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2009-06-22 09:37 |
目 录 P1}Fn:Xe%7 设计计划任务书 ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎1 o _DZ 传动方案说明﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎2 #e(P~'A0 电动机的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎3 zFGZ;?i 传动装置的运动和动力参数﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎5 U{~R39 传动件的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎6 AHtLkfr(r 轴的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎8 4f{(Scg 联轴器的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎10 nLv"ON~ 滚动轴承的选择及计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎13 xDTDfhA 键联接的选择及校核计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎14 O)WduhlGQ 减速器附件的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎15 hu''"/raM 润滑与密封﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 Y]!{
nW 设计小结﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 a]u1_ $) 参考资料﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎17 %$.]g .j_YVYu1& U,)@+?U+h 1.拟定传动方案 iPoDesp 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 *Mr?}_,X* v=1.1m/s;D=350mm; ,6FmU$
Kn nw=60*1000*v/(∏*D)=60*1000*1.1/(3.14*350) K\]I@UTwq 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。 rezH5d6z62 2.选择电动机 Kv26rY8Q 1)电动机类型和结构形式 v3{[rK} 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。 Z )f\^ 2)电动机容量 d)7V: (1)卷筒轴的输出功率Pw rxJWU JMxK F=2800r/min; ;p}X]e l} Pw=F*v/1000=2800*1.1/1000 k4ijWo{:0 (2)电动机输出功率Pd _laLTP* Pd=Pw/t .|g67PH= 传动装置的总效率 t=t1*t2^2*t3*t4*t5 NiTLQ"~e 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: 47 _";g@X 弹性联轴器 1个 (e$/@3* t4=0.99; G[=8Ko0U+n 滚动轴承 2对 gAWrn^2L5 t2=0.99; t6H9Q>* 圆柱齿轮闭式 1对 R0!qweGi@ t3=0.97; ^7l^/GSO V带开式传动 1幅 0aS&!"o! t1=0.95; (Mw<E<f 卷筒轴滑动轴承润滑良好 1对 ve|`I=?2 t5=0.98; W~&PGmRI 则 p&%M=SzN t=t1*t2^2*t3*t4*t5=0.95*0.99^2*0.97*0.99*0.98=0.8762 w/(hEF ' 故 D9|?1+Kc Pd=Pw/t=3.08/0.8762 )=)=]|3 (3)电动机额定功率Ped }m6j6uAR6) 由第二十章表20-1选取电动机额定功率ped=4KW。 ja2PmPv 3)电动机的转速 v9[[T6t/' 为了便于选择电动事,先推算电动机转速的可选范围。由表2-1查得V带传动常用传动比范围2~4,单级圆柱齿轮传动比范围3~6, cNd2XQB9= 可选电动机的最小转速 &sRjs Nmin=nw*6=60.0241*6=360.1449r/min 3g#fX{e_5! 可选电动机的最大转速 zkt+"P{az[ Nmin=nw*24=60.0241*24=1440.6 r/min *?#t (Y[ 同步转速为960r/min ]k(n_+! 选定电动机型号为Y132M1-6。 ;uC +5g` 4)电动机的技术数据和外形、安装尺寸 {,|J?>{ 由表20-1、表20-2查出Y132M1-6型电动机的方根技术数据和 u,6 'yB'u 外形、安装尺寸,并列表刻录备用。 8'(|1 O!(FNv0 电机型号 额定功率 同步转速 满载转速 电机质量 轴径mm LK^t](F Y132M1-6 4Kw 1000 960 73 28 Hlw0ia E
Fx@O 大齿轮数比小齿轮数=101/19=5.3158 u/% 4WgA 3.计算传动装置总传动比和分配各级传动比 vh~:{akR 1)传动装置总传动比 >qSaF nm=960r/min; ?V}AwLX} i=nm/nw=960/60.0241=15.9936 btC.EmX 2)分配各级传动比 2_ x~y|<9 取V带传动比为 hk O)q|1 i1=3;
jJjD) 则单级圆柱齿轮减速器比为 I<I?ks i2=i/i1=15.9936/3=5.3312 q?=eD^] 所得i2值符合一般圆柱齿轮和单级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。 a?IL6$z 4.计算传动装置的运动和动力参数 hal3J 1)各轴转速 @' Er&[P 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 3eV(2 n0=nm; |xTf:@hgHf n1=n0/i1=60.0241/3=320r/min "Iy @PR?> n2=n1/i2=320/5.3312=60.0241r/min %EuXL% B ?^F#}>C 2)各轴输入功率 ~lR"3z_Z} 按机器的输出功率Pd计算各轴输入功率,即 L7jMpz& P0=Ped=4kw 2S1wL<qP 轴I 的功率 SR#%gR_SC P1=P0*t1=4*0.95=3.8kw %NbhR( 轴II功率 S-8O9 P2=P1*t2*t3=3.8*0.99*0.97=3.6491kw |4i,Vkfhe 3)各轴转矩 -4JdKO T0=9550*P0/n0=9550*4/960=39.7917 Nm VY'#>k}} T1=9550*P1/n1=9550*3.8/320=113.4063 Nm EiY i<Z_S T2=9550*P2/n2=9550*3.6491/60.0241=580.5878 Nm x@I@7Pvo3 二、设计带轮 fN8|4 1、计算功率 K%<Z"2!+ P=Ped=4Kw "R$ee^ 一班制,工作8小时,载荷平稳,原动机为笼型交流电动机 B
0%kq7>g 查课本表8-10,得KA=1.1; :8;8-c 计算功率 Pl=X<Bp Pc=KA*P=1.1*4=4.4kw Kfc(GL? 2选择普通V带型号 BZqb
o `9 n0 =960r/min ybtje=3E 根据Pc=4.4Kw,n0=960r/min,由图13-15(205页)查得坐标点位于A型 .cA[b d1=80~100 Q1Z;vzQfg 3、确定带轮基准直径 K \}xb2s 表8-11及推荐标准值 ~ e[)]b3 小轮直径 %Gn(b1X d1=100mm; S:] w@$ 大轮直径 E'LkoyI d2=d1*3.5=100*3.5=350mm 7581G$@ym 取标准件 :L9\`&}FS d2=355mm; F!VC19<1O8 4、验算带速 6^zuRY; 验算带速 5I{YsM v=∏*d1*n0/60000=3.14*100*960/60000=5.0265m/s FuaGr0] 在5~25m/s范围内 YTq>K/ 从动轮转速 `SWf)1K n22=n0*d1/d2=960*100/355=270.4225m/s vKDPg p<j n21=n0/3.5=960/3.5=274.2857m/s U %Aj~K^b 从动轮转速误差=(n22-n21)/n21=270.4225-274.2857/274.2857 ?x]T&S{ =-0.0141 J3Q.6e=7 5、V带基准长度和中心距 G7C9FV bR 初定中心距 oZ%t! Fl1 中心距的范围 !.iA^D//] amin=0.75*(d1+d2)=0.75*(100+355)=341.2500mm mxjY-Kq amax=0.8*(d1+d2)=0.8*(100+355)=364mm (~{7 e/)r a0=350mm; E/_=0t 初算带长 ?S!lX[#v Lc=2*a0+pi*(d1+d2)/2+(d2-d1)^2/4/a0 qwA:o-q" Lc = 1461.2mm z@&_3 Gl 选定基准长度 0;e>kz3o 表8-7,表8-8查得 d OqwF
iO Ld=1600mm; 1O9V Ej5 定中心距 a +*|P a0+(Ld-Lc)/2=(1600-1461.3)/2=419.4206mm |U$oS2U\m a=420mm; T:wd3^.CG amin=a-0.015*Ld=420-0.015*1600=396mm ?
Z8_(e0U amax=a+0.03*Ld=420+0.03*1600=468mm Kd;|Z 6、验算小带轮包角 sJ?Fque 验算包角 s BF>a| =180-(d2-d1)*57.3/a=180-(355-100)*57.3/a P 2;j>=W 145.2107 >120度 故合格 7P]_03 7、求V带根数Z RsVba!x@ 由式(13-15)得 LtH;#Q 查得 n1=960r/min , d1=120mm yS7[=S 查表13-3 P0=0.95 p%J,af 由式13-9得传动比 qVJV 9n i=d2/(d1(1+0.0141)=350/(100*(1+0.0141)=3.5 +t/VF(! 查表(13-4)得 :!3CoC.X|c nb'],({:9 由包角145.21度 tTF/$`Q#* 查表13-5得Ka=0.92 yBauK-7*c KL=0.99 RIl%p~ z=4.4/((0.95+0.05)*0.92*0.99)=3 )F]E[sga 8、作用在带上的压力F 5Z6$90!k 查表13-1得q=0.10 z7{b>oub(' 故由13-17得单根V带初拉力 |;{wy &{y-}[~
三、轴 athU 初做轴直径: ^"l>;.w 轴I和轴II选用45#钢 c=110 T\8|Q@ d1=110*(3.8/320)^(1/3)=25.096mm O,9KhX+ 取d1=28mm wC <!,tB(8 d2=110*(3.65/60)^(1/3)=43.262mm l4hC>q$T 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 "=9L7.E) 取YL10YLd10联轴器 v?!x,H$Qd Tn=630>580.5878Nm 轴II直径与联轴器内孔一致 8K6yqc H 取d2=45mm 0l^-[jK) 四、齿轮 &cayhL/% 1、齿轮强度 sqJ?dIBH 由n2=320r/min,P=3.8Kw,i=3 k=w%oqpN 采用软齿面,小齿轮40MnB调质,齿面硬度为260HBS,大齿轮用ZG35SiMn调质齿面硬度为225HBS。 O)`R)MQ) 因 , 6BLw 4m=h SH1=1.1, SH2=1.1 QF'N8Kla , `dn|nI2 , 8_8R$=V 因: , ,SF=1.3 ~naL1o_FZ 所以 Mh[;E'C6 W84JB3p %@kmuz?? 2、按齿面接触强度设计 e<9IwS!/ 设齿轮按9级精度制造。取载荷系数K=1.5,齿宽系数 VoWlBH 小齿轮上的转矩 ^0ipM/Lg 按 计算中心距 vkASp&a u=i=5.333 =+'4u mm t_x\&+W 齿数z1=19,则z2=z1*5.333=101 4mQ:i7~ 模数m=2a/(z1+z2)=2.0667 取模数m=2.5 F^3Q0KsT 确定中心矩a=m(z1+z1)/2=150mm k[gO>UGB; 齿宽b= K.",=\53 b1=70mm,b2=60mm \;.\g6zX 3、验算弯曲强度 B;2os ^* 齿形系数YF1=2.57,YF2=2.18 !d&K,k 按式(11-8)轮齿弯曲强度 o.keM4OQ qOV#$dkY vtv|H 4、齿轮圆周速度 a~9U{)@F |94"bDL3~ 按162页表11-2应选9做精度。与初选一致。 [- a2<E 9`$fU)K[Pl op/HZa +(` 4!XB?-. !WR(H&uBr\ JC_Y#kN@z )d2 <;c 五、轴校核: gieTkZ S}cpYjnH8 3uZY.H+H V ;
Yl:* B=jJ+R *rXESw]BR +=)<
Su. S>/p6}3] T\{ on[O Tu?+pz`h N)RyRR.x1. `kpX}cKK} (/a2#iW ~>VEg3#F [}9sq+## +%OINMo.A IgI*mDS&b C},;M@xV 圆周力Ft=2T/d1 +?w 7Nm` 径向力Fr=Ft*tan =20度 标准压力角 0~iC#lHO d=mz=2.5*101=252.5mm (CJiCtAsl` Ft=2T/d1=2*104.79/252.5=5852.5N X* KQWs. Fr=5852.5*tan20=2031.9N w4Qqo( 1、求垂直面的支承压力Fr1,Fr2 rjo/-910 由Fr2*L-Fr*L/2=0 ms{:=L2$$ 得Fr2=Fr/2=1015.9N zH0%;
o} ug'I:#@2 2、求水平平面的支承力 jrbEJ. FH1=FH2=Ft/2=2791.2N *p`0dvXG2 AjKP -[ HgvgO\`] 3、画垂直面弯矩图 cv=nGFx6 L=40/2+40/2+90+10=140mm %0fF_OU Mav=Fr2*L/2=1015.9*140/2=71.113Nm Dd-;;Y1C HJhPd#xCW /;-KWu+5= 4、画水平面弯矩图 \V
/s MaH=FH*L/2=2791.2*140/2=195.384Nm 7g[m,48{ UCj4%y6t W$B&asO 1P#bR`I
> 5、求合成弯矩图 x|d Xa0=N_ LZch7Xe3 M$DJ$G|Z *%l&'+ 6、求轴传递转矩
_CY>45 T=Ft*d2/2=2791.2*2.5*101/2=352.389Nm ~=h]r/b< U QZB2yK3]h (#Z2 ]W7(}~m bj\v0NKN4 7?-eR- IMIZ#/ t
j&+HC (f#QETiV "D}PbT[V /d=i0E3 ,Dfq%~:grT `au('
xi< z~Ph=1O>p mr6/d1af_ 0,)B~|+ ML'4 2z
Y zWoPa,
L&=j O0_ R$'4 d -ZFeE[Z 7、求危险截面的当量弯矩 Pk9s~}X 从图可见a-a截面是最危险截面,其当量弯矩为 ePdM9% 轴的扭切应力是脉动循环应力 xoF]r$sC8 取折合系数a=0.6代入上式可得 AVVL]9b_2 DnvJx!#R 8、计算危险截面处轴的直径 4o8uWS{` 轴的材料,用45#钢,调质处理,由表14-1查得 '\\dh 由表13-3查得许用弯曲应力 , RBIf6oxdE 所以 P1;T-.X~& 考虑到键槽对轴的削弱,将轴的最小危险直径d加4%。 V#.;OtF] 故d=1.04*25.4=26.42mm u3vBMe0v[ 由实际最小直径d=40mm,大于危险直径 ,cPNZ-% 所以此轴选d=40mm,安全 JYL/p9K[I 六、轴承的选择 RmxgCe(2a 由于无轴向载荷,所以应选深沟球轴承6000系列 }dw`[{cm 径向载荷Fr=2031.9N,两个轴承支撑,Fr1=2031.9/2=1015.9N ^ j;HYs_ 工作时间Lh=3*365*8=8760(小时) Gc>bli<- 因为大修期三年,可更换一次轴承 $3S6{" 所以取三年 &I:[ 'l! 由公式 [Av#Z)R 式中 fp=1.1,P=Fr1=1015.9N,ft=1 (工作环境温度不高) x7K (深沟球轴承系列) H1_XEcaM+* _
vVw2HH 由附表选6207型轴承 ,X(P/x{B 七、键的选择 -Bbg'=QZa 选普通平键A型 }3:DJ(Y 由表10-9按最小直径计算,最薄的齿轮计算 jIJVl \i] b=14mm,h=9mm,L=80mm,d=40mm {MdxIp[ 由公式 \s?OvqI: 所以 Ou</{l/ 选变通平键,铸铁键 '$pT:4EuGq UMwB. * 所以齿轮与轴的联接中可采用此平键。 fx %Y(W#5 八、减速器附件的选择 Vd3'dq8/? 1、通气器: p
2xOjS1 由于在外界使用,有粉尘,选用通气室采用M18 1.5 mbxJS_P 2、油面指示器: r \H+=2E' 选用油标尺,规格M16 pg~vteq5 3、起吊装置:采用箱盖吊耳,箱座吊耳 P7QOlTQI 4、放油螺塞:选用外六角细牙螺塞及垫片M16 1.5 C\Q3vG 5、窥视孔及视孔盖 F{)YdqQ 选用板结构的视孔盖 geU-T\1[l 九、润滑与密封: }qmBn`3R 1、齿轮的润滑:采用浸油润滑,由于低速级大齿轮的速度为: E@TX>M-& $V-]DD%Y 查《课程设计》P19表3-3大齿轮浸油深度为六分之一大齿轮半径,所以取浸油深度为30mm。 %])-+T 2、滚动轴承的润滑 BM=`zGh" 采用飞溅润滑在箱座凸缘面上开设导油沟,并设挡油盘,以防止轴承旁齿轮啮合时,所挤出的热油溅入轴承内部,增加轴承的阻力。 8(3'YNC 3、润滑油的选择 ]#R'hL%f 齿轮与轴承用同种润滑油较为便利,考虑到该装置用于小型设备选用 a(Ka2;M4J L-AN15润滑油 IK5FSN]s/ 4、密封方式选取: UgDai?b1 选用凸缘式端盖,易于调整轴承间隙,采用端盖安装毡圈油封实现密封。 ]\5@N7h 轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承外径决定。 H|;6K`O_ 设计小结: JbpKstc; 二、课程设计总结 g0Qg]F5D~ 设计中运用了Matlab科学工程计算软件,用notebook命令调用MS—Word来完成设计说明书及设计总结,在设计过程中用了机械设计手册2.0 软件版辅助进行设计,翻阅了学过的各种关于力学,制图,公差方面的书籍,综合运用了这些知识,感觉提高许多,当然尤其是在计算机软件CAD 方面的运用,深切感到计算机辅助设计给设计人员带来的方便,各种设计,计算,制图全套完成。 *6 -;iT8 由于没有经验,第一次做整个设计工作,在设计过程中出现了一些错误比如线形,制图规格,零件设计中的微小计算错误等都没有更正,设计说明书的排版也比较混乱等等。对图层,线形不熟悉甚至就不确定自己画出的线,在出图到图纸上时实际上是什么样子都不知道 ,对于各种线宽度,没有实际的概念。再比如标注较混乱,还是因为第一次做整个设计工作,没有经验,不熟悉。 D
7 l&L ^tX+<X
这次设计的目的是掌握机械设计规律,综合运用学过的知识,通过设计计算,绘图以及运用技术标准,规范设计手册等有关设计资料进行全面的机械设计技能训练。目的已经达到,有许多要求、标准心中虽然明确理解掌握但是要全力,全面的应用在实际中,还有待于提高水平。 ^;+lsEW FP<RoA?W 特别感谢—程莉老师。 3lH#+@ {Uxah 参考资料目录 ov: h4 [1]《机械设计基础》,机械工业出版社,任成高主编,2006年2月第一版; LqIMU4Ex [2]《简明机械零件设计实用手册》,机械工业出版社,胡家秀主编,2006年1月第一版; #<f}.P.Uc [3]《机械设计-课程设计图册》,高等教育出版社,龚桂义主编,1989年5月第三版; vR`-iRQ?_ [3]《设计手册软件》,网络上下载; *}R5=r0 [4] 湖南工院学生论坛----机械制图专栏---bbs.yeux.cn fZ$<'(t GjZ@fnF mNN,}nHu #3u3WTk+ 0CS^S1/[B` Nw=60.0241r/min PbxuD*LQ. .O @bX) Fn$/ K NHA
2 i L(TO5Y] y@]4xLB] xP*9UXZ4P &N1C"Eov? d='z^vHK zYpIG8"o5 5&7)hMppI }<7Dyn, Pw=3.08Kw ac>}$Uw) RtH[OZu(8 dvxD{UH AbUU#C7 I=D{(%+^d wOE_2k KIn^,d0H 5FqUFzVqsl "F>-W\% S#0y\ g3n^
<[E {l{p d hiLv_/ JfKhYRl asP>(Li a8M.EFa: mkYM/*qyM& 9 U1)sPH; 效率t=0.8762 9pE)S^P ?# >|P-4 Pd = 3.5150 ~]Mq' ^i&Qr+v Ped=4Kw .6!]RA5!= #@BM1BpQ N;A1e@bP ,iCd6M{ TCU|k , 6v GcM3M dDW],d}B; hw_7N)} eC9~
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