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2009-06-22 09:37 |
目 录 OfbM]:}<3 设计计划任务书 ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎1 QJvA 传动方案说明﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎2 G{YJ(6etZ 电动机的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎3 NrhU70y 传动装置的运动和动力参数﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎5 _+.z2} M 传动件的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎6 :X,1KR 轴的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎8 /'!F \ kz 联轴器的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎10 By:A9s 滚动轴承的选择及计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎13 ,hYUxh45 键联接的选择及校核计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎14 b"/P 减速器附件的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎15 &HT
PeB 润滑与密封﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 "otP^X. 设计小结﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 "<txg%j\J 参考资料﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎17 Cp_"PvTmT z*I= i[T!{< 1.拟定传动方案 wvBJ?t, 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 ~~&8I!r e v=1.1m/s;D=350mm; haqL
DVrf nw=60*1000*v/(∏*D)=60*1000*1.1/(3.14*350) ZYc)_Og 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。 RVlC8uJ;P 2.选择电动机 &NB[:S= 1)电动机类型和结构形式 vb\ UP&Ip 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。 pV<18CaJ 2)电动机容量 '!b1~+PV (1)卷筒轴的输出功率Pw 7z5AI!s_ F=2800r/min; `~VV1 Pw=F*v/1000=2800*1.1/1000 Y GvtG U- (2)电动机输出功率Pd ro|dB Pd=Pw/t 7K%Ac 传动装置的总效率 t=t1*t2^2*t3*t4*t5 $
[0 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: Ycn*aR2 弹性联轴器 1个 xpRQ"6 t4=0.99; gdNEMT 滚动轴承 2对 -]A,SBs t2=0.99; F3;UH%L1 圆柱齿轮闭式 1对 lk)38. t3=0.97; |r%6;8A]i V带开式传动 1幅 !n@Yg2 w t1=0.95; eM*@}3 卷筒轴滑动轴承润滑良好 1对 Xj.6A,}^ t5=0.98;
" q0lh 则 :>\ i t=t1*t2^2*t3*t4*t5=0.95*0.99^2*0.97*0.99*0.98=0.8762 3K_J"B*7 故 m!tB;:6 Pd=Pw/t=3.08/0.8762 }3V Q*'X>i (3)电动机额定功率Ped ys u"+J 由第二十章表20-1选取电动机额定功率ped=4KW。 CM!bD\5 3)电动机的转速 roVGS{4T\ 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, .?@$Rd2@W 可选电动机的最小转速 L:}hZf{p* Nmin=nw*6=60.0241*6=360.1449r/min 6Y`eYp5A 可选电动机的最大转速 jLM1~`& Nmin=nw*24=60.0241*24=1440.6 r/min D0.7an6 同步转速为960r/min 8I$>e ( 选定电动机型号为Y132M1-6。 &?#V*-;^ 4)电动机的技术数据和外形、安装尺寸 ?WKFDL'_0j 由表20-1、表20-2查出Y132M1-6型电动机的方根技术数据和 5,Mc`IIK1 外形、安装尺寸,并列表刻录备用。 F$^RM3 LeF Z%y)F 电机型号 额定功率 同步转速 满载转速 电机质量 轴径mm Xt_8=Q Y132M1-6 4Kw 1000 960 73 28 ?<%GYdus 6`J*{%mP 大齿轮数比小齿轮数=101/19=5.3158 -2{NI.-Xd 3.计算传动装置总传动比和分配各级传动比 Vof[yL ` 1)传动装置总传动比 C-V,3}=*2 nm=960r/min; !NuiVC] i=nm/nw=960/60.0241=15.9936 )CD4k:bm 2)分配各级传动比 )R(kXz=M 取V带传动比为 ;xS@-</: i1=3; &z+nNkr?yN 则单级圆柱齿轮减速器比为 *GH`u*C_ i2=i/i1=15.9936/3=5.3312 |k\4\aLj 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。 ; $i{>mDT 4.计算传动装置的运动和动力参数 hs!a'E 1)各轴转速 ZUyG
}6)J 电动机轴为0轴,减速器高速轴为Ⅰ轴,低速轴为Ⅱ轴,各轴转速为 Hbn%CdDk1 n0=nm; KLBU8% n1=n0/i1=60.0241/3=320r/min iVTC"v n2=n1/i2=320/5.3312=60.0241r/min >B!E 6ah |-a5|3 2)各轴输入功率 HIsIW%B 按机器的输出功率Pd计算各轴输入功率,即 7/&i'y P0=Ped=4kw >E;kM
B 轴I 的功率 'y[74?1 P1=P0*t1=4*0.95=3.8kw ePv3M&\J 轴II功率 Ti$G2dBO P2=P1*t2*t3=3.8*0.99*0.97=3.6491kw BKvX,[R2 3)各轴转矩 )CJXkzOX T0=9550*P0/n0=9550*4/960=39.7917 Nm n?!XNXb T1=9550*P1/n1=9550*3.8/320=113.4063 Nm qIS9.AL T2=9550*P2/n2=9550*3.6491/60.0241=580.5878 Nm O]3$$uI=QE 二、设计带轮 1LYz
X;H1 1、计算功率 ZP~Mgz{f P=Ped=4Kw #s>AiD 一班制,工作8小时,载荷平稳,原动机为笼型交流电动机 e=Ko4Ao2y 查课本表8-10,得KA=1.1; R/ix,GC 计算功率
kw{dvE\K Pc=KA*P=1.1*4=4.4kw b+Sq[ 2选择普通V带型号 v3PtiKS n0 =960r/min js;p7wi 根据Pc=4.4Kw,n0=960r/min,由图13-15(205页)查得坐标点位于A型 -FpZZ8=,M2 d1=80~100 v3O+ ;4 3、确定带轮基准直径 @+Yql 表8-11及推荐标准值 !xk`oW 小轮直径 FnxPM`Zx d1=100mm; '2Q[g0VR 大轮直径 <` [o|>A Z d2=d1*3.5=100*3.5=350mm !ij
R 取标准件 -w' d2=355mm; 0,~||H{ 4、验算带速 Iue}AGxu:{ 验算带速 uDD{O~wF, v=∏*d1*n0/60000=3.14*100*960/60000=5.0265m/s }?G([s56 在5~25m/s范围内 ~&HP}Q$#f 从动轮转速 mxD]`F n22=n0*d1/d2=960*100/355=270.4225m/s K|L&mL&8 n21=n0/3.5=960/3.5=274.2857m/s S:B$c> 从动轮转速误差=(n22-n21)/n21=270.4225-274.2857/274.2857 ;QO3^P} =-0.0141 2_T2?weD5
5、V带基准长度和中心距 tV?- 初定中心距 &s6;2G&L$ 中心距的范围 &3gC&b^i amin=0.75*(d1+d2)=0.75*(100+355)=341.2500mm )qSjI_qt5 amax=0.8*(d1+d2)=0.8*(100+355)=364mm '3<T~t a0=350mm; {E=BFs 初算带长 !0-KB# Lc=2*a0+pi*(d1+d2)/2+(d2-d1)^2/4/a0 (A(j.[4a Lc = 1461.2mm s>J\h 选定基准长度 CWBlDz 表8-7,表8-8查得 Me 5Xd| Ld=1600mm; tTEw"DL_- 定中心距 tJBj9{ a0+(Ld-Lc)/2=(1600-1461.3)/2=419.4206mm Nk63F&J7e a=420mm; OQ(w]G0LP amin=a-0.015*Ld=420-0.015*1600=396mm { 9:vq| amax=a+0.03*Ld=420+0.03*1600=468mm A@uU*]TqJ8 6、验算小带轮包角 mH.c`* 验算包角 4Jn+Ot.,d =180-(d2-d1)*57.3/a=180-(355-100)*57.3/a @7HHi~1JK 145.2107 >120度 故合格 ZLDO&} 7、求V带根数Z G&Fe2&5!w 由式(13-15)得 o|G'vMph 查得 n1=960r/min , d1=120mm B4@1WZn<8 查表13-3 P0=0.95 a =
*' 由式13-9得传动比 p!>5}f6 i=d2/(d1(1+0.0141)=350/(100*(1+0.0141)=3.5 A"tE~m;"7 查表(13-4)得 VLPPEV-u CCHGd&\Z 由包角145.21度 E3hXs6P 查表13-5得Ka=0.92 vh"wXu KL=0.99 @.&KRAZ z=4.4/((0.95+0.05)*0.92*0.99)=3 ?B+]Ex(\B, 8、作用在带上的压力F vpq"mpfkh 查表13-1得q=0.10 FuC#w 9_ 故由13-17得单根V带初拉力 %W}YtDf\ #<K'RJn 三、轴 ;fW`#aE 初做轴直径: 8vkCmV 轴I和轴II选用45#钢 c=110 ' !2NSv d1=110*(3.8/320)^(1/3)=25.096mm dVMduo 取d1=28mm Tnv,$KOhs d2=110*(3.65/60)^(1/3)=43.262mm xX?9e3( 由于d2与联轴器联接,且联轴器为标准件,由轴II扭矩,查162页表 Spu>
ac 取YL10YLd10联轴器 a[V X)w_W{ Tn=630>580.5878Nm 轴II直径与联轴器内孔一致 2BKiA[
;; 取d2=45mm U?%T~! 四、齿轮 1l5'N=hL 1、齿轮强度 ::p%R@? 由n2=320r/min,P=3.8Kw,i=3 9Y:Iha`$w 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。 B&QEt[=s 因 , $D='NzE/ SH1=1.1, SH2=1.1 e:l7 w3?O , qeDXG , @;G%7&ps 因: , ,SF=1.3 XXw>h4hl 所以 j.!5&^;u4 e?7y$H- 99\lZ{f( 2、按齿面接触强度设计 e45)t}' 设齿轮按9级精度制造。取载荷系数K=1.5,齿宽系数 m*wDJEKo 小齿轮上的转矩 C#V_Gb 按 计算中心距 "S+AkLe( u=i=5.333 0GW69 z mm f?r{Q 齿数z1=19,则z2=z1*5.333=101 j0^1BVcj 模数m=2a/(z1+z2)=2.0667 取模数m=2.5 d\R "?Sg 确定中心矩a=m(z1+z1)/2=150mm -_xTs(;|8 齿宽b= JXV#V7 b1=70mm,b2=60mm Fh/psd 3、验算弯曲强度 I<Cm$8O? 齿形系数YF1=2.57,YF2=2.18 ~g9~D}48k' 按式(11-8)轮齿弯曲强度 DS+BX`i%#p j u&v4] *k,{[b 4、齿轮圆周速度 {e$@i *~~J1.ja> 按162页表11-2应选9做精度。与初选一致。 SKF0p))BJ ?E,-P!&R qpQiMiB#g' qm<-(Qc(W e7y,zcbv n{\d FJqg, Jz4;7/ 五、轴校核: 'pyIMB?x yf[1?{iVo [wk1p-hf rmi&{o: g:.LCF r:PYAb=g b'C#]DorE ~1XC5.*-
lD'^6 vTo+jQs^ @#*{*
S8 PdEPDyFk h E^Ch;)j| G*=&yx."E v-8{mK`9\ A8QUfg@uK~ uP$i2Cy tJ*/5k
& 圆周力Ft=2T/d1 \[|X^8j 径向力Fr=Ft*tan =20度 标准压力角 0$NzRPbH d=mz=2.5*101=252.5mm ;pS+S0U
Ft=2T/d1=2*104.79/252.5=5852.5N G({5Lj gW Fr=5852.5*tan20=2031.9N j+>[~c;0) 1、求垂直面的支承压力Fr1,Fr2 |z8_]o+|r1 由Fr2*L-Fr*L/2=0 ;dtA-EfOZ 得Fr2=Fr/2=1015.9N ]<ay_w; dKP| TRd 2、求水平平面的支承力 3sRI7g FH1=FH2=Ft/2=2791.2N e\O625 3g:P>( 3''Uxlo\ 3、画垂直面弯矩图 w11L@t[5W8 L=40/2+40/2+90+10=140mm I *f@M} Mav=Fr2*L/2=1015.9*140/2=71.113Nm a^^OI|? UV</Nx)3 Z"KrirZ 4、画水平面弯矩图 foBF]7Bz? MaH=FH*L/2=2791.2*140/2=195.384Nm kyZZ0 D+N@l"U{ Bs|#7mA[ 9xK#(M 5、求合成弯矩图
1D2RhM% R&:Qy7" 7<L!" 2VB ~eS/gF? 6、求轴传递转矩 zGc]*R T=Ft*d2/2=2791.2*2.5*101/2=352.389Nm zTl,VIa3p GO*D4<#u ++ 5!8Nv EMxMJ= Kx BvL[/ +QOK]NJN EY.m,@{ @7;}6,) naA8RD5/ ~ 588md : pV!WZUfg loHMQKy@ |VjD. ]I F7/%,vf ]3Ibl^J *(XGNp[0 XeslOsHh e2>AL $Y\7E/T &" 5Yt&{ -G'3&L4
D 7、求危险截面的当量弯矩 -i_XP]b& 从图可见a-a截面是最危险截面,其当量弯矩为 b/\l\\$- 轴的扭切应力是脉动循环应力 JuOCOl\ 取折合系数a=0.6代入上式可得 2z AxGX >z%WW&Z' 8、计算危险截面处轴的直径 E8t{[N6d 轴的材料,用45#钢,调质处理,由表14-1查得 W&[-QM8 由表13-3查得许用弯曲应力 , (yeWArQ 所以 Uc
; S@ 考虑到键槽对轴的削弱,将轴的最小危险直径d加4%。 ixoN#'y<" 故d=1.04*25.4=26.42mm et(AO)uv6 由实际最小直径d=40mm,大于危险直径 ?k@;,l :s 所以此轴选d=40mm,安全 &Z9rQH81f> 六、轴承的选择 3Tc90p l*t 由于无轴向载荷,所以应选深沟球轴承6000系列 83aWMmA(1 径向载荷Fr=2031.9N,两个轴承支撑,Fr1=2031.9/2=1015.9N 79k+R9m 工作时间Lh=3*365*8=8760(小时) pX$X8z% 因为大修期三年,可更换一次轴承 A6E~GJa 所以取三年 0HQTe>! 由公式 _Kh8
<$h 式中 fp=1.1,P=Fr1=1015.9N,ft=1 (工作环境温度不高) v-"nyy-&Z (深沟球轴承系列) V@EyU/VJ \JCpwNT{P 由附表选6207型轴承 nQg_1+ 七、键的选择 |@f\[v9` 选普通平键A型 gO@LJ 由表10-9按最小直径计算,最薄的齿轮计算 Id>I.e4 b=14mm,h=9mm,L=80mm,d=40mm SP>&+5AydX 由公式 c'5ls7?}O{ 所以 XPnHi@x 选变通平键,铸铁键 $s 'n]]Wq gg Nvm 所以齿轮与轴的联接中可采用此平键。 "g!ek3w( 八、减速器附件的选择 L@ejFXQg 1、通气器: A5_r(Z-5 由于在外界使用,有粉尘,选用通气室采用M18 1.5 ["<'fq;PJ 2、油面指示器: ~)6EH`- 选用油标尺,规格M16 GLMpWD`Wo 3、起吊装置:采用箱盖吊耳,箱座吊耳
IA`Lp3Z 4、放油螺塞:选用外六角细牙螺塞及垫片M16 1.5 |=V~CQ] 5、窥视孔及视孔盖 <\P
`< 选用板结构的视孔盖 %7?Z|'\ 九、润滑与密封: Yvu?M8aK! 1、齿轮的润滑:采用浸油润滑,由于低速级大齿轮的速度为: Nu'ox. V ^ohIJcI- 查《课程设计》P19表3-3大齿轮浸油深度为六分之一大齿轮半径,所以取浸油深度为30mm。 *>xCX 2、滚动轴承的润滑 x+DecO2 采用飞溅润滑在箱座凸缘面上开设导油沟,并设挡油盘,以防止轴承旁齿轮啮合时,所挤出的热油溅入轴承内部,增加轴承的阻力。 WF2t{<]^e 3、润滑油的选择 uH[:R vC0 齿轮与轴承用同种润滑油较为便利,考虑到该装置用于小型设备选用 6)>otB8)J L-AN15润滑油 Tk`|{Ph0 4、密封方式选取: ViG>gMG v 选用凸缘式端盖,易于调整轴承间隙,采用端盖安装毡圈油封实现密封。 Wv~&Qh} 轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承外径决定。 %36@1l-N 设计小结: =hY/Yr%P 二、课程设计总结 r d)W+W9 设计中运用了Matlab科学工程计算软件,用notebook命令调用MS—Word来完成设计说明书及设计总结,在设计过程中用了机械设计手册2.0 软件版辅助进行设计,翻阅了学过的各种关于力学,制图,公差方面的书籍,综合运用了这些知识,感觉提高许多,当然尤其是在计算机软件CAD 方面的运用,深切感到计算机辅助设计给设计人员带来的方便,各种设计,计算,制图全套完成。 9\0$YY% 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。 QbY@{"" ` 6&
6|R3 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。 \^jRMIM== a>Zp?*9 特别感谢—程莉老师。 J"TF@7{p MIh\z7gW 参考资料目录 [khXAf1{Q [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; r\)bN4-g [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; Pw5[X5.DX [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; Z9Z\2t [3]《设计手册软件》,网络上下载; Ds#BfP7a [4] 湖南工院学生论坛----机械制图专栏---bbs.yeux.cn P]armg% ru4M=D Fh|{ib Mz\l
C)\B >`0mn|+ Nw=60.0241r/min .N`*jT ;k,@^f8 yqB!0)
< )V&hS5P=S E]=>@EX qwO@>wQ}~ qv'w 7T @7KG0<]h A~ _2" o^m?w0 \ vhcp[=e : <XN=v!2; Pw=3.08Kw (t@:dW ml /S|`Drk UM<s#t`\3 TQ5kM [^^ Pl:+ \-f/\P/ w )4m`Ya,E3 6CSoQ|c{ 4I&Mdt<^D 5pK
_-:? `csZ*$7 O%N. ;Ve AWKJ@&pA9m 3dSC`K }}D32TVN euVj,m -Mz [S "?<h,Hvi 效率t=0.8762 E+#<WK- , 2xv Pd = 3.5150 "Mhn?PTq lk[Y6yE Ped=4Kw R<(xWH h72CGA| N_Kdi%q u05Yy&(f ;{q* .{} 8mFi1 R=F_U 0!7p5 egURRC! #V%98|" S(?A3 H -a &<Un/ ZfK[o{9> HD/!J9& rNTLP
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