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2009-06-22 09:37 |
目 录 1bGopi/ 设计计划任务书 ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎1 Wh&8pH: 传动方案说明﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎2 [Y`,qB<B 电动机的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎3
>0l"P"] 传动装置的运动和动力参数﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎5 6Zn
@2PGEl 传动件的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎6 < y*x]} 轴的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎8 s: 3z'4oX 联轴器的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎10 +iI&c
s 滚动轴承的选择及计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎13 NKQOUw:qn 键联接的选择及校核计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎14 _V\Bp=9W 减速器附件的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎15 Ld B($4, 润滑与密封﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 JMTvSXr 设计小结﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 8uA,iYD
参考资料﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎17 [~&XL0 >2By
+/!X @BNEiOAZ# 1.拟定传动方案 KM`eIw>8 为了估计传动装置的总传动比范围,以便选择合适的传动机构和传动方案,可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速nw,即 f3UXCp v=1.1m/s;D=350mm; NH0qVQ@A nw=60*1000*v/(∏*D)=60*1000*1.1/(3.14*350) <x!GE>sf+ 一般常选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机作为原动机,因此传动装置总传动比约为17或25。 1
E22R 2.选择电动机 ApjOj/ 1)电动机类型和结构形式 . BiCBp< 按工作要求和工作条件,选用一般用途的Y(IP44)系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。 5Vi>%5A>l 2)电动机容量 (!:cen~|[ (1)卷筒轴的输出功率Pw w^]6w\p F=2800r/min; ?-Vjha@BO Pw=F*v/1000=2800*1.1/1000 p6vKoI#T (2)电动机输出功率Pd N~F
RM& x Pd=Pw/t ~,2/JDVJ5- 传动装置的总效率 t=t1*t2^2*t3*t4*t5 x|{IwA9 式中,t1,t2,…为从电动机到卷筒之间的各传动机构和轴承的效率。由表2-4查得: k#5}\w! 弹性联轴器 1个
GLGz2 ,# t4=0.99; D0BI5q 滚动轴承 2对 asC_$tsMe t2=0.99; }mZwd_cK 圆柱齿轮闭式 1对 n3sUbs; t3=0.97; xz:J V带开式传动 1幅 |`;54_f t1=0.95; r/*=%~* 卷筒轴滑动轴承润滑良好 1对 (#;`"Yu t5=0.98; :f$x Qr4Qz 则 TXZv2P9 t=t1*t2^2*t3*t4*t5=0.95*0.99^2*0.97*0.99*0.98=0.8762 mLL340c#\ 故 f0T,ul, Pd=Pw/t=3.08/0.8762 v
36%Pj` (3)电动机额定功率Ped m RZ:ie 由第二十章表20-1选取电动机额定功率ped=4KW。 ]TaN{" 3)电动机的转速 b?eu jxqg 为了便于选择电动事,先推算电动机转速的可选范围。由表2-1查得V带传动常用传动比范围2~4,单级圆柱齿轮传动比范围3~6, 7h)iu9j 可选电动机的最小转速 4WB-Ec Nmin=nw*6=60.0241*6=360.1449r/min [g2;N,V# 可选电动机的最大转速 ,<2DLp%%D Nmin=nw*24=60.0241*24=1440.6 r/min Zo{$ 同步转速为960r/min ce6__f5? 选定电动机型号为Y132M1-6。 yOvm`9 4)电动机的技术数据和外形、安装尺寸 Y{*u&^0{ 由表20-1、表20-2查出Y132M1-6型电动机的方根技术数据和 c_"
~n| 外形、安装尺寸,并列表刻录备用。 "gD-8C3 q=lAb\i 电机型号 额定功率 同步转速 满载转速 电机质量 轴径mm q5L51KP2 Y132M1-6 4Kw 1000 960 73 28 m5Tr-w$QY sp*Vqd 大齿轮数比小齿轮数=101/19=5.3158 @ps1Dr4s 3.计算传动装置总传动比和分配各级传动比 <ioO,oS' 1)传动装置总传动比 CwX Z nm=960r/min; O3CFme i=nm/nw=960/60.0241=15.9936 R-:fd!3oQ 2)分配各级传动比 >*wtbkU 取V带传动比为 F"N60>> i1=3; !'Q -yoHKD 则单级圆柱齿轮减速器比为 0dh=fcb i2=i/i1=15.9936/3=5.3312 " ZX3sfkh 所得i2值符合一般圆柱齿轮和单级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。 21(p|`X 4.计算传动装置的运动和动力参数 o:6@Kw^ 1)各轴转速 eu|j=mB 电动机轴为0轴,减速器高速轴为Ⅰ轴,低速轴为Ⅱ轴,各轴转速为 |!F5.%PY n0=nm; {6oE0;2o' n1=n0/i1=60.0241/3=320r/min V
_c@ b% n2=n1/i2=320/5.3312=60.0241r/min |T{C,"9y 0KD]j8^ 2)各轴输入功率 cv/_r#vN 按机器的输出功率Pd计算各轴输入功率,即 t5[[JD1V P0=Ped=4kw "l >Igm 轴I 的功率 `CeJWL5{ P1=P0*t1=4*0.95=3.8kw _f6HAGDN 轴II功率 Pm$q]A~ P2=P1*t2*t3=3.8*0.99*0.97=3.6491kw G7=pBf 3)各轴转矩 D/=5tOy T0=9550*P0/n0=9550*4/960=39.7917 Nm BYKoel T1=9550*P1/n1=9550*3.8/320=113.4063 Nm #6!5 2 T2=9550*P2/n2=9550*3.6491/60.0241=580.5878 Nm vF?5].T 二、设计带轮 LOTP*Syjf 1、计算功率 = P P=Ped=4Kw VAC iVKk 一班制,工作8小时,载荷平稳,原动机为笼型交流电动机 c"n ?'e 查课本表8-10,得KA=1.1; l$hJE;n 计算功率 >Yt/]ta4+ Pc=KA*P=1.1*4=4.4kw 3/#:~a9Q 2选择普通V带型号 D3c2^r$Z n0 =960r/min 2r%lA\,h$ 根据Pc=4.4Kw,n0=960r/min,由图13-15(205页)查得坐标点位于A型 <94_@3 d1=80~100 3v")J*t 3、确定带轮基准直径 Ys!>+nL| 表8-11及推荐标准值 ;}z\i 小轮直径 -8N|xQ378 d1=100mm; r_YIpnJ 大轮直径 45&8weXO:' d2=d1*3.5=100*3.5=350mm +
S4fGT 取标准件 x3rlJs`$; d2=355mm; 'q * Bdx 4、验算带速 <|?K%FP7Z 验算带速 +ki{H}G21 v=∏*d1*n0/60000=3.14*100*960/60000=5.0265m/s fw; rbP! 在5~25m/s范围内 *UW=Mdt 从动轮转速 2m>-dqg n22=n0*d1/d2=960*100/355=270.4225m/s wZh:F
! n21=n0/3.5=960/3.5=274.2857m/s 3Oa*%kP+ 从动轮转速误差=(n22-n21)/n21=270.4225-274.2857/274.2857 1&:@ =-0.0141 ?m
c%.Bt 5、V带基准长度和中心距 3zT_^;:L 初定中心距 [j4v]PE 中心距的范围 !K?qgM amin=0.75*(d1+d2)=0.75*(100+355)=341.2500mm U=8@@yE amax=0.8*(d1+d2)=0.8*(100+355)=364mm 1.q_f<U a0=350mm; gGMWr.!
8 初算带长 ,p;_\\< Lc=2*a0+pi*(d1+d2)/2+(d2-d1)^2/4/a0 RmI1` Lc = 1461.2mm C[WCg9Av 选定基准长度 W9oAjO NE 表8-7,表8-8查得 +u'I0>)S Ld=1600mm; 1qi@uYDug 定中心距 pb0E@C/R a0+(Ld-Lc)/2=(1600-1461.3)/2=419.4206mm ?r_l8 a=420mm; _8G>&K3T< amin=a-0.015*Ld=420-0.015*1600=396mm 6bBdIqGb} amax=a+0.03*Ld=420+0.03*1600=468mm A$.fv5${ 6、验算小带轮包角 6x=YQwn~ 验算包角 iqW1#)3'R =180-(d2-d1)*57.3/a=180-(355-100)*57.3/a , %YBG1E[y 145.2107 >120度 故合格 q8ImrC.'^ 7、求V带根数Z @d"wAZzD? 由式(13-15)得 htP|3 B 查得 n1=960r/min , d1=120mm h8jD}9^ 查表13-3 P0=0.95 *V(Fn-6( 由式13-9得传动比 Y\2|x*KwvF i=d2/(d1(1+0.0141)=350/(100*(1+0.0141)=3.5 ESb
]}c: 查表(13-4)得 V[a[i>,Z YDmWN# 由包角145.21度 &Np9kIMCB 查表13-5得Ka=0.92 #=}$OFg KL=0.99 M2@^bB\J z=4.4/((0.95+0.05)*0.92*0.99)=3 2q}.. 8、作用在带上的压力F `B8tmW# 查表13-1得q=0.10 c-j_IN Gm 故由13-17得单根V带初拉力 +rWZ|&r% }%n5nLU` 三、轴
z&4~x!-_ 初做轴直径: 7t-Lz|
$" 轴I和轴II选用45#钢 c=110 )gR=<oa d1=110*(3.8/320)^(1/3)=25.096mm mCKk*5ws5" 取d1=28mm q 6`G I6 d2=110*(3.65/60)^(1/3)=43.262mm #t!}K_ 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 dPjhq(8 zU 取YL10YLd10联轴器 u1K\@jlw Tn=630>580.5878Nm 轴II直径与联轴器内孔一致 ZkB3[$4C=5 取d2=45mm ^+?|Qfi 四、齿轮 "Mmf6hu 1、齿轮强度 OuIv e>8 由n2=320r/min,P=3.8Kw,i=3 K
X]oE+: 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。 oQ+61!5> 因 , f"&Xr!b.h SH1=1.1, SH2=1.1 `0#H]=$2h , N<z`yV , @LLTB(@wR 因: , ,SF=1.3 :u%$0p> 所以 9>,Qgp,w Ua*&_~7kJ TF+
l5fv 2、按齿面接触强度设计 J7-^F)lu- 设齿轮按9级精度制造。取载荷系数K=1.5,齿宽系数 H l j6$%. 小齿轮上的转矩 O2-M1sd$ 按 计算中心距 G@d`F u=i=5.333 k4KHS<n0 mm #I`ms$j% 齿数z1=19,则z2=z1*5.333=101 +lO'wa7|3 模数m=2a/(z1+z2)=2.0667 取模数m=2.5 0o&}mKe 确定中心矩a=m(z1+z1)/2=150mm #\If]w*j 齿宽b= :,*eX' fH b1=70mm,b2=60mm `hB1b["( 3、验算弯曲强度 >R,?hWT 齿形系数YF1=2.57,YF2=2.18 'zgvQMu 按式(11-8)轮齿弯曲强度 |Svk^m q _LfHs1g4 OKwOugi0 4、齿轮圆周速度 XKLF8~y8A 7S2C /f 按162页表11-2应选9做精度。与初选一致。 Pl~P- n P0\eBS M/jb}*xDR m =&j@ VTh$a_P> Ex($ ! gp}U#Yv @Y'I,e 五、轴校核: fCEz-TMW + Oobb-v j.c8}r& ,# "(Z -2NwF4VL v}il(w;O !
sYf< x%XT2+ 3;BvnD7 0U&dq# I5pp "*u P%GkcV m<fA|9 F# $N.`)S< 5t'Fv<g <%,'$^'DS {^&k!H2 rye)qp| 圆周力Ft=2T/d1 FP;":i RL 径向力Fr=Ft*tan =20度 标准压力角 Hhf72IX d=mz=2.5*101=252.5mm BRtXf0~&p Ft=2T/d1=2*104.79/252.5=5852.5N tyXl}$)y Fr=5852.5*tan20=2031.9N U1^l+G^,~ 1、求垂直面的支承压力Fr1,Fr2 <:cpz* G4 由Fr2*L-Fr*L/2=0 G\mKCaI8 得Fr2=Fr/2=1015.9N S:s
3EM y\_wW E 2、求水平平面的支承力 2NR7V*A FH1=FH2=Ft/2=2791.2N Nu.
(viQ} Es:6 !1-&Y'+ 3、画垂直面弯矩图 i^S2%qz L=40/2+40/2+90+10=140mm g5TkD~w" Mav=Fr2*L/2=1015.9*140/2=71.113Nm 97x%2.\: B "n`|;r5 oWrE2U; 4、画水平面弯矩图 +wts 7,3 MaH=FH*L/2=2791.2*140/2=195.384Nm zv9MHC
& Hd*Fc=>"Y j1F w
U xvO 3BU~2 5、求合成弯矩图 $F1_^A[ fv5C!> t FAd``9kRT U 1F-~{r 6、求轴传递转矩 4@))OD^ x T=Ft*d2/2=2791.2*2.5*101/2=352.389Nm a8NVLD>7} O"QHb|j \Jf9npz3 =f4<({9 tWRf'n[+] /b+;:
z GMTor i?W]*V~ply >@:667i,`
wEK%T P4 (7 ijt :B+Rg cqi Rd vn)K sr4jQo Zr9 d&|$ U%n,XOJ @jKDj]\ A8mlw#`E8b W{\EE[XhCf ${@q?iol .5^a;`-+ 7、求危险截面的当量弯矩 iW;}%$lVX 从图可见a-a截面是最危险截面,其当量弯矩为 v#Sj|47 轴的扭切应力是脉动循环应力 \"J?@ 取折合系数a=0.6代入上式可得 "]w!`^'_ P!9;} & 8、计算危险截面处轴的直径 44Q9 *." 轴的材料,用45#钢,调质处理,由表14-1查得 g?gqkoI 由表13-3查得许用弯曲应力 , ,FY-d$3) 所以 6#O#T;f) 考虑到键槽对轴的削弱,将轴的最小危险直径d加4%。 S$\.4*_H\ 故d=1.04*25.4=26.42mm ^pN 5NwC5 由实际最小直径d=40mm,大于危险直径 2aFT<T0 所以此轴选d=40mm,安全 A1=_nt)5 六、轴承的选择 >eRZ+|k?N 由于无轴向载荷,所以应选深沟球轴承6000系列 ]L$4Py 径向载荷Fr=2031.9N,两个轴承支撑,Fr1=2031.9/2=1015.9N :b<KX%g 工作时间Lh=3*365*8=8760(小时) u7n[f@Eg,% 因为大修期三年,可更换一次轴承 &0JK38( 所以取三年 k06xz#pL 由公式 Rnzqw,q 式中 fp=1.1,P=Fr1=1015.9N,ft=1 (工作环境温度不高) 5cgo)/3M@} (深沟球轴承系列) YsZ{1W nW~$
(Qnd 由附表选6207型轴承 )`mbf|,&t{ 七、键的选择 Oy:QkV9 选普通平键A型 LSSW.Oz2L 由表10-9按最小直径计算,最薄的齿轮计算 Z@}sCZ=#A b=14mm,h=9mm,L=80mm,d=40mm 6NzBpur 2H 由公式 AvyQ4xim+ 所以 TF%3uH 选变通平键,铸铁键 A*a7\id!y Sf=F cb 所以齿轮与轴的联接中可采用此平键。 tp%|AD" 八、减速器附件的选择 sw [oQ!f 1、通气器: DCt\E/ 由于在外界使用,有粉尘,选用通气室采用M18 1.5 El'yiJ 2、油面指示器: qw|JJ 选用油标尺,规格M16 *X~B-a |nJ 3、起吊装置:采用箱盖吊耳,箱座吊耳 |O57N'/ 4、放油螺塞:选用外六角细牙螺塞及垫片M16 1.5 O+p]3u 5、窥视孔及视孔盖 u1tq2"D8 选用板结构的视孔盖 J `YnT 九、润滑与密封: ] xb]8] 1、齿轮的润滑:采用浸油润滑,由于低速级大齿轮的速度为: "\4]X"3<+ ~B<97x(X 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。 `'*F1F 2、滚动轴承的润滑 ax<g0=^R 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。 :G^"e 3、润滑油的选择 =E&2 4 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 qe[ L-AN15润滑油 ('T4Db 4、密封方式选取: PP!l 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。 ^I@ey*$ 轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承外径决定。 $[j-C9W 设计小结: ~l(G6/R 二、课程设计总结 |^Y*~d<H 设计中运用了Matlab科学工程计算软件,用notebook命令调用MS—Word来完成设计说明书及设计总结,在设计过程中用了机械设计手册2.0 软件版辅助进行设计,翻阅了学过的各种关于力学,制图,公差方面的书籍,综合运用了这些知识,感觉提高许多,当然尤其是在计算机软件CAD 方面的运用,深切感到计算机辅助设计给设计人员带来的方便,各种设计,计算,制图全套完成。 j \!~9 由于没有经验,第一次做整个设计工作,在设计过程中出现了一些错误比如线形,制图规格,零件设计中的微小计算错误等都没有更正,设计说明书的排版也比较混乱等等。对图层,线形不熟悉甚至就不确定自己画出的线,在出图到图纸上时实际上是什么样子都不知道 ,对于各种线宽度,没有实际的概念。再比如标注较混乱,还是因为第一次做整个设计工作,没有经验,不熟悉。 v>rqOI lr`?yn1D( 这次设计的目的是掌握机械设计规律,综合运用学过的知识,通过设计计算,绘图以及运用技术标准,规范设计手册等有关设计资料进行全面的机械设计技能训练。目的已经达到,有许多要求、标准心中虽然明确理解掌握但是要全力,全面的应用在实际中,还有待于提高水平。
;&K3[;a Rl y jOf{0 特别感谢—程莉老师。 Uc\|X;nkRk ooomi"u 参考资料目录 4\&H?:c. [1]《机械设计基础》,机械工业出版社,任成高主编,2006年2月第一版; N
=x]AC, [2]《简明机械零件设计实用手册》,机械工业出版社,胡家秀主编,2006年1月第一版; /
c+, [3]《机械设计-课程设计图册》,高等教育出版社,龚桂义主编,1989年5月第三版; A,3@j@bdy [3]《设计手册软件》,网络上下载; J'|=*# [4] 湖南工院学生论坛----机械制图专栏---bbs.yeux.cn yEE|e> v;K{|zUdB Pbc`LN/s| 8o! 5OPS&: Nw=60.0241r/min PZKbnu <dq,y> UN,<6D3\b 2.^7?ok X=fPGyhZ `DI{wqV9 hCU)W1q# @:S$|D~ J% :WLQo t9-_a5>E\} Iu)L3_+ vs5
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