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2009-06-22 09:37 |
目 录 z?uQlm*We 设计计划任务书 ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎1 aU.0dsq 传动方案说明﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎2 D*T$ v
电动机的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎3 'x,GI\;? 传动装置的运动和动力参数﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎5 OZB}aow 传动件的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎6 oF b mz* 轴的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎8 ?^48Zq6wM 联轴器的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎10 .)^3t~ 滚动轴承的选择及计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎13 v>y8s&/ 键联接的选择及校核计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎14 v`+n`DT 减速器附件的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎15 u5XU`! 润滑与密封﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 W`/jz/ 设计小结﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 GkGC4*n 参考资料﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎17 snTJe[^d 8~s-t nL+YL 1.拟定传动方案 4&]To@> 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 j^$3vj5E[ v=1.1m/s;D=350mm; @[>+Dzn[6 nw=60*1000*v/(∏*D)=60*1000*1.1/(3.14*350) t=W$'*P0} 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。 h*\TCl) 2.选择电动机 34m' ]n 1)电动机类型和结构形式 7\0|`{|R@ 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。 Y6f+__O 2)电动机容量 q(&^9" (1)卷筒轴的输出功率Pw ))CXjwLj; F=2800r/min; X$uz=) Pw=F*v/1000=2800*1.1/1000 ??\*D9rCn (2)电动机输出功率Pd c5iormb"# Pd=Pw/t 3vRLg b 传动装置的总效率 t=t1*t2^2*t3*t4*t5 N}}PlGp$ 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: z%}CBTm 弹性联轴器 1个 x<{;1F,k3 t4=0.99; ^`TKvcgIc 滚动轴承 2对 Ft"&NtXeZZ t2=0.99; Z}LOy^TL 圆柱齿轮闭式 1对 TRySl5jx@ t3=0.97; @wEKCn|}o V带开式传动 1幅 STXqq[+Rf t1=0.95; l?@MUsg+ 卷筒轴滑动轴承润滑良好 1对 G&%nF4 t5=0.98; 2sd ) w 则 w8ZHk?: t=t1*t2^2*t3*t4*t5=0.95*0.99^2*0.97*0.99*0.98=0.8762 \'It,PN 故 Y @XkqvX Pd=Pw/t=3.08/0.8762 Z/NGv (3)电动机额定功率Ped Jv 6nlK` 由第二十章表20-1选取电动机额定功率ped=4KW。 i3M?D}(Bs 3)电动机的转速 ~C/Yv&58 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, cYq']$] 可选电动机的最小转速 je- ,S>U Nmin=nw*6=60.0241*6=360.1449r/min r}_Lb.1] 可选电动机的最大转速 Wk\mgGn+ Nmin=nw*24=60.0241*24=1440.6 r/min VW{aUgajO 同步转速为960r/min u5cVz_S 选定电动机型号为Y132M1-6。 [D<RV3x9 4)电动机的技术数据和外形、安装尺寸 h\D_ 由表20-1、表20-2查出Y132M1-6型电动机的方根技术数据和 r&%gjqt 外形、安装尺寸,并列表刻录备用。 u@=+#q~/P u|m[(-` 电机型号 额定功率 同步转速 满载转速 电机质量 轴径mm S{^6iR Y132M1-6 4Kw 1000 960 73 28 XI@6a9Uk 3r~>~ueZ 大齿轮数比小齿轮数=101/19=5.3158 ^Txu~r0@ 3.计算传动装置总传动比和分配各级传动比 )){PBT}t] 1)传动装置总传动比 #sz]PZ\ nm=960r/min; JAGi""3HG i=nm/nw=960/60.0241=15.9936 xecieC 2)分配各级传动比 GZ/pz+)i& 取V带传动比为 )XmCy"xx i1=3; 8X}^~ e 则单级圆柱齿轮减速器比为 x38SSzG:L i2=i/i1=15.9936/3=5.3312 KAj"p9hq+k 所得i2值符合一般圆柱齿轮和单级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。 y'J:?!S,Yu 4.计算传动装置的运动和动力参数 Cbgj@4H 1)各轴转速 pr62: 电动机轴为0轴,减速器高速轴为Ⅰ轴,低速轴为Ⅱ轴,各轴转速为 (TT3(|v n0=nm; HZQDe& n1=n0/i1=60.0241/3=320r/min fbh6Ls/ n2=n1/i2=320/5.3312=60.0241r/min 7af?E)}v ONjC(7 2)各轴输入功率 HpB!a,R6B 按机器的输出功率Pd计算各轴输入功率,即 1KeJd&e P0=Ped=4kw -:)DX++ 轴I 的功率 7.wR"1p# P1=P0*t1=4*0.95=3.8kw pchQ#GU 轴II功率 2x7(}+eD P2=P1*t2*t3=3.8*0.99*0.97=3.6491kw & cM
u/ } 3)各轴转矩 4)3g!o? T0=9550*P0/n0=9550*4/960=39.7917 Nm d u.HSXK T1=9550*P1/n1=9550*3.8/320=113.4063 Nm MxM](ew~7 T2=9550*P2/n2=9550*3.6491/60.0241=580.5878 Nm tj#=%m?8V; 二、设计带轮 Zvd ;KGO(a 1、计算功率 33=Mm/<m$P P=Ped=4Kw ~mN g[] 一班制,工作8小时,载荷平稳,原动机为笼型交流电动机 bWGyLo, 查课本表8-10,得KA=1.1; _v1bTg"? 计算功率 . o-0aBG Pc=KA*P=1.1*4=4.4kw P_,v5Qx"- 2选择普通V带型号 bin6i2b n0 =960r/min e%PCe9 根据Pc=4.4Kw,n0=960r/min,由图13-15(205页)查得坐标点位于A型 Hfh@<'NL] d1=80~100 Jn@Z8%B@Z 3、确定带轮基准直径 I["F+kt^^ 表8-11及推荐标准值 DY)D(f/&3 小轮直径 kR<xtHW d1=100mm; 0L!er%GM 大轮直径 L_tjcfVo d2=d1*3.5=100*3.5=350mm ,]0S4h67 取标准件 yr
FZ~r@- d2=355mm; U8 Z~Y}29 4、验算带速 ^dFhg_GhF 验算带速 "V: v=∏*d1*n0/60000=3.14*100*960/60000=5.0265m/s ^H'hD 在5~25m/s范围内 Lf5%M|o.) 从动轮转速 1Z\(:ab13 n22=n0*d1/d2=960*100/355=270.4225m/s +n@f'a"> n21=n0/3.5=960/3.5=274.2857m/s 99J+$A1 从动轮转速误差=(n22-n21)/n21=270.4225-274.2857/274.2857 N YCj; ,V =-0.0141
W;^Rx.W 5、V带基准长度和中心距 *6NO-T; - 初定中心距 EYA/CI 中心距的范围 4O$ mR amin=0.75*(d1+d2)=0.75*(100+355)=341.2500mm Z+Kv+GmqH amax=0.8*(d1+d2)=0.8*(100+355)=364mm $8jaapNm@ a0=350mm; lo"j )Zt 初算带长 #]?tY}~ Lc=2*a0+pi*(d1+d2)/2+(d2-d1)^2/4/a0 7;^((.]ln Lc = 1461.2mm q_-ma_F#s 选定基准长度 Xwn3+tSIa 表8-7,表8-8查得 ||R0U@F, Ld=1600mm; uK"^*NEC'; 定中心距 66/Z\H^d a0+(Ld-Lc)/2=(1600-1461.3)/2=419.4206mm \^Ep>Pq`] a=420mm; @XeEpDn] amin=a-0.015*Ld=420-0.015*1600=396mm I4rV5;f
H4 amax=a+0.03*Ld=420+0.03*1600=468mm dAL0.>|`0 6、验算小带轮包角 5(423"(y 验算包角 z9^c]U U)E =180-(d2-d1)*57.3/a=180-(355-100)*57.3/a $+7 ci~gs 145.2107 >120度 故合格 pfR"s:# 7、求V带根数Z [w,(EE 由式(13-15)得 FH4u$g+ 查得 n1=960r/min , d1=120mm Ft3I>=f{ 查表13-3 P0=0.95 }I\-HP8!gv 由式13-9得传动比 3QIdN i=d2/(d1(1+0.0141)=350/(100*(1+0.0141)=3.5 :MK=h;5Z 查表(13-4)得 yDzdE; %Nl`~Kz9U 由包角145.21度 Jth=.9mrM 查表13-5得Ka=0.92 :]yg KL=0.99 Jff 79)f z=4.4/((0.95+0.05)*0.92*0.99)=3 ;8BA~,4l 8、作用在带上的压力F -H`\?
R 查表13-1得q=0.10 n|6?J_{<b> 故由13-17得单根V带初拉力 Yhe+u\vGs\ L1rwIOgq^ 三、轴 Tj&'KF8?L 初做轴直径: c!mG1lwD. 轴I和轴II选用45#钢 c=110
O)O Uy d1=110*(3.8/320)^(1/3)=25.096mm R'L?Xn}3 取d1=28mm o_sQQF d2=110*(3.65/60)^(1/3)=43.262mm V>B'+b+< 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 TiQ^}5~M 取YL10YLd10联轴器 #XcU{5Qm5 Tn=630>580.5878Nm 轴II直径与联轴器内孔一致 eI0F!Yon 取d2=45mm W+.{4K 四、齿轮 O"\nR:\ 1、齿轮强度 `YU=~xQ 由n2=320r/min,P=3.8Kw,i=3 3^XVQS*** 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。 Gbn4*<N 因 , V'j@K!)~xR SH1=1.1, SH2=1.1 5Q|sta! , _PV*lK= , G)8ChnJa!m 因: , ,SF=1.3 F;pQ \Y 所以 R5~gH6K| Z2#`}GI_m ~H u"yAR 2、按齿面接触强度设计 x~EKGoz3 设齿轮按9级精度制造。取载荷系数K=1.5,齿宽系数 gJh}CrU- 小齿轮上的转矩 +TF8WZZF.d 按 计算中心距 gM#jA8gz u=i=5.333 3 "Yif mm ;gUXvx~~r 齿数z1=19,则z2=z1*5.333=101 1M+oTIN 模数m=2a/(z1+z2)=2.0667 取模数m=2.5 XMw.wQ'? 确定中心矩a=m(z1+z1)/2=150mm ~p\n&{P0 齿宽b= r1;e 0\?` b1=70mm,b2=60mm nVXg,Jl 3、验算弯曲强度 (UGol[f< 齿形系数YF1=2.57,YF2=2.18 1[s0Lz 按式(11-8)轮齿弯曲强度 84^[/d;! DT\ym9 [Tp%"f1 4、齿轮圆周速度 &{ ZSE^ pv&^D,H, 按162页表11-2应选9做精度。与初选一致。 G mA!Mo RLHYw@-j@ O,|\"b1( Pw{"_g Xu#:Fe}: ZdH1nX(Yh3 0%
+' 1"YpO"Rh 五、轴校核: #ib^Kg Za%LAyT_s +/y]h0aa DsGI/c QPs:R hV7 Q'K$L9q yFjVKp'P 41yOXy ;~l \|t{e8} ){ gAj DP*@dFU" 9Ejyg* ,E}$[mHyjz CGZ^hoh/ 6/1$<!WH Pl78fs"L@ eFFc 9'o sS9%3i/> 圆周力Ft=2T/d1 {G*OR,HN 径向力Fr=Ft*tan =20度 标准压力角 sV2iITFp d=mz=2.5*101=252.5mm Qn|+eLY Ft=2T/d1=2*104.79/252.5=5852.5N ,2,5Odrz Fr=5852.5*tan20=2031.9N 9/kXc4 1、求垂直面的支承压力Fr1,Fr2 S
GM!#K 由Fr2*L-Fr*L/2=0 }C,O 得Fr2=Fr/2=1015.9N eW50s`bKY re`t ]gzb 2、求水平平面的支承力 |=5/Rax^ FH1=FH2=Ft/2=2791.2N nIBFk?)6 Uf$i3 |"7Y52d 3、画垂直面弯矩图 cj
g.lzYH L=40/2+40/2+90+10=140mm jO8k6<l Mav=Fr2*L/2=1015.9*140/2=71.113Nm r}W2 Ak\
q3S+Y9L RH[+1z8 4、画水平面弯矩图 SlaDt MaH=FH*L/2=2791.2*140/2=195.384Nm > 0.W`j(s AIZBo@xg &tE.6^F Ns=AjhLc z 5、求合成弯矩图 A-uB\ L n:4uA`Vg a$JLc a >EP(~G3u 6、求轴传递转矩 |B^G:7c T=Ft*d2/2=2791.2*2.5*101/2=352.389Nm &`Ck ]'h; {;ug fn}UBzED\ hfrnxeM#~ *>."V5{;S zoZH[a`H 2UadV_s+s *#&*`iJ( {{!Y]\2S )/|6'L-2 JTW)*q9a 'C>U=cE7 gEJi[E@ M1!pQC_9 8;" *6vHZ n&Yk< uk7'K 0j jbte
*Ae Q0cRH"!: HeA{3s I021p5h| 7、求危险截面的当量弯矩 n(vDytrj; 从图可见a-a截面是最危险截面,其当量弯矩为 ]axh*J3`i 轴的扭切应力是脉动循环应力 JPx7EEkZR4 取折合系数a=0.6代入上式可得 z@VP:au Fn|gVR 8、计算危险截面处轴的直径 5VE2@Fn} 轴的材料,用45#钢,调质处理,由表14-1查得 aT!;{+ 由表13-3查得许用弯曲应力 , 6Bt=^~d 所以 }!d;(/)rb 考虑到键槽对轴的削弱,将轴的最小危险直径d加4%。 %NARyz 故d=1.04*25.4=26.42mm q4k@l 由实际最小直径d=40mm,大于危险直径 K%j&/T j1 所以此轴选d=40mm,安全 acW'$@y9?N 六、轴承的选择 uCP>y6I 由于无轴向载荷,所以应选深沟球轴承6000系列 d- E4~)Qy 径向载荷Fr=2031.9N,两个轴承支撑,Fr1=2031.9/2=1015.9N L;6.r3bL 工作时间Lh=3*365*8=8760(小时) [=%YV# O 因为大修期三年,可更换一次轴承 xUWr}j4; 所以取三年 Ufid%T' 由公式 b=[?b+ 式中 fp=1.1,P=Fr1=1015.9N,ft=1 (工作环境温度不高) `\Unpp\I (深沟球轴承系列) e}{U7xQm1 }_OM$nzj 由附表选6207型轴承 ]MTbW=*}ED 七、键的选择 *r,b=8| 选普通平键A型 5#JJ? 由表10-9按最小直径计算,最薄的齿轮计算 MXvXVhCU b=14mm,h=9mm,L=80mm,d=40mm 8cWZ"v 由公式 \h{r;#g 所以 bKbp?-] 选变通平键,铸铁键 ^]c6RE_ j
tA*pL'/V 所以齿轮与轴的联接中可采用此平键。 n!ok?=(kQ 八、减速器附件的选择 (9RslvKL 1、通气器: C;rG]t^% 由于在外界使用,有粉尘,选用通气室采用M18 1.5 I!: z,t< 2、油面指示器: ljJ>;g+ 选用油标尺,规格M16 $#NQ<3 3、起吊装置:采用箱盖吊耳,箱座吊耳 mZvG|P$} 4、放油螺塞:选用外六角细牙螺塞及垫片M16 1.5 x4K`]Fvhl 5、窥视孔及视孔盖 I$q> 选用板结构的视孔盖 yJ2B3i@T4 九、润滑与密封: j|(Z#3J 1、齿轮的润滑:采用浸油润滑,由于低速级大齿轮的速度为: $1Nd_pD= B|{I:[ 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。 cPF<D$B 2、滚动轴承的润滑 0tz:Wd*< 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。 g"8 .}1)~r 3、润滑油的选择 IMLsQit* 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 `$5UHa2/ L-AN15润滑油 /!&R9!6
: 4、密封方式选取: zA+@FR? 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。 O>0VTW 轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承外径决定。 /!xF?OmVd 设计小结: g:)DNy 二、课程设计总结 ^y_fRP~ 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。 Qo0H 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。 MXh
"Y*} i^"+5Eq[D 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。 pK&I^r (M-ZQ
- 特别感谢—程莉老师。 NYB[Zyp M#jN-ix 参考资料目录 m~l
F`? [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; VHUW]8We [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; 2 YxT MT [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; 9uB(Mx(-:` [3]《设计手册软件》,网络上下载; *TdnB'Gd [4] 湖南工院学生论坛----机械制图专栏---bbs.yeux.cn $.mQ7XDA9 ?/#}ZZK^ R4's7k fZWGn6$ FH5ql~ Nw=60.0241r/min RMYP" -p,x&h,p :VA.Q rKW >`T5]_a U yqXMbw@ hsLzj\)6 8cg`7(a Vy)hDa[& 2ef;NC.&n in%;Eqk dfj\RIV8 ;GHvPQc_ Pw=3.08Kw q 2?X"! rw%l*xgX k!XhFWb mryN} q!,zq Jc*XXu) >um!Eo xl4=++pu) BNGe
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