目 录 9wbj}tN\z
设计计划任务书 ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎1 E.eUd4XG
传动方案说明﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎2 ?/|KM8
电动机的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎3 XR|U6bf]
传动装置的运动和动力参数﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎5 7!U^?0?/
传动件的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎6 <\ EJ:
轴的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎8 :T )R;E@
联轴器的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎10 W`v$-o-
滚动轴承的选择及计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎13 03H0(ku=
键联接的选择及校核计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎14 ->L> `<7(
减速器附件的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎15 e2qSU[
润滑与密封﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 U*4r<y9R
设计小结﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 Q>(a JF
参考资料﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎17 S`8Iu[Ma
"fu:hHq
* o{7 a$V
1.拟定传动方案 z3I
|jy1
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 %X|u({(zb
v=1.1m/s;D=350mm; !|Wf
mU
nw=60*1000*v/(∏*D)=60*1000*1.1/(3.14*350) rld8hFj
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。 [ylRq7^e
2.选择电动机 8PR\a!"
1)电动机类型和结构形式 nvQTJ4,,
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。 #/B g5:
2)电动机容量 V]NCFG
(1)卷筒轴的输出功率Pw QQJf;p7
F=2800r/min; d}Q%I
Pw=F*v/1000=2800*1.1/1000 YD;G+"n?T
(2)电动机输出功率Pd <*(^QOM
Pd=Pw/t MXiQWg$
传动装置的总效率 t=t1*t2^2*t3*t4*t5 >L')0<!&
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: "+E\os72|
弹性联轴器 1个 _"*}8{|
t4=0.99; *:"@
滚动轴承 2对 +z4E:v
t2=0.99; Wdi`ZE
圆柱齿轮闭式 1对 u}b%-:-
t3=0.97; dci<Rz`h
V带开式传动 1幅 (x
fN=Te,-
t1=0.95; [5!dO\-[
卷筒轴滑动轴承润滑良好 1对 kH8/8
t5=0.98; NfUt\ p*
则 >,[@SF%
t=t1*t2^2*t3*t4*t5=0.95*0.99^2*0.97*0.99*0.98=0.8762 Ol~M
BQs
故 pH3<QNq5
Pd=Pw/t=3.08/0.8762 d6W\
\6V
(3)电动机额定功率Ped U*b7 Pxq;
由第二十章表20-1选取电动机额定功率ped=4KW。 /3&MUB*z&y
3)电动机的转速 |{v#'";O:
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, |kP utB
可选电动机的最小转速 P?S]Q19Q4
Nmin=nw*6=60.0241*6=360.1449r/min p6Z|)1O]
可选电动机的最大转速 axpZ`BUc
Nmin=nw*24=60.0241*24=1440.6 r/min oC-v>&bW
同步转速为960r/min j+@3.^vK
选定电动机型号为Y132M1-6。 uFhaN\S
4)电动机的技术数据和外形、安装尺寸 )U=]HpuzI
由表20-1、表20-2查出Y132M1-6型电动机的方根技术数据和 T7%!JBg@
外形、安装尺寸,并列表刻录备用。 LT"H-fTgs
^GyZycch
电机型号 额定功率 同步转速 满载转速 电机质量 轴径mm $xWUzg1<U
Y132M1-6 4Kw 1000 960 73 28 z_N";Rn
\5 rJ
大齿轮数比小齿轮数=101/19=5.3158 k/D{&(F ~
3.计算传动装置总传动比和分配各级传动比 `CI_zc=jx
1)传动装置总传动比 R<U]"4CBx
nm=960r/min; 0EF~Ouef
i=nm/nw=960/60.0241=15.9936 g/fpXO\
2)分配各级传动比 P#7=h:.522
取V带传动比为 - Z`RKR8C
i1=3; UKQ"sC
则单级圆柱齿轮减速器比为 #=={h?UDT
i2=i/i1=15.9936/3=5.3312 pQK SPr
所得i2值符合一般圆柱齿轮和单级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。 > (9\ cF{
4.计算传动装置的运动和动力参数 .p, VZ9
1)各轴转速 U8AH,?]#
电动机轴为0轴,减速器高速轴为Ⅰ轴,低速轴为Ⅱ轴,各轴转速为 nQoQNB
n0=nm; 1"L"LU'
n1=n0/i1=60.0241/3=320r/min e"52'zAV-
n2=n1/i2=320/5.3312=60.0241r/min (6Od
vj]>X4'i
2)各轴输入功率 Id##367R
按机器的输出功率Pd计算各轴输入功率,即 H#DvCw
P0=Ped=4kw r:;.?f@
轴I 的功率 10i$ b<O
P1=P0*t1=4*0.95=3.8kw uINdeq 7|F
轴II功率 ? ep#s$i
P2=P1*t2*t3=3.8*0.99*0.97=3.6491kw 0=#>w_B
3)各轴转矩 -^lc-$0
T0=9550*P0/n0=9550*4/960=39.7917 Nm c#sHnpP
T1=9550*P1/n1=9550*3.8/320=113.4063 Nm 18!y7
_cFT
T2=9550*P2/n2=9550*3.6491/60.0241=580.5878 Nm \?d3Pn5`
二、设计带轮 +)iMJ]>
1、计算功率 :#pdyJQ_
P=Ped=4Kw 3_~iq>l
一班制,工作8小时,载荷平稳,原动机为笼型交流电动机 %KXiB6<4
查课本表8-10,得KA=1.1; =i&,I{3
计算功率 7P7OTN
Pc=KA*P=1.1*4=4.4kw !6T"J!F#
2选择普通V带型号 iBd6&?E?<
n0 =960r/min <ZF|2
根据Pc=4.4Kw,n0=960r/min,由图13-15(205页)查得坐标点位于A型 #uw&u6*\q
d1=80~100 jk{(o09
3、确定带轮基准直径 R<Lf>p>_
表8-11及推荐标准值 *q*3SP/
小轮直径 67YC;J]n=z
d1=100mm; ksOGCd^G7
大轮直径 r8Mx+r
d2=d1*3.5=100*3.5=350mm 4
"HX1qP
取标准件 @)?]u
U"L
d2=355mm; {K]5[bMT
4、验算带速 \A"o[A2v
验算带速 -f)fiQ-<
v=∏*d1*n0/60000=3.14*100*960/60000=5.0265m/s _!R$a-
在5~25m/s范围内 _XV%}Xb'
从动轮转速 [d6!
n22=n0*d1/d2=960*100/355=270.4225m/s #Ub_m@@4
n21=n0/3.5=960/3.5=274.2857m/s t>I.1AS
从动轮转速误差=(n22-n21)/n21=270.4225-274.2857/274.2857 .h7s.p?
=-0.0141 L^3&
5、V带基准长度和中心距 _`|1B$@x
初定中心距 K>@yk9)vi
中心距的范围 $(aq;DR
amin=0.75*(d1+d2)=0.75*(100+355)=341.2500mm //U1mDFT
amax=0.8*(d1+d2)=0.8*(100+355)=364mm aa`(2%(:
a0=350mm; U]iI8c
初算带长 @h%V:c
Lc=2*a0+pi*(d1+d2)/2+(d2-d1)^2/4/a0 2Wz8E2.
Lc = 1461.2mm a /sj W
选定基准长度 G^~[|a4`
表8-7,表8-8查得 :$MOdL[ir
Ld=1600mm; &12KpEyf
定中心距 PgWWa*Ew
a0+(Ld-Lc)/2=(1600-1461.3)/2=419.4206mm NXU:b"G
S
a=420mm; :8A+2ra&
amin=a-0.015*Ld=420-0.015*1600=396mm <W80A J
amax=a+0.03*Ld=420+0.03*1600=468mm QF#w$%7
6、验算小带轮包角 wA=r]BT
验算包角 nqcq3o*B
=180-(d2-d1)*57.3/a=180-(355-100)*57.3/a 4wl1hp>,
145.2107 >120度 故合格 5ilGWkb`'X
7、求V带根数Z &AQqI
由式(13-15)得 Tlsh[@Q
查得 n1=960r/min , d1=120mm 3!"N;Q"
查表13-3 P0=0.95 m+kP"]v
由式13-9得传动比 *qd:f!Q3
i=d2/(d1(1+0.0141)=350/(100*(1+0.0141)=3.5 Gk,Bx1y
查表(13-4)得 U(#<D7}
XA>W>|
由包角145.21度 UN]gn>~j
查表13-5得Ka=0.92 b(H{i}{]
KL=0.99 cO~<iy
z=4.4/((0.95+0.05)*0.92*0.99)=3 ;c(a)_1
8、作用在带上的压力F n~N>;mP
查表13-1得q=0.10 9DxHdpOk
故由13-17得单根V带初拉力 2/LSB8n|
zUfq.
三、轴 m[9.'@ye
初做轴直径: 2ym(fk.6{
轴I和轴II选用45#钢 c=110 rFRcK>X\L
d1=110*(3.8/320)^(1/3)=25.096mm M!UTqf7XL
取d1=28mm Xwm3# o.&)
d2=110*(3.65/60)^(1/3)=43.262mm Da=EAG-{7
由于d2与联轴器联接,且联轴器为标准件,由轴II扭矩,查162页表 8Bf>
取YL10YLd10联轴器 BG>Y[u\N
Tn=630>580.5878Nm 轴II直径与联轴器内孔一致 ~MC|
取d2=45mm x84!/n^z
四、齿轮 4xy\
1、齿轮强度 {Su?*M2y
由n2=320r/min,P=3.8Kw,i=3 iNO>'7s7
采用软齿面,小齿轮40MnB调质,齿面硬度为260HBS,大齿轮用ZG35SiMn调质齿面硬度为225HBS。 q2qi~}l
因 , D*XrK0#Z`
SH1=1.1, SH2=1.1 :QE5 7.
, oaY_6
, NB-dlv1
因: , ,SF=1.3 sVLvnX,
所以 BQ@7^E[
Hq3|>OqC2Q
bjZJP\6
2、按齿面接触强度设计 p8rh`7
设齿轮按9级精度制造。取载荷系数K=1.5,齿宽系数 d+9V% T
小齿轮上的转矩 'solCAy
按 计算中心距 eA/n.V$z
u=i=5.333 ~6[?=mOi'
mm XHr*Rs.[=
齿数z1=19,则z2=z1*5.333=101 h3ygL" k
模数m=2a/(z1+z2)=2.0667 取模数m=2.5 o-,."|6
确定中心矩a=m(z1+z1)/2=150mm 54
lD+%E
齿宽b= C"hN2Z!CD|
b1=70mm,b2=60mm 615Ya<3f8
3、验算弯曲强度 D31X {dJ
齿形系数YF1=2.57,YF2=2.18 q!Du
J
按式(11-8)轮齿弯曲强度 #8$?#
dT
;Rrh$Ag
jUe@xis<T
4、齿轮圆周速度 eV;r /4
=C"[o\]VV
按162页表11-2应选9做精度。与初选一致。 b IDUa
Ss3p6%V/
&,X}M
l=@ B 'a
xQoZ[
Ox3=1M0
&5CRXf
|{(<A4W
五、轴校核: ]33!obM
BI'>\hX/V
AjzTszByu
tpfgUZ{
v88vr
lZFu|(
]l,BUf-O
SSK}'LQ
d?,'$$ aB
wQ_4_W
mH o#"tc
DUp`zW;B
F%OP,>zl
KX)n+{
7]=&Q4e4
l|CM/(99-
DfXkLOGik
z@*E=B1L
圆周力Ft=2T/d1 r- 8Awa
径向力Fr=Ft*tan =20度 标准压力角 (gt\R}
d=mz=2.5*101=252.5mm wu
<0or2
Ft=2T/d1=2*104.79/252.5=5852.5N _v!7
|&\
Fr=5852.5*tan20=2031.9N s~M4. 06P
1、求垂直面的支承压力Fr1,Fr2 $?= $F
由Fr2*L-Fr*L/2=0 *?)MJ@
得Fr2=Fr/2=1015.9N uD\R3cY
&@~K8*tmK
2、求水平平面的支承力 Cxf K(F
FH1=FH2=Ft/2=2791.2N u$ts>Q;5
&<&tdShI
_l
d.Xmvd
3、画垂直面弯矩图 0'^M}&zCi
L=40/2+40/2+90+10=140mm Kb~nC6yJc
Mav=Fr2*L/2=1015.9*140/2=71.113Nm N$fP\h^AR
7B?Y.B
{K^5q{u
4、画水平面弯矩图 qv!(In>u
MaH=FH*L/2=2791.2*140/2=195.384Nm kmQ:wf:
`<XS5h
h=
26V6Y2X
SN6 QX!3
5、求合成弯矩图 dOjly,!
6pt,]FlU
vYgJu-Sl
B'Yx/c&n
6、求轴传递转矩 92TuuN#{
T=Ft*d2/2=2791.2*2.5*101/2=352.389Nm aDS:82GMQ
l@`k:?
f<o|5r
o&JoeKXor
gtKih
%bcf% 7
oj 8r*
\XDiw~0
R
iZ)FW
-rDfDdT
<spG]Xa<
e$LC
-Jv,#Z3
Ey@^gHku\
KOixFn1
5Tn<
,Yag! i>;
\kE0h\
"8QRYV~Z
3M#x)cW
`zoHgn7B9q
7、求危险截面的当量弯矩 I:dUHN+@L5
从图可见a-a截面是最危险截面,其当量弯矩为 ydWr&E5
轴的扭切应力是脉动循环应力 5BrN
uR$
取折合系数a=0.6代入上式可得
?K-4T
&r,vD,
8、计算危险截面处轴的直径 :tWkK$
轴的材料,用45#钢,调质处理,由表14-1查得 %!` %21
由表13-3查得许用弯曲应力 , y&\4Wr9m
所以 FM]clC;X?
考虑到键槽对轴的削弱,将轴的最小危险直径d加4%。 b+Q{Z*
故d=1.04*25.4=26.42mm 73qE!(
由实际最小直径d=40mm,大于危险直径 WUS%4LL(
所以此轴选d=40mm,安全 =CzGI|pb
六、轴承的选择 g0 f4>m
由于无轴向载荷,所以应选深沟球轴承6000系列 gs<~)&x
径向载荷Fr=2031.9N,两个轴承支撑,Fr1=2031.9/2=1015.9N m mF0RNE
工作时间Lh=3*365*8=8760(小时) 7 [e-3
因为大修期三年,可更换一次轴承 S @[]znH
所以取三年 gj|5"'g%
由公式 $YJ 1P
式中 fp=1.1,P=Fr1=1015.9N,ft=1 (工作环境温度不高) ?0)K[Kd'Y
(深沟球轴承系列) gY+d[3N
KKwM\
由附表选6207型轴承 Sr+hB>{
七、键的选择 8kK L=
选普通平键A型 NG3?OAQTw
由表10-9按最小直径计算,最薄的齿轮计算 8{Wl
b=14mm,h=9mm,L=80mm,d=40mm B9l~Y/3|
由公式 SY9 5s
所以 _J*l,]}S
选变通平键,铸铁键 A}"|_&E
nLL2/!'n
所以齿轮与轴的联接中可采用此平键。 "%K'~"S#Q,
八、减速器附件的选择 0}GO$%l
1、通气器: -.Wwo(4
由于在外界使用,有粉尘,选用通气室采用M18 1.5 gpq ,rOIK
2、油面指示器: @de ZZ
选用油标尺,规格M16 @Ez>?#z
3、起吊装置:采用箱盖吊耳,箱座吊耳 >QDyG8*
4、放油螺塞:选用外六角细牙螺塞及垫片M16 1.5 IlF_g`
5、窥视孔及视孔盖 k8G4CFg}wP
选用板结构的视孔盖 aj|3(2;Kp
九、润滑与密封: S))B^).0-
1、齿轮的润滑:采用浸油润滑,由于低速级大齿轮的速度为: :TVo2Zm[@
$c*fbBM(&n
查《课程设计》P19表3-3大齿轮浸油深度为六分之一大齿轮半径,所以取浸油深度为30mm。 z<Z0/a2'1
2、滚动轴承的润滑 wsdZwik
采用飞溅润滑在箱座凸缘面上开设导油沟,并设挡油盘,以防止轴承旁齿轮啮合时,所挤出的热油溅入轴承内部,增加轴承的阻力。 E2l"e?AN~
3、润滑油的选择 ~LI }
齿轮与轴承用同种润滑油较为便利,考虑到该装置用于小型设备选用 L@RnLaoQ
L-AN15润滑油 xlcCL?qQj
4、密封方式选取: !UT!PX)
选用凸缘式端盖,易于调整轴承间隙,采用端盖安装毡圈油封实现密封。 hxdjmc-
轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承外径决定。 ~M7X]
设计小结: zEjl@Kf
二、课程设计总结 shGUG;
设计中运用了Matlab科学工程计算软件,用notebook命令调用MS—Word来完成设计说明书及设计总结,在设计过程中用了机械设计手册2.0 软件版辅助进行设计,翻阅了学过的各种关于力学,制图,公差方面的书籍,综合运用了这些知识,感觉提高许多,当然尤其是在计算机软件CAD 方面的运用,深切感到计算机辅助设计给设计人员带来的方便,各种设计,计算,制图全套完成。 /.s
L[X-G
由于没有经验,第一次做整个设计工作,在设计过程中出现了一些错误比如线形,制图规格,零件设计中的微小计算错误等都没有更正,设计说明书的排版也比较混乱等等。对图层,线形不熟悉甚至就不确定自己画出的线,在出图到图纸上时实际上是什么样子都不知道 ,对于各种线宽度,没有实际的概念。再比如标注较混乱,还是因为第一次做整个设计工作,没有经验,不熟悉。
p7+>]sqX
&pY$\
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。 <IU
O-0 5.
特别感谢—程莉老师。 _G`Q2hf"5
Gy+c/gK
参考资料目录 t(<k4 ji,
[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; 51%Rk,/o
[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; |5(CzXR]
[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; .WeSU0XG
[3]《设计手册软件》,网络上下载; QlVj#Jv;~
[4] 湖南工院学生论坛----机械制图专栏---bbs.yeux.cn DI/d(oFv`
4iSN.nxIZ
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LD{~6RP
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Nw=60.0241r/min ?gu!P:lZS
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P0=4Kw E`q)vk
ZY)&Fam}
P1=3.8Kw Y-y}gc_L
Pu2cU5n
P2=3.6491Kw B5qlU4km&
{G-y7y+E
LV]F?O[K=
T0=39.7917Nm 9d+z?J:
T1=113.4063Nm Mir(
}E
T2=589.5878Nm t|59/R
-aM7>YR
$*+`;PG-
vn.j>;E'
f!}e*oX
_3m\r*(vmQ
KA=1.1 M^y5 Dep
^4
~ V/
Pc=4.4Kw 6$5SS#
%xN91j["
$_u)~O4$
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