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中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書
學(xué)生姓名
李 巍
學(xué)號
05208316
班 級
機(jī)制3班
指導(dǎo)教師
牛博英
職稱
助教
單 位
中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目
棒棒糖自動包裝機(jī)理糖機(jī)構(gòu)傳動裝置設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：
棒棒糖作為一種暢銷的糖果已經(jīng)進(jìn)入了人們的日常生活。這也給棒棒糖包裝提出了挑戰(zhàn)。為了減輕操作工人的勞動強(qiáng)度，自動棒棒糖包裝機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，該包裝機(jī)的理糖機(jī)構(gòu)非常重要，為保證包裝機(jī)的正常工作，本設(shè)計(jì)提出了要設(shè)計(jì)一棒棒糖自動包裝機(jī)理糖機(jī)構(gòu)傳動裝置的設(shè)計(jì)。
理糖機(jī)構(gòu)傳動裝置功能：為能將棒棒糖整理成統(tǒng)一姿態(tài)的理糖盤選裝提供動力。
要求：理糖盤轉(zhuǎn)速4.3r/min，理糖盤轉(zhuǎn)速允許誤差±5%，工作所需功率0.3kw；工作條件是室內(nèi)，無塵，三班工作制，要求使用壽命12000h；動力來源為電力，三相交流，電壓380v；一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。傳動要求為實(shí)現(xiàn)水平放置的電動機(jī)的垂直轉(zhuǎn)矩通過該設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成水平轉(zhuǎn)矩。
畢業(yè)設(shè)計(jì)主要參考資料：
[1] 尚久浩主編.自動機(jī)械設(shè)計(jì).北京：中國輕工業(yè)出版社，1987
[2] 濮良貴 紀(jì)明剛主編 機(jī)械設(shè)計(jì) 北京：高等教育出版社，2006
[3] 王伯平主編 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)（第三版） 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008
[4] 郭克希 王建國主編 機(jī)械制圖 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008
[5] 鄧星鐘主編 機(jī)電傳動控制（第四版） 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2011
[6] 劉鴻文主編 材料力學(xué)Ⅰ（第四版） 北京：高等教育出版社，2003
[7] 高愿軍 熊衛(wèi)東主編 食品包裝 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005
[8] 肖旭霖主編 食品加工機(jī)械與設(shè)備 北京：中國輕工業(yè)出版社，2000
[9] 黃穎為主編 包裝機(jī)械結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007
[10] 成大先主編 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（單行本）北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004
[11] 小栗富士雄（日） 小栗達(dá)男（日）主編 陳祝同 劉惠臣譯 機(jī)械設(shè)計(jì)禁忌手冊
北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999
[12] 銀金光 王洪主編 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 北京：中國林業(yè)出版社，2006
[13] 成鐵明主編 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊（第三版）北京：高等教育出版社，1989
[14] 欠宗澤 羅圣國主編 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊 北京：高等教育出版社，2006
[15] 孔凌嘉 毛謙德主編 簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 北京：北京理工大學(xué)出版社，2008
畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)完成的主要工作：
本畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要工作是完成棒棒糖自動包裝機(jī)的理糖機(jī)構(gòu)傳動裝置設(shè)計(jì)，為后續(xù)包裝工作做好準(zhǔn)備。
圖紙和說明書要求：繪制棒棒糖自動包裝機(jī)送糖機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)圖及各機(jī)構(gòu)的零件圖等，合計(jì)3張零號圖紙；并編寫設(shè)計(jì)說明書，字?jǐn)?shù)不得少于6000字。
畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度安排：
序號
畢業(yè)設(shè)計(jì)各階段內(nèi)容
時間安排
備注
1
查閱參考文獻(xiàn)，確定研究方案
12月2 日～12月20日
2
整理開題報告，準(zhǔn)備開題
12月23 日～12月31日
3
文獻(xiàn)綜述的撰寫和外文翻譯定稿
1月1日～1月20日
4
去頂傳動裝置傳動方案
1月21日～1月27日
5
選擇電動機(jī)
1月28日～2月3日
6
齒輪設(shè)計(jì)
2月4日～2月10日
7
蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)
2月11日～2月17日
8
軸的設(shè)計(jì)
2月18日～2月27日
8
主要零部件強(qiáng)度校核
2月28日～4月5日
9
箱體尺寸設(shè)計(jì)
4月6 日～4月15日
10
編寫設(shè)計(jì)說明書，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯
4月16日～4月30日
課題信息：
課題性質(zhì)： 設(shè)計(jì)□ 論文□ ?
課題來源： 教學(xué)□ 科研□ 生產(chǎn)□ 其它□
發(fā)出任務(wù)書日期：
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
教研室意見：
教研室主任簽名：
年 月 日
學(xué)生簽名：
中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院
本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
題目 棒棒糖自動包裝機(jī)理糖機(jī)構(gòu)傳動裝置設(shè)計(jì)
系 別 工程技術(shù)系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
學(xué)生姓名 李巍
學(xué) 號 05308316
指導(dǎo)教師 牛博英
職 稱 助教
2012年 5 月 2 日
中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報告
學(xué)生姓名
李巍
學(xué)號
05208316
專業(yè)班級
機(jī)制3班
指導(dǎo)教師
牛博英
職稱
助教
單 位
中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院
課題性質(zhì)
設(shè)計(jì) 論文□
課題來源
科研□ 教學(xué)□ 生產(chǎn) 其它□
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目
棒棒糖自動包裝機(jī)理糖機(jī)構(gòu)傳動裝置設(shè)計(jì)
一、研究目的及意義
通過了解自動包裝機(jī)在我國食品包裝方面的應(yīng)用和現(xiàn)有工作狀況及市場需求，并且以實(shí)現(xiàn)減少工人工作量、節(jié)約能源、提高包裝效率為目的，完成棒棒糖自動包裝機(jī)理糖機(jī)構(gòu)傳動裝置的設(shè)計(jì)。
二、研究現(xiàn)狀
改革開放以來，我國的食品工業(yè)日益發(fā)達(dá)，消費(fèi)量逐年上升，從而使得食品的生產(chǎn)量
大大增加，同時食品的包裝量也隨之增大，單靠工人的手工加工已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足要求，越來越多的廠家開始使用包裝機(jī)來滿足自身的產(chǎn)品包裝需求。
隨著包裝機(jī)的廣泛使用，食品的包裝效率得到了很大提升，產(chǎn)量提升得很快。但是，最初使用的包裝機(jī)基本上是靠工人手工供料，還是無法根本解決食品的包裝效率問題，工人的工作量并沒有因?yàn)榘b機(jī)的應(yīng)用而減少。并且由于是工人手工供料，在一定程度上存在著食品的衛(wèi)生安全問題，這種包裝機(jī)被稱為半自動包裝機(jī)。
隨著市場需求的提升，半自動包裝機(jī)已經(jīng)無法滿足廠家產(chǎn)量的需求，全自動包裝機(jī)逐漸成為主流包裝機(jī)械設(shè)備。所謂全自動包裝機(jī)，是能夠自動完成主料和輔料的供給，并自動完成包裝過程的包裝機(jī)械。在全自動包裝機(jī)中，枕式自動包裝機(jī)得到了很廣泛的應(yīng)用。枕式包裝機(jī)，就是用于包裝產(chǎn)品，使包裝后的產(chǎn)品呈枕頭狀，從而增加產(chǎn)品保質(zhì)期和美觀度的一種機(jī)械。枕式包裝機(jī)是目前國內(nèi)最新型的自動連續(xù)包裝設(shè)備，具有節(jié)電高效（節(jié)電15%以上），衛(wèi)生環(huán)保，傳動簡潔，便于維修等特點(diǎn)。在枕式自動包裝機(jī)中，供料機(jī)構(gòu)是整個包裝系統(tǒng)中至關(guān)重要的一部分，它的工作效率直接關(guān)系到包裝機(jī)的包裝效率。
在棒棒糖的包裝設(shè)備中，棒棒糖枕式自動包裝機(jī)已經(jīng)占據(jù)了棒棒糖包裝設(shè)備中的主流地位。所以，棒棒糖枕式自動包裝機(jī)的理糖機(jī)構(gòu)（即供料機(jī)構(gòu)）對整個包裝機(jī)的工作效率有著重要影響。
三、主要內(nèi)容和要求
隨著包裝機(jī)的廣泛使用，食品的包裝效率得到了很大提升，產(chǎn)量提升得很快。但是，最初使用的包裝機(jī)基本上是靠工人手工供料，還是無法根本解決食品的包裝效率問題，工人的工作量并沒有因?yàn)榘b機(jī)的應(yīng)用而減少。并且由于是工人手工供料，在一定程度上存在著食品的衛(wèi)生安全問題，這種包裝機(jī)被稱為半自動包裝機(jī)。自動包裝機(jī)的產(chǎn)生在很大程度上解決了工人工作量大的問題。自動包裝機(jī)與前者相比，擁有了自動供料及理料裝置，棒棒糖自動包裝機(jī)就是自動包裝機(jī)的一種。其理糖機(jī)構(gòu)能夠通過自身的圓錐形理糖盤的旋轉(zhuǎn)和配有私服電機(jī)的毛刷的配合來將棒棒糖整理為統(tǒng)一姿態(tài)，并且送至輸送機(jī)構(gòu)取糖處。在理糖機(jī)構(gòu)中，理糖盤是極為關(guān)鍵的部件，本次設(shè)計(jì)就是為理糖盤的旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)傳動裝置。
設(shè)計(jì)要求：理糖盤轉(zhuǎn)速4.3r/min，理糖盤轉(zhuǎn)速允許誤差±5%，工作所需功率0.3kw；工作條件是室內(nèi)，無塵，三班工作制，要求使用壽命12000h；動力來源為電力，三相交流，電壓380v；一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。傳動要求為實(shí)現(xiàn)水平放置的電動機(jī)的垂直轉(zhuǎn)矩通過該設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成水平轉(zhuǎn)矩。
四、整個設(shè)計(jì)具體時間安排
查閱參考文獻(xiàn)，確定研究方案 12月2 日～12月20日
整理開題報告，準(zhǔn)備開題 12月23 日～12月31日
文獻(xiàn)綜述的撰寫和外文翻譯定稿 1月1日～1月20日
去頂傳動裝置傳動方案 1月21日～1月27日
選擇電動機(jī) 1月28日～2月3日
齒輪設(shè)計(jì) 2月4日～2月10日
蝸輪蝸桿設(shè)計(jì) 2月11日～2月17日
軸的設(shè)計(jì) 2月18日～2月27日
主要零部件強(qiáng)度校核 2月28日～4月5日
箱體尺寸設(shè)計(jì) 4月6 日～4月15日
編寫設(shè)計(jì)說明書，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯 4月16日～4月30日
五、預(yù)期結(jié)果
完成理糖機(jī)構(gòu)傳動裝置的設(shè)計(jì)，使電動機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩正確傳遞到理糖盤，使理糖盤以4.3r/min的轉(zhuǎn)速工作，最大程度上保證加工效率。
六、參考文獻(xiàn)
[1] 尚久浩主編.自動機(jī)械設(shè)計(jì).北京：中國輕工業(yè)出版社，1987
[2] 濮良貴 紀(jì)明剛主編 機(jī)械設(shè)計(jì) 北京：高等教育出版社，2006
[3] 王伯平主編 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)（第三版） 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008
[4] 郭克希 王建國主編 機(jī)械制圖 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008
[5] 鄧星鐘主編 機(jī)電傳動控制（第四版） 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2011
[6] 劉鴻文主編 材料力學(xué)Ⅰ（第四版） 北京：高等教育出版社，2003
[7] 高愿軍 熊衛(wèi)東主編 食品包裝 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005
[8] 肖旭霖主編 食品加工機(jī)械與設(shè)備 北京：中國輕工業(yè)出版社，2000
[9] 黃穎為主編 包裝機(jī)械結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007
[10] 成大先主編 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（單行本）北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004
[11] 小栗富士雄（日） 小栗達(dá)男（日）主編 陳祝同 劉惠臣譯 機(jī)械設(shè)計(jì)禁忌手冊
北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999
[12] 銀金光 王洪主編 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 北京：中國林業(yè)出版社，2006
[13] 成鐵明主編 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊（第三版）北京：高等教育出版社，1989
[14] 欠宗澤 羅圣國主編 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊 北京：高等教育出版社，2006
[15] 孔凌嘉 毛謙德主編 簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 北京：北京理工大學(xué)出版社，2008
[16] Hugh Kerr Thomas Worm Gearing McGraw-Hill Book Company, 1913
[17] John J. Coy, Dennis P. Townsend, Erwin V. Zaretsky Gearing National Aeronautics and Space Administration, Scientific and Technical Information Branch, 1985
指導(dǎo)教師意見：
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
教研室意見：
審查結(jié)果： 同 意□ 不 同 意□
教研室主任簽名：
年 月 日
中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
前言
隨著包裝機(jī)的廣泛使用，食品的包裝效率得到了很大提升，產(chǎn)量提升得很快。但是，最初使用的包裝機(jī)基本上是靠工人手工供料，還是無法根本解決食品的包裝效率問題，工人的工作量并沒有因?yàn)榘b機(jī)的應(yīng)用而減少。并且由于是工人手工供料，在一定程度上存在著食品的衛(wèi)生安全問題，這種包裝機(jī)被稱為半自動包裝機(jī)。自動包裝機(jī)的產(chǎn)生在很大程度上解決了工人工作量大的問題。自動包裝機(jī)與前者相比，擁有了自動供料及理料裝置，棒棒糖自動包裝機(jī)就是自動包裝機(jī)的一種。其理糖機(jī)構(gòu)能夠通過自身的圓錐形理糖盤的旋轉(zhuǎn)和配有伺服電機(jī)的毛刷的配合來將棒棒糖整理為統(tǒng)一姿態(tài)，并且送至輸送機(jī)構(gòu)取糖處。在理糖機(jī)構(gòu)中，理糖盤是極為關(guān)鍵的部件，本次設(shè)計(jì)就是為理糖盤的旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)傳動裝置。
1設(shè)計(jì)要求
原始數(shù)據(jù)：理糖盤轉(zhuǎn)速4.3r/min，理糖盤轉(zhuǎn)速允許誤差±5%，工作所需功率0.3kw；
工作條件：室內(nèi)，無塵，三班工作制，要求使用壽命12000h；
動力來源：電力，三相交流，電壓380v；
制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。
傳動要求：實(shí)現(xiàn)水平放置的電動機(jī)的垂直轉(zhuǎn)矩通過該設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成水平轉(zhuǎn)矩。
2總體方案分析
由設(shè)計(jì)要求可知，電動機(jī)所輸出的轉(zhuǎn)矩通過減速裝置的傳遞，最終達(dá)到將轉(zhuǎn)矩的傳遞方向向上改變90°，并將其傳遞給理糖盤。所以傳動裝置中確定傳動方案為，由電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，通過聯(lián)軸器與減速裝置的高速軸相連，由高速軸傳遞給低速軸，再由低速軸傳遞給蝸桿軸，最終由蝸輪蝸桿配合，從蝸輪軸將水平轉(zhuǎn)矩輸出給理糖盤，實(shí)現(xiàn)其轉(zhuǎn)動。
減速器部分是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)設(shè)計(jì)部分，本設(shè)計(jì)中的減速器是二級圓柱齒輪減速器配合蝸輪蝸桿的復(fù)合型減速器。其結(jié)構(gòu)相對簡單，但齒輪的位置不對稱。高速級齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端?？墒馆S在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭矩變形和軸在彎矩作用下產(chǎn)生的彎曲變形部分相互抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現(xiàn)象。蝸輪蝸桿的配合可以最大程度上增加傳動比，減小齒輪的直徑和加工難度，最高效地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的傳遞。
3選擇電動機(jī)
3.1電動機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)的選擇
本傳動的工作狀況是：三班制，工作環(huán)境無塵干凈，380v交流電。
根據(jù)條件查《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》確定選用Y系列全封閉自扇冷式籠形三相異步電動機(jī)。
3.2電動機(jī)的容量
3.2.1工作機(jī)所需功率
由設(shè)計(jì)要求可知， =0.3kw
3.2.2計(jì)算傳動裝置總效率
由于動力經(jīng)過一個傳動副或者運(yùn)動副就會發(fā)生一次損失，故多級串聯(lián)總效率
公式（1）
本設(shè)計(jì)中
————聯(lián)軸器（共兩個） =0.99
———滾動軸承（共8個） =0.98
————圓柱齒輪（共2對）=0.96
————蝸桿傳動 =0.75
將上述各值代入公式（1）中
電動機(jī)效率 公式（2）
3.2.3確定電動機(jī)
表1 電動機(jī)預(yù)選方案
方案
電動機(jī)型號
滿載轉(zhuǎn)速
總傳動比
1
Y112M2-4
1440
334.88
2
Y90S-6
910
211.63
3
Y132S-4
1440
334.88
由于考慮到傳動方案以及加工成本，所以比較三個方案，選擇方案2比較合適。
4確定傳動比
總傳動比 i=211.63
首先確定蝸輪蝸桿傳動比
所以
由于輸入軸與電動機(jī)之間靠聯(lián)軸器連接，所以輸入軸傳動比
考慮到兩級齒輪潤滑問題，兩級大齒輪應(yīng)有相近的浸油深度。兩級齒輪減速器高速級傳動比與低速級傳動比 的比值取為1.3。
即
所以 ；
5確定各軸的動力參數(shù)
5.1各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算
輸入軸轉(zhuǎn)速
中間軸轉(zhuǎn)速
蝸桿軸轉(zhuǎn)速
蝸輪軸轉(zhuǎn)速
5.2各軸輸入功率的計(jì)算
電動機(jī)的輸出功率
輸入軸的輸入功率
中間軸的輸入功率
蝸桿軸的輸入功率
蝸輪軸的輸入功率
5.3各軸輸入轉(zhuǎn)矩的計(jì)算
公式（3）
將已知條件代入公式（3）中
輸入軸的轉(zhuǎn)矩
中間軸的轉(zhuǎn)矩
蝸桿軸的轉(zhuǎn)矩
蝸輪軸的轉(zhuǎn)矩
6高速級齒輪設(shè)計(jì)
6.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)
6.1.1齒輪類型的選擇
考慮到動力的傳遞沒有方向的變化以及節(jié)約加工成本，查《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》確定齒輪類型選擇為直齒。
6.1.2齒輪精度選擇
由于棒棒糖自動包裝機(jī)屬于一般工作機(jī)，所以理糖盤轉(zhuǎn)速比較低，因此選用7級精度。
6.1.3齒輪材料的選擇
小齒輪材料選為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，處理后硬度為280HBS。大齒輪材料選為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，處理后硬度為240HBS，且兩者硬度差40HBS。
6.1.4齒輪齒數(shù)選擇
小齒輪齒數(shù) ;
大齒輪齒數(shù) ，取=81
6.2計(jì)算
6.2.1按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算
公式（4）
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》確定式中各值
載荷系數(shù) ；
小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 ；
齒寬系數(shù) ；
材料的彈性影響系數(shù) ；
按齒面硬度確定小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
；
按齒面硬度確定大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
；
通過盈利循環(huán)次數(shù)確定接觸疲勞壽命系數(shù)
確定使用壽命系數(shù) ；
；
確定疲勞許用應(yīng)力
失效概率為1%，安全系數(shù)S=1
則
將所確定的各值代入公式（4）中，
為便于加工，以及后續(xù)齒輪和軸系的設(shè)計(jì)，取模數(shù)m=2；
則
確定齒輪寬度及中心距
中心距
齒輪寬度
6.2.2按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算
公式（5）
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》確定公式（5）中各值
確定小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
確定大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
確定齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù)
確定彎曲疲勞許用應(yīng)力
確定載荷系數(shù)K
確定齒形系數(shù)
確定應(yīng)力校正系數(shù)
確定兩齒輪的，并比較大小
比較后，大齒輪的數(shù)值大。
將各值代入公式（5）中
考慮到便于加工，取m=2
最終確定高速級齒輪參數(shù)
中心距
分度圓
齒輪寬度
7低速級齒輪設(shè)計(jì)
7.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)
7.1.1齒輪類型的選擇
考慮到動力的傳遞沒有方向的變化以及加工成本，查《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》確定齒輪類型選擇為直齒。
7.1.2齒輪精度選擇
由于棒棒糖自動包裝機(jī)屬于一般工作機(jī)，所以理糖盤轉(zhuǎn)速比較低，因此選用7級精度。
7.1.3齒輪材料的選擇
小齒輪材料選為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，處理后硬度為280HBS。大齒輪材料選為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，處理后硬度為240HBS，且兩者硬度差40HBS。
7.1.4齒輪齒數(shù)選擇
小齒輪齒數(shù) ;
大齒輪齒數(shù)
7.2計(jì)算
7.2.1按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算
公式（6）
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》確定公式（6）中各值
載荷系數(shù) ；
小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 ；
齒寬系數(shù) ；
材料的彈性影響系數(shù) ；
按齒面硬度確定小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
；
按齒面硬度確定大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
；
通過盈利循環(huán)次數(shù)確定接觸疲勞壽命系數(shù)
；
；
確定解除疲勞壽命系數(shù)
確定疲勞許用應(yīng)力
失效概率為1%，安全系數(shù)S=1
則，
將所確定的各值代入公式（6）中，
計(jì)算圓周速度
計(jì)算齒寬
計(jì)算齒寬與齒高之比
所以，
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》確定載荷系數(shù)K
所以，
按實(shí)際的載荷系數(shù)校正分度圓直徑
計(jì)算模數(shù)
7.2.2按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算
公式（7）
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》確定式公式（7）各值
確定小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
確定大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
確定齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù)
確定彎曲疲勞許用應(yīng)力，取疲勞安全系數(shù)S=1.4
確定載荷系數(shù)K
確定齒形系數(shù)
確定應(yīng)力校正系數(shù)
確定兩齒輪的，并比較大小
比較后，確定大齒輪的數(shù)值大。
將各值代入公式（7）中
將模數(shù)元整，取m=2.5
確定最終齒數(shù) 取
所以，最終確定高速級齒輪參數(shù)
分度圓
中心距
齒輪寬度
8蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)
8.1設(shè)計(jì)條件
根據(jù)要求確定輸入功率
蝸桿轉(zhuǎn)速
傳動比
工作條件：無沖擊、無塵
使用壽命
8.2確定蝸桿傳動的傳動類型以及選擇材料
8.2.1傳動類型
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用ZI（漸開線蝸桿）。
8.2.2選擇材料
考慮到蝸桿傳動的功率不大，速度較小，所以蝸桿采用40Cr；因希望效率高些，耐磨性好些，所以蝸桿螺旋齒面要求調(diào)質(zhì)處理，處理后硬度為45~55HRC。蝸輪采用鑄錫磷青銅（ZCuSn10P1）,采用金屬模工藝鑄造。
8.3設(shè)計(jì)計(jì)算
根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。
8.3.1按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)
確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》確定下列各值
載荷分布不均勻系數(shù)
使用系數(shù)
動載系數(shù)
載荷系數(shù)
彈性系數(shù)
接觸系數(shù)
基本接觸應(yīng)力
蝸輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
計(jì)算壽命系數(shù)
計(jì)算許用接觸應(yīng)力
計(jì)算中心距
公式（8）
將各值代入公式（8）中
考慮到方便加工以及后續(xù)的軸系分布設(shè)計(jì)，取，由于，可確定模數(shù)，蝸桿分度圓直徑，可確定，因此，上述計(jì)算結(jié)果可用。
8.3.2蝸桿的主要參數(shù)與幾何尺寸
軸向齒距
齒根圓直徑
直徑系數(shù)
分度圓導(dǎo)程角
齒頂圓直徑
蝸桿軸向齒厚
蝸桿頭數(shù)
蝸桿寬度
8.3.3蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸
蝸輪齒數(shù)
變位系數(shù)
蝸輪分度圓直徑
蝸輪喉圓直徑
蝸輪齒根圓直徑
蝸輪咽喉母圓半徑
8.3.4按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核
公式（9）
根據(jù)公式（9）進(jìn)行校核
確定當(dāng)量齒數(shù)
因
所以
確定螺旋角系數(shù)
確定ZCuSn10P1的基本許用彎曲應(yīng)力
確定壽命系數(shù)
計(jì)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
因?yàn)?，所以上述設(shè)計(jì)參數(shù)滿足條件。
9軸上其他零件設(shè)計(jì)
9.1軸最小直徑的計(jì)算及危險軸的校核
9.1.1 輸入軸
材料40Cr(調(diào)質(zhì)處理)，硬度為280HBS，取 A0=107
公式（10）
將各數(shù)值代入公式（10）中
=9.864 mm 取25mm
9.1.2 中間軸
材料40Cr(調(diào)質(zhì)處理)，硬度280HBS，取 A0=110
公式（11）
將各值代入公式（11）中
=15.117mm 取30mm
9.1.3蝸桿軸
材料40Cr（調(diào)質(zhì)處理），硬度250HBS，取
公式（12）
將各值代入公式（12）中
=24.105mm 取35mm
9.1.4蝸輪軸
材料40Cr（調(diào)制處理），硬度280HBS，取
公式（13）
將各值代入公式（13）中
取60mm
9.1.5危險軸的校核
根據(jù)數(shù)據(jù)判斷，輸入軸軸為危險軸，所以需要對其進(jìn)行校核。
圖1
如圖1所示小齒輪受力
=440.176 N 公式（14）
=160.211 N 公式（15）
受力分析
由軸的結(jié)構(gòu)圖得 L1=396mm L2=60mm
水平面
由
公式（16）
公式（17）
得 FNH1=21.080N
FNH2=139.131N
彎矩 M==8347.68 N·mm
鉛垂面
由
公式（18）
公式（19）
得 FNV1=57.918N
FNV2=382.258 N
彎矩 M==22935.528 N·mm
總彎矩 M==32435.735 N·mm
扭矩 T=7438 N·mm
按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度，計(jì)算取α=0.6
公式（20）
將各值代入公式（20）中
=21MPa
之前已選軸材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，
70 MPa，
因?yàn)? <,
所以輸入軸是安全的。
9.2軸承選擇及校核
9.2.1輸入軸軸承的選擇及校核
由于輸入軸軸承段直徑為25mm，所以根據(jù)條件查《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》確定輸入軸采用深溝球軸承，軸承代號為6005。
校核過程如下：
輸入軸軸承為6005。
查《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》得基本額定動載荷：
C=15.2kN
軸承受到的徑向載荷：
F=F=377.1N
F=F=981.1N
派生軸向力為：取e=0.4
Fd1=eFr1=150.8 N
Fd2=eFr2=392.4 N
兩軸承正裝，由于齒輪為直齒，無軸向力，所以Fae=0。
因?yàn)镕ae+Fd2＞Fd1,所以左端軸承1被壓緊，右端軸承2放松。
所以軸向力 Fa1=Fae+Fd2=392.4 N
Fa2=Fd2=392.4 N
6005軸承判斷系數(shù) e=0.4。
＞e
0.4
確定動載荷系數(shù) X1=0.44, Y1=1.40
X2=1，Y2=0
取fp=1.1當(dāng)量動載荷 P1=fp(X1Fr1+Y1Fa1)=786.8N
P2=fp(X2Fr2+Y2Fa2)=1079.2 N
因?yàn)镻1
12000h
所以壽命滿足使用要求。
9.2.2中間軸軸承的選擇及校核
由于中間軸軸承段直徑為30mm，根據(jù)條件查《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》確定中間軸采用深溝球軸承，軸承代號為6006。
校核過程如下：
中間軸軸承為6006。
查《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》得基本額定動載荷
C=15.2kN
軸承受到的徑向載荷 F=F=377.1N
F=F=981.1N
派生軸向力為：取e=0.4
Fd1=eFr1=150.8 N
Fd2=eFr2=392.4 N
兩軸承正裝，由于齒輪為直齒，無軸向力，所以Fae=0。
因?yàn)镕ae+Fd2＞Fd1,所以左端軸承1被壓緊，右端軸承2放松。
所以軸向力
Fa1=Fae+Fd2=392.4 N
Fa2=Fd2=392.4 N
6006軸承判斷系數(shù) e=0.4。
＞e
0.4
確定動載荷系數(shù) X1=0.44, Y1=1.40
X2=1，Y2=0
取fp=1.1當(dāng)量動載荷
P1=fp(X1Fr1+Y1Fa1)=786.8N
P2=fp(X2Fr2+Y2Fa2)=1079.2 N
因?yàn)镻112000h
所以壽命滿足使用要求。
9.2.3蝸桿軸
由于蝸桿軸軸承段直徑為35mm，根據(jù)條件查《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》確定蝸桿軸采用角接觸軸承，軸承代號為7007C。
校核過程如下：
蝸桿軸軸承為7007C。
查《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》得基本額定動載荷
C=19.5 kN
軸承受到的徑向載荷
F=F=3042.2N
F=F=2354.5N
派生軸向力為：取e=0.4
Fd1=eFr1=1216.9 N
Fd2=eFr2=941.8 N
兩軸承正裝，由于齒輪為直齒，無軸向力，所以Fae=0。
因?yàn)镕ae+Fd2P2，所以以軸承1作為壽命計(jì)算軸承。
球軸承ε=3
將各值代入公式（21）中
=16765 h >12000h
所以壽命滿足使用要求。
9.2.4蝸輪軸
由于渦輪軸上端軸承段基本沒有軸向載荷，所以根據(jù)條件查《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》確定蝸輪軸上部才用深溝球軸承，軸承代號為6010；由于蝸輪軸下端同時承受軸向載荷和徑向載荷，所以根據(jù)條件查《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》確定采用角接觸軸承，軸承代號為7012C。
校核過程如下：
由于蝸輪軸兩端采用不同軸承，但是底部7012C軸承承受絕大部分載荷，所以只對7012C軸承使用壽命進(jìn)行校核。
查《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》得基本額定動載荷
C=19.5 kN
軸承受到的徑向載荷 F=F=3042.2N
派生軸向力為
取e=0.4 Fd1=eFr1=1216.9 N
取Fae=1.5，且Fae+Fd212000h
所以壽命滿足使用要求。
9.3鍵的選擇及校核
9.3.1鍵的選擇
輸入軸 輸入聯(lián)軸器連接鍵：8×7×38
中間軸 大齒輪連接鍵：10×8×28
蝸桿軸 大齒輪連接鍵：12×8×39
蝸輪軸 輸出聯(lián)軸器連接鍵：14×9×40
蝸輪連接鍵：18×11×56
上述各鍵材料均為Q275A。
9.3.2輸入軸上鍵連接強(qiáng)度校核
輸入軸上只有一個鍵連接，聯(lián)軸器鏈接鍵：8×7×38。圓頭普通平鍵，材料Q275A,許用壓應(yīng)力=120MPa。
強(qiáng)度計(jì)算公式
公式（22）
公式中數(shù)據(jù) = 7.483N·m
k=3.5mm
l= 38mm
d=24 mm
所以 =4.688 MPa
因?yàn)?＜所以滿足強(qiáng)度要求。
9.3.3中間軸鍵連接強(qiáng)度校核
中間軸上只有一個鍵連接，聯(lián)軸器鏈接鍵：10×8×28。圓頭普通平鍵，材料Q275A,許用壓應(yīng)力=120MPa。
數(shù)據(jù) =32.96N·m
k=4mm
l= 28mm
d=34 mm
將上述數(shù)據(jù)代入公式（22）中
得 =17.311 MPa
因?yàn)?＜所以滿足強(qiáng)度要求。
9.3.4蝸桿軸鍵連接強(qiáng)度校核
蝸桿軸上只有一個鍵連接，聯(lián)軸器鏈接鍵：12×8×39。圓頭普通平鍵，材料Q275A,許用壓應(yīng)力=120MPa。
數(shù)據(jù) =103.34N·m
k=4mm
l= 39mm
d=42 mm
將上述數(shù)據(jù)代入公式（22）中
得 =31.545MPa
因?yàn)?＜所以滿足強(qiáng)度要求。
9.3.5蝸輪軸鍵連接強(qiáng)度校核
蝸輪軸上有兩個鍵，蝸輪鏈接鍵和輸出聯(lián)軸器鏈接鍵。都為圓頭普通平鍵，材料Q275A,許用壓應(yīng)
力=120MPa。
蝸輪鏈接鍵尺寸 18×11×40
聯(lián)軸器鏈接鍵尺寸 14×9×56
蝸輪連接鍵 = 968.325N·m
k=5.5 mm
l= 56 mm
d=60 mm
聯(lián)軸器鏈接鍵 = 968.325N·m
k=4.5mm
l= 40mm
d=46 mm
將上述數(shù)據(jù)代入公式（22）中
得
蝸輪鍵連接 =104.797 MPa
聯(lián)軸器鏈接鍵 =110.894 MPa
因?yàn)閮蓚€均為 ＜，所以都滿足強(qiáng)度要求。
9.4潤滑方式選擇
9.4.1 軸承潤滑方式選擇
根據(jù)條件可確定潤滑方式為脂潤滑。查 《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》確定潤滑劑為通用鋰基潤滑脂ZL-1。
9.4.2 齒輪潤滑方式選擇
根據(jù)條件查《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》確定齒輪采用浸油潤滑。圓柱齒輪浸入油的深度最低約一個齒高，但不少于10mm，最高不超過三分之一分度圓半徑，大齒輪的齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯x≥10mm。
10箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)
箱體是減速器的重要組成部件。它是傳動零件的基座，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。在保證強(qiáng)度和剛度的基礎(chǔ)上，因考慮到該傳動裝置用于食品包裝，可以最大限度上較小整體質(zhì)量，所以確定箱座壁厚5mm、箱蓋壁厚5mm、箱蓋凸緣厚度5mm、箱座凸緣厚度5mm。根據(jù)內(nèi)部軸系分布，確定減速器三圍尺寸為：長825mm、寬492mm、高221mm。
結(jié) 論
棒棒糖自動包裝機(jī)理糖機(jī)構(gòu)傳動裝置的設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，該傳動裝置為一個二級圓柱齒輪減速器與蝸輪蝸桿減速器組成的復(fù)合式減速器，其輸出功率為0.436kw，能夠滿足設(shè)計(jì)中的0.3kw的設(shè)計(jì)要求，其輸出轉(zhuǎn)速為4.3r/min，完全符合設(shè)計(jì)要求。該傳動裝置的最大特點(diǎn)在于將二級圓柱齒輪減速器與蝸輪蝸桿減速器復(fù)合于一個箱體內(nèi)，且最終將電動機(jī)輸出的垂直轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成水平轉(zhuǎn)矩，并將轉(zhuǎn)矩傳遞給理糖盤，完成其旋轉(zhuǎn)。由于設(shè)計(jì)要求理糖盤的轉(zhuǎn)速為4.3r/min，切電動機(jī)轉(zhuǎn)速偏高，這對傳動比得分配提出了比較大得挑戰(zhàn)。該傳動裝置的這一特點(diǎn)，恰好將這一挑戰(zhàn)迎刃而解，蝸輪蝸桿減速器的應(yīng)用，最大程度上增加了傳動比，而將這兩者減速器復(fù)合于一體，也在最大程度上節(jié)省了空間和設(shè)計(jì)難度，同時也在一定程度上節(jié)約了加工成本，減少了加工難度，這一點(diǎn)也是與以前類似減速器設(shè)計(jì)上的創(chuàng)新。該減速器的另一個優(yōu)點(diǎn)是承載能力強(qiáng)，抗沖擊能力大，工作穩(wěn)定，但是這一優(yōu)點(diǎn)也帶來了它的一個缺點(diǎn)，那就是整體質(zhì)量偏大，這也在一定程度上提高了安裝的難度。這一問題會在日后加以解決。
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致 謝
在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我深深地體會到“萬事開頭難”與“堅(jiān)持不懈”的真諦。每當(dāng)遇到困難，沒有動力的時候，我不止一次地感覺到，只要能夠開個頭，只要能夠堅(jiān)持著一步一步向前走去，哪怕再困難的問題都會迎刃而解。在本次設(shè)計(jì)中，我的指導(dǎo)教師，牛博英老師給予了我極大的幫助，不僅幫我解決了問題，也開拓了我的設(shè)計(jì)思路，再次對您致以深深的謝意。
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