械。主要用在自动加工线和柔性制造系统中传递和装卸的工件或夹具。工业机器人以刚性高的手臂为主体，与人相比，可以有更快的运动速度，可以搬运更重的东西，而且定位精度相当高，它可以根据外部来的信号，自动进行各种操作。 本设计为三自由度圆柱坐标型工业机器人，其工作方向为两个直线方向和一个旋转方向。在控制器的作用下，它可执行将工件从一条流水线拿到另一条流水线这一简单的动作，本文是对整个设计工作较全面的介绍和总结。 关键词：三自由度；圆柱坐标；工业机器人；自动化
Three degrees of freedom cylindrical coordinate industrial robot design Abstract: In industry, along with the automatic control system of a wide range of applications, industrial automation machine control, computer systems, robots and other high-tech technology are also got rapid progress. Including industrial robot is relatively new electronic equipment, it comprehensive application of mechanical and electronic automatic control and other advanced technology and physics biological sciences foundation knowledge, and can therefore realize mechanization and automation organically and is widely used in industrial production of various sectors, gradually change modern industrial outlook. Industrial robot is a body independent of freedom movements, the program can be more flexible changes, can arbitrary positioning, high automation automatic operate machinery. Mainly used in automatic processing lines and flexible manufacturing system transfer and loading and unloading work piece or fixture. Industrial robot arm with rigid high for the subject than people, can have faster movement speed, can carry more weight, and positioning accuracy quite high, and it may, according to the signals, automatic external to operate. This scheme introduced a cylindrical robot for three degree of freedom. It is composed of two linear axes and one rotary axis current control only allows these devices move from one assembly line to other assembly line in space, perform relatively simple tasks. This paper is more comprehensive introduction and summing-up for the for the whole design work. Key words: three degrees of freedom; cylindrical; industrial robot; automation
轴的设计 图1传动系统的总轮廓图 一、轴的材料选择及最小直径估算 根据工作条件，小齿轮的直径较小（），采用齿轮轴结构， 选用45钢，正火，硬度HB=。 按扭转强度法进行最小直径估算，即初算轴径，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴的强度影响。 值由表26—3确定：=112 1、高速轴最小直径的确定 由，因高速轴最小直径处安装联 轴器，设有一个键槽。则，由于减速器输入轴通过联轴器与电动机轴相联结，则外伸段轴径与电动机 轴径不得相差太大，否则难以选择合适的联轴器，取，为
电动机轴直径，由前以选电动机查表6-166：， ，综合考虑各因素，取。 2、中间轴最小直径的确定 ，因中间轴最小直径处安装滚动 轴承，取为标准值。 3、低速轴最小直径的确定 ，因低速轴最小直径处安装联轴 器，设有一键槽，则，参 见联轴器的选择，查表6-96，就近取联轴器孔径的标准值。 二、轴的结构设计 1、高速轴的结构设计 图2 （1）、各轴段的直径的确定 ：最小直径，安装联轴器 ：密封处轴段，根据联轴器轴向定位要求，以及密封圈的标准查表6-85（采用毡圈密封）， ：滚动轴承处轴段，，滚动轴承选取30208。 ：过渡轴段，取 ：滚动轴承处轴段
（2）、各轴段长度的确定 ：由联轴器长度查表6-96得，，取 ：由箱体结构、轴承端盖、装配关系确定 ：由滚动轴承确定 ：由装配关系及箱体结构等确定 ：由滚动轴承、挡油盘及装配关系确定 ：由小齿轮宽度确定，取 2、中间轴的结构设计 图3 （1）、各轴段的直径的确定 ：最小直径，滚动轴承处轴段，，滚动轴承选30206 ：低速级小齿轮轴段 ：轴环，根据齿轮的轴向定位要求 ：高速级大齿轮轴段 ：滚动轴承处轴段 （2）、各轴段长度的确定 ：由滚动轴承、装配关系确定 ：由低速级小齿轮的毂孔宽度确定 ：轴环宽度 ：由高速级大齿轮的毂孔宽度确定
课程设计说明书 课程名称:机械设计课程设计课程代码: 题目:二级斜齿圆柱齿轮减速器学生姓名:张伟荣 学号: 3120130316205 年级/专业/班: 13级机电2班 学院(直属系) :机械工程学院 指导教师:杜强
机械设计课程设计任务书 学院名称：机械工程学院专业：机械电子工程年级：2013级 学生姓名: 张伟荣学号: 3120130106205 指导教师: 杜强 一、设计题目带式运输机的减速传动装置设计 二、主要内容 ⑴决定传动装置的总体设计方案； ⑵选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数； ⑶传动零件以及轴的设计计算；轴承、联接件、润滑密封和联轴器的选择及校验计算； ⑷机体结构及其附件的设计； ⑸绘制装配图及零件图；编写计算说明书并进行设计答辩。 三、具体要求 ⑴原始数据：运输带线速度v = 1.76 （m/s） 运输带牵引力F = 2700 （N） 驱动滚筒直径D = 470 （mm） ⑵工作条件： ①使用期5年，双班制工作，单向传动； ②载荷有轻微振动； ③运送煤、盐、砂、矿石等松散物品。 四、完成后应上交的材料 ⑴机械设计课程设计计算说明书； ⑵减速器装配图一张； ⑶轴类零件图一张； ⑷齿轮零件图一张。
五、推荐参考资料 ⑴西华大学机械工程与自动化学院机械基础教学部编.机械设计课程设计指导 书,2006 ⑵秦小屿.机械设计基础(第二版).成都：西南交大出版社,2012 指导教师杜强签名日期 2015 年 6 月 25日 系主任审核日期 2015 年 6 月 25 日
目录 一.传动方案的拟定……………………………………………………………………… 二.电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算………………………………… 三.传动零件的设计计算…………………………………………………………… 四.轴的结构设计及强度计算…………………………………………………………… 五.滚动轴承的选择与寿命计算…………………………………………………………… 六.键的强度计算…………………………………………………………… 七.联轴器的选择…………………………………………………………… 八.减速器机体结构设计及附件设计……………………………………………………………总结………………………………………………………………………………………… 参考文献……………………………………………………………………………………