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机械传动系统的设计与优化机械传动系统在各行各业中起着至关重要的作用。
它们将动力从一个地方传递到另一个地方，并将旋转运动转换为线性运动或其他所需的运动形式。
因此，设计和优化机械传动系统非常重要，以确保其高效、可靠和经济。
一、机械传动系统的基本原理机械传动系统由传动装置、传动介质和输出装置组成。
传动装置用于将力和运动从一个部件传送到另一个部件，传动介质通常是齿轮、皮带、链条等，用于实现力和运动的传递，输出装置用于将传递的力和运动转换为所需的运动形式。
在机械传动系统中，齿轮是最常用的传动介质之一，因为它们可以传递大扭矩和高速比。
齿轮传动的设计需要考虑齿轮的齿数、模数、齿宽等参数，以及齿轮的材料和硬度。
此外，还需要注意齿轮的配合间隙和润滑问题，以确保传动的平稳和可靠。
二、机械传动系统的设计步骤1. 确定传动需求：首先需要明确机械传动系统的传动比、传递功率和速度要求等。
根据不同的应用需求，选择合适的传动方式和传动介质。
2. 零部件选型：根据传动需求，选择合适的传动零部件，如齿轮、链条等。
对于齿轮传动，需要根据传动比和所需扭矩选择合适的齿轮参数，如齿数、模数等。
3. 连接方式设计：根据传动零部件的选型，设计合适的连接方式，如轴的设计、轴承选型和连接装置的设计等。
确保传动零部件的正确定位和安装。
4. 强度校核：对设计的传动系统进行强度校核，确保传动零部件和连接装置具有足够的强度和刚度，以承受所需的载荷和运动。
5. 润滑设计：设计合适的润滑系统，为传动零部件提供充足的润滑和冷却，以减少磨损和延长零部件的使用寿命。
6. 优化设计：根据实际情况，对传动系统进行优化设计。
可以通过改变传动比、增加传动零件的强度或减小传动零件的质量等方式，提高传动系统的效率和可靠性。
三、机械传动系统的优化方法1. 材料优化：选择合适的材料，以提高传动零件的强度和刚度。
同时，考虑材料的耐磨性和耐蚀性，以增加传动系统的寿命。
2. 减少摩擦损失：采用润滑剂、改善配合间隙和表面光洁度等方式，减少摩擦损失，提高传动系统的效率。
机械设计基础传动系统和机构设计机械设计基础：传动系统和机构设计在机械设计中，传动系统和机构设计是非常重要的部分。
传动系统是指将动力从一个地方传输到另一个地方的机制，而机构设计则是指用于实现特定功能的装置或结构。
一、传动系统的基本原理传动系统主要用于将动力从一个设备传递到另一个设备，以实现所需的运动或力的转换。
常见的传动系统包括齿轮传动、皮带传动和链传动等。
1. 齿轮传动齿轮传动是一种常见的机械传动方式，其主要通过两个或多个齿轮的啮合来传递动力。
不同大小的齿轮之间的传动比决定了输出轴的转速和扭矩。
2. 皮带传动皮带传动采用皮带与轮齿啮合的方式传递动力。
与齿轮传动相比，皮带传动可实现更大的传动比，且运行平稳。
3. 链传动链传动利用链条与齿轮或链轮的啮合来传递动力。
链传动具有较大的传动比和较高的传动效率，常用于高负载或高速的传动系统中。
二、机构设计的基本原理机构设计涉及到将多个零部件组合起来以实现特定的功能。
在设计机构时，需要考虑运动要求、结构强度和稳定性等因素。
1. 运动要求机构设计的首要考虑因素是实现所需的运动类型，例如旋转、直线运动或摆动。
通过选择合适的连杆、曲柄轴和齿轮等组件，可以实现不同类型的运动。
2. 结构强度机构设计中的结构强度是确保机构能够承受所需负载并保持稳定运行的重要因素。
在选择材料和尺寸时，需要考虑到材料的强度、刚度和耐磨性等因素。
3. 稳定性机构设计时需要保证结构的稳定性，以防止振动、共振和其他不稳定现象的发生。
通过添加减振装置、调整结构刚度和使用合适的润滑剂等方法可以提高稳定性。
三、机械设计的案例研究为了更好地理解机械传动系统和机构设计的原理，以下是一个案例研究：假设我们需要设计一种用于升降货物的传动系统和机构。
我们需要实现以下功能：通过电动机将动力传递给升降装置，使其能够顺利升降货物。
首先，我们选择合适的传动方式。
考虑到需要较大的传动比和较高的传动效率，我们选择齿轮传动作为传动方式。
机械设计中的齿轮传动系统设计齿轮传动系统在机械设计中扮演着重要的角色。
本文将探讨齿轮传动系统的设计原理、关键要素以及常用的设计方法。
一、设计原理齿轮传动系统是通过齿轮之间的啮合来传递动力和扭矩的机械传动系统。
它的设计原理基于以下几个关键概念：1. 齿轮的模数（Module）：模数是齿轮设计中的重要参数，它表示单位齿数所占的直径。
模数的选择应考虑到所需的传动比、扭矩和转速要求等。
2. 齿轮的齿数：齿数决定了齿轮的啮合速比。
根据传动比的要求和齿轮的载荷要求，可以确定齿数。
3. 齿轮的啮合角：啮合角是指齿轮齿廓的锐角和啮合线的夹角。
合适的啮合角可以提高传动效率和传动性能。
4. 齿轮齿廓的修形：通过对齿轮齿廓进行修正，可以改善啮合过程的运动性能和传动效率。
二、设计要素在进行齿轮传动系统的设计时，需考虑以下几个重要的要素：1. 传动比和转速：根据机械系统的需求，确定合适的传动比和转速比，从而满足所需的输出扭矩和转速要求。
2. 动力传递和承载能力：根据工作条件和载荷要求，选择合适的齿轮材料和热处理工艺，确保齿轮传动系统能承受所需的载荷和传递所需的动力。
3. 齿轮啮合的几何要求：通过几何参数的选择，确保齿轮啮合过程的顺利进行，同时避免齿轮齿面的过度磨损和损坏。
4. 齿轮传动的噪声和振动控制：通过合理的齿轮设计和优化，减少齿轮传动过程中产生的噪声和振动，提高传动系统的运行平稳性和寿命。
三、设计方法在实际的齿轮传动系统设计过程中，可以采用以下几种常用的设计方法：1. 标准化设计：根据已有的标准齿轮模型和参数，选择合适的齿轮尺寸和几何参数，简化设计过程，提高效率。
2. 计算机辅助设计：借助计算机辅助设计软件，进行齿轮传动系统的三维建模和力学分析，快速得到设计结果。
3. 优化设计：通过设计参数的优化选择，使齿轮传动系统满足最佳的传动性能和经济指标。
4. 实验验证：设计完成后，进行实验验证，测试齿轮传动系统的性能和可靠性，发现潜在问题并进行改进。
第二章机械传动系统的总体设计机械传动系统的总体设计，主要包括分析和拟定传动方案、选择原动机、确定总传动比和分配各级传动比以及计算传动系统的运动和动力参数。
第一节分析和拟定传动系统方案一、传动系统方案应满足的要求机器通常由原动机（电动机、内燃机等）、传动系统和工作机三部分组成。
根据工作机的要求，传动系统将原动机的运动和动力传递给工作机。
实践表明，传动系统设计的合理性，对整部机器的性能、成本以及整体尺寸都有很大影响。
因此，合理地设计传动系统是整部机器设计工作中的重要一环，而合理地拟定传动方案又是保证传动系统设计质量的基础。
传动方案一般由运动简图表示，它直接地反映了工作机、传动系统和原动机三者间运动和动力的传递关系。
在课程设计中，学生应根据设计任务书拟定传动方案。
如果设计任务书中已给出传动方案，学生则应分析和了解所给方案的优缺点。
传动方案首先应满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还应结构简单、尺寸紧凑、成本低、传动效率高和操作维护方便等。
要同时满足上述要求往往比较困难，一般应根据具体的设计任务有侧重地保证主要设计要求，选用比较合理的方案。
图2—l所示为矿井输送用带式输送机的三种传动方案。
由于工作机在狭小的矿井巷道中连续工作，因此对传动系统的主要要求是尺寸紧凑、传动效率高。
图2—1（a）方案宽度尺寸较大，带传动也不适应繁重的工作要求和恶劣的工作环境；图2—l（b）方案虽然结构紧凑，但蜗杆传动效率低，长期连续工作，不经济；图2—l（c）方案宽度尺寸较小，传动效率较高，也适于恶劣环境下长期工作，是较为合理的。
图2—l 带式输送机传动方案比较二、拟定传动系统方案时的一般原则由上例方案分析可知，在选定原动机的条件下，根据工作机的工作条件拟定合理的传动方案，主要是合理地确定传动系统，即合理地确定传动机构的类型和多级传动中各传动机构的合理布置。
下面给出传动机构选型和各类传动机构布置及原动机选择的一般原则。
机械传动系统的设计与分析导言：机械传动系统是现代工程中常见的一种能够通过电动机、发动机等原动机的能量输出来驱动各种机械装置运动的装置。
它在各个行业中都扮演着重要的角色，汽车、机床、船舶等都离不开这一关键技术。
本文将对机械传动系统的设计与分析进行探讨，以期为读者提供一些有关这一领域的基础知识和实践经验。
第一部分：机械传动系统的基本原理机械传动系统是通过传递原动机的转矩和功率来实现装置运动的一种技术。
其基本原理是利用齿轮、链条、皮带等传动元件将原动机的转速和扭矩传递给负载。
在设计机械传动系统时，需要考虑到传动效率、可靠性、噪音和寿命等因素。
第二部分：机械传动系统的设计机械传动系统的设计包括选择传动元件、计算传动比、确定主传动轴和挑选传动方式等步骤。
首先需要根据负载特性和转矩要求来选择合适的传动元件，例如齿轮、链条或皮带。
然后根据输入轴和输出轴的转速要求计算传动比，确保系统能够满足负载的运行要求。
同时，还需要根据转矩传递路径和负载类型来确定主传动轴的位置，以及选择合适的传动方式，如直接传动、间接传动或多级传动等。
第三部分：机械传动系统的分析机械传动系统的分析是评估系统的性能和行为的过程，常见的分析手段包括传动效率计算、转矩和功率分析、动力学分析和可靠性评估等。
首先，通过对传动元件的几何尺寸和摩擦特性进行分析，可以计算传动效率，并评估系统对能源的利用效率。
其次，根据系统的输入和输出转矩，可以分析系统的动力平衡和传动效果，为系统的性能优化提供依据。
同时，也可以进行动力学分析，研究系统的振动特性和响应，以及设计和安装防震措施。
最后，通过对各个传动元件的可靠性分析和寿命评估，可以预测系统的使用寿命和故障概率，为维护和保养提供指导。
结论：机械传动系统的设计与分析是一项重要的工程任务，它关乎着装置的工作效率和可靠性。
在设计过程中，需要综合考虑负载特性、转矩要求和传动效率等因素，选择合适的传动元件和传动方式。
在分析过程中，则需要通过计算传动效率、分析转矩和功率、研究动力学特性以及评估可靠性来评估系统的性能。
机械设计中的液压传动系统设计液压传动系统是机械设计中常见的一种动力传输方式，通过液压油介质的压力传递力量，实现机械的运动控制。
在机械设计中，液压传动系统的设计是至关重要的一环，它直接影响到机械的性能、运行稳定性以及工作效率。
本文将探讨液压传动系统设计的关键要素以及设计流程。
一、设计要素1. 工作压力：液压传动系统的工作压力是决定系统性能的重要参数。
设计师需要根据所需的工作负载以及工作环境来确定系统的工作压力范围。
工作压力过高可能会导致系统组件的损坏，而工作压力过低则会影响系统的工作效率。
2. 流量需求：流量需求是指液压传动系统在单位时间内需要传递的液体体积。
设计师需要根据机械的工作特点和运行要求来确定系统的流量需求，以便选择适当的液压泵和液压缸。
3. 动力传递：液压传动系统的设计要确保能够实现机械的准确控制和动力传递。
在设计过程中，需要考虑液压马达、液压缸、阀门等组件的匹配以及传动装置的传动比例。
4. 组件选择：在液压传动系统设计中，设计师需要选择合适的液压泵、液压缸、油箱、滤清器、阀门等组件。
选择合适的组件可以确保系统的可靠性和稳定性，并且能够满足系统的设计要求。
二、设计流程1. 确定系统需求：在液压传动系统设计之前，设计师需要明确机械的工作需求，包括工作力矩、移动速度、工作周期等。
根据这些需求确定系统的工作参数，包括工作压力、流量需求等。
2. 选择液压元件：根据机械的工作特点和工作参数，选择合适的液压泵、液压缸、马达和阀门。
确保选用的元件能够满足系统的工作要求，并且能够实现准确的动力传递。
3. 系统布局设计：根据机械的空间布局和工作要求，设计液压传动系统的布局。
包括液压元件的布置和管道连接的设计。
确保布局紧凑、合理，并且方便维修和维护。
4. 系统控制设计：液压传动系统的控制设计是保证机械正常工作的关键。
根据机械的工作特点和控制要求，选择适当的控制元件和控制策略。
确保系统的控制精确可靠，并且满足机械的运行要求。
机械工程中的传动系统设计规范要求传动系统是机械工程中的重要组成部分，它直接影响到机械设备的性能和效率。
为了确保传动系统的设计能够满足工程需求并具有可靠性，机械工程师需要遵循一系列的设计规范要求。
一、选取合适的传动系统类型在传动系统的设计中，机械工程师首先需要根据具体的工程需求来选择合适的传动系统类型。
常见的传动系统类型包括齿轮传动、带传动、链传动等。
不同的传动系统类型适用于不同的工作环境和传动需求，因此选择合适的传动系统类型对于整体的设计效果至关重要。
二、确定传动比传动比是指输入轴（驱动轴）与输出轴（被驱动轴）的转速比值。
在传动系统设计中，机械工程师需要通过计算和分析来确定合适的传动比，以实现所需的转速变换。
同时，还需要考虑传动系统的效率和稳定性，确保在设计过程中传动比的选择能够满足工程需求。
三、齿轮传动设计要求对于齿轮传动系统的设计，机械工程师需要遵循一系列的设计规范要求。
首先，齿轮传动系统的齿轮应具有合适的模数和齿数，以确保传动效率和噪声控制。
其次，齿轮的齿形要满足一定的要求，可采用标准齿形或特殊齿形设计。
另外，齿轮传动系统还需要考虑齿轮的强度和刚度等方面，确保其在工作过程中能够承受所受力矩和负载。
四、带传动设计要求在带传动系统的设计中，机械工程师需要确定合适的带速比和带长，并选用合适的带材料和带结构形式。
带传动系统的设计还需要考虑带轮的选择和安装方式，以及带轮与带之间的适量预紧力。
此外，还需要进行带传动系统的动态分析，以确保带传动在工作过程中能够具有稳定的性能和工作寿命。
五、链传动设计要求链传动是一种常见的传动系统类型，其设计也需要满足一系列的规范要求。
在链传动设计中，机械工程师需要选取合适的链条类型和尺寸，确保链条的强度和刚度。
与齿轮传动类似，链条的齿形也需要满足一定的要求，以提高传动效率和噪声控制。
此外，链传动系统还需要考虑链条的润滑和张紧，以及链条与链轮之间的配合方式。
六、安全性考虑在传动系统的设计中，安全性是一项非常重要的考虑因素。
机械传动系统设计实例设计题目：V带——单级斜齿圆柱齿轮传动设计。
某带式输送机的驱动卷筒采用如图14-5所示的传动方案。
已知输送物料为原煤，输送机室内工作，单向输送、运转平稳。
两班制工作，每年工作300天，使用期限8年，大修期3年。
环境有灰尘，电源为三相交流，电压380V。
驱动卷筒直径350mm，卷筒效率0.96。
输送带拉力5kN，速度2.5m/s，速度允差±5%。
传动尺寸无严格限制，中小批量生产。
该带式输送机传动系统的设计计算如下：一、电动机选择1．电动机类型选择按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。
2．电动机容量选择工作机所需工作功率P工作=FV=5×2.5 =12.5 kW，所需电动机输出功率为P d=P工作/η总电动机至输送带的传动总效率为：η总=ηV带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒例9-1试设计某带式输送机传动系统的V 带传动，已知三相异步电动机的额定功率P ed =15 KW, 转速n Ⅰ=970 r/min ，传动比i =2.1，两班制工作。
[解] （1） 选择普通V 带型号由表9-5查得K A =1.2 ，由式 (9-10) 得P c =K A P ed =1.2×15=18 KW ，由图9-7 选用B 型V 带。
（2）确定带轮基准直径d 1和d 2由表9-2取d 1=200mm, 由式 (9-6)得()6.41102.012001.2)1(/)1(12112=-⨯⨯=-=-=εεid n d n d mm ，由表9-2取d 2=425mm 。
（3）验算带速由式 (9-12)得11π970200π10.16100060100060n d v ⨯⨯===⨯⨯ m/s ，介于5～25 m/s 范围内，合适。
（4）确定带长和中心距a由式(9-13)得)(2)(7.021021d d a d d +≤≤+，)425200(2)425200(7.00+≤≤+a ，所以有12505.4370≤≤a 。
机械工程中的机械传动设计引言：机械传动是机械工程中的重要组成部分，它涉及到能量的传递、转换和控制。
机械传动设计的好坏直接影响到机械设备的性能和可靠性。
本教案将从机械传动设计的基本原理、设计流程和常见问题等方面进行论述，以帮助学生全面理解和掌握机械传动设计的要点。
一、机械传动设计的基本原理1.1 传动系统的基本概念和分类- 传动系统的定义和功能- 传动系统的分类及其特点1.2 传动比和效率的计算- 传动比的定义和计算方法- 传动效率的影响因素和计算方法1.3 传动系统的运动分析- 齿轮传动的运动分析方法- 带传动的运动分析方法二、机械传动设计的流程2.1 传动设计的需求分析- 根据机械设备的工作要求确定传动系统的基本参数- 分析传动系统的工作环境和工作条件，确定传动系统的可靠性要求2.2 传动系统的选型和布置- 根据传动比和效率要求选择适当的传动方式- 根据传动功率和转速要求选择适当的传动元件 - 合理布置传动系统的传动元件和传动方式2.3 传动系统的结构设计- 齿轮传动的结构设计原则和方法- 带传动的结构设计原则和方法2.4 传动系统的强度计算- 齿轮传动的强度计算方法- 带传动的强度计算方法2.5 传动系统的动力学分析- 齿轮传动的动力学分析方法- 带传动的动力学分析方法三、机械传动设计中的常见问题及解决方法3.1 齿轮传动中的噪声和振动问题- 噪声和振动产生的原因和影响因素- 噪声和振动的控制方法和措施3.2 带传动中的滑移和磨损问题- 滑移和磨损的原因和影响因素- 滑移和磨损的预防和解决方法3.3 传动系统的可靠性分析与改进- 传动系统的可靠性指标和评估方法- 提高传动系统可靠性的设计措施和方法结论：机械传动设计是机械工程中的重要课题，它涉及到机械设备的性能和可靠性。
本教案从机械传动设计的基本原理、设计流程和常见问题等方面进行了论述，希望能够帮助学生全面理解和掌握机械传动设计的要点。
通过深入学习和实践，学生将能够在实际工程中独立进行机械传动设计，并解决实际工程中的问题。
机械设计中的传动系统优化传动系统是机械设计中至关重要的一部分，它涉及到能量传递和传动的机构、装置或元件。
在机械设计过程中，优化传动系统十分重要，可以提高机械性能、减小能量损失和增加传动效率。
本文将介绍传动系统优化的一些重要概念、方法和实践经验。
一、传动系统的功能与特点传动系统通过传递、调节和变换速度、力矩和方向，将输入能量转化为输出能量，实现机械装置或系统的运动和工作。
传动系统具有以下几个功能和特点：1. 功能多样性：传动系统能够满足不同的运动要求，如旋转、往复、摆动等，并能实现多种工作方式，比如传递力矩、速度变换、位置调节等。
2. 转动平稳性：传动系统设计要求转动平稳、无冲击、无噪声，并能满足工作负载的要求，提高机械系统的稳定性和可靠性。
3. 效率优化：传动系统应尽可能减小能量损失，提高能量传递效率，减少系统的热损耗和摩擦损失。
二、传动系统优化的方法和策略传动系统的优化可以通过以下几个方面来实现：1. 选择合适的传动方式：根据实际需求，选择合适的传动方式，包括齿轮传动、皮带传动、链传动、齿条传动等。
不同的传动方式有不同的特点和适用范围，需要根据具体情况进行选择。
2. 优化传动比：传动比是指输出轴转速与输入轴转速之比。
传动比的选择直接影响到传动系统的性能和工作效果。
在合适的范围内选择传动比，可以实现更高效的能量传递和更稳定的工作状态。
3. 使用优质材料：传动系统中的传动装置和传动元件应选择高强度、高硬度和耐磨损的材料，以提高传动系统的寿命和可靠性。
4. 最小化传动系统的损耗：减小摩擦损失、噪声损失和振动损失等传动系统的能量损耗，可采取合理的润滑方式、改进传动装置的设计等手段来达到优化的目的。
5. 进行系统级的优化：在实际的机械设计中，传动系统与其他部件和装置有着复杂的相互作用关系。
因此，在进行传动系统优化时，需要考虑到整个机械系统的工作要求和相互影响，进行系统级的优化设计。
三、传动系统优化的实践经验1. 设计时考虑全局：在进行传动系统设计时，要考虑到机械系统的整体工作要求和运行环境，尽量减小传动系统与其他部件的冲突和干扰。
机械原理中的传动系统设计优化在机械原理中，传动系统设计的优化是一个关键的环节，它能够提高机械设备的运行效率、稳定性和寿命。
传动系统通常由多个传动装置组成，如齿轮、皮带、链条等，用于传递和转换机械能。
在设计和优化传动系统时，我们需要考虑以下几个方面。
首先，选择合适的传动装置。
不同的传动装置具有不同的特点和适用范围。
例如，齿轮传动适用于大功率传递和高速工作，而皮带传动适用于远距离传动和减震缓冲。
选择合适的传动装置能够保证传动系统的稳定性和效率。
其次，确定适当的传动比。
传动比是指输入轴旋转角度与输出轴旋转角度的比值。
合理的传动比可以提高传动系统的效率和输出速度。
传动比的确定要考虑到机械设备的工作要求和输出功率的需要。
第三，优化传动系统的布局。
传动系统的布局应该合理紧凑，能够最大程度地减少功率损失和振动。
布局中要注意机构的紧凑性、配合的精确性和受力的均匀性。
合理的布局可以提高传动系统的传动效率和减少噪音。
第四，考虑传动装置的精度和材料。
传动装置的精度对传动系统的性能有很大的影响。
高精度的传动装置可以提高传动系统的传动效率和减少摩擦。
同时，选择合适的材料可以提高传动装置的耐磨性和耐腐蚀性，延长传动系统的使用寿命。
第五，使用合适的润滑方式。
润滑是传动系统中重要的环节，可以减少摩擦和磨损，提高传动系统的效率和寿命。
根据传动装置的类型和工作环境的要求，选择适合的润滑方式，如油润滑和脂润滑等。
最后，进行传动系统的动力学分析和优化。
动力学分析可以帮助我们了解传动系统在运行中的力学特性和运动规律。
通过对传动系统进行动力学分析，我们可以找到存在的问题并进行优化，例如减少挠曲、提高刚度、平衡载荷等。
综上所述，机械原理中的传动系统设计优化是一个综合考虑多个因素的过程。
通过合理选择传动装置、确定适当传动比、优化布局、选择合适材料、使用合适润滑方式以及进行动力学分析和优化，我们可以提高传动系统的效率、稳定性和寿命，达到更加优化的设计目标。
机械系统设计分级变速主传动系统设计哈尔滨理⼯⼤学课程设计题⽬：机械系统设计课程设计院、系：机械设计制造及其⾃动化班级：机械08-12班姓名：⽥冬学号： 080801011205指导教师：张元2011年9⽉8⽇分级变速主传动系统设计摘要《机械系统设计》课程设计内容有理论分析与设计计算，图样技术设计和技术⽂件编制三部分组成。
1、理论分析与设计计算：（1）机械系统的⽅案设计。
设计⽅案的分析，最佳功能原理⽅案的确定。
（2）根据总体设计参数，进⾏传动系统运动设计和计算。
（3）根据设计⽅案和零部件选择情况，进⾏有关动⼒计算与校核。
2、图样技术设计：（1）选择系统中的主要组件。
（2）图样的设计与绘制。
3、编制技术⽂件：（1）对于课程设计内容进⾏⾃我技术经济评价。
（2）编制设计计算说明书。
关键词分级变速；传动系统设计,传动副，结构⽹，结构式，齿轮模数，传动⽐，计算转速⽬录⼀、课程设计⽬的 (3)⼆、课程设计题⽬，主要技术参数和技术要求 (3)三、运动设计 (3)1.确定极限转速，转速数列，结构⽹和结构式 (3)2.主传动转速图和传动系统图 (4)3.确定变速组齿轮齿数，核算主轴转速误差 (5)四、动⼒计算 (6)1.传动件的计算转速 (6)2.传动轴和主轴的轴径设计 (7)3.计算齿轮模数 (8)4.带轮设计 (9)五、主要零部件选择 (11)六、校核 (12)结束语...................................................参考⽂献.................................................⼀、课程设计⽬的《机械系统设计》课程设计是在学完本课程后，进⾏⼀次学习设计的综合性练习。
通过课程设计，使学⽣能够运⽤所学过的基础课，技术基础课和专业课的有关理论知识，及⽣产等实践技能，达到巩固，加深和拓展所学知识的⽬的。
通过课程设计，分析⽐较机械系统中的某些典型结构，进⾏选择和改进；结合结构设计，进⾏设计计算并编写技术⽂件；完成系统主转动设计，达到学习设计步骤和⽅法的⽬的。
汕头大学工学院二级项目报告（第三阶段）项目名称：机械传动设计项目题目：机械臂带传动设计指导教师：系别：机电系专业：机械设计制造及其自动化姓名：组长：XXX成员：X X XXX XXX XXXXXX XXX XXX XXX阶段时间： 2009 年12 月 04 日至 12 月 15 日成绩：评阅人：传动系统的设计一、设计题目块状物抓取搬运是流水线等工作场合中时常所需的流程之一。
机械臂可以在较高程度上满足这一要求，现即须设计一机械臂关节的传动系统。
该系统的传动过程如下，电机为动力源，通过一对齿轮减速后，再由一条同步带将动力传至该机械臂某一关节处。
该电机可以通过正反转的控制来实现关节处的正反转控制。
二、原始数据与设计要求1）动力源为电机，具有快速响应，精确步进等特点2）机构具有较稳定的传动比3）关节处实现90度转动的时间不超过5秒钟4）同步带的传动距离为200~300mm5）传动系统输出端力矩至少达到10N*M部分参数值估算如下：6）关节所属的一截机械臂重量为1kg，长度为300mm，7）关节转速为W=30度/秒三、总体设计（1）机械工作原理本机械臂由步进电机的驱动带传动。
机械臂由底座、支架、三组运动臂动臂（图一）及功能手（夹取模块，图二）组成。
图一图二（2）运动原理图如下图所示，电机1的转动通过齿轮1把力矩传给齿轮2，齿轮2通过键传动带动大臂的上下摆动。
电机2的转动通过带轮1（带轮1与齿轮4紧固连接，与大臂轴是间隙连接）把转矩传给带轮2，从而带动小臂的运动。
.（3）机械工作循环图1）机械循环如图 机械臂初始角度为0，转动范围为2ψ。
现取ψ为45度。
2）工作路线简述如下： 机械臂主要是抓取一个小物品，首先臂在平衡位置，工作时，往下偏移一个ψ角度，然后回到平衡位置，再放到正ψ角度，最后回到原位置。
3）循环工作图如下4）臂位移与角度的关系据两点间距离公式222()x r y l -+=，其中X 为臂上端点的横坐标，Y 为纵坐标，r 为臂长，l 为端点位移，可得位移是条圆弧故得位移与角度间的循环图，如下：四、技术设计（1）传动带设计电机额定功率P=12*0.6=7.2W,P1=0.9*7.2=6.48W,转速n1=14r/min,i=1.4,每天额定工作时间t=5h。
1）确定计算功率Pca，查表3-5，得工作情况系数 K A=1.0P ca=P*K A=0.00648KW2）选择带型，选取普通V带Y型3）确定带轮基准直径查表3-2和3-9，取主动轮基准直径 d1=35.5mm从动轮基准直径 d2=i*d1=1.4*35.5=50mm查表3-9，取标准从动轮直径 d2=50mm带速： V =(πd1n1)/(60*1000)=π*35.5*14/（60*100）=0.026m/s4）确定V型带基准长度及传动中心距据 0.7*（d1+d2）≤a0≤2*（d1+d2），得：59.85 ≤ a0≤171mm初步确定 a0 = 160mm基准带长度为 L0 = 2*a0+π*(d1+d2)/2+(d2-d1)2/(4*a0)= 2*160+π*(35.5+50)/2+(50-35.5) 2/(4*200)= 454.5mm由表3-7选带的基准长度Ld = 450mm，得：实际中心距 a = a0+(Ld-L0)/2= 160+(450-454.5)/2= 157.75mm5）验算主动轮上的包角α1,得α1 = 1800-(d2-d1)*57.30/a= 1800-(50-35.5)*57.30/157.75= 174.70>1200主动包角合适 6）计算普通V 型带根数ZZ = P ca /[P] = K A *P/（P0+△P0）Ka*K L查表3-3a ，3-4a ，得P0=0.04KW ，△P0=0.03KW查表3-6，K A =0.99，查表3-7，KL=0.96，故Z=0.52，取整，则Z=1 7）计算张紧力F 0查表3-1，有q = 0.02kg/mF 0 = 500* P ca*（2.5/ Ka-1）/Z*V+qV2= 500*0.00648(2.5/0.99-1)/（1*0.026）+0.02*0.0262= 190.1N 8)计算轴上的压力F QF Q = 2Z F 0sin(α1/2)= 2*1*190.1*sin(174.70/2) = 379.8N（2）齿轮设计1）选择齿轮材料：小齿：碳钢 200HBW σh1 = 420Mpa σf1=280Mpa 大齿：球墨铸铁 150HBW σh2 = 350Mpa σf2=90Mpa 查表6-3得安全系数 Shmin = 1.0,Sfmin=1.3 由图6-8a 查得接触寿命系数 Z1 = Z2 =1.25 弯曲寿命系数 Y1 = Y2 =1.8应力分析: [σh1] = (σh1/ Shmin) Z1=420*1.25/1.0=525Mpa[σh2] = (σh2/ Shmin) Z2=350*1.25/1.0=437.5Mpa [σf1] = (σf1/ Sfmin) Z1=280*1.8/1.3=387.7Mpa [σf2] = (σf2/ Sfmin) Z2=90*1.8/1.3=125Mpa2）按接触疲劳强度计算参数小齿轮分度圆直径其中u=i=2,661119.55*10/9.55*10*0.0072/144911T P n N===由表6-7查得K=1.3, KT 1=6385.9N.mm Z H =2.5查表6-8得Z E = 180.5Mpa 由表6-11查得dψ=1则代数求得d1=30.1mm 又由π1(1)/2(12)*30.1/245.2a u d mm=+=+=，取a=50mm按经验公式得模数m=(0.007~0.02)a,则取m=0.02a=1mm得齿数:12/(1)2*50/1*(12)35Z a m u =+=+=,270Z =验算a=m(35+70)/2=52.5,故符合要求 3）选精度因d1=Mz 1=1*35=35mm ，故齿轮圆周速度11/(60*1000) 3.14*35*14/600000.026/v d n m sπ===可用9级精度 4）精确计算载荷则，1*1.2*1.05*1.1 1.386A V K K K K K αβ===验算接触疲劳强度得验算弯曲疲劳强度，由图6-16得复合齿形系数为124.02, 3.93F F Y Y ==11/ 1.386*2*4911*4.02/35*3544.67[]280F t F F KFY bm MPa MPa σσ===<= 222/ 1.386*2*4911*3.93/35*3543.67[]90F t F F KFY bm MPa MPa σσ===<=符合要求最终得出齿轮的各项参数11.0;69 1.11*353566,/ 1.0*2*4911/(35*35)8.0.100., 1.2A V d A t K K b d mmK F b N mm N mm K αψ=-====-==<=查图得齿轮传动啮合宽度查表得故取319420H H Z Z MPa MPa σ===<，符合要求全齿高2．25 2．25齿顶圆直径Mz1+2ha=37 72齿根圆直径Mz1-2hf=32.2 67.5基圆Mz1cos20=32.88 65.77齿距p πm=3.14基圆齿距πm cos20=2.95齿厚p/2=1.57齿槽宽p/2=1.57顶隙C=0.25m=0.25中心距 a=50（3）轴的结构设计轴3：d=30 32 38 32 30 28 24 （轴承）齿轮轴承联轴器轴2：d=14 18 24 18 14轴承齿轮锥齿轮轴承轴1：d=10 14 24 18 14两个圆锥滚子轴承锥齿轮由图一可见，轴二上有三个直齿圆柱齿轮，两端有两个滚动轴承。
既承受弯矩，又承受扭矩，故属转轴类型。
1、按扭矩强度初步估计轴的最小直径 P=6.48W , n=14r/min查《机械设计教程》刘莹、吴宗泽 主编 表8-4得A 0=126~103mm n P A d 74.9~97.7141048.6103)~(126333=⨯=≥-考虑键槽对轴强度的影响，取d=9mm .选用45钢，正火硬度为170~217HBS.一、轴的总体设计信息如下：轴的编号：001 轴的名称：圆形截面阶梯轴轴的转向方式：单向脉动 轴的工作情况：淡水,无应力集中轴的转速：14r/min 功率:0.00648kW 转矩：4420.29N ·mm 所设计的轴是实心轴 材料牌号：45调质 硬度(HB)：230 抗拉强度：650MPa 屈服点：360MPa弯曲疲劳极限：270MPa 扭转疲劳极限：155MPa许用静应力：260MPa 许用疲劳应力：180MPa二、确定轴的最小直径如下：所设计的轴是实心轴A值为：110 许用剪应力范围：30～40MPa最小直径的理论计算值：8.51mm 满足设计的最小轴径：9mm三、轴的结构造型如下：轴各段直径长度：长度直径11mm 17mm13mm 23mm16mm 20mm55mm 18mm10mm 17mm轴的总长度：105mm轴的段数：5轴段的载荷信息：直径距左端距离垂直面剪力垂直面弯矩水平面剪力水平面弯矩轴向扭矩23mm 12mm 379.8N 2278.8N·mm 0 0 020mm 32mm 1.105N 0N·mm 0.402N 11.05N·mm 4911N·mm18mm 67.5mm 379.8N 0N·mm 0N 3418.2N·mm 0N·mm 轴所受支撑的信息：直径距左端距离170mm 5.5mm17mm 100mm四、支反力计算距左端距离水平支反力Rh1 垂直支反力Rv15.5mm -36.56N -509.18N距左端距离水平支反力Rh2 垂直支反力Rv2100mm 36.17N -251.47N五、内力x/mm d/mm m1/N·mm m2/N·mm5.5 170 0 012 23 3318.17 1057.8732 20 3745.88 3743.0267.5 18 8473.96 8256.46100 17 2.94 2.94六、弯曲应力校核如下：危险截面的x坐标：99mm 直径：17mm危险截面的弯矩M：3.32N·mm 扭矩T：0N·mm截面的计算工作应力：0.01MPa 许用疲劳应力：180MPa 99mm处弯曲应力校核通过危险截面的x坐标：12mm 直径：23mm危险截面的弯矩M：3318.17N·mm 扭矩T：0N·mm截面的计算工作应力：2.73MPa 许用疲劳应力：180MPa 12mm处弯曲应力校核通过危险截面的x坐标：40mm 直径：20mm危险截面的弯矩M：4809.11N·mm 扭矩T：4911N·mm截面的计算工作应力：7.39MPa 许用疲劳应力：180MPa 40mm处弯曲应力校核通过危险截面的x坐标：95mm 直径：18mm危险截面的弯矩M：1268.42N·mm 扭矩T：0N·mm截面的计算工作应力：2.17MPa 许用疲劳应力：180MPa 95mm处弯曲应力校核通过结论：弯曲应力校核通过七、安全系数校核八、扭转刚度校核：圆轴的扭转角：0.033°，许用扭转变形：0.65°/m ，校核通过九、弯曲刚度校核如下：计算挠度x/mm νi/mm1 1.375 0.0104072 2.750 0.0069383 4.125 0.0034694 5.500 05 29.125 -0.0034696 52.750 -0.0057437 76.375 -0.0044948 100.00 09 101.250 0.00449410 102.500 0.00898811 103.750 0.013482许用挠度系数：0.0035，最大挠度：0.013482mm，弯曲刚度校核通过十、临界转速计算：当量直径dv：20.48mm轴截面的惯性距I：8635.54mm^4支承距离与L的比值：0.9轴所受的重力：350N支座形式系数λ1：12.15轴的一阶临界转速ncr1：24083.95r/min。
