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2009-06-22 09:37 |
目 录 +,9I3Dq 设计计划任务书 ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎1 s<H0ka@ 传动方案说明﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎2 Zaf] .R 电动机的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎3 cfMj^*I 传动装置的运动和动力参数﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎5 "X g@X5BG 传动件的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎6 NQ !t ` 轴的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎8
FAJ\9 联轴器的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎10 5Y#yz>B@ ] 滚动轴承的选择及计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎13 ;FQAL@"Yj 键联接的选择及校核计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎14 t=NPo+fm 减速器附件的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎15 Pon 2!$ 润滑与密封﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 s\1h=V)!H 设计小结﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 @>B#2t& 参考资料﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎17 ~;QO`I=0P .%<oy"_ =\AI92 1.拟定传动方案 ` QXO+'j4 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 DGj:qd( v=1.1m/s;D=350mm; 4K[ E3aA nw=60*1000*v/(∏*D)=60*1000*1.1/(3.14*350) ]
NL-)8u 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。 _-x|g~pV* 2.选择电动机 uDay||7^g 1)电动机类型和结构形式 z 3fS+x:E{ 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。 {=PO`1H 2)电动机容量 D3$PvX[f (1)卷筒轴的输出功率Pw k q8:h F=2800r/min; [94A?pn[z Pw=F*v/1000=2800*1.1/1000 }L>}_NV\ (2)电动机输出功率Pd D' ZR>@w@ Pd=Pw/t m"<0sqD; 传动装置的总效率 t=t1*t2^2*t3*t4*t5 y!u)q3J0& 式中,t1,t2,…为从电动机到卷筒之间的各传动机构和轴承的效率。由表2-4查得: =LDzZ:' X 弹性联轴器 1个 rQ(Aj t4=0.99; *r@7 :a5 滚动轴承 2对 B^P)(Nu+ t2=0.99; 4Pe%*WTX 圆柱齿轮闭式 1对 @AaM]?=P{ t3=0.97; E?z3 D*U V带开式传动 1幅 t*m04* } t1=0.95; #wK { G)J 卷筒轴滑动轴承润滑良好 1对 Xt^ldW t5=0.98; I;<0v@ 则 s]50Y-C t=t1*t2^2*t3*t4*t5=0.95*0.99^2*0.97*0.99*0.98=0.8762 !?Gt5$f 故 +w[vYKSZm Pd=Pw/t=3.08/0.8762 z85%2Apd (3)电动机额定功率Ped +%7v#CY
& 由第二十章表20-1选取电动机额定功率ped=4KW。 KV9'ew+M 3)电动机的转速 #( F/P!qk 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, @X+m,u 可选电动机的最小转速
]W~\%`#8? Nmin=nw*6=60.0241*6=360.1449r/min 0_q8t!<xJw 可选电动机的最大转速 :m]~o3KRy Nmin=nw*24=60.0241*24=1440.6 r/min p:Ry F4{b2 同步转速为960r/min }(A`aB_ 选定电动机型号为Y132M1-6。 6=U81 4)电动机的技术数据和外形、安装尺寸 _v bCC7Bf8 由表20-1、表20-2查出Y132M1-6型电动机的方根技术数据和 px8988X 外形、安装尺寸,并列表刻录备用。 ug{@rt/"Z *`Swv` 电机型号 额定功率 同步转速 满载转速 电机质量 轴径mm /2l&D~d" Y132M1-6 4Kw 1000 960 73 28 ^ gMoW
I{tY;b'w 大齿轮数比小齿轮数=101/19=5.3158 p4GhT~)l: 3.计算传动装置总传动比和分配各级传动比 r+n0M';0 1)传动装置总传动比 7rQwn2XD{ nm=960r/min; m0QE
S i=nm/nw=960/60.0241=15.9936 WfpQ 2)分配各级传动比 O42`Z9oK 取V带传动比为 JJ_b{ao< i1=3; 1/+d@s#t 则单级圆柱齿轮减速器比为 J|,Uu^7` i2=i/i1=15.9936/3=5.3312 \ne1Xu:hM 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。 vF@hg)A 4.计算传动装置的运动和动力参数 (
m/ujz 1)各轴转速 fn.KZ 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 2 j.6 n0=nm; %]7'2 n1=n0/i1=60.0241/3=320r/min 01=nS? n2=n1/i2=320/5.3312=60.0241r/min -fpe &H8wYs 2)各轴输入功率 WX
.Ax$fT 按机器的输出功率Pd计算各轴输入功率,即 '&hz*yk P0=Ped=4kw S&/,+x'c| 轴I 的功率 |j$r@ P1=P0*t1=4*0.95=3.8kw "Vh3hnS~ 轴II功率 T5nBvSVv' P2=P1*t2*t3=3.8*0.99*0.97=3.6491kw XSk*w'xO 3)各轴转矩 b S-o86u T0=9550*P0/n0=9550*4/960=39.7917 Nm (xpt_]Q!H T1=9550*P1/n1=9550*3.8/320=113.4063 Nm )X
|[jP T2=9550*P2/n2=9550*3.6491/60.0241=580.5878 Nm G0#<SJ,) 二、设计带轮 Ov8^6O 1、计算功率 ]1hyv m3 P=Ped=4Kw F+o4f3N 一班制,工作8小时,载荷平稳,原动机为笼型交流电动机 OQW%nF9~ 查课本表8-10,得KA=1.1; ')N[)&&Q{ 计算功率 Kb X&E0 Pc=KA*P=1.1*4=4.4kw a-e_ q 2选择普通V带型号 &!P' M n0 =960r/min LMKhtOZ? 根据Pc=4.4Kw,n0=960r/min,由图13-15(205页)查得坐标点位于A型 F m?j-' d1=80~100 Z(j"\d!y 3、确定带轮基准直径 Hg&.U;n 表8-11及推荐标准值 tGE=!qk 小轮直径 PRJ d1=100mm; +3uPHpMB- 大轮直径 R
[ZY;g:p d2=d1*3.5=100*3.5=350mm m)7Ql!l 取标准件 Q
XSS d2=355mm; wE[gp+X~ 4、验算带速 {W+IUvn 验算带速 d1P|v(
`S9 v=∏*d1*n0/60000=3.14*100*960/60000=5.0265m/s 1aI&jdJk 在5~25m/s范围内 QyghNImp 从动轮转速 IR2=dQS n22=n0*d1/d2=960*100/355=270.4225m/s ;b{yu| n21=n0/3.5=960/3.5=274.2857m/s GYZP?E p* 从动轮转速误差=(n22-n21)/n21=270.4225-274.2857/274.2857 =yF]#>Ah
=-0.0141 Ii9[[I 5、V带基准长度和中心距 (Bq^
D9 初定中心距 apOXcZ 中心距的范围 D@2L<!\ amin=0.75*(d1+d2)=0.75*(100+355)=341.2500mm +7\d78U amax=0.8*(d1+d2)=0.8*(100+355)=364mm <Y]e a0=350mm; 6Hbu7r*tm 初算带长 .k:heN2-x Lc=2*a0+pi*(d1+d2)/2+(d2-d1)^2/4/a0 cX!C/`ew> Lc = 1461.2mm qk~m\U8r 选定基准长度
|nCVM\+5T 表8-7,表8-8查得 >?Duz+W) Ld=1600mm; 6ao~f?JZ 定中心距 Q,K$)bM a0+(Ld-Lc)/2=(1600-1461.3)/2=419.4206mm l`uI K. a=420mm; #M%K82" amin=a-0.015*Ld=420-0.015*1600=396mm .TMLg(2hgv amax=a+0.03*Ld=420+0.03*1600=468mm hK,a8%KnFA 6、验算小带轮包角 :8K}e]!c1 验算包角 y8_$YA/g =180-(d2-d1)*57.3/a=180-(355-100)*57.3/a \TZSn1isZX 145.2107 >120度 故合格 @9eN\b%I^H 7、求V带根数Z zuu<;^/R 由式(13-15)得 b'``0OB ) 查得 n1=960r/min , d1=120mm I8a3: ) 查表13-3 P0=0.95 *`}
!{
Mb 由式13-9得传动比 uNkJe i=d2/(d1(1+0.0141)=350/(100*(1+0.0141)=3.5 Q^;:Kl.b 查表(13-4)得 nY7gST QChncIqc 由包角145.21度 []v$QR&u#v 查表13-5得Ka=0.92 8>@JW] KL=0.99 lb$_$+@Vr z=4.4/((0.95+0.05)*0.92*0.99)=3 nK32or3 8、作用在带上的压力F 55' 查表13-1得q=0.10 HKr}"`I. 故由13-17得单根V带初拉力 G^N@r:RS {,i-V57-h 三、轴 ,PmUl= 初做轴直径: 4(*PM&'R 轴I和轴II选用45#钢 c=110 |p!($ d1=110*(3.8/320)^(1/3)=25.096mm D Qz+t 取d1=28mm p^|6 /b d2=110*(3.65/60)^(1/3)=43.262mm -%5#0Ogh
M 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 8\"Gs z 取YL10YLd10联轴器 81"` B2 Tn=630>580.5878Nm 轴II直径与联轴器内孔一致 ,jEc4ih4 取d2=45mm }toe'6 四、齿轮 d)S`.Q 1、齿轮强度 $[}EV(#y 由n2=320r/min,P=3.8Kw,i=3 `LNhamp 采用软齿面,小齿轮40MnB调质,齿面硬度为260HBS,大齿轮用ZG35SiMn调质齿面硬度为225HBS。 j g//I<D 因 , 5RvE ), SH1=1.1, SH2=1.1 #CPLvg# , >s 6ye , 4e/!BGkAS 因: , ,SF=1.3 )
[?xT 所以 0
zK{)HZ rrr_{d/
-$?t+ "/E 2、按齿面接触强度设计 h}!9?:E 设齿轮按9级精度制造。取载荷系数K=1.5,齿宽系数 D
HT^.UM28 小齿轮上的转矩 `<yQ`Y_X 按 计算中心距 ^~I@]5Pq u=i=5.333 (M"rpG>L mm qC{JsX`~ 齿数z1=19,则z2=z1*5.333=101 4xEw2F 模数m=2a/(z1+z2)=2.0667 取模数m=2.5 oz>2P.7 确定中心矩a=m(z1+z1)/2=150mm }^iqhUvT F 齿宽b= t))MZw&@ b1=70mm,b2=60mm zxx\jpBBk 3、验算弯曲强度 ,5"(m?[m 齿形系数YF1=2.57,YF2=2.18 PBnH#zm 按式(11-8)轮齿弯曲强度 u1L^INo/ h Fik>B#! cLl~4jL 4、齿轮圆周速度 &n
)MGg1% ZaU8eg7 按162页表11-2应选9做精度。与初选一致。 *s*Y uY%y ^l|b>z"0ao 6_4B! BH1h2OEe# w+>+hq ?/"|tuQMW *9"x0bth cu($mjC@T 五、轴校核: }1e4u{ Z.Yq)\it Hl0"
zS[ R`cP%7K _yv#v_Z P2a5<#_| >PSO]%mE zk
FX[-'O X8Q'*
=&} _bd/]
k[D_L` /T)E&=Ds ![^pAEgx ~_vSMX \jtA8o%n A,9JbX x{SlJ%V -3R:~z^L 圆周力Ft=2T/d1 ? +L, 径向力Fr=Ft*tan =20度 标准压力角 WHY/x /$ d=mz=2.5*101=252.5mm +T$Olz Ft=2T/d1=2*104.79/252.5=5852.5N ]alc%(= Fr=5852.5*tan20=2031.9N *z?Uh$I4 1、求垂直面的支承压力Fr1,Fr2 w!7ApEH1 由Fr2*L-Fr*L/2=0 >MHlrSH2 得Fr2=Fr/2=1015.9N 3&+dyhL'w zHb[.ry~ 2、求水平平面的支承力 a)JXxst FH1=FH2=Ft/2=2791.2N V ql4*OJW yov~'S9 25)9R^ 3、画垂直面弯矩图 cRVL1ne L=40/2+40/2+90+10=140mm [j+:2@ Mav=Fr2*L/2=1015.9*140/2=71.113Nm T+v*@#iJ_ Cf=H~&`Z jW\:+Taq 4、画水平面弯矩图 Ai<
beUS MaH=FH*L/2=2791.2*140/2=195.384Nm =0=#M(w \b"rf697, ?8-!hU@QC `N *:,8j 5、求合成弯矩图 \vAjg B$_4ul\) JpC'(N [CI&4) # 6、求轴传递转矩 J:m/s9r T=Ft*d2/2=2791.2*2.5*101/2=352.389Nm HY)xT$/J h=7q;-@7 \)6glAtN ?bB>}:~j) !4vb{AH 8wsU`40=Q a;HAuy`M x t )zd'[ _RbfyyaN =Z^5'h~ (F4e}hr& N)X Tmh2v| IL].!9 qT$k%( 1INX#qTZ jSY[Y:6md 1>J.kQR^ M~taZt4 ENTcTrTn G(&[1V % x a: "1LnvR 7、求危险截面的当量弯矩 }iUK`e 从图可见a-a截面是最危险截面,其当量弯矩为 }>xwiSF? 轴的扭切应力是脉动循环应力 "I.6/9 取折合系数a=0.6代入上式可得 +F;2FD$ N[I@}j 8、计算危险截面处轴的直径 %Rk|B`ST 轴的材料,用45#钢,调质处理,由表14-1查得 lMFR_g?r 由表13-3查得许用弯曲应力 , A[Mke 所以 ${ {4L?7 考虑到键槽对轴的削弱,将轴的最小危险直径d加4%。 !mNst$-H4 故d=1.04*25.4=26.42mm C*Vm}|) 由实际最小直径d=40mm,大于危险直径 3V k8' 所以此轴选d=40mm,安全 \OwF!~& 六、轴承的选择 axC|,8~tq 由于无轴向载荷,所以应选深沟球轴承6000系列 s6 yvq#: 径向载荷Fr=2031.9N,两个轴承支撑,Fr1=2031.9/2=1015.9N '}Fe&% 工作时间Lh=3*365*8=8760(小时) NHd@s#@ 因为大修期三年,可更换一次轴承 -zg*p&F 所以取三年 aCG rS{ 由公式 B.8B1MFm 式中 fp=1.1,P=Fr1=1015.9N,ft=1 (工作环境温度不高) $Rm~ VwY# (深沟球轴承系列) Vq'7gJj' .zO^"mXjS 由附表选6207型轴承 LDt6<D8,Q 七、键的选择 4=yzf 选普通平键A型 cgb>Naa< 由表10-9按最小直径计算,最薄的齿轮计算 FOiwA.:0 b=14mm,h=9mm,L=80mm,d=40mm X=sE1RB 由公式 4Q|>k)H 所以 z=D5* 选变通平键,铸铁键 Af|h*V4Xu R]"Zv'M(AM 所以齿轮与轴的联接中可采用此平键。 z$1RD)TQB 八、减速器附件的选择 ,?GwA@~$k: 1、通气器:
t ed:] 由于在外界使用,有粉尘,选用通气室采用M18 1.5 YkKu4f 2、油面指示器: 'm`O34h 选用油标尺,规格M16 z9o]);dZ 3、起吊装置:采用箱盖吊耳,箱座吊耳 uN%Cc12 4、放油螺塞:选用外六角细牙螺塞及垫片M16 1.5 x"2p5T7*> 5、窥视孔及视孔盖 :\;9y3 选用板结构的视孔盖 ' @!&{N 九、润滑与密封: #
&v4c 1、齿轮的润滑:采用浸油润滑,由于低速级大齿轮的速度为: 8SjCU+V EavBUX$O 查《课程设计》P19表3-3大齿轮浸油深度为六分之一大齿轮半径,所以取浸油深度为30mm。 w~]2c{\Qz 2、滚动轴承的润滑 L=<xTbY 采用飞溅润滑在箱座凸缘面上开设导油沟,并设挡油盘,以防止轴承旁齿轮啮合时,所挤出的热油溅入轴承内部,增加轴承的阻力。 ('z=/"(l 3、润滑油的选择 xg p)G!
齿轮与轴承用同种润滑油较为便利,考虑到该装置用于小型设备选用 ~^F]t$rz L-AN15润滑油 2Io|? 4、密封方式选取: v^C\
GDH 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。 9wL2NC31Q 轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承外径决定。 zdP?HJ=F 设计小结:
qCI&H7u@ 二、课程设计总结 PF4[;ES' 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。 c&D+=
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。 >{^_]phlb #aqnj+ 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。 @[^ 3yC# (
fFrX_K] 特别感谢—程莉老师。 *"^X)Y{c+l ]TrJ*~ 参考资料目录 3U6QYD55]] [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; !WyJ@pFU^ [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; lO@-*m$
[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; I"]E}n d) [3]《设计手册软件》,网络上下载; \%r#>8c8 [4] 湖南工院学生论坛----机械制图专栏---bbs.yeux.cn /M5.Z~|/ o#FctM'Z B;bP~e>W U#f* ir^d7CV, Nw=60.0241r/min P}6#s'07~ zfU Do`V~ M.g2y &8 B}
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&>@EfW]( P0=4Kw !;PKx]/& !O,`Z`T? P1=3.8Kw 9@(V!G Yu9(qRK P2=3.6491Kw b<g9L4s _t7aOH %Y].i/".;P T0=39.7917Nm .|6Wmn-uS T1=113.4063Nm jW|M)[KJN T2=589.5878Nm ^@maF<Jb cj3P]2B# 0bIhP,4&
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B"I^hrQ 2~*.X^dR }EWPLJA ;bt%TxuKb NXDuO_# Wi{ jC?2Q io(Rb\#" Tf?|*P UgZuEfEGve 初定中心距 <%]i7&8| a0=350mm G$$y\e$ 3rw<#t;v vTU*6) Lc=1461.3mm <2>Qr(bb x\R
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预紧力 7dbGUbT FQ=274.3N oi:!YVc \=NS@_t, 5b5Hc Inu 4V9S~^v| \&Zp/;n d1=28mm =AIeYUh ydm2'aV d2=45mm Tz?0E"yx 2j
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