目 录 -<_$m6x"A
设计计划任务书 ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎1 i8X`HbmN
传动方案说明﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎2 KU9Z"9#
电动机的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎3 Xk mQBV"
传动装置的运动和动力参数﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎5 NmIHYN3
传动件的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎6 J'mDU
轴的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎8 er.L7
联轴器的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎10 ybdd;t}&1
滚动轴承的选择及计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎13 >-<8N-@"n
键联接的选择及校核计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎14 gIEl.
减速器附件的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎15 ~}ml*<z@
润滑与密封﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 S&jesG-F
设计小结﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 \kamcA
参考资料﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎17 &<'n^n
qk(P>q8[
?NNn:t iD
1.拟定传动方案 ~:Uwg+]j
为了估计传动装置的总传动比范围,以便选择合适的传动机构和传动方案,可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速nw,即 8[%Ao/m
v=1.1m/s;D=350mm; ;!@EixN-YH
nw=60*1000*v/(∏*D)=60*1000*1.1/(3.14*350) SF]@|
一般常选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机作为原动机,因此传动装置总传动比约为17或25。 +?D6T!)
2.选择电动机 th5g\h%j*
1)电动机类型和结构形式 m#H3:-h,
按工作要求和工作条件,选用一般用途的Y(IP44)系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。 +A_J1iJ<
2)电动机容量 o`,Qku k
(1)卷筒轴的输出功率Pw ^cvl:HOog
F=2800r/min; @R~5-m
Pw=F*v/1000=2800*1.1/1000 >cmE
t
(2)电动机输出功率Pd @gGRm
Pd=Pw/t ~vdkFc(8B
传动装置的总效率 t=t1*t2^2*t3*t4*t5 w2(guL($
式中,t1,t2,…为从电动机到卷筒之间的各传动机构和轴承的效率。由表2-4查得: ^,Ydr~|T
弹性联轴器 1个 s Wjy6;
t4=0.99; ~=r^3nZR/J
滚动轴承 2对 c>bq%}
t2=0.99; Eu<1Bse;
圆柱齿轮闭式 1对 i=FQGWAUu
t3=0.97; N@o?b
V带开式传动 1幅 s$h]
G[x
t1=0.95; (kBP(2V
卷筒轴滑动轴承润滑良好 1对 9<CG s3\
t5=0.98; _cDF{E+;
则 96Wp!]*
t=t1*t2^2*t3*t4*t5=0.95*0.99^2*0.97*0.99*0.98=0.8762 C"T1MTB
故 0IM8
Pd=Pw/t=3.08/0.8762 ?`?T7w|3
y
(3)电动机额定功率Ped =8G&3 R
由第二十章表20-1选取电动机额定功率ped=4KW。 %T`U^Pnr
3)电动机的转速 ~rbIMF4T`]
为了便于选择电动事,先推算电动机转速的可选范围。由表2-1查得V带传动常用传动比范围2~4,单级圆柱齿轮传动比范围3~6, t6N*6ld2b
可选电动机的最小转速 v*hRz;
Nmin=nw*6=60.0241*6=360.1449r/min }peBR80tQ
可选电动机的最大转速 Fr?z"
Nmin=nw*24=60.0241*24=1440.6 r/min iGXI6`F"
同步转速为960r/min dpZ;l 9
选定电动机型号为Y132M1-6。 DLPUqKL]
4)电动机的技术数据和外形、安装尺寸 7J$b$P0}
由表20-1、表20-2查出Y132M1-6型电动机的方根技术数据和 Nf,Z;5e
外形、安装尺寸,并列表刻录备用。 i?;r7>
n_K~vD
电机型号 额定功率 同步转速 满载转速 电机质量 轴径mm {-zMHVw=}
Y132M1-6 4Kw 1000 960 73 28 y k161\
FeJr\|FT
大齿轮数比小齿轮数=101/19=5.3158 [^H"FA[
3.计算传动装置总传动比和分配各级传动比 F-Z%6O,2
1)传动装置总传动比 T0HuqJty
nm=960r/min; ]J1S#Q5'
i=nm/nw=960/60.0241=15.9936 2R-A@UE2
2)分配各级传动比 \~rlgxd
取V带传动比为 dmrps+L
i1=3; rWtZj}A
则单级圆柱齿轮减速器比为 $*[{J+t_
i2=i/i1=15.9936/3=5.3312 CCijf]+
所得i2值符合一般圆柱齿轮和单级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。 Sywu=b
4.计算传动装置的运动和动力参数 >P KBo
1)各轴转速 &Jc_Fc(M
电动机轴为0轴,减速器高速轴为Ⅰ轴,低速轴为Ⅱ轴,各轴转速为 wy1X\PJjH
n0=nm; X##1!
ad
n1=n0/i1=60.0241/3=320r/min >/f_F6ay#
n2=n1/i2=320/5.3312=60.0241r/min |Q~cX!;
H Yr}wG
2)各轴输入功率 qgt[ ~i*
按机器的输出功率Pd计算各轴输入功率,即 JD>d\z2QC
P0=Ped=4kw 2B~wHv
轴I 的功率 qL5I#?OMkU
P1=P0*t1=4*0.95=3.8kw iSRpfU
轴II功率 Eq%@"-mo
P2=P1*t2*t3=3.8*0.99*0.97=3.6491kw %bXx!x8(
3)各轴转矩 @=S}=cl
T0=9550*P0/n0=9550*4/960=39.7917 Nm wHjLd$ +o
T1=9550*P1/n1=9550*3.8/320=113.4063 Nm N8cAqr
T2=9550*P2/n2=9550*3.6491/60.0241=580.5878 Nm !4@G3Ae22
二、设计带轮 {X]R-1>
1、计算功率 Q3W#`6jpF
P=Ped=4Kw }'"Gr%jf(
一班制,工作8小时,载荷平稳,原动机为笼型交流电动机
,"-Rf<q/
查课本表8-10,得KA=1.1; gB,G.QM*6
计算功率 D:\ g,\Z
Pc=KA*P=1.1*4=4.4kw SM 0M%
2选择普通V带型号 8cx=#Me
n0 =960r/min 5@Bu99`
根据Pc=4.4Kw,n0=960r/min,由图13-15(205页)查得坐标点位于A型 HY;o^drd
d1=80~100 ?VU(Pq*`
3、确定带轮基准直径 ^he=)rBb?
表8-11及推荐标准值 MWk:sBCqr
小轮直径 2],_^XBvB
d1=100mm; <3PL@orO
大轮直径 EUYCcL'G
d2=d1*3.5=100*3.5=350mm %b.UPS@I
取标准件 Gnm4gF!BI
d2=355mm; WnFG{S{s
4、验算带速 $S*4r&8ZD
验算带速 31+;]W=
v=∏*d1*n0/60000=3.14*100*960/60000=5.0265m/s }G46g#_6d>
在5~25m/s范围内 v<\A%
从动轮转速 .Jb$l$5'w
n22=n0*d1/d2=960*100/355=270.4225m/s ^62|d
n21=n0/3.5=960/3.5=274.2857m/s +Z2MIC|Ud
从动轮转速误差=(n22-n21)/n21=270.4225-274.2857/274.2857 <|O^>s;
=-0.0141 DH DZ_t:
5、V带基准长度和中心距 h5z)Lc^
初定中心距 pb60R|k
中心距的范围 0XwHP{XaO
amin=0.75*(d1+d2)=0.75*(100+355)=341.2500mm fyz
nuUl
amax=0.8*(d1+d2)=0.8*(100+355)=364mm `+lHeLz':
a0=350mm; g3@Rl2yQJ
初算带长 a>4uiFiv
Lc=2*a0+pi*(d1+d2)/2+(d2-d1)^2/4/a0 nm$Dd~mxW1
Lc = 1461.2mm 7fp(R&)1
选定基准长度 ln*icaDqf
表8-7,表8-8查得 x)rlyjFM
Ld=1600mm; y<R=
定中心距 hli|B+:m"
a0+(Ld-Lc)/2=(1600-1461.3)/2=419.4206mm q"KnLA(
a=420mm; 6}~pq1IF{
amin=a-0.015*Ld=420-0.015*1600=396mm <O?y-$~
amax=a+0.03*Ld=420+0.03*1600=468mm sH,kW|D
6、验算小带轮包角 2s*#u<I
验算包角 u/b7Z`yX}
=180-(d2-d1)*57.3/a=180-(355-100)*57.3/a j83? m
145.2107 >120度 故合格
+1C3`0(
7、求V带根数Z A|#`k{+1-
由式(13-15)得 V{-AP=C7
查得 n1=960r/min , d1=120mm `"yxdlXA
查表13-3 P0=0.95 %x;x_
由式13-9得传动比 \2[<XG(^
i=d2/(d1(1+0.0141)=350/(100*(1+0.0141)=3.5 P=N$qz$U
查表(13-4)得 87!C@XlK_
js^ ,(CS
由包角145.21度 -${DW^txMZ
查表13-5得Ka=0.92 9DQ)cy
KL=0.99 -!RtH |P
z=4.4/((0.95+0.05)*0.92*0.99)=3 J;t 7&Zpe
8、作用在带上的压力F ivO/;)=t
查表13-1得q=0.10 djQv[Vc{
故由13-17得单根V带初拉力 =*BIB5
rsn.4P=
三、轴 + Y.1)i}
初做轴直径: CF!Sa 6
轴I和轴II选用45#钢 c=110 [./6At&|
d1=110*(3.8/320)^(1/3)=25.096mm 3:/'t{ ^B
取d1=28mm l@j.hTO<
d2=110*(3.65/60)^(1/3)=43.262mm D(W,yq~7uY
由于d2与联轴器联接,且联轴器为标准件,由轴II扭矩,查162页表 ,y`CRlr:
取YL10YLd10联轴器 M`,~ mU
Tn=630>580.5878Nm 轴II直径与联轴器内孔一致 m .IU ;cR
取d2=45mm Y&H}xn
四、齿轮 .%BT,$1K
1、齿轮强度 -Ue$T{;RoH
由n2=320r/min,P=3.8Kw,i=3 Z0!5d<
采用软齿面,小齿轮40MnB调质,齿面硬度为260HBS,大齿轮用ZG35SiMn调质齿面硬度为225HBS。 {yAL+}
因 , Xy ,lA4IP
SH1=1.1, SH2=1.1 Eh</? Qv\
, 2A`A\19t
, [sV"ws
因: , ,SF=1.3 5FVndMM#y
所以 'XQ`g CF=
t9
\x%=
b2(RpY2Y
2、按齿面接触强度设计 m ~#!
设齿轮按9级精度制造。取载荷系数K=1.5,齿宽系数 W+wA_s2&D
小齿轮上的转矩 ',3HlOJ:
按 计算中心距 B0$:b!
u=i=5.333 l5%G'1w#,j
mm j| Wv7
齿数z1=19,则z2=z1*5.333=101 W/z7"#
模数m=2a/(z1+z2)=2.0667 取模数m=2.5 7`vEe'qz
确定中心矩a=m(z1+z1)/2=150mm 75nNh~?)\
齿宽b= <tpmUA[]
b1=70mm,b2=60mm
e:E0 "<
3、验算弯曲强度 {_N,=DQ!
齿形系数YF1=2.57,YF2=2.18 HjvCujJ
按式(11-8)轮齿弯曲强度 M}:=zcZ l
C$Lu]pIL*
Tm^89I]L
4、齿轮圆周速度 +h^jC9,m~{
vr#+0:|
按162页表11-2应选9做精度。与初选一致。 uJx"W
8 a!Rb-Q:
kh~'Cn "O
V6$xcAE"</
"q}FPJ^l_N
(Q[fS:U
g,`A[z2
K/m3
五、轴校核: lN,/3\B
^
&E}r{?
]3ONFa
AL/?,%F
M7f;Pa
gM>t0)mGK
HCK|~k
qbrp P(.
DU%w1+u
s,bERN7'yO
o:Qv
JcB
A,su;Qh
-?]W*f
G6VF>2
(%iRaw7hp
AE: Z+rM*
7\_o.(g#-
b[z]CP
圆周力Ft=2T/d1 f)]%.>
径向力Fr=Ft*tan =20度 标准压力角 h%WE=\,Qp
d=mz=2.5*101=252.5mm PcB_oG g
Ft=2T/d1=2*104.79/252.5=5852.5N 01!s"wjf
Fr=5852.5*tan20=2031.9N -(#I3h;I
1、求垂直面的支承压力Fr1,Fr2 fQrhsuCrC
由Fr2*L-Fr*L/2=0 'c\iK=fl
得Fr2=Fr/2=1015.9N nEzf.[+9/
t+oJV+@
2、求水平平面的支承力 _%'},Xd.z
FH1=FH2=Ft/2=2791.2N u66XN^
5J8r8` t
Bq/:Nd[y
3、画垂直面弯矩图 ~['Kgh_;
L=40/2+40/2+90+10=140mm \~P=U;l=pO
Mav=Fr2*L/2=1015.9*140/2=71.113Nm yH][(o=2
}@if6(0
f7Ul(D:j\
4、画水平面弯矩图 rt
JtK6t
MaH=FH*L/2=2791.2*140/2=195.384Nm +_-bJo2a
4|A>b})H
</uOe.l>Q
t1E[uu ,V8
5、求合成弯矩图 .^J2.>.
T843":
6TP7b|
0"~i^
6、求轴传递转矩 L(GjZAP
T=Ft*d2/2=2791.2*2.5*101/2=352.389Nm 9@Cv5L?p\
R^{)D3
1+?^0%AC
z;@*r}H
y
qtKy
= k\J<
@F(mi1QO
r$)w7Gk<
n~VD uKn9
1+?N#Fh
~
T>U
iQ{G(^sZN
iR"N13
r'gOVi4t1*
F;^F+H
`~eUee3b.~
k4 F"'N
F5S@I;
gv5*!eI
^n0]dizB
e{Z &d
7、求危险截面的当量弯矩 7gRgOzWfV
从图可见a-a截面是最危险截面,其当量弯矩为 1;VHM'
轴的扭切应力是脉动循环应力 hMtf.3S7c
取折合系数a=0.6代入上式可得 S*yjee<@
#m={yck *
8、计算危险截面处轴的直径 ,@5I:X!rR
轴的材料,用45#钢,调质处理,由表14-1查得 S6fb f>[
由表13-3查得许用弯曲应力 , g}]t[}s1]
所以 'uy/o)L
考虑到键槽对轴的削弱,将轴的最小危险直径d加4%。 fFQ|T:vm
故d=1.04*25.4=26.42mm 1'?4m0W1
由实际最小直径d=40mm,大于危险直径 iYC9eEF
所以此轴选d=40mm,安全 .bio7c6
六、轴承的选择 Hc`A3SMR
由于无轴向载荷,所以应选深沟球轴承6000系列 ,0LU~AGe
径向载荷Fr=2031.9N,两个轴承支撑,Fr1=2031.9/2=1015.9N B#9{-t3Vf
工作时间Lh=3*365*8=8760(小时) =hl }.p
因为大修期三年,可更换一次轴承 4[N^>qt =
所以取三年 }f2r!7:x
由公式 0Fu~%~#E$
式中 fp=1.1,P=Fr1=1015.9N,ft=1 (工作环境温度不高) 8_N]e'WUh
(深沟球轴承系列) H/}]FmjN
.YuJJJv
由附表选6207型轴承 r7qh>JrO
七、键的选择 .ji_nZ4.+
选普通平键A型 1) Zf3Y8
由表10-9按最小直径计算,最薄的齿轮计算 @V!r"Bkg.
b=14mm,h=9mm,L=80mm,d=40mm _o8?E&d
由公式 1@$Ko5
所以 ZRYEqSm
选变通平键,铸铁键 ++E3]X|
Pi|o` d
所以齿轮与轴的联接中可采用此平键。 9?k_y ZV
八、减速器附件的选择 c [5KG}
1、通气器: 2it?$8#i
由于在外界使用,有粉尘,选用通气室采用M18 1.5 t45Z@hmcW
2、油面指示器: mx=BD'
选用油标尺,规格M16 j1(D]Z=\
3、起吊装置:采用箱盖吊耳,箱座吊耳 aM;W$1h
4、放油螺塞:选用外六角细牙螺塞及垫片M16 1.5 A<ynIs<
5、窥视孔及视孔盖 b".L_Ma1*
选用板结构的视孔盖 {26ONa#i
九、润滑与密封: +]Y,q
w
1、齿轮的润滑:采用浸油润滑,由于低速级大齿轮的速度为: Od|$Y+@6
A=
w9V
查《课程设计》P19表3-3大齿轮浸油深度为六分之一大齿轮半径,所以取浸油深度为30mm。 nl9P,
d
2、滚动轴承的润滑 IY*EA4>
采用飞溅润滑在箱座凸缘面上开设导油沟,并设挡油盘,以防止轴承旁齿轮啮合时,所挤出的热油溅入轴承内部,增加轴承的阻力。 V(E/'DR
3、润滑油的选择 vY_-Ranj#.
齿轮与轴承用同种润滑油较为便利,考虑到该装置用于小型设备选用 Lco&Fp
L-AN15润滑油 VJS8)oI~
4、密封方式选取: 4!wR_@W^El
选用凸缘式端盖,易于调整轴承间隙,采用端盖安装毡圈油封实现密封。 7hcNf,
轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承外径决定。 E6 WA}_
设计小结: ?^N3&ukkyo
二、课程设计总结 nqf,4MR
设计中运用了Matlab科学工程计算软件,用notebook命令调用MS—Word来完成设计说明书及设计总结,在设计过程中用了机械设计手册2.0 软件版辅助进行设计,翻阅了学过的各种关于力学,制图,公差方面的书籍,综合运用了这些知识,感觉提高许多,当然尤其是在计算机软件CAD 方面的运用,深切感到计算机辅助设计给设计人员带来的方便,各种设计,计算,制图全套完成。 y8DhOlewQ
由于没有经验,第一次做整个设计工作,在设计过程中出现了一些错误比如线形,制图规格,零件设计中的微小计算错误等都没有更正,设计说明书的排版也比较混乱等等。对图层,线形不熟悉甚至就不确定自己画出的线,在出图到图纸上时实际上是什么样子都不知道 ,对于各种线宽度,没有实际的概念。再比如标注较混乱,还是因为第一次做整个设计工作,没有经验,不熟悉。 jQ)T6 7
+}a ]GTBgA
这次设计的目的是掌握机械设计规律,综合运用学过的知识,通过设计计算,绘图以及运用技术标准,规范设计手册等有关设计资料进行全面的机械设计技能训练。目的已经达到,有许多要求、标准心中虽然明确理解掌握但是要全力,全面的应用在实际中,还有待于提高水平。 1</kTm/Qa
oqeSG.1
特别感谢—程莉老师。 =yy5D$\
*Aa?yg:=
参考资料目录 b3VS\[p
[1]《机械设计基础》,机械工业出版社,任成高主编,2006年2月第一版; C/-63O_
[2]《简明机械零件设计实用手册》,机械工业出版社,胡家秀主编,2006年1月第一版; l\n@cQR
[3]《机械设计-课程设计图册》,高等教育出版社,龚桂义主编,1989年5月第三版; `Ry]y"K
[3]《设计手册软件》,网络上下载; k]I0o)+O.
[4] 湖南工院学生论坛----机械制图专栏---bbs.yeux.cn !e?.6% %
C7O6qpO
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Nw=60.0241r/min mbueP.q[?
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T1=113.4063Nm j+uLV{~g6
T2=589.5878Nm [J4gH^Z_
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KA=1.1 h1B16)
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