目 录 OCHm;
设计计划任务书 ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎1 o6?l/nJ
传动方案说明﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎2 G5{Ot>;*%
电动机的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎3 2W3W/> 2h
传动装置的运动和动力参数﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎5 y,<$X.>QO|
传动件的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎6 &.*uc|{
轴的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎8 ZM~`Gd9K0E
联轴器的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎10 @+^c"=d1S
滚动轴承的选择及计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎13 5a(<%Q
<"
键联接的选择及校核计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎14 Dw |3Z
减速器附件的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎15 ]0D9N"
润滑与密封﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 64D%_8#m
设计小结﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 4YJ=q% G
参考资料﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎17 aed+C:N
bV3lE6z
+$(0w35V5
1.拟定传动方案 3$"/>g/
为了估计传动装置的总传动比范围,以便选择合适的传动机构和传动方案,可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速nw,即 _@E "7<\
v=1.1m/s;D=350mm; *?8RXer
nw=60*1000*v/(∏*D)=60*1000*1.1/(3.14*350) Q#WE|,a
一般常选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机作为原动机,因此传动装置总传动比约为17或25。 3
Lje<KzL
2.选择电动机 w3#`1T`N
1)电动机类型和结构形式 B
<+K<,S
按工作要求和工作条件,选用一般用途的Y(IP44)系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。 ?Bu}.0ku-$
2)电动机容量 5
R*lVUix
(1)卷筒轴的输出功率Pw 6s,2NeVWa
F=2800r/min; G\1J _al
Pw=F*v/1000=2800*1.1/1000 TmiWjQv`
(2)电动机输出功率Pd 797X71>
Pd=Pw/t /{DaPqRa
传动装置的总效率 t=t1*t2^2*t3*t4*t5 z{6YC~
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}Q>\t45
弹性联轴器 1个 =hcPTU-QU
t4=0.99; 9d"5wx
滚动轴承 2对 pruWO'b`
t2=0.99; /p$=Cg[K
圆柱齿轮闭式 1对 Wy(pLBmb
t3=0.97; H'h#wV`(
V带开式传动 1幅 q2!'==h2i
t1=0.95; nx;$dxx_Ws
卷筒轴滑动轴承润滑良好 1对 4zzlazU
t5=0.98; d +xA:
则 hwDXm9
t=t1*t2^2*t3*t4*t5=0.95*0.99^2*0.97*0.99*0.98=0.8762 ;\s~%~\
故 {{E jMBg{
Pd=Pw/t=3.08/0.8762 3G&0Ciet
(3)电动机额定功率Ped \[T{M!s
由第二十章表20-1选取电动机额定功率ped=4KW。 sJ7sjrEp1
3)电动机的转速 WFj*nS^~l
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, 6+Jry@
可选电动机的最小转速 Bj&_IDs4
Nmin=nw*6=60.0241*6=360.1449r/min "!a`ygqpT
可选电动机的最大转速 ?{j@6,
Nmin=nw*24=60.0241*24=1440.6 r/min *')Q {8`
同步转速为960r/min iIB9j8
选定电动机型号为Y132M1-6。 Oc^m_U8>^
4)电动机的技术数据和外形、安装尺寸 XSl!T/d
由表20-1、表20-2查出Y132M1-6型电动机的方根技术数据和 /p}{#DLB
外形、安装尺寸,并列表刻录备用。 &<=e_0zT
+',^((o
电机型号 额定功率 同步转速 满载转速 电机质量 轴径mm L1F###c
Y132M1-6 4Kw 1000 960 73 28 hA5,w_G/
/4H[4m]I
大齿轮数比小齿轮数=101/19=5.3158 :K;T Q
3.计算传动装置总传动比和分配各级传动比 p6[#f96^u
1)传动装置总传动比 (h|ch#
nm=960r/min; TC@bL<1
i=nm/nw=960/60.0241=15.9936 wlL8X7+:
2)分配各级传动比 s<d!+<
取V带传动比为 QnP{$rT
i1=3; Me<du&
T
则单级圆柱齿轮减速器比为 mb~./.5F
i2=i/i1=15.9936/3=5.3312 4$F:NW,v:)
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。 +]_nbWL(%
4.计算传动装置的运动和动力参数 ~xE=mg4le
1)各轴转速 f^u^-l
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 '5V^}/
n0=nm; v}f&q!
n1=n0/i1=60.0241/3=320r/min qf)C%3gXI
n2=n1/i2=320/5.3312=60.0241r/min gjQ=8&i
$^K]&Mft
2)各轴输入功率 6I5o2i
按机器的输出功率Pd计算各轴输入功率,即 /_HwifRQ
P0=Ped=4kw /4^G34
轴I 的功率 >j)
w\i
P1=P0*t1=4*0.95=3.8kw FXeV6zfrE
轴II功率 m]1!-`(*
P2=P1*t2*t3=3.8*0.99*0.97=3.6491kw 7:h<`_HT(X
3)各轴转矩 ||`qIElAW,
T0=9550*P0/n0=9550*4/960=39.7917 Nm BL0|\&*1
T1=9550*P1/n1=9550*3.8/320=113.4063 Nm ?LR"hZ>
T2=9550*P2/n2=9550*3.6491/60.0241=580.5878 Nm (GnVwJ<v9V
二、设计带轮 QP+c?ct}hF
1、计算功率 rv`2*B
P=Ped=4Kw mZ~mf->%
一班制,工作8小时,载荷平稳,原动机为笼型交流电动机 ,zG <7~m
查课本表8-10,得KA=1.1; z2.*#xTZn
计算功率 _IC,9bbg
Pc=KA*P=1.1*4=4.4kw v;Swo("
2选择普通V带型号 Lr wINVa
n0 =960r/min XynU/Go,
根据Pc=4.4Kw,n0=960r/min,由图13-15(205页)查得坐标点位于A型 ~Vwk:+):
d1=80~100 Gee~>:_Q{J
3、确定带轮基准直径 "$]ls9-%n
表8-11及推荐标准值 T.J`S(oI
小轮直径 2rF?Q?$,B
d1=100mm; Sy4
mZ}:
大轮直径 ^@ M [t<
d2=d1*3.5=100*3.5=350mm `}[VwQ
取标准件 p}96uaC1
d2=355mm; wH+FFXGJs
4、验算带速 fE'-.nA+
验算带速 Ft )t`E'%j
v=∏*d1*n0/60000=3.14*100*960/60000=5.0265m/s mVa?aWpez
在5~25m/s范围内 @k_Jl>X
从动轮转速 } /[_
n22=n0*d1/d2=960*100/355=270.4225m/s "3\oQvi.
n21=n0/3.5=960/3.5=274.2857m/s n?zbUA#
从动轮转速误差=(n22-n21)/n21=270.4225-274.2857/274.2857 45?*:)l:
=-0.0141 A*rZQh
b[
5、V带基准长度和中心距 S@9w'upd
初定中心距 g[m3IJzq
中心距的范围 hyJ
ded&D
amin=0.75*(d1+d2)=0.75*(100+355)=341.2500mm hU 9\y
amax=0.8*(d1+d2)=0.8*(100+355)=364mm ,2RC |h^O,
a0=350mm;
CEbzJ
初算带长 umZlIH[7
Lc=2*a0+pi*(d1+d2)/2+(d2-d1)^2/4/a0 ?@3#c
Lc = 1461.2mm UCe,2v%
选定基准长度 s.VUdR"
表8-7,表8-8查得 DLNa6
Ld=1600mm; zt-'SY
定中心距 rn5"o8|
a0+(Ld-Lc)/2=(1600-1461.3)/2=419.4206mm #.<*; rB
a=420mm; yT[Lzv#
amin=a-0.015*Ld=420-0.015*1600=396mm aUKh})B
amax=a+0.03*Ld=420+0.03*1600=468mm ov?.:M
6、验算小带轮包角 '.]e._T
验算包角 dNOX&$/=
=180-(d2-d1)*57.3/a=180-(355-100)*57.3/a I~d#p ]>
145.2107 >120度 故合格 "L9C
7、求V带根数Z fndK/~?]H
由式(13-15)得 '9IP;
查得 n1=960r/min , d1=120mm -Pqi1pj]
查表13-3 P0=0.95 K?5B>dv@A
由式13-9得传动比 ;[;)P tFz\
i=d2/(d1(1+0.0141)=350/(100*(1+0.0141)=3.5 ,Adus M
查表(13-4)得 di8W2cwz
]]\)=F`n77
由包角145.21度 f%bc64N(
查表13-5得Ka=0.92 fKPiRlLS
KL=0.99 ZmEG<T05
z=4.4/((0.95+0.05)*0.92*0.99)=3 x?%rx}h
8、作用在带上的压力F )9;(>cdl
查表13-1得q=0.10 HF*j`}
故由13-17得单根V带初拉力 r{pI-$
*Gg1h@&
三、轴 #g@
初做轴直径: &eThH,w$2
轴I和轴II选用45#钢 c=110 a9yIV5_N
d1=110*(3.8/320)^(1/3)=25.096mm >{O[t2&
取d1=28mm 6'RZ
d2=110*(3.65/60)^(1/3)=43.262mm o>xxmyW|
由于d2与联轴器联接,且联轴器为标准件,由轴II扭矩,查162页表 mA&RN"+V
取YL10YLd10联轴器 Y&?|k'7
Tn=630>580.5878Nm 轴II直径与联轴器内孔一致 >/7KL2*
取d2=45mm T^/Gj|N*
四、齿轮 ^m6k@VM
1、齿轮强度 z5x,fQw6O
由n2=320r/min,P=3.8Kw,i=3 `U{o:
采用软齿面,小齿轮40MnB调质,齿面硬度为260HBS,大齿轮用ZG35SiMn调质齿面硬度为225HBS。 p<Zs*
@
因 , B'G*y2UnG
SH1=1.1, SH2=1.1
91-P)%?
, 3v9gb,)y\
, 5en
[)3E
因: , ,SF=1.3 Y0/jH2 n
所以 '#cT4_D^lI
K$MJ#Zx^
lH#@^i|G
2、按齿面接触强度设计 /3)YWFZZc
设齿轮按9级精度制造。取载荷系数K=1.5,齿宽系数 OoAr%
小齿轮上的转矩 *kX3sG$8
按 计算中心距 GNhtnB
u=i=5.333 <.PPs:{8#
mm 7h9 fQ&y
齿数z1=19,则z2=z1*5.333=101 )
xfc-Q
模数m=2a/(z1+z2)=2.0667 取模数m=2.5 ]C}u-B746
确定中心矩a=m(z1+z1)/2=150mm E3CiZ4=5
齿宽b= z;fd#N:
b1=70mm,b2=60mm /RA1d<~$q
3、验算弯曲强度 ;kyL>mV{
齿形系数YF1=2.57,YF2=2.18 `nd#< w>
按式(11-8)轮齿弯曲强度 88 tFB
37:b D
!1a|5
xrn
4、齿轮圆周速度 /%J&/2Wz
@e.OU(Bf
按162页表11-2应选9做精度。与初选一致。 nZ`2Z7!
LyJTK1]#
9A/Kn]s(jj
M`9orq<
Vq\..!y
(n":]8}
?z)y%`}
Ckl7rpY+
五、轴校核: t6<sNzF&
t_dw}I
SQ~N X)
c-s`>m
0p:ClM2O
*f0.= ?
c:h.J4mv
6mI_Q2
Y2=Brtc[@
m'Ek p
9%3 r-U=
DuO%B
A]tf>H#1
~`G;=ITo
YmO"EWb
i">z8?qF
sl^s9kx;C$
6PzN>+t^y
圆周力Ft=2T/d1 AjL?Qh4
径向力Fr=Ft*tan =20度 标准压力角 r3c\;Ra7
d=mz=2.5*101=252.5mm r7Q:l ?F2
Ft=2T/d1=2*104.79/252.5=5852.5N o/x5
Fr=5852.5*tan20=2031.9N A<YZBR_
1、求垂直面的支承压力Fr1,Fr2 D)O6|DiO
由Fr2*L-Fr*L/2=0 7/D9n9F
得Fr2=Fr/2=1015.9N SQ^^1.V&/Y
9aF..
2、求水平平面的支承力 s!j(nUd/
FH1=FH2=Ft/2=2791.2N +QXYU8bYZ
H4y1Hpa,
\[IdR^<YM
3、画垂直面弯矩图 .kB3jfw0,
L=40/2+40/2+90+10=140mm XZep7d}
Mav=Fr2*L/2=1015.9*140/2=71.113Nm _ntW}})K
*xv/b=
9?}rpA`P
4、画水平面弯矩图 *0&i'0>
MaH=FH*L/2=2791.2*140/2=195.384Nm #)PGQ)(
t5X^(@q4N
cT>z
/K1$_
5、求合成弯矩图 ?) ,xZ1"
F"m}mf
M[
~2,M&H
'a-5UTT
6、求轴传递转矩 t0asW5f
T=Ft*d2/2=2791.2*2.5*101/2=352.389Nm <SC|A|
F'5d\ v
vY0V{u?J
o.
V0iS]
)Py+jc.
V&,<,iNN
L>5!3b=b
M;p q2$
:LIKp;
rt@-Pw!B
y`B!6p
5j
Z'EO
)(ZPSg$/F
Pu%>j'A
$MJDB
^pQ;0[9Y0
"PX3%II
SG|i/K|7
(y+5d00
kkE)zF
2$i 0yPv
7、求危险截面的当量弯矩 *Xtc`XH
从图可见a-a截面是最危险截面,其当量弯矩为 Acq>M^E3
轴的扭切应力是脉动循环应力 WH*=81)zp
取折合系数a=0.6代入上式可得 eR*
]<0=
#g`cih=QL
8、计算危险截面处轴的直径 ]g-qWSKU
轴的材料,用45#钢,调质处理,由表14-1查得 qiKtR
由表13-3查得许用弯曲应力 , 6m{$rBR
所以 z7Rcnr;
考虑到键槽对轴的削弱,将轴的最小危险直径d加4%。 u.L8tR:(
故d=1.04*25.4=26.42mm 9y|&T
由实际最小直径d=40mm,大于危险直径 Yqhz(&*)
所以此轴选d=40mm,安全 i;'X}KW
六、轴承的选择 Ye=7Y57Nr
由于无轴向载荷,所以应选深沟球轴承6000系列 K<7T}XzU$
径向载荷Fr=2031.9N,两个轴承支撑,Fr1=2031.9/2=1015.9N b{|/J <Fe
工作时间Lh=3*365*8=8760(小时) a9EI7pnq
因为大修期三年,可更换一次轴承 dG~B3xg;5i
所以取三年 |e-+xX|;
由公式 wyzBkRg.
式中 fp=1.1,P=Fr1=1015.9N,ft=1 (工作环境温度不高) !q6V@&
(深沟球轴承系列) X @jYQ.
<,cIc]eX
由附表选6207型轴承 ?nGf Wx^
七、键的选择 |8U7C\S[
选普通平键A型 qT>&
v_<
由表10-9按最小直径计算,最薄的齿轮计算 _:=OHURc
b=14mm,h=9mm,L=80mm,d=40mm y:[VRLo
由公式 +i_f.Ipp
所以 L+ETMk0
选变通平键,铸铁键 UE`4$^qs
l0_E9qh-i
所以齿轮与轴的联接中可采用此平键。 @61N[
八、减速器附件的选择 &{4Mo,x
1、通气器: `# M.t);^
由于在外界使用,有粉尘,选用通气室采用M18 1.5 Q.E^9giC
2、油面指示器: j!_^5d#d
选用油标尺,规格M16 8 8=c3^
3、起吊装置:采用箱盖吊耳,箱座吊耳 R6@~
4、放油螺塞:选用外六角细牙螺塞及垫片M16 1.5 H[!Q
5、窥视孔及视孔盖 K8 4cE
选用板结构的视孔盖 6M vRR
九、润滑与密封: ;s
B:s9M
1、齿轮的润滑:采用浸油润滑,由于低速级大齿轮的速度为: .L{+O6*c
|e;z"-3
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。 {f-/,g~
2、滚动轴承的润滑 =^AZx)Kwd
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。 Yl~?MOk
3、润滑油的选择 -[7,ph
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 VJtTbt;>
L-AN15润滑油 d8
Nh0!
4、密封方式选取: oS|~\,p"
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。 @C [|'[xQ
轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承外径决定。 I)%jPH:ua
设计小结: c^)E:J/
二、课程设计总结 %ih7Jt
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。 u.4vp]eU
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。 KY34 'Di
;OCI.S8
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。 n zrCOMld
$`dNl#G,
特别感谢—程莉老师。 F`V[G(f+r
l3#dfW{
参考资料目录 tBI+uu aa2
[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; YM*6W?
[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; yy.:0:ema
[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; +rpd0s49
[3]《设计手册软件》,网络上下载; Mciq9{8&