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2009-06-22 09:37 |
目 录 NI%
() 设计计划任务书 ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎1 Bc2PF;n 传动方案说明﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎2 b-,]21 电动机的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎3 h; sdm/ 传动装置的运动和动力参数﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎5 &li&P5!i 传动件的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎6 }9ZcO\M 轴的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎8 gEQevy`T%c 联轴器的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎10 7U {g'< 滚动轴承的选择及计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎13 >QM$
NIf@ 键联接的选择及校核计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎14 ~",,&>#[K 减速器附件的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎15 nH]F$'rtA 润滑与密封﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 !t92_y3 设计小结﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 nFfwVqV 参考资料﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎17 J#'+&DH a
uz2n Bn_@R` 1.拟定传动方案 2KC~;5 为了估计传动装置的总传动比范围,以便选择合适的传动机构和传动方案,可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速nw,即 &MsBcP[ v=1.1m/s;D=350mm; gKGM|0u|r nw=60*1000*v/(∏*D)=60*1000*1.1/(3.14*350) O%(k$fvM 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。 xkzC+ _A 2.选择电动机 ^zr]#`@G 1)电动机类型和结构形式 7`f',ZK% 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。 `[5QouPV 2)电动机容量 'F@#.Op` (1)卷筒轴的输出功率Pw kGSB6 F=2800r/min; |%~sU,Y\( Pw=F*v/1000=2800*1.1/1000 h&6v&%S/L (2)电动机输出功率Pd *FT )` Pd=Pw/t enGjom 传动装置的总效率 t=t1*t2^2*t3*t4*t5 i@M^9|Gh 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: pZ4]oK\* 弹性联轴器 1个 X6dv+&=? t4=0.99; Gp/yr 滚动轴承 2对 vc_ 5!K%[ t2=0.99; @n##.th 圆柱齿轮闭式 1对 z2QZ;ZjvRS t3=0.97; V5{^R+_)Ya V带开式传动 1幅 p}'uCT
ga t1=0.95; g.d%z 卷筒轴滑动轴承润滑良好 1对 -a[]#v9 t5=0.98; NN9`jP2 则 R2af>R t=t1*t2^2*t3*t4*t5=0.95*0.99^2*0.97*0.99*0.98=0.8762 fscAG\>8 故 /8SQmh$+e Pd=Pw/t=3.08/0.8762 MMfcY
3#% (3)电动机额定功率Ped 3:h9cO/9 由第二十章表20-1选取电动机额定功率ped=4KW。 a!>yX
ex 3)电动机的转速 .hxcx>% 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, f:h.O# d> 可选电动机的最小转速 ui: Nmin=nw*6=60.0241*6=360.1449r/min dik+BBu5z 可选电动机的最大转速 ='0f#>0Q Nmin=nw*24=60.0241*24=1440.6 r/min -/.Xf<y58 同步转速为960r/min R;_U BQ) 选定电动机型号为Y132M1-6。 Tej-mr3P 4)电动机的技术数据和外形、安装尺寸 lFNf/j^Z 由表20-1、表20-2查出Y132M1-6型电动机的方根技术数据和 *8uSy/l 外形、安装尺寸,并列表刻录备用。 v^h
\E+@ xPY/J#X$ 电机型号 额定功率 同步转速 满载转速 电机质量 轴径mm _Z|s!~wdz Y132M1-6 4Kw 1000 960 73 28 ^ )Lh5 K`nI$l7hg 大齿轮数比小齿轮数=101/19=5.3158 :A,V<Es}I" 3.计算传动装置总传动比和分配各级传动比 iTt"Ik' 1)传动装置总传动比 _G!lQ)1 nm=960r/min; /]Fs3uf i=nm/nw=960/60.0241=15.9936 AT:T%a:G? 2)分配各级传动比 AFWcTz6 #d 取V带传动比为 \:8 eN}B i1=3; @83h/Wcxd 则单级圆柱齿轮减速器比为 av( d0E}}b i2=i/i1=15.9936/3=5.3312 \vB-0w 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。 >o=3RB=Fh 4.计算传动装置的运动和动力参数 -}m#uUqI 1)各轴转速 UlHRA[SCv 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 Hut
au^l n0=nm; 9lA@ K[ n1=n0/i1=60.0241/3=320r/min mN^92@eebC n2=n1/i2=320/5.3312=60.0241r/min @+VvZc2Y 2roPZj 2)各轴输入功率 kSH3)CC P 按机器的输出功率Pd计算各轴输入功率,即 \#[W8k<Z P0=Ped=4kw `~hAXnQK= 轴I 的功率 }ZEh^zdz8 P1=P0*t1=4*0.95=3.8kw ~(tZW 轴II功率 \`#;J?Y|`F P2=P1*t2*t3=3.8*0.99*0.97=3.6491kw `)F lb|da 3)各轴转矩 ObIi$uJX T0=9550*P0/n0=9550*4/960=39.7917 Nm U&PAs
e T1=9550*P1/n1=9550*3.8/320=113.4063 Nm _7YAF,@vT T2=9550*P2/n2=9550*3.6491/60.0241=580.5878 Nm K,[g<7X5 二、设计带轮 jK#y7E 1、计算功率 sB_o
HUMH6 P=Ped=4Kw :<=!v5 SK 一班制,工作8小时,载荷平稳,原动机为笼型交流电动机 mD:d,,~ 查课本表8-10,得KA=1.1; $V~r*#$. 计算功率 rm>;B
*; Pc=KA*P=1.1*4=4.4kw Eo\#*Cv* 2选择普通V带型号 pr\yc n0 =960r/min D>,]EE- 根据Pc=4.4Kw,n0=960r/min,由图13-15(205页)查得坐标点位于A型 EH"iK2n\9 d1=80~100 =YBwO. !% 3、确定带轮基准直径 h)q:nlKUW 表8-11及推荐标准值 Phl't~k 小轮直径 <pGPuw|~I d1=100mm; -9/YS 大轮直径 iYA06~d d2=d1*3.5=100*3.5=350mm -8qLshQ 取标准件 8Uvf9,I' d2=355mm; %4 cUa| =? 4、验算带速 Mk=
tS+ 验算带速 #$%9XD3 v=∏*d1*n0/60000=3.14*100*960/60000=5.0265m/s gLQWL}0O 在5~25m/s范围内 K;G1cFFyG 从动轮转速 a=k+:=%y n22=n0*d1/d2=960*100/355=270.4225m/s r!yrPwKL n21=n0/3.5=960/3.5=274.2857m/s UuAn`oYhV 从动轮转速误差=(n22-n21)/n21=270.4225-274.2857/274.2857 zzuDI_,/ =-0.0141 JGSeu =) 5、V带基准长度和中心距 kR6rf_-[ 初定中心距 TQ" [2cY 中心距的范围 Z?[;Japg amin=0.75*(d1+d2)=0.75*(100+355)=341.2500mm /^qCJp` amax=0.8*(d1+d2)=0.8*(100+355)=364mm a@zKi; a0=350mm; nG$*[7<0u 初算带长 !
2"zz/N{ Lc=2*a0+pi*(d1+d2)/2+(d2-d1)^2/4/a0 7i~::Z < Lc = 1461.2mm 4r-jpVN~ 选定基准长度 5JDqSz{ 表8-7,表8-8查得 e}f!zA Ld=1600mm; q#I/N$F 定中心距 M9]O!{sq a0+(Ld-Lc)/2=(1600-1461.3)/2=419.4206mm hT^6Ifm a=420mm; @fT*fv
amin=a-0.015*Ld=420-0.015*1600=396mm AZorz Q]s amax=a+0.03*Ld=420+0.03*1600=468mm Q5r cPU>A 6、验算小带轮包角 v*QobI 验算包角 G=!Y ~q g =180-(d2-d1)*57.3/a=180-(355-100)*57.3/a 29u"\f a 145.2107 >120度 故合格 2j H` 7、求V带根数Z XYWGX;.= 由式(13-15)得 O?D*<rwD 查得 n1=960r/min , d1=120mm }Q`Kg8L 查表13-3 P0=0.95 M\,0<{ 由式13-9得传动比 B c*Rn3i@ i=d2/(d1(1+0.0141)=350/(100*(1+0.0141)=3.5 =]\,I' 查表(13-4)得 ;:cU /{W d4[M{LSl 由包角145.21度 O\XN/R3 查表13-5得Ka=0.92 iYHD:cg)~ KL=0.99 ]&yO>\MgJB z=4.4/((0.95+0.05)*0.92*0.99)=3 z>vzXM 8、作用在带上的压力F DM! vB+j+, 查表13-1得q=0.10 bU=!~W5 故由13-17得单根V带初拉力 rcq(p(! =iRc& 三、轴 o9# 初做轴直径: `HgT5} 轴I和轴II选用45#钢 c=110 joAR;J d1=110*(3.8/320)^(1/3)=25.096mm Z5[ t/ 取d1=28mm B~lrd#qC d2=110*(3.65/60)^(1/3)=43.262mm xRP#}i:m 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 -#Yg B5 取YL10YLd10联轴器 zbx,qctYo$ Tn=630>580.5878Nm 轴II直径与联轴器内孔一致 XkCbdb 取d2=45mm
qeBfE 四、齿轮 QSAz:Yvf| 1、齿轮强度 mNKe,H0 由n2=320r/min,P=3.8Kw,i=3 \UGs_5OT 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。 4B<D.i ;} 因 , \5k[ "8~ SH1=1.1, SH2=1.1 wP6~HiC , [}9R9G>" , PsEm(.z 因: , ,SF=1.3 b@Ik
c< 所以 ^lB1- ;ng TWQf2 lK9us 2、按齿面接触强度设计 `{N0+n 设齿轮按9级精度制造。取载荷系数K=1.5,齿宽系数 C"<l} 小齿轮上的转矩 d&wg\"E 按 计算中心距 [O&2!x u=i=5.333 zr\I1v]?1# mm 6*S|$lo9B 齿数z1=19,则z2=z1*5.333=101 VDx=Tsu- 模数m=2a/(z1+z2)=2.0667 取模数m=2.5 Q68&CO(rE 确定中心矩a=m(z1+z1)/2=150mm R8c1~' 齿宽b= oS/<)>\Gv b1=70mm,b2=60mm z62e4U][ 3、验算弯曲强度 +Ys<V 齿形系数YF1=2.57,YF2=2.18 ^%)'wDK 按式(11-8)轮齿弯曲强度 p;"pTGoWi ya5;C" dum! AO 4、齿轮圆周速度 Jq l#z/z 37v!:xF! 按162页表11-2应选9做精度。与初选一致。 z(:0@ 5 UVUbxFq: +%7yJmMw 62PtR`b> &AU%3b cnnlEw/& zM|d9TS (NFq/w% 五、轴校核: s!9.o_k !Q*.Dw()[ go|/I& fk5!/>X x9a*^l "e69aAA, GLcf'$l j_L 'Ztu3 (i.MxGDd y{uRh>l =IkQ;L& rG:IS= !Z
YMks4 !?DPI) d}EGI Qi&!IG qy`@\)S/5 o*_[3{FU 圆周力Ft=2T/d1 A@Z&ZBDg 径向力Fr=Ft*tan =20度 标准压力角 K,&)\r kzD d=mz=2.5*101=252.5mm 9jDV]!N4 Ft=2T/d1=2*104.79/252.5=5852.5N L
Bb&av Fr=5852.5*tan20=2031.9N s_hf,QH 1、求垂直面的支承压力Fr1,Fr2 H~i+:X=I 由Fr2*L-Fr*L/2=0 \;&j;"c,W 得Fr2=Fr/2=1015.9N *Y?rls ` >DBaKLu\ 2、求水平平面的支承力 we4e>) FH1=FH2=Ft/2=2791.2N <*V%!pwIG 'VS!< 7m~+HM\ 3、画垂直面弯矩图 ax[-907 L=40/2+40/2+90+10=140mm :UoZ`O~ Mav=Fr2*L/2=1015.9*140/2=71.113Nm MH.,dB& $ii/Q:w T" Fx0E4\- 4、画水平面弯矩图 4'Z=T\: MaH=FH*L/2=2791.2*140/2=195.384Nm |#D3~au
v,bes[Ik elG<\[ XpJT/&4 5、求合成弯矩图 O]DZb+O" ZN~:^,PO/ "a6[FqTs eGHxiC 6、求轴传递转矩 dGt;t5AnV T=Ft*d2/2=2791.2*2.5*101/2=352.389Nm iBVV5 f 7<*sP%6bD oTS*k:
C' TppR \[4] 7;:R\d6iL ^q-]."W]t~ o9(:m OC nQSkj z|^:1ov, qa)X\0 5<wIJ5t y2;uG2IS_g Qh<_/X? }dQW-U .t*MGUg Azvj(j bCHJLtDQ {U?/u93~
[~m@'/ 1v)ur\>R |=fa`8mG 7、求危险截面的当量弯矩 ,#W>E,UU 从图可见a-a截面是最危险截面,其当量弯矩为 LG0+A}E=C 轴的扭切应力是脉动循环应力 /Fy2ZYs,`8 取折合系数a=0.6代入上式可得 Clr~:2g\ piIj
t 8、计算危险截面处轴的直径 0}}b\!]9 轴的材料,用45#钢,调质处理,由表14-1查得 0Mpc#:a%1 由表13-3查得许用弯曲应力 , m>B^w)&C 所以 #\3(rzQVO 考虑到键槽对轴的削弱,将轴的最小危险直径d加4%。 OPOL-2<wiy 故d=1.04*25.4=26.42mm )65 o 由实际最小直径d=40mm,大于危险直径 2XI%z4\)! 所以此轴选d=40mm,安全 luXcr
H+w 六、轴承的选择 Y`
t-Bg!~ 由于无轴向载荷,所以应选深沟球轴承6000系列 VN6h:-&iY 径向载荷Fr=2031.9N,两个轴承支撑,Fr1=2031.9/2=1015.9N V<:scLm#OF 工作时间Lh=3*365*8=8760(小时) = i9|lU"Va 因为大修期三年,可更换一次轴承 -i*{8t 所以取三年
cc`+rD5I- 由公式 HjCcfOej 式中 fp=1.1,P=Fr1=1015.9N,ft=1 (工作环境温度不高) p?F%a;V3 (深沟球轴承系列) m%au* 0p <*k]Aa3y 由附表选6207型轴承 !o +[L 七、键的选择 }8tD|t[ 选普通平键A型 KYBoGCS > 由表10-9按最小直径计算,最薄的齿轮计算 7bJAOJ'_ b=14mm,h=9mm,L=80mm,d=40mm jyB^a;- 由公式 (jhDO7 所以 0
~K4 vSa 选变通平键,铸铁键 BN\Y
N PCKgdh}, 所以齿轮与轴的联接中可采用此平键。 s.y wp{EF 八、减速器附件的选择 9?W!E_ 1、通气器: 86+nFk 由于在外界使用,有粉尘,选用通气室采用M18 1.5 2smQD8t 2、油面指示器: %4 9^S& 选用油标尺,规格M16 +'aG&^k4 3、起吊装置:采用箱盖吊耳,箱座吊耳 X'[93
C|K 4、放油螺塞:选用外六角细牙螺塞及垫片M16 1.5 BhFyEY( 5、窥视孔及视孔盖 v:.`~h/b 选用板结构的视孔盖 (rF XzCI 九、润滑与密封: o&-c5X4 1、齿轮的润滑:采用浸油润滑,由于低速级大齿轮的速度为: ~t0\Q; @($ Y243mq- 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。 [@K#BFA 2、滚动轴承的润滑 1=NP=ZB 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。 lHl1Ny\? 3、润滑油的选择 ]CLt Km 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 _}G1/`09# L-AN15润滑油 \M(#FS 4、密封方式选取: *Y"j 0Yob 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。 gxa@da 轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承外径决定。 $/R r|< 设计小结: 7l+>WB_] 二、课程设计总结 Fh[Gq 设计中运用了Matlab科学工程计算软件,用notebook命令调用MS—Word来完成设计说明书及设计总结,在设计过程中用了机械设计手册2.0 软件版辅助进行设计,翻阅了学过的各种关于力学,制图,公差方面的书籍,综合运用了这些知识,感觉提高许多,当然尤其是在计算机软件CAD 方面的运用,深切感到计算机辅助设计给设计人员带来的方便,各种设计,计算,制图全套完成。 EGD&/%aC 由于没有经验,第一次做整个设计工作,在设计过程中出现了一些错误比如线形,制图规格,零件设计中的微小计算错误等都没有更正,设计说明书的排版也比较混乱等等。对图层,线形不熟悉甚至就不确定自己画出的线,在出图到图纸上时实际上是什么样子都不知道 ,对于各种线宽度,没有实际的概念。再比如标注较混乱,还是因为第一次做整个设计工作,没有经验,不熟悉。 [*i6?5}- r*I u6 这次设计的目的是掌握机械设计规律,综合运用学过的知识,通过设计计算,绘图以及运用技术标准,规范设计手册等有关设计资料进行全面的机械设计技能训练。目的已经达到,有许多要求、标准心中虽然明确理解掌握但是要全力,全面的应用在实际中,还有待于提高水平。
q,ur[ &< DMeP9D 特别感谢—程莉老师。 \9FWH}| svT1b'=\$I 参考资料目录 )TH~Tq: [1]《机械设计基础》,机械工业出版社,任成高主编,2006年2月第一版; IgxZ_2hO [2]《简明机械零件设计实用手册》,机械工业出版社,胡家秀主编,2006年1月第一版; A08b=S [3]《机械设计-课程设计图册》,高等教育出版社,龚桂义主编,1989年5月第三版; 6|{$]<' [3]《设计手册软件》,网络上下载; ~]Md*F[4*e [4] 湖南工院学生论坛----机械制图专栏---bbs.yeux.cn +#$(>6Zu"{ T][r'jWQ &uX|Ksq J|Af`HJ yKy07<Gr> Nw=60.0241r/min k uEB a
d,0*(</ zG%ZDH^82_ !}[cY76_ B%~D`[~? aC9PlKI !X 8<;e}2 u=mJI* +|SvJ k-~HUC.A. }3rWmo8V d7O\p(M1 Pw=3.08Kw ;?-`n4B& N=?! ~n9Q- ,:G3 Y
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