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2009-06-22 09:37 |
目 录 nCq'=L,m 设计计划任务书 ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎1 u}%OC43 传动方案说明﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎2 a
8k2*u 电动机的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎3 nqy*>X` 传动装置的运动和动力参数﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎5 R0Vt_7 传动件的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎6 D>5)',D8xi 轴的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎8 4t[7lL`Z 联轴器的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎10 `]5qIKopL 滚动轴承的选择及计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎13 W:i Q&[f 键联接的选择及校核计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎14 .aNh>`OT' 减速器附件的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎15 )V1xL_hx/ 润滑与密封﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 d'';0[W) 设计小结﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 Y+"1'W 参考资料﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎17 6\7c: #|sE]\bsH ;U(]#pW!t 1.拟定传动方案 MN<LZC%$ 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 FDl/7P`b( v=1.1m/s;D=350mm; i6#*y!3{ nw=60*1000*v/(∏*D)=60*1000*1.1/(3.14*350) Ge2Klyi 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?.CXqK 2.选择电动机 ":/c|! 1)电动机类型和结构形式 +Csb8 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。 ClKWf\(ii6 2)电动机容量 T~xVHk1 (1)卷筒轴的输出功率Pw $V87=_} F=2800r/min; ]'pfw9"f~ Pw=F*v/1000=2800*1.1/1000 'UX^] (2)电动机输出功率Pd No7-fX1B Pd=Pw/t J2Dn 传动装置的总效率 t=t1*t2^2*t3*t4*t5 c[-N A 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: .s<0}<Aq> 弹性联轴器 1个 jemb/:E t4=0.99; OL\-SQ& 滚动轴承 2对 &4OJJ9S t2=0.99; b:S$oE 圆柱齿轮闭式 1对 zbFy3-R P t3=0.97; I">"> V带开式传动 1幅 |mH* I t1=0.95; v`oilsrc 卷筒轴滑动轴承润滑良好 1对 I%.nPOQ 8 t5=0.98; $s_k/dM~& 则 7g*!6-W[ t=t1*t2^2*t3*t4*t5=0.95*0.99^2*0.97*0.99*0.98=0.8762 f6I)c$]Q 故 3V]dl)en% Pd=Pw/t=3.08/0.8762 ;!HQ!#B (3)电动机额定功率Ped 8U@f/P 由第二十章表20-1选取电动机额定功率ped=4KW。 --]blP7 3)电动机的转速 gxO~44" 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, ]C^ #)7 可选电动机的最小转速 h!wq&Vi4 Nmin=nw*6=60.0241*6=360.1449r/min cpk\;1&t 可选电动机的最大转速 . gy:Pl]w Nmin=nw*24=60.0241*24=1440.6 r/min P.Tnq 同步转速为960r/min &W>\Vl1 选定电动机型号为Y132M1-6。 HW[&q 4)电动机的技术数据和外形、安装尺寸 K["rr/ 由表20-1、表20-2查出Y132M1-6型电动机的方根技术数据和 : ?f+* 外形、安装尺寸,并列表刻录备用。 X8tPn_`x _EMXx4J 电机型号 额定功率 同步转速 满载转速 电机质量 轴径mm R_j.k3r4d Y132M1-6 4Kw 1000 960 73 28 7NJl+*u g}`g>&l5 大齿轮数比小齿轮数=101/19=5.3158 /5E0'y,|P 3.计算传动装置总传动比和分配各级传动比 pS8\ B 1)传动装置总传动比 5 51_;,t nm=960r/min; ?u2\*@C i=nm/nw=960/60.0241=15.9936 ">7xSWR*4 2)分配各级传动比 7z$53z 取V带传动比为 EF&CV{Sw i1=3; ubB1a_7 则单级圆柱齿轮减速器比为 |gV~U~A] i2=i/i1=15.9936/3=5.3312 F+Kju2 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。 OX.5olb 4.计算传动装置的运动和动力参数 J-+mdA 1)各轴转速 Q7u|^Gu,5 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 %rB,Gl:)g n0=nm; O$z"`'&j# n1=n0/i1=60.0241/3=320r/min 4j;IyQDvM n2=n1/i2=320/5.3312=60.0241r/min f/L8usBXq K cex%. 2)各轴输入功率 G739Ne[gL 按机器的输出功率Pd计算各轴输入功率,即 ~
tR!hc} P0=Ped=4kw SkV pZh 轴I 的功率 i$pUUK
P1=P0*t1=4*0.95=3.8kw k|x mZA* 轴II功率 T}\>8EEG P2=P1*t2*t3=3.8*0.99*0.97=3.6491kw 1]>JMh%X9t 3)各轴转矩 h<3bv&oI . T0=9550*P0/n0=9550*4/960=39.7917 Nm |j"C52Q T1=9550*P1/n1=9550*3.8/320=113.4063 Nm )T '?"guh` T2=9550*P2/n2=9550*3.6491/60.0241=580.5878 Nm >? o5AdZ 二、设计带轮 >CG;df<~ 1、计算功率 At>e4t2@ P=Ped=4Kw o?O ZsA 一班制,工作8小时,载荷平稳,原动机为笼型交流电动机 bh"
Caz.(t 查课本表8-10,得KA=1.1; _&(Wz0 计算功率 @}jg5} Pc=KA*P=1.1*4=4.4kw /E/6(c 2选择普通V带型号
6!)hl" n0 =960r/min xe OfofC(l 根据Pc=4.4Kw,n0=960r/min,由图13-15(205页)查得坐标点位于A型 )j]f
]8 d1=80~100 h_X'O3r 3、确定带轮基准直径 *} *HXE5 表8-11及推荐标准值 vy
[7I8f{ 小轮直径 -DGuaUU d1=100mm; ?/}IDwuh 大轮直径 %A
5s?J? d2=d1*3.5=100*3.5=350mm Q~^v=ye 取标准件 e]1)_;b* d2=355mm; !]"M]tyv\ 4、验算带速 DFfh!KKR$ 验算带速 W SvhC v=∏*d1*n0/60000=3.14*100*960/60000=5.0265m/s c 9gm% 在5~25m/s范围内 hRKJKQ@7 从动轮转速 6I~M8Lo; n22=n0*d1/d2=960*100/355=270.4225m/s `$4wm0G| n21=n0/3.5=960/3.5=274.2857m/s u<"-S63+ 从动轮转速误差=(n22-n21)/n21=270.4225-274.2857/274.2857 XR=ebl =-0.0141 U&^(%W# 5、V带基准长度和中心距 &B8x0 yi 初定中心距 {'P?wv 中心距的范围 <_8eOL<X amin=0.75*(d1+d2)=0.75*(100+355)=341.2500mm Yk{4 3yw amax=0.8*(d1+d2)=0.8*(100+355)=364mm 1=_?Wg: a0=350mm; </9c=GoJ 初算带长 9-#=xE9'U Lc=2*a0+pi*(d1+d2)/2+(d2-d1)^2/4/a0 Yh,,(V6 Lc = 1461.2mm =f=>buD 选定基准长度 <YG 42,N 表8-7,表8-8查得 % T$!I (L& Ld=1600mm; /.mx\_$ 定中心距 " u]X/
{L a0+(Ld-Lc)/2=(1600-1461.3)/2=419.4206mm FKtCUq,: a=420mm; NHdNCHhA>- amin=a-0.015*Ld=420-0.015*1600=396mm DBfq9%J _ amax=a+0.03*Ld=420+0.03*1600=468mm c]ll89`|| 6、验算小带轮包角 YqKQm+G 验算包角 4fL>Ou[YuX =180-(d2-d1)*57.3/a=180-(355-100)*57.3/a 6[Mu3.T 145.2107 >120度 故合格 @gx]3t*]I 7、求V带根数Z j%S}
T)pX 由式(13-15)得 !{r@ H+Kf 查得 n1=960r/min , d1=120mm gf;B&MM6 查表13-3 P0=0.95 d<_IC7$u> 由式13-9得传动比 y7b>>|C i=d2/(d1(1+0.0141)=350/(100*(1+0.0141)=3.5 93)1 查表(13-4)得 x;&iLQZh nqYarHi 由包角145.21度 <7%#RJw e 查表13-5得Ka=0.92 RLVz "= KL=0.99 \ 0F
ey9c z=4.4/((0.95+0.05)*0.92*0.99)=3 1A7(s0J8 : 8、作用在带上的压力F E_xCRfw_i] 查表13-1得q=0.10 #9(iu S+BU 故由13-17得单根V带初拉力 jjoyMg95 *]S&V'Di 三、轴 2G/CN" 初做轴直径: xCU
pMB7 轴I和轴II选用45#钢 c=110 s9b+uUt% d1=110*(3.8/320)^(1/3)=25.096mm !M7727 取d1=28mm @vi;P ^1! d2=110*(3.65/60)^(1/3)=43.262mm =6,w~|W 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 lt C 取YL10YLd10联轴器 L# .vbf Tn=630>580.5878Nm 轴II直径与联轴器内孔一致 d?GB#N|+g 取d2=45mm h],l`lT1\ 四、齿轮 .gwT?O, 1、齿轮强度 r[&/*~xL 由n2=320r/min,P=3.8Kw,i=3 V*+Z=Y' 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。 4^w`]m 因 , )K0rPnYV SH1=1.1, SH2=1.1 u3vw[k , =.q8*7UY , )O6_9f_ 因: , ,SF=1.3 /s`8=+\9 所以 Z&Z=24q_ D7,{p2<2T y}>bJ: 2、按齿面接触强度设计 {dNWQE*\c 设齿轮按9级精度制造。取载荷系数K=1.5,齿宽系数 &Ht5!zuW, 小齿轮上的转矩 1NU@k6UHl 按 计算中心距 68a u=i=5.333 >~* w mm ^14a[ta/' 齿数z1=19,则z2=z1*5.333=101 }woNI 模数m=2a/(z1+z2)=2.0667 取模数m=2.5 #7,;/rtO7 确定中心矩a=m(z1+z1)/2=150mm vt2A/9_Z% 齿宽b= =8 Jq'-da b1=70mm,b2=60mm I(0 *cWO 3、验算弯曲强度 N._&\fHY 齿形系数YF1=2.57,YF2=2.18 /c52w"WW 按式(11-8)轮齿弯曲强度 gY!#=?/S e_t""h4D
{$qLMx'; 4、齿轮圆周速度 A}(Q^|6 %D<>F&h 按162页表11-2应选9做精度。与初选一致。 `&)uuLn| ^yVKW5x &6#Ft]6~ `RLn)a ~g|z7o 5(&'/U^ -ZE]VO*F A@#D_[~ 五、轴校核: ^q)s S,2{^X }*M>gvPo -|3feYb' D eM/B5qw w4\g]\ T!Eyq,] /.%AE|0+X nkTu/)or u|D|pRM-LT ^|ln q.j :PF6xL& 3=xN)j#B ?*2Uw{~} &Uu8wFbIJ ya0D50m }2~$"L,_ ]Geg;[t 圆周力Ft=2T/d1 iF'qaqHWY4 径向力Fr=Ft*tan =20度 标准压力角 gj-MkeI) d=mz=2.5*101=252.5mm S{F'k;x/5 Ft=2T/d1=2*104.79/252.5=5852.5N 7,&M6<~ Fr=5852.5*tan20=2031.9N ! 4{T<s;q 1、求垂直面的支承压力Fr1,Fr2 3"y,UtKGa 由Fr2*L-Fr*L/2=0 ] B3\IT 得Fr2=Fr/2=1015.9N N@r`+(_t /r@~"Rx ' 2、求水平平面的支承力 B~t[Gy FH1=FH2=Ft/2=2791.2N -"MB(` nH7i)!cI~ {m7>9{` 3、画垂直面弯矩图 Fl0 :Z L=40/2+40/2+90+10=140mm ^4 ?LQ[t' Mav=Fr2*L/2=1015.9*140/2=71.113Nm < k?jt kcN#g-0 QC^#ns& 4、画水平面弯矩图 X|Z2"*;b` MaH=FH*L/2=2791.2*140/2=195.384Nm )7}f. 1^_V8dm) #Z>EX?VS: ( !=^ (Nd 5、求合成弯矩图 ?A`8c R=)I 5T- N\)@ c6_i~0W56 2{fPQQ;# 6、求轴传递转矩 %AnqT|\#, T=Ft*d2/2=2791.2*2.5*101/2=352.389Nm .`Rju|l T.x"a$AU ?'I pR JuTIP6
/G /Dk`vn2 eN ?3|jB?:k deVbNg8gs C])b 3tM,7 nht?58 W5_aS2$ 1'Y7h;\~\ (Y>|P %e|.a)78 MWZH-aA(. Q@w=Jt< _,{R3k h<I C
d'! gOL-b9W g6p:1;Evf 6h%_\I.Z[[ 3;Ztm$8 7、求危险截面的当量弯矩 C^8n;i9 从图可见a-a截面是最危险截面,其当量弯矩为 5KI lU78 轴的扭切应力是脉动循环应力 +xG 取折合系数a=0.6代入上式可得 (>a8h~Na |];f?1 8、计算危险截面处轴的直径 g
r[M-U 轴的材料,用45#钢,调质处理,由表14-1查得 d:SLyFD$q 由表13-3查得许用弯曲应力 , Lk>o`<* 所以 "-afHXED 考虑到键槽对轴的削弱,将轴的最小危险直径d加4%。 ?@YABl 故d=1.04*25.4=26.42mm nXFPoR)T 由实际最小直径d=40mm,大于危险直径 6Ud6F t6 所以此轴选d=40mm,安全 b^q8s4( 六、轴承的选择 {sb2r%U!+ 由于无轴向载荷,所以应选深沟球轴承6000系列 8PXjdHR 径向载荷Fr=2031.9N,两个轴承支撑,Fr1=2031.9/2=1015.9N !Pf6UNN' 工作时间Lh=3*365*8=8760(小时) -gK*&n~ 因为大修期三年,可更换一次轴承 Iq["(!7E5 所以取三年 =s5g9n+7 由公式 Q$lgC
v^M 式中 fp=1.1,P=Fr1=1015.9N,ft=1 (工作环境温度不高) N&jHU+{OU (深沟球轴承系列) SQ0?M\D7 'Vz Yf^ 由附表选6207型轴承 A8oTcX_ 七、键的选择 v_L2>Pa. 选普通平键A型 %(YU*Tf~ 由表10-9按最小直径计算,最薄的齿轮计算 }{y(&Oy3Y b=14mm,h=9mm,L=80mm,d=40mm }eq*dr1` 由公式 TkyP_* 所以 &$L6*+`h# 选变通平键,铸铁键 /*kc|V |zCT~# 所以齿轮与轴的联接中可采用此平键。 x*7Q 八、减速器附件的选择 ONU,R\jMb- 1、通气器: -.!+i8d> 由于在外界使用,有粉尘,选用通气室采用M18 1.5 #_?m.~`g[ 2、油面指示器: s9aa _Th 选用油标尺,规格M16 *-\qO.4\ 3、起吊装置:采用箱盖吊耳,箱座吊耳 Xdl7'~k 4、放油螺塞:选用外六角细牙螺塞及垫片M16 1.5 Xt9vTCox 5、窥视孔及视孔盖 Sk7sxy<F' 选用板结构的视孔盖 wS+ekt5 九、润滑与密封: r<9G}9 1、齿轮的润滑:采用浸油润滑,由于低速级大齿轮的速度为: #ni:Bwtl{ #w6ty<b; 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。 V ah&)&n 2、滚动轴承的润滑 Mfinh@K, 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。 [M/0 Qx[, 3、润滑油的选择 CAa&,ZR 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 HnsPXF'8g L-AN15润滑油 cyTBp58
4、密封方式选取: M'|?*aNK 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。 |A, <m#C 轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承外径决定。 dC(5I{I| 设计小结: ?"-1QG 二、课程设计总结 B]#^&89wG) 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。 7#+>1 "\ 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。 ^d@ME<mb <IO@Qj1* 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。 7KJ%-&L^ RaC8Sq7hW 特别感谢—程莉老师。 f)1*%zg% w`I+4&/h 参考资料目录 dJ.up*aR [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; l8 H8c & [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; ?M BOd9 [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; Plj >+XRO [3]《设计手册软件》,网络上下载; X4CiVV [4] 湖南工院学生论坛----机械制图专栏---bbs.yeux.cn noZ!j>f{@l Mb:> }uiD8b{I &t,"k'p P!u0_6 Nw=60.0241r/min S{jm4LZ {HbSty $[0\Th V='A;gs >udu~ Vl/fkd,Z
N<~LgH 1Vx>\A rEwd76? a"m-&mN {[~dI ~ q}gM2Ia'vY Pw=3.08Kw `_e5pW=:> KGrYF E<'V6T9bi KEjMxOv1 8Om4G]*|, ($Q|9>5, zNM*xPgS d)kOW!5\ :Q ?p^OC VE))`? Ui'*$W]v C:.>*;?7 Ac'pu,v h{:
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n0=960r/min K"ly\$F n1=320r/min ihekON": n2=60.0241r/min ={51fr/C% 0`Uw[Er& 8#[2]1X^8 !?lvmq z#lIu P0=4Kw SVObJsB^ MI-S}Qoe P1=3.8Kw FAX[|p +VL:O]`DJ P2=3.6491Kw q=*bcDu {R"mvB` db@^CS[P T0=39.7917Nm .hUlI3z9 T1=113.4063Nm ,/kZt! T2=589.5878Nm *9|p}q9n q>wO=qWx VVcli* 3i\Np = bjI3xAs~ X_!km-{ KA=1.1 'Ydr_Ses KK{_s=t%< Pc=4.4Kw CHq5KB98+ RJKi98xwJ
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