目 录 .tppCy
设计计划任务书 ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎1 nnvS.s`O
传动方案说明﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎2 r!O[|h
电动机的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎3 %NJ0Y(:9(
传动装置的运动和动力参数﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎5 "'@D\e}
传动件的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎6 o0>|
轴的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎8 </@5>hx/
联轴器的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎10 = :zPT;K
滚动轴承的选择及计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎13 >HRNB&]LdP
键联接的选择及校核计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎14 "Da-e\yA
减速器附件的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎15 9_F&G('V{a
润滑与密封﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 l6 }+,v@#
设计小结﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 hN~H8.g
参考资料﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎17 g/ShC8@=u
UKV<Ye|
);_ /0:
1.拟定传动方案 'DNxc
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 TQ:5@1aT
v=1.1m/s;D=350mm; lJ]QAO
nw=60*1000*v/(∏*D)=60*1000*1.1/(3.14*350) (aC=,5N
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。 &|}QdbW
2.选择电动机 <[-{:dH,5
1)电动机类型和结构形式 KdYR?rY
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。 Vdefgq@<
2)电动机容量 = Ul"{T<
(1)卷筒轴的输出功率Pw =$^90Q,Z;
F=2800r/min; (*=>YE'V{
Pw=F*v/1000=2800*1.1/1000 mMOgx
(2)电动机输出功率Pd doe3V-if
Pd=Pw/t l2YClK
传动装置的总效率 t=t1*t2^2*t3*t4*t5 !Q_Wbu\U
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: CGlEc
弹性联轴器 1个 /kK!xe
t4=0.99; .0RQbc9
滚动轴承 2对 wIR"!C>LE
t2=0.99; \`["IkSg7
圆柱齿轮闭式 1对 tU2#Z=a
t3=0.97; LAnC8O
V带开式传动 1幅 4 qY
t1=0.95; WcS`T?Xa
卷筒轴滑动轴承润滑良好 1对 J$5G8<d>
t5=0.98; NqD Hrx
则 ZzTkEz >
t=t1*t2^2*t3*t4*t5=0.95*0.99^2*0.97*0.99*0.98=0.8762 V*fv>f:Yv
故 Vy[xu$y
Pd=Pw/t=3.08/0.8762 \P9ms?((A
(3)电动机额定功率Ped |<,0*2
由第二十章表20-1选取电动机额定功率ped=4KW。 ~_"V7
3)电动机的转速 Ayg^<)JWh
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, "*j8G8
可选电动机的最小转速 @Lf&[_
Nmin=nw*6=60.0241*6=360.1449r/min @x}^2FE
可选电动机的最大转速 :[(%4se
Nmin=nw*24=60.0241*24=1440.6 r/min ~|Ln9f-g
同步转速为960r/min 0A~UuH0.
选定电动机型号为Y132M1-6。 cN?/YkW?]
4)电动机的技术数据和外形、安装尺寸 j<~T:Tk
由表20-1、表20-2查出Y132M1-6型电动机的方根技术数据和 D}X6I#U'/
外形、安装尺寸,并列表刻录备用。 sR83e|4I
yEbo`/ ]b
电机型号 额定功率 同步转速 满载转速 电机质量 轴径mm ?E+f<jol
Y132M1-6 4Kw 1000 960 73 28
Y/I)ECm
%xG<hNw/
大齿轮数比小齿轮数=101/19=5.3158 |ka/5o
3.计算传动装置总传动比和分配各级传动比 t2OBVzK
1)传动装置总传动比 0%[IG$u)|
nm=960r/min; EmrkaV-?k
i=nm/nw=960/60.0241=15.9936 7)[Ve1;/N
2)分配各级传动比 `[#id@Z1
取V带传动比为 7}~w9jK"F
i1=3; [wm0a4fg
则单级圆柱齿轮减速器比为 ;L -)$Dy4
i2=i/i1=15.9936/3=5.3312 o3|4PAA/
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。 $57Q
g1v
4.计算传动装置的运动和动力参数
JrLh=0i9
1)各轴转速 k[D,du')
电动机轴为0轴,减速器高速轴为Ⅰ轴,低速轴为Ⅱ轴,各轴转速为 ,.V<rDwN&
n0=nm; # |(>UM\
n1=n0/i1=60.0241/3=320r/min P*7G?
n2=n1/i2=320/5.3312=60.0241r/min 5psJv|Zo]
Ly^bP>2i
2)各轴输入功率 KN657 |f
按机器的输出功率Pd计算各轴输入功率,即 *P7/ry^<F
P0=Ped=4kw F@q9UlfB-
轴I 的功率 }i^|.VZZ
P1=P0*t1=4*0.95=3.8kw +"BJjxG
轴II功率 8UgogNR\
P2=P1*t2*t3=3.8*0.99*0.97=3.6491kw i.Y2]1
3)各轴转矩 sU*?H`U3d
T0=9550*P0/n0=9550*4/960=39.7917 Nm %CvVu)tc
T1=9550*P1/n1=9550*3.8/320=113.4063 Nm /J_],KdU
T2=9550*P2/n2=9550*3.6491/60.0241=580.5878 Nm n~\; +U
二、设计带轮 C"**>OGe
1、计算功率 !DSm[Z1
P=Ped=4Kw ]
L#c
<0
一班制,工作8小时,载荷平稳,原动机为笼型交流电动机 j[A(@w"
查课本表8-10,得KA=1.1; 7rRI-wZ
计算功率 D^m2iW;
Pc=KA*P=1.1*4=4.4kw =Hd#"9-
2选择普通V带型号 ElB[k<
n0 =960r/min 9U.Ctx:F
根据Pc=4.4Kw,n0=960r/min,由图13-15(205页)查得坐标点位于A型 d^6-P
R_
d1=80~100 V-go?b`
3、确定带轮基准直径 "p;tj74O9
表8-11及推荐标准值 lGR0-Gh2
小轮直径 %(khE-SW
d1=100mm; 9m2FH~
大轮直径 UxHI6,b
d2=d1*3.5=100*3.5=350mm [Z:P{yr
取标准件 0ElEaH1z
d2=355mm; }cCIYt\RK
4、验算带速 [fT$# '6
验算带速 a5ZXrWv
v=∏*d1*n0/60000=3.14*100*960/60000=5.0265m/s #9[>
在5~25m/s范围内 ~!5Qb{^
从动轮转速 ~>9G\/u j
n22=n0*d1/d2=960*100/355=270.4225m/s ^(C4Q?[2m
n21=n0/3.5=960/3.5=274.2857m/s LkzA_|8:D
从动轮转速误差=(n22-n21)/n21=270.4225-274.2857/274.2857 8+gp"!E
=-0.0141 ^VMCs/g6
5、V带基准长度和中心距 62'9lriQ
初定中心距 >}~[ew
中心距的范围 wH@S$WT
amin=0.75*(d1+d2)=0.75*(100+355)=341.2500mm Fs4shrt
amax=0.8*(d1+d2)=0.8*(100+355)=364mm M_%KhK
a0=350mm; d@{12hq
初算带长 KyVzf(^
Lc=2*a0+pi*(d1+d2)/2+(d2-d1)^2/4/a0 `Rt w'Uz
Lc = 1461.2mm yeta)@nH
选定基准长度 aBaiXv/*
表8-7,表8-8查得 \ Xh
C
Ld=1600mm; ~ <K,P
定中心距 LFi* O&
a0+(Ld-Lc)/2=(1600-1461.3)/2=419.4206mm U7n#TPet
a=420mm; q\i&ERr
amin=a-0.015*Ld=420-0.015*1600=396mm E+XS7':I
amax=a+0.03*Ld=420+0.03*1600=468mm Et}%)M
6、验算小带轮包角 PH8
88O
验算包角 >/4[OPB0R
=180-(d2-d1)*57.3/a=180-(355-100)*57.3/a 5ta;C G
145.2107 >120度 故合格 YfT
D
7、求V带根数Z aL&egM*
由式(13-15)得 9<3}zwJ
查得 n1=960r/min , d1=120mm __tA(uA
查表13-3 P0=0.95 }qp)VF
由式13-9得传动比 ._]Pz6
i=d2/(d1(1+0.0141)=350/(100*(1+0.0141)=3.5 \Q}Y"oq
查表(13-4)得 'JdK0w#
K7JZUS`C!
由包角145.21度 DN=W2MEfc
查表13-5得Ka=0.92 9"S iHp\)
KL=0.99 %Ul,9qG+
z=4.4/((0.95+0.05)*0.92*0.99)=3 ydO G8EI
8、作用在带上的压力F |+HJ>xA4I
查表13-1得q=0.10 9fbbJ"I+
故由13-17得单根V带初拉力 ,Il) t H
`0U\|I#
三、轴 1@'I eywg
初做轴直径: AHuIA{AdUR
轴I和轴II选用45#钢 c=110 2Uf/'
d1=110*(3.8/320)^(1/3)=25.096mm Y{dX[^[
取d1=28mm ;J+iwS*Z
d2=110*(3.65/60)^(1/3)=43.262mm &Lzd*}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 t`hes
$E
取YL10YLd10联轴器 N\tFK*U^I
Tn=630>580.5878Nm 轴II直径与联轴器内孔一致 ,jz~Np_2
取d2=45mm O[U`(A:
四、齿轮 xa]yq%
1、齿轮强度 ;!
?l8R
由n2=320r/min,P=3.8Kw,i=3 Y$,~"$su|
采用软齿面,小齿轮40MnB调质,齿面硬度为260HBS,大齿轮用ZG35SiMn调质齿面硬度为225HBS。 >JA-G@3i
因 , MRo_An+
SH1=1.1, SH2=1.1 Z5U\>7@&8
, Zi]E!Tgn
, 5cA:;{z];g
因: , ,SF=1.3
K5`*Y@
所以 G~&8/ s
Z6Mjc/
E6xdPjoWy
2、按齿面接触强度设计 =c,7uB
设齿轮按9级精度制造。取载荷系数K=1.5,齿宽系数 W58?t6!
=
小齿轮上的转矩 T3=h7a %=
按 计算中心距 vc3r [mT
u=i=5.333 FhBV.,bU,m
mm , :K{
齿数z1=19,则z2=z1*5.333=101 \X(*JNQ
模数m=2a/(z1+z2)=2.0667 取模数m=2.5 ^K J#dT
确定中心矩a=m(z1+z1)/2=150mm sxuP"4
齿宽b= &|'yqzS3
b1=70mm,b2=60mm cg]Gt1SU
3、验算弯曲强度 {=d}04i)E"
齿形系数YF1=2.57,YF2=2.18 l9j=;h
按式(11-8)轮齿弯曲强度 ^%Y-~yB-
WZ!zUUp}V
hop|
xtai;
4、齿轮圆周速度 4|cRYZj5
(#85<|z
按162页表11-2应选9做精度。与初选一致。 K7{B!kX4k
QAo/d4
3]}RjOTU
i-wWbZ-
%{V7|Azt
4DL2
A;T
tG9C(D`G
{!?M!/d
五、轴校核: v/~&n
qG~6YCqii
>Sw?F&
rqBoUS4
(w"(RM~
sEfT#$ a^8
!or_CJ8%
/7+b.h])^
~W4SFp
6v%ePFul
Us#/#-hJ
pNQ7uy
<0~1
GCr]x '
5f0g7w =-
74
)G.!
Vep41\g^
bJ6C7-w:wa
圆周力Ft=2T/d1 ?D9iCP~~
径向力Fr=Ft*tan =20度 标准压力角 g$Vr9MH
d=mz=2.5*101=252.5mm b-@9Xjv
Ft=2T/d1=2*104.79/252.5=5852.5N ?< yYm;B
Fr=5852.5*tan20=2031.9N w<]-~`K
1、求垂直面的支承压力Fr1,Fr2 _p9"MU&}
由Fr2*L-Fr*L/2=0 X6w+L?A
得Fr2=Fr/2=1015.9N Y+$]N:\F\
7cB{Iq0+
2、求水平平面的支承力 pz/W#VN
FH1=FH2=Ft/2=2791.2N 7042?\\=
\WdSj
h|Qb:zEP,
3、画垂直面弯矩图 >X:!Y[N
L=40/2+40/2+90+10=140mm 2Ir*}s2{
Mav=Fr2*L/2=1015.9*140/2=71.113Nm c3#eL
*M#L)c;6
F9las#\J
4、画水平面弯矩图 8D? $@!-
MaH=FH*L/2=2791.2*140/2=195.384Nm 4!96k~d}
}1Mf0S
'?_~{\9<
cAVdH{$"
5、求合成弯矩图 W
9}xfy09
&{qKoI]
=^{MyR7
:.a184ax
6、求轴传递转矩 B *6ncj
T=Ft*d2/2=2791.2*2.5*101/2=352.389Nm {
JDD"z
?X\.O-=4X
Cv*K.T
y[AB,Dd
/e|qyWs
B` +,
8
G7-k ,P^
RDy&i
bBo>Y7%
W| 0))5a
W*(- *\1[
` ` Yk
vLq%k+D#
*|CvK&7
@8A[HP
C#)T$wl[E
aiE\r/k8s
Ux= B*m1@{
oaILh
/P]N40_@
_X=6M
gU
7、求危险截面的当量弯矩 .J+F
HG'
从图可见a-a截面是最危险截面,其当量弯矩为 $bZ-b1{c C
轴的扭切应力是脉动循环应力 #O8=M(- V
取折合系数a=0.6代入上式可得 4ZR2U3jd1
B/n~ $
8、计算危险截面处轴的直径 mU]^PC2[
轴的材料,用45#钢,调质处理,由表14-1查得 L8NZU*"
由表13-3查得许用弯曲应力 , 7kT X
所以 UM]3MS:[
考虑到键槽对轴的削弱,将轴的最小危险直径d加4%。 5gC>j(
故d=1.04*25.4=26.42mm Lz:FR*
由实际最小直径d=40mm,大于危险直径 E?BF8t_fTE
所以此轴选d=40mm,安全 tw\1&*:
六、轴承的选择 \l
8_aj
由于无轴向载荷,所以应选深沟球轴承6000系列 eT(X Ri0
径向载荷Fr=2031.9N,两个轴承支撑,Fr1=2031.9/2=1015.9N K3,PmI&W
工作时间Lh=3*365*8=8760(小时) Bm%|WQK
因为大修期三年,可更换一次轴承 co^h2b
所以取三年 w&J_c8S
由公式 ~.0'v [N
式中 fp=1.1,P=Fr1=1015.9N,ft=1 (工作环境温度不高) ^L7!lzyo
(深沟球轴承系列) '#,C5*`
+KNd%AJ
由附表选6207型轴承 JV'aqnb.8\
七、键的选择 fZ;}_wR-H
选普通平键A型 "^wIoJ6H'
由表10-9按最小直径计算,最薄的齿轮计算 ]\L+]+u~
b=14mm,h=9mm,L=80mm,d=40mm a69e^;,>q
由公式 DVKb`KJ"
所以 {{gt>"D,
选变通平键,铸铁键 5dD8s-;^T
.P?n<n#
所以齿轮与轴的联接中可采用此平键。 49}WJC7
)
八、减速器附件的选择 ]?oJxW.
1、通气器: IXm[c@5l
由于在外界使用,有粉尘,选用通气室采用M18 1.5 zfg+gd)Z
2、油面指示器: 7^LCP*
选用油标尺,规格M16 Z'}%Mkm`i}
3、起吊装置:采用箱盖吊耳,箱座吊耳 (pd~ 2!;C
4、放油螺塞:选用外六角细牙螺塞及垫片M16 1.5 19!;0fe=
5、窥视孔及视孔盖 .c__T{<)[
选用板结构的视孔盖 b0@K ~O;g
九、润滑与密封: uZ>q$
F
1、齿轮的润滑:采用浸油润滑,由于低速级大齿轮的速度为: gMkSl8[
Hr!$mf)h
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。 d&f!\n_~
2、滚动轴承的润滑 "Ehh9 m1&
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。 ?d{O'&|:
3、润滑油的选择 7y)Ar 8!D
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 pLV
%g#h
L-AN15润滑油 DQc\[Gq&
4、密封方式选取: I|<]>D -8
选用凸缘式端盖,易于调整轴承间隙,采用端盖安装毡圈油封实现密封。 GU/-L<g
轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承外径决定。 oayu*a.
设计小结: ^&8hhxCPu|
二、课程设计总结 c14d0x{
设计中运用了Matlab科学工程计算软件,用notebook命令调用MS—Word来完成设计说明书及设计总结,在设计过程中用了机械设计手册2.0 软件版辅助进行设计,翻阅了学过的各种关于力学,制图,公差方面的书籍,综合运用了这些知识,感觉提高许多,当然尤其是在计算机软件CAD 方面的运用,深切感到计算机辅助设计给设计人员带来的方便,各种设计,计算,制图全套完成。 ^Qn:#O9
由于没有经验,第一次做整个设计工作,在设计过程中出现了一些错误比如线形,制图规格,零件设计中的微小计算错误等都没有更正,设计说明书的排版也比较混乱等等。对图层,线形不熟悉甚至就不确定自己画出的线,在出图到图纸上时实际上是什么样子都不知道 ,对于各种线宽度,没有实际的概念。再比如标注较混乱,还是因为第一次做整个设计工作,没有经验,不熟悉。 r3-<~k-
*vEj\
这次设计的目的是掌握机械设计规律,综合运用学过的知识,通过设计计算,绘图以及运用技术标准,规范设计手册等有关设计资料进行全面的机械设计技能训练。目的已经达到,有许多要求、标准心中虽然明确理解掌握但是要全力,全面的应用在实际中,还有待于提高水平。 M5t.l (
EBz4k)@m
特别感谢—程莉老师。 iXL^[/}&?M
:M f8q!Q'
参考资料目录 cs9h\]ZA
[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; e#mqerpJ
[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; >w,jaQ
[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; la!U
[3]《设计手册软件》,网络上下载; I.T?A9Z
[4] 湖南工院学生论坛----机械制图专栏---bbs.yeux.cn i^ |G
!IO\g"y~|%
Y Q.Xl_
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Nw=60.0241r/min WVOj;c
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|z_Dw$-xm
T0=39.7917Nm 0Q7<;'m
T1=113.4063Nm G5t7KI
T2=589.5878Nm @aUNyyVP
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