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2009-06-22 09:37 |
目 录 +hpSxdAz4 设计计划任务书 ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎1 kr#I{gF 传动方案说明﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎2 [qiOd! 电动机的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎3 Ex6o=D2 传动装置的运动和动力参数﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎5 7iP5T 传动件的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎6 6zuze0ud 轴的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎8 E$w#+.QP 联轴器的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎10 97!H`|u < 滚动轴承的选择及计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎13 ^=k{~ 键联接的选择及校核计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎14 (X*9w##x( 减速器附件的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎15 bCzdszvg3 润滑与密封﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 =9(tsB gTX 设计小结﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 :xM}gPj" 参考资料﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎17 )PwQ^||{ 4x(F&0 > <X $# 1.拟定传动方案 |Hfl&3 为了估计传动装置的总传动比范围,以便选择合适的传动机构和传动方案,可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速nw,即 !\ZcOk2 v=1.1m/s;D=350mm; ;t|,nz4kJ nw=60*1000*v/(∏*D)=60*1000*1.1/(3.14*350) 5.dl>, 一般常选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机作为原动机,因此传动装置总传动比约为17或25。 V7BsE w 2.选择电动机 cg{Gc]'1# 1)电动机类型和结构形式 TQ?#PRB 按工作要求和工作条件,选用一般用途的Y(IP44)系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。 KYf;_C,$ 2)电动机容量 Y_+
SA|s (1)卷筒轴的输出功率Pw 4Ppop F=2800r/min; W=3? x Pw=F*v/1000=2800*1.1/1000 } #qQ2NCH (2)电动机输出功率Pd 4b=Gg Pd=Pw/t 2Q}7fht 传动装置的总效率 t=t1*t2^2*t3*t4*t5 bfhz?,b 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: AxEc^Cof 弹性联轴器 1个 {d,?bs) t4=0.99; w]}f6VlEl 滚动轴承 2对 $D}"k!H t2=0.99; 3
&Sp@, 圆柱齿轮闭式 1对 $7Cgo &J t3=0.97; 2
^oGwx @ V带开式传动 1幅 IhfZLE., t1=0.95; fQO
""qh 卷筒轴滑动轴承润滑良好 1对 ]hL:33 t5=0.98; bf(+ldq 则 jccOsG9;_ t=t1*t2^2*t3*t4*t5=0.95*0.99^2*0.97*0.99*0.98=0.8762 3[.3dy7,Z 故 q=+wI"[ Pd=Pw/t=3.08/0.8762 "Vx6 #u@} (3)电动机额定功率Ped >O3IfS(l 由第二十章表20-1选取电动机额定功率ped=4KW。 vbaC+AiX 3)电动机的转速 ni<[G0#T 为了便于选择电动事,先推算电动机转速的可选范围。由表2-1查得V带传动常用传动比范围2~4,单级圆柱齿轮传动比范围3~6, *x!LKIpv 可选电动机的最小转速 >MPa38 Nmin=nw*6=60.0241*6=360.1449r/min /S[?{Q A 可选电动机的最大转速 ']h
IfOD"r Nmin=nw*24=60.0241*24=1440.6 r/min }2=hd. . 同步转速为960r/min c})wD+1 选定电动机型号为Y132M1-6。 03Ukw/D& 4)电动机的技术数据和外形、安装尺寸 F<gMUDB 由表20-1、表20-2查出Y132M1-6型电动机的方根技术数据和 n$xszuNJ` 外形、安装尺寸,并列表刻录备用。 >uHb ^ B$j' /e-Zk 电机型号 额定功率 同步转速 满载转速 电机质量 轴径mm 5VZjDg? Y132M1-6 4Kw 1000 960 73 28 )(]Envb?A0 tpZ->)1 大齿轮数比小齿轮数=101/19=5.3158 *E7R(#,yC 3.计算传动装置总传动比和分配各级传动比 d#8e~ 1)传动装置总传动比 O+b6lg)q nm=960r/min;
7O$ & i=nm/nw=960/60.0241=15.9936 ^7^2D2[ 2)分配各级传动比 b` zET^F 取V带传动比为 .`+yo0O: i1=3; %/!+(7
D 则单级圆柱齿轮减速器比为 O"iak i2=i/i1=15.9936/3=5.3312 -K^41W71 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。 t#~XLCE 4.计算传动装置的运动和动力参数 SiR\a!, C 1)各轴转速 *uU4^E( 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 [8z&-'J= n0=nm; s[T{c.F n1=n0/i1=60.0241/3=320r/min sG1BNb_ n2=n1/i2=320/5.3312=60.0241r/min d- kZt@DL= t\%%d)d9 2)各轴输入功率 wASX\D } 按机器的输出功率Pd计算各轴输入功率,即 6]ZO'Nwo P0=Ped=4kw GXYj+ qJ 轴I 的功率 shzG
Eb P1=P0*t1=4*0.95=3.8kw }lO
}x 轴II功率 ZB0+GG\ P2=P1*t2*t3=3.8*0.99*0.97=3.6491kw b5S7{"<V 3)各轴转矩 I=odMw7Hj T0=9550*P0/n0=9550*4/960=39.7917 Nm P5P<" T1=9550*P1/n1=9550*3.8/320=113.4063 Nm '$6PTa T2=9550*P2/n2=9550*3.6491/60.0241=580.5878 Nm Qt~B#R.
V 二、设计带轮 D )gD< 1、计算功率 lRH0)5` P=Ped=4Kw ;W~4L+e 一班制,工作8小时,载荷平稳,原动机为笼型交流电动机 Vd<K4Tk 查课本表8-10,得KA=1.1; ,Z5Fea 计算功率 ^/<|f,2 Pc=KA*P=1.1*4=4.4kw sUV>@UMnu 2选择普通V带型号 4m\([EO n0 =960r/min Ro~fvL~Ps 根据Pc=4.4Kw,n0=960r/min,由图13-15(205页)查得坐标点位于A型 #D0W7a d1=80~100 `)2[ST 3、确定带轮基准直径 ])UwC-l 表8-11及推荐标准值 8W$L:{ez 小轮直径 5us^B8Q d1=100mm; A_i zSzC1 大轮直径 70=(.[^+ d2=d1*3.5=100*3.5=350mm fp tIc#4 取标准件 l?<q
YjI d2=355mm; ~QCA -Yud 4、验算带速 B%mtp;) P 验算带速 gs fhH0 v=∏*d1*n0/60000=3.14*100*960/60000=5.0265m/s rei5{PC 在5~25m/s范围内 9t0Cj/w} 从动轮转速 W #47Cz n22=n0*d1/d2=960*100/355=270.4225m/s sJv`fjf%8 n21=n0/3.5=960/3.5=274.2857m/s o$t
&MST?i 从动轮转速误差=(n22-n21)/n21=270.4225-274.2857/274.2857 ydup)[n =-0.0141 )$h-ZYc 5、V带基准长度和中心距 cd+^=esSO 初定中心距
pl?kS8#U? 中心距的范围 Bz:&f46{ amin=0.75*(d1+d2)=0.75*(100+355)=341.2500mm #//
%&k amax=0.8*(d1+d2)=0.8*(100+355)=364mm iJ4<f->t a0=350mm; i pwW%"6 初算带长 w?S8@|MK Lc=2*a0+pi*(d1+d2)/2+(d2-d1)^2/4/a0 z'*ml ? Lc = 1461.2mm 4]EvT=Ro 选定基准长度 71*>L}H 表8-7,表8-8查得 zuMO1s Ld=1600mm; o6|"J%9GX 定中心距 jr:drzr{I a0+(Ld-Lc)/2=(1600-1461.3)/2=419.4206mm *w|iu^G a=420mm; RQ|?Ce", amin=a-0.015*Ld=420-0.015*1600=396mm CC>($k" amax=a+0.03*Ld=420+0.03*1600=468mm Vf$1Sj w 6、验算小带轮包角 KX=/B=3~ 验算包角 #<UuI9 =180-(d2-d1)*57.3/a=180-(355-100)*57.3/a R}hlDJ/m- 145.2107 >120度 故合格 jceHKl 7、求V带根数Z :v#8O~ 由式(13-15)得 [WYJrk. 查得 n1=960r/min , d1=120mm wR(ttwxK3 查表13-3 P0=0.95 <ZV7|'^ 由式13-9得传动比 ~T7\8K+ $ i=d2/(d1(1+0.0141)=350/(100*(1+0.0141)=3.5 a}w&dE$!- 查表(13-4)得 )%BT*)x Xj(>.E{~H 由包角145.21度 {o {#]fbO% 查表13-5得Ka=0.92 jOtzx"/)rE KL=0.99 6# R;HbkO z=4.4/((0.95+0.05)*0.92*0.99)=3 B6uf;Yc 8、作用在带上的压力F GajI\_o 查表13-1得q=0.10 T%w(P ^qk 故由13-17得单根V带初拉力 =@%MV( 0OEtU5lf`y 三、轴 ;2BPPZ 初做轴直径: @YsL*zw 轴I和轴II选用45#钢 c=110 yG4 MUf6 d1=110*(3.8/320)^(1/3)=25.096mm WFXx70n 取d1=28mm 9a-]T=5Ee d2=110*(3.65/60)^(1/3)=43.262mm bu;vpNa 由于d2与联轴器联接,且联轴器为标准件,由轴II扭矩,查162页表 /lru"R D 取YL10YLd10联轴器 a9L0f BRy Tn=630>580.5878Nm 轴II直径与联轴器内孔一致 R4yJ.f 取d2=45mm J09ZK8
hK 四、齿轮 %$^$'6\77 1、齿轮强度 7;~2e 由n2=320r/min,P=3.8Kw,i=3 >
d^r">!, 采用软齿面,小齿轮40MnB调质,齿面硬度为260HBS,大齿轮用ZG35SiMn调质齿面硬度为225HBS。 %bN"bxv^ 因 , =g1 D; SH1=1.1, SH2=1.1 r!>es;R8 , =\*S'Ded , 7~:>WMv9 因: , ,SF=1.3 =GLYDV 所以 []!tT-Gzy h@EJTAi uLF\K+cz 2、按齿面接触强度设计 s9=pV4fA~w 设齿轮按9级精度制造。取载荷系数K=1.5,齿宽系数 g\E ._ab< 小齿轮上的转矩 oK%K+h 按 计算中心距 YstXNN4 u=i=5.333 CRP7U mm zv>ZrFl* 齿数z1=19,则z2=z1*5.333=101 Id; mn}+~ 模数m=2a/(z1+z2)=2.0667 取模数m=2.5 ^o,y5, 确定中心矩a=m(z1+z1)/2=150mm M,I68 齿宽b= &0?DL b1=70mm,b2=60mm _$~ex ~v 3、验算弯曲强度 HdDo 齿形系数YF1=2.57,YF2=2.18 <1v{[F_ 按式(11-8)轮齿弯曲强度 5B_-nYJDt !x+MVJ] W5M
] 4、齿轮圆周速度 3ZLr"O1l ) )WzGy~p8K 按162页表11-2应选9做精度。与初选一致。 ~]jx+6k] (v9!g# yN%3w0v Mp}!+K H!Fr("6} EY=\C$3J: uMljH@xBc d{vc
wZQ 五、轴校核: |s)VjS4@ sASAsGk< hlYS=cgY= g6tWU T<w*dX7F0K $fq-wl-= <T4 7kL I /S-/SF:>g k:&?$ AIIBd I_R5\l}O+D r? 6Z1 Iqe=#hUFe! VuYWb)@ OgzGkc@A 0`aHwt/F \{Ox@ 4okHAv8; 圆周力Ft=2T/d1 , 4h!"c 径向力Fr=Ft*tan =20度 标准压力角 R(n0!h4 d=mz=2.5*101=252.5mm k}+MvGq Ft=2T/d1=2*104.79/252.5=5852.5N KBUAdpU8 Fr=5852.5*tan20=2031.9N .~V".tZV[ 1、求垂直面的支承压力Fr1,Fr2 Rz])wBv e 由Fr2*L-Fr*L/2=0 ~Sn5;g8+\ 得Fr2=Fr/2=1015.9N f6(9wz$Trt dd
@COP? 2、求水平平面的支承力 z[$9B#P FH1=FH2=Ft/2=2791.2N |yId6v &D&5UdN
x [xp~@5r' 3、画垂直面弯矩图 XQ+-+CD L=40/2+40/2+90+10=140mm *;ZW=%M Mav=Fr2*L/2=1015.9*140/2=71.113Nm ||"":K 8O;rp(N.n lL(}dbT~N 4、画水平面弯矩图 ]ZU:%Qhu MaH=FH*L/2=2791.2*140/2=195.384Nm <W^XSk Sf.8Ibw 4u{E D( f0fqDmn 5、求合成弯矩图 >k&lGF<nl !@]h@MC$7 \e5,` +2_6C;_DX 6、求轴传递转矩 D=pI'5& T=Ft*d2/2=2791.2*2.5*101/2=352.389Nm SjNwT[.nr7 2kmna/Qa6 [K|>s(Sf* M%Kx{*aw& +lf@O&w NiJ?no KzFs#rhpn H?zCIue3 O}\"$n> Z:o'
+oh %]= 'Uv^x 3vvFF]D5k 6u]OXPA| UdM5R
[ EF7|%N KI?1(L 3!L<=X xr7<(:d "
:nVigw&
;] `NR 5IF~]5s 7、求危险截面的当量弯矩 y [7xK}`_ 从图可见a-a截面是最危险截面,其当量弯矩为 jJ{
w -$ 轴的扭切应力是脉动循环应力 ~ @"Qm;}
" 取折合系数a=0.6代入上式可得 b\uB !?>p]0*< 8、计算危险截面处轴的直径 =*)O80oaW 轴的材料,用45#钢,调质处理,由表14-1查得 %+OPas8C 由表13-3查得许用弯曲应力 , pa> 2JF* 所以 4>ce,*B1 考虑到键槽对轴的削弱,将轴的最小危险直径d加4%。 G QB^ 故d=1.04*25.4=26.42mm (k HQKQmq 由实际最小直径d=40mm,大于危险直径 p=5H^E m1 所以此轴选d=40mm,安全 -r2qIt 六、轴承的选择 AZ Lt'9UD 由于无轴向载荷,所以应选深沟球轴承6000系列 JMe[
.Sx 径向载荷Fr=2031.9N,两个轴承支撑,Fr1=2031.9/2=1015.9N ]e3}9. 工作时间Lh=3*365*8=8760(小时) L5N{ie_ 因为大修期三年,可更换一次轴承 gZ%O<XO 所以取三年 0dX= 由公式 (R
2P<
Zr 式中 fp=1.1,P=Fr1=1015.9N,ft=1 (工作环境温度不高) 8J(zWV7 r (深沟球轴承系列) {,mRMDEy RlPByG5K 由附表选6207型轴承 n[w,x; 七、键的选择 TXOW/{B 选普通平键A型 1R~WY'Ed 由表10-9按最小直径计算,最薄的齿轮计算 OU3+SYM b=14mm,h=9mm,L=80mm,d=40mm rls#gw 由公式 )aA9z(x 所以 s/&]gj" 选变通平键,铸铁键 HkB<RsS$p_ YbBH6RZr 所以齿轮与轴的联接中可采用此平键。 %_=R&m'n` 八、减速器附件的选择 ^E?V+3mV 1、通气器: %IXW|mi 由于在外界使用,有粉尘,选用通气室采用M18 1.5 V4i%|vV 2、油面指示器: =Bqa<Js 选用油标尺,规格M16 Y/I6.K3 3、起吊装置:采用箱盖吊耳,箱座吊耳 tNf" X! 4、放油螺塞:选用外六角细牙螺塞及垫片M16 1.5 t4c#' y 5、窥视孔及视孔盖 +&8Ud8Q 选用板结构的视孔盖 Q3{&'|}^2 九、润滑与密封: Ck a]F2, 1、齿轮的润滑:采用浸油润滑,由于低速级大齿轮的速度为: 8t
\> 3kQ8*S 查《课程设计》P19表3-3大齿轮浸油深度为六分之一大齿轮半径,所以取浸油深度为30mm。 _5`S)G{ 2、滚动轴承的润滑 l%5%oN`4 采用飞溅润滑在箱座凸缘面上开设导油沟,并设挡油盘,以防止轴承旁齿轮啮合时,所挤出的热油溅入轴承内部,增加轴承的阻力。 ]@}BdMlHp 3、润滑油的选择 v23Uh2[@Yy 齿轮与轴承用同种润滑油较为便利,考虑到该装置用于小型设备选用 R2ZQBwB L-AN15润滑油 4'b]2Mn3 4、密封方式选取: s3!LR2qiF 选用凸缘式端盖,易于调整轴承间隙,采用端盖安装毡圈油封实现密封。 &bgi0)> 轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承外径决定。 D)Rf 设计小结: (>`SS#(T! 二、课程设计总结 xyWdzc](p 设计中运用了Matlab科学工程计算软件,用notebook命令调用MS—Word来完成设计说明书及设计总结,在设计过程中用了机械设计手册2.0 软件版辅助进行设计,翻阅了学过的各种关于力学,制图,公差方面的书籍,综合运用了这些知识,感觉提高许多,当然尤其是在计算机软件CAD 方面的运用,深切感到计算机辅助设计给设计人员带来的方便,各种设计,计算,制图全套完成。 'yjH~F. 由于没有经验,第一次做整个设计工作,在设计过程中出现了一些错误比如线形,制图规格,零件设计中的微小计算错误等都没有更正,设计说明书的排版也比较混乱等等。对图层,线形不熟悉甚至就不确定自己画出的线,在出图到图纸上时实际上是什么样子都不知道 ,对于各种线宽度,没有实际的概念。再比如标注较混乱,还是因为第一次做整个设计工作,没有经验,不熟悉。 GQBN-Qv ]lYEJ` 这次设计的目的是掌握机械设计规律,综合运用学过的知识,通过设计计算,绘图以及运用技术标准,规范设计手册等有关设计资料进行全面的机械设计技能训练。目的已经达到,有许多要求、标准心中虽然明确理解掌握但是要全力,全面的应用在实际中,还有待于提高水平。 _VJwC| ?t P/VL 特别感谢—程莉老师。 V
*y |CqJ2 参考资料目录 X_@@v|UF [1]《机械设计基础》,机械工业出版社,任成高主编,2006年2月第一版; 3+uoK f[ [2]《简明机械零件设计实用手册》,机械工业出版社,胡家秀主编,2006年1月第一版; <s3( [3]《机械设计-课程设计图册》,高等教育出版社,龚桂义主编,1989年5月第三版; Dx)XC?'xO [3]《设计手册软件》,网络上下载; *lF%8k"Al [4] 湖南工院学生论坛----机械制图专栏---bbs.yeux.cn U {!{5l: xmx;tq !jnIXvT1qy 0J</`/g H ID+k`nP Nw=60.0241r/min ?tQv|x A6.'1OD Khd ,|pM i_ T dI (.+n1)L? 'PbA/MN e/\_F+jyc Ls*=mh~IY X;>} ;LiK 1e} 3L2rC cLP@0`^H #_\~Vrf(# Pw=3.08Kw 3vD,hL`& ^k##a-t<_> ZfikNQU9r /MtacR giJyMd}x nJg2O@mRJ X
jN.X l/NK.Jr OG`Oi^2 Jl ?Q}SB Ka{Zoi] S}O\<6& iK:]Q8b CU_06A|} .x%SbG<k{ ]Jqe)o Z.JTq~`I [_@OCiV5) 效率t=0.8762 .#|pje^ UC@ "<$'C Pd = 3.5150 4/|=0TC; g2q=&eI" Ped=4Kw D IN
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