機(jī)械制圖說明書.doc

遼寧工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計課程說明書目 錄1.設(shè)計任務(wù)書42.電動機(jī)的選擇計算42.1選擇電動機(jī)系列 42.2傳動滾筒所需有效功率 42.3傳動裝置的總效率 42.4所需電動機(jī)的效率 42.5確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速、型號43.傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計算 53.1分配傳動比 53.2各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計算 54.帶傳動的設(shè)計計算 64.1選擇V帶型號 64.2確定小帶輪基準(zhǔn)直徑 74.3驗(yàn)算帶速 74.4確定大帶輪基準(zhǔn)直徑 74.5確定實(shí)際中心距與帶長 74.6驗(yàn)算小輪包角 74.7計算帶的根數(shù) 74.8計算作用在軸上的載菏 84.9 計算軸壓力 85.高速級斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計計95.1選擇齒輪材料和熱處理，確定許用力 95.2按齒面接觸強(qiáng)度計算中心距 95.3驗(yàn)算齒面接觸疲勞度 105.4校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 125.5齒輪主要幾何參數(shù) 136.低速級斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計計136.1選擇齒輪材料和熱處理，確定許用力 136.2按齒面接觸強(qiáng)度計算中心距 146.3驗(yàn)算齒面接觸疲勞度 156.4校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 176.5齒輪主要幾何參數(shù) 187.軸的設(shè)計計算 197.1選擇高速軸的材料 197.2按轉(zhuǎn)矩初步估算軸伸直徑 197.3設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)，初選滾動軸承 197.4求小齒輪上的作用力 197.5選擇低速軸的材料 197.6按轉(zhuǎn)矩初步估算軸伸直徑 197.7設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)，初選球軸承 197.8選擇中間軸的材料 207.9按轉(zhuǎn)矩初步估算軸伸直徑 207.10設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)，初選球軸承 207.11高速軸強(qiáng)度校核計算 207.12校核軸的靜強(qiáng)度 227.13 校核軸的疲勞強(qiáng)度 228.滾動軸承的選擇與壽命驗(yàn)算 248.1減速器高速軸滾動軸承的選擇與壽命算 249.鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算 2610.聯(lián)軸器的選擇計算 2611.減速器的潤滑方式及密封方式的選擇，潤滑油牌號的選擇及裝油量的計算2612.設(shè)計體會 28參考文獻(xiàn) 291.設(shè)計任務(wù)書詳見任務(wù)書。2.電動機(jī)的選擇計算2.1選擇電動機(jī)系列按工作要求及工作條件選用三相異步電動機(jī)，封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y系列。2.2傳動滾筒所需有效功率=Fv/1000=25000.80/1000=2.0kW2.3傳動裝置的總效率查表確定各部分效率如下：V帶傳動效率：=0.95齒輪噛合效率：=0.97 （暫定齒輪精度為8級）一對滾動球軸承的效率：=0.99聯(lián)軸器的效率：=0.99滾筒效率： =0.96傳動總效率：=0.950.970.990.96=0.8162.4所需電動機(jī)效率= =2.45kW查表，可選Y系列三相異步Y(jié)100L2-4型，額定功率=3.0kW，或選Y系列三相異步Y(jié)132S-6型, 額定功率=3.0kW,均滿足.2.5確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速、型號傳動滾筒軸工作轉(zhuǎn)速： =38.2 r/min現(xiàn)以同步轉(zhuǎn)速1500r/min及1000r/min兩種方案進(jìn)行比較,查得電動機(jī)數(shù)據(jù),計出總傳動比，如下：表1：電動機(jī)數(shù)據(jù)及總傳動比方案號電機(jī)型號額定功率kW同步轉(zhuǎn)速r/min滿載轉(zhuǎn)速r/min電機(jī)質(zhì)量kg總傳動比1Y112M-43.0150014406837.702Y132S-63.010009608425.13=1440 r/min時, =/=1440/38.2=37.70=2.1, =/=37.70/2.1=17.951=960 r/min時, =/=960/38.2=25.13=2.1, =/=25.13/2.1=11.967經(jīng)上訴計算比較，方案1雖然選用的電動機(jī)質(zhì)量和價格較低，但總傳動比不合適，方案2選用的電動機(jī)使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊，而且傳動比滿足要求。決定選用方案2，電動機(jī)型號為Y132S-6，同步轉(zhuǎn)速為960r/min，由表27-1和表27-2查得主要性能技術(shù)數(shù)據(jù)和安裝尺寸，如下：表2：所選電動機(jī)的數(shù)據(jù)和安裝尺寸電動機(jī)的額定功率/kW3.0kW電動機(jī)軸伸長度E/min80mm電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速(r/min)960r/min電動機(jī)中心高H/min132mm電動機(jī)軸伸直徑D/min38mm堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩2.03.傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計算3.1分配傳動比根據(jù)總傳動比（=25.13），以及各種機(jī)械傳動比范圍（i帶=23, i減=45），各種傳動比分配如下：選取帶傳動的傳動比：i帶=2.1 則閉式圓柱齒輪傳動的傳動比：3.2各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計算 0軸：即電動機(jī)軸 =2.45Kw =960r/min =9550=24.37Nm 1軸：即減速器高速軸 = P0 =2.450.95=2.33kW = =457.1r/min =9550 =9550=48.68Nm 2 軸：即減速器中間軸 = =2.330.970.99=2.24kW =113.3r/min =9550=9550=188.81Nm 3 軸：即減速器低速軸 = =2.240.970.99=2.15kW =38.2r/min =9550=9550=537.50Nm 4 軸：即傳動滾筒軸 = =2.150.990.99=2.11kW =38.2r/min =9550=9550=527.50Nm 表3： 各軸的運(yùn)動和動力參數(shù)軸序號功率P/kW軸速轉(zhuǎn)矩傳動型式傳動比效率02.4596024.37帶傳動2.10.9512.33457.148.68齒輪傳動4.0340.9622.24113.3188.81齒輪傳動2.9670.9632.1538.2537.50聯(lián)軸器1.00.9842.1138.2527.504. 帶傳動的設(shè)計計算4.1選擇V帶型號查表得工況系數(shù)KA=1.2計算功率Pc=KAP=1.22.45=2.94kW根據(jù)Pc，查的坐標(biāo)交點(diǎn)位于A型區(qū)，故選擇A型帶計算。4.2確定小帶輪基準(zhǔn)直徑查得=75mm 取=106mm4.3驗(yàn)算帶速v= =5.33m/s 在525m/s之間 合適4.4確定大帶輪基準(zhǔn)直徑=2.1106=222.6mm取標(biāo)準(zhǔn)值=224mm 實(shí)際從動輪轉(zhuǎn)速和實(shí)際傳動比i不計影響，若算得與預(yù)定轉(zhuǎn)速相差5%為允許。 r/min 驗(yàn)證： 合適4.5確定實(shí)際中心距與帶長初定中心距：即231mm660mm取=500mm=2+（+）+=2500+（106+224）+=1525.3mm取=1600mm實(shí)際中心距：=+=500+=537.4mm調(diào)整范圍：mmmm4.6驗(yàn)算小輪包角=-=166.8120 合適4.7計算帶的根數(shù) 單根V帶所能傳遞的功率 包角系數(shù)A型帶查得： =1.035kW=4.6510-5106100.53lg=0.1305kW =c41lg=4.6510-5106100.53lg=-0.013kW =(+)=0.9687(1.035+0.1305-0.013)=1.12kW V帶的根數(shù)Z=2.625 取Z=3根 4.8確定初拉力F0按教材公式：F0=500(-1)+q=500=148.17N 式中q由教材表查得q=0.1Kg/m。4.9計算軸壓力按教材公式：Q=2F0zsin=2148.173sin=883.13N 5.高速級斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算5.1選擇齒輪材料和熱處理，確定許用應(yīng)力小齒輪選用45低碳鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為217255HB，取235250HB。大齒輪選用45低碳鋼，正火處理，齒面硬度為162217HB，取190215HB。計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：=60j=60457.11（530016）=6.58查得 取 計算許用接觸應(yīng)力：因?yàn)?，?.2按齒面接觸強(qiáng)度計算中心距小輪的轉(zhuǎn)矩： 取 得 初取=1.2 取 查得 u=i=4.034 取中心距：a=120mm=（0.010.02）a=（0.010.02）120=1.22.4mm取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：=2.0mm由得 取=23 =94驗(yàn)算傳動比：= =1.3%3 在允許的范圍內(nèi) 計算螺旋角：cos=解得：=12.8386=125019 不修正 齒輪分度圓直徑：47.179mm=192.821mm圓周速度：v=選齒輪精度為8級5.3驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度按電動機(jī)驅(qū)動，有輕度載荷，取 按8級精度和得齒寬b= 取=45mm 按b/=45/47.179=0.95 考慮軸的剛度較大和齒輪相對軸承為非對稱布置，得： 查得：載荷系數(shù)：K=1.251.11.141.2=1.881=+2=47.179+21.02=51.179mm =+2=192.821+21.02=196.821mm端面壓力角： =arctan(tan/cos) = arctan(tan200/cos12.8386)=20.47070 齒輪基圓直徑：=cos=47.179cos20.47070=44.200mm =cos=192.821cos20.47070=180.645mm 端面齒頂壓力角：=arccos= arccos =30.27270 =arccos= arccos =23.39150 =(tan-tan)+(tan-tan)=23 +94=1.657 = =1.591 由教材公式計算 = arctan(tancos)= arctan(tan12.8386cos20.47070)=12.05230 = =2.443 由教材公式計算齒面接觸應(yīng)力=2.443189.80.7770.987 =537.13MPa=609Mpa 安全5.4校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 =MPa=24.81 = =101.42 按,查教材圖得：=2.65,=2.22查教材圖得：=1.58，=1.81查教材圖得:=230MPa,=220MPa查教材圖得：=1.0，=1.0，=328.57MPa =314.29MPa = =110.14MPa =328.57MPa安全 =105.70 MPa=314.29MPa安全 5.5齒輪主要幾何參數(shù) 23,94,i=4.034,m=2mm,=120 5019 =47.179mm=192.821mm=51.179mm = =196.821mm =-2.5=42.179mm =-2.5=187.821mm =(+)=(47.179+192.821)=120mm 取=50mm, =45mm 6.低速級斜齒圓柱齒輪設(shè)計計算由前面計算得知：二軸傳遞的功率P2=2.24kw，轉(zhuǎn)速n1 =n2=113.3r/min，齒數(shù)比i=2.967，載荷有輕度沖擊6.1選擇齒輪材料，確定精度及許用應(yīng)力 小齒輪選用45低碳鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為217255HB,取235250HB。大齒輪選用45低碳鋼，正火處理，齒面硬度為162217HB，取190215HB。 齒輪精度為8級： 由教材公式得：=60=60113.31(530016)=1.63108 =/= 查教材圖得：1.12,1.21取=1.0,=1.0,=1.0,=1.0查教材圖得：=580MPa,=545MPa有教材公式得：=649.6MPa =659.45MPa 因?yàn)?，?.2按接觸疲勞強(qiáng)度確定中心距(u+1)mmT2=188808.47Nmm 初選=1.1，暫取,0.4由教材公式得：0.99由教材查圖得：=189.8由教材公式計算 估取 則 =2.46(i+1)=140.32mm圓整取=145mm =(0.010.02)= (0.010.02)145=1.452.9mm取標(biāo)準(zhǔn)值=2.5mm 兩齒輪齒數(shù)和 =113.03 取=113 =/(u+1)= =28.49 取=28= -z1=113-28=85 驗(yàn)算實(shí)際傳動比 =3.036 =2.33%3 在允許的范圍內(nèi) 計算螺旋角：cos=解得：=13.0590=13332 與初選 接近，可不修正分度圓直徑：=71.858mm =218.142mm 圓周速度 V=0.426m/s 6.3驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 =由教材表查得=1.25/100=0.42628/100=0.12查教材圖得動載系數(shù)=1.01齒寬 b=0.4145=58mm取 mm mm =60/71.858=0.835 查教材圖齒輪相對于軸承非對稱布置，兩輪均為軟齒面，=1.2查教材表得： =1.2載荷系數(shù)=1.251.011.121.2=1.697 計算重合度，以計算齒輪齒頂圓直徑：=+2=71.858+22.5=76.858mm =+2=218.142+22.5=223.142mm 端面壓力角：=arctan(tan/cos)= arctan(tan200/cos13.05900)=20.48740 齒輪基圓直徑：=cos=71.858cos20.48740=67.313mm =cos=255.639cos20.48740=204.344mm 端面齒頂壓力角：=arccos= arccos =28.85900 =arccos= arccos =23.68640 =(tan-tan)+(tan-tan)=28+85=1.671 = =1.726 由教材公式計算 基圓螺旋角：= arctan(tancos)=arctan(tan13.059cos20.48740)=12.25880 = =2.442 由教材公式計算齒面接觸應(yīng)力=2.442189.80.7740.987 =588.83MPa=649.6Mpa 6.4校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 有教材公式：= =/=28/ =30.29 =/=85/=91.95 查教材圖得：=2.53,=2.24查教材圖得：=1.64,=1.76由教材公式計算=1-=1-1.0=0.891 由教材公式計算=0.25+=0.25+=0.676 由教材公式計算彎曲疲勞許用應(yīng)力查教材圖得：230MPa,220MPa查教材圖得：1.0取 Yx=1.0取 =328.578Mpa =314.29Mpa = =148.58MPa=328.57Mpa 安全 =141.17MPaS, 滿足要求。=2.0kW=0.816= 2.45kW=38.2r/min=2.1=25.13=2.1=4.034=2.967=2.570Kw=960r/min =24.37Nm=2.33kW=457.1r/min=48.68 Nm =2.24Kw=113.3r/min=188.81 Nm=2.15kW=38.2 r/min=537.50Nm=2.11kW=38.2 r/min=527.50NmKA=1.2Pc=2.94kW=106mmv=5.33m/s=224mm=1600mm=537.4mm=166.8=0.9687=100.53rad/s=1.035kW=0.1305 kW=-0.013kW=1.12kWZ=3=148.1NQ=883.13N=48679.72Nmm=115.3mma=120mm=23=94=4.087=12.8386 =47.179mmvK=1.881=51.179mm=196.821mm=20.47070=44.200mm=180.645mm=30.27270=23.39150=1.1.657=1.591=12.05230=2.443=537.13Mpa 3=110.14MPa=105.70MPa=1.63108 =649.6MPa=659.45MPT2=188808.47Nmm=2.46=145mm=2.5mm=113=28=85=3.306=13.0590=71.858mm=218.142mmV=0.426m/s=65mm=60mm=1.697=76.858mm=223.142mm=20.48740=67.313mm=204.344mm=28.85900 =23.68640=1.671=1.726 =12.25880=2.442=649.6Mpa=30.29=91.95 =0.891=0.676328.57Mpa314.29Mpa= 76.858mm=223.142mm=65.608mm =211.892mm=145mm=60mm=65mmd=24mm=50mm=55mm, =52mmd=45mmd=35mm=1118.20N=74180.4Nmm=621.91N=1441.71N=79294.05Nmm74180.4Nmm96673.00Nmm90783.86N.mm29207.83Nmm79723.45Nmm100988.94 Nmm95366.70Nmm13.46Mpa29.53Mpa=9.63=25.07=8.99c剖面疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 根據(jù)教材附表查取應(yīng)力集中系數(shù)，絕對尺寸影響系數(shù)和表面質(zhì)量系數(shù)。根據(jù)：查得： 查得：，并取=5.31 =6.30 =4.06 取S=1.51.8 SS, 滿足要求。8.減速器高速軸滾動軸承的選擇及其壽命計算8.1選擇軸承類型及初定型號考慮軸承所受載荷較小，滾動軸承，按軸頸直徑d=24mm,初選兩個軸承型號均為角接觸球軸承7206C型 ,該型號軸承的主要參數(shù)如下：d=30mm,D=62mm, B=16mm?；绢~定動載荷C=17.8KN，基本額定靜載荷C0 =12.8KN。 有前面計算知： 合成支反力：=1279.51N =1757.69N 取e=0.56 =e=0.561279.51=716.53N =e=0.561757.69=984.31N =max（，-）=max(716.53,984.31-470.31)=716.53N=max（，+）=max(984.31,716.53+470.31)=1186.84N /=716.53/1279.51=0.56=e=0.56 =1 =0 /=1186.84/17557.69=0.68e=0.56 =0.44，=1.00軸承承受輕度載荷沖擊,所以取=1.2= (+)=1.2 (11279.51+0)=1535.41N = (+) =1.2（0.441757.69+1.01186.84）=2352.27N 取P=取，n=457.1r/min=15799h =3.3年 壽命滿足減速器的檢修時間2至3年。 9.鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算大帶輪裝在高速軸軸端，需用鍵進(jìn)行周向定位和傳遞轉(zhuǎn)矩。由前面設(shè)計計算得知：V帶帶輪材料為45鋼，軸的材料為45鋼，V帶與軸的配合直徑為24mm，輪轂長為56mm,傳遞轉(zhuǎn)矩T=48679.72 1.選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸。選擇最常用的圓頭（A型）平鍵，因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)簡單，對中性好，裝拆方便等優(yōu)點(diǎn)。鍵的截面尺寸由鍵所在軸段的直徑 d由標(biāo)準(zhǔn)中選定，鍵的長度由輪轂的寬確定，查表得兩個鍵為:=87,=45mm 2.鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計算普通平鍵的主要失效形式是鍵，軸和輪轂三個零件中較弱零件的壓潰，由于帶輪材料是45鋼，許用擠壓應(yīng)力由教材表查得=100MPa。鍵的工作長度=-=45-8=32mm.由教材公式得：=31.33MPa 10.聯(lián)軸器的選擇計算在減速器低速軸與電機(jī)之間需采用聯(lián)軸器聯(lián)接。因工作載荷不大，且有輕微沖擊，因此聯(lián)軸器應(yīng)具有緩沖減振能力，故選用彈性柱銷聯(lián)軸器。，根據(jù)：d=45 mm，選擇聯(lián)軸器：45112 TL4型號 GBT50142002由指導(dǎo)書表查得：T=1250Nm，n=4000r/min由表查得：KA= 1.4Tca= KAT= 1.4537.50=752.5Nm T=1250 Nmn = 38.2r/min n11.減速器的潤滑方式及密封方式的選擇，潤滑油牌號的選擇及裝油量的計算1）齒輪潤滑油的選擇潤滑油牌號齒輪的接觸應(yīng)力為，故選用抗氧銹工業(yè)齒輪油潤滑。潤滑油的牌號按齒輪的圓周速度選擇參照教材選擇： 選用320 根據(jù)教材：代號3202）齒輪箱的油量計算油面由箱座高度H確定斜齒輪應(yīng)浸入油中一個齒高，但不應(yīng)小于10mm。這樣確定出的油面為最低油面?？紤]使用中油不斷蒸發(fā)耗失，還應(yīng)給出一個允許的最高油面，中小型減速器的最高油面比最低油面高出即可。因此，確定箱座高度H的原則為，既要保證大齒輪齒頂圓到箱座底面的距離不小于，以避免齒輪回轉(zhuǎn)時將池底部的沉積物攪起，又要保證箱座底部有足夠的容積存放傳動所需的潤滑油。通常雙級減速器每傳遞的功率，需油量：箱 座高度H+(3050)+(35)=111.571+（3050）+8+(35)=160mm取H=160mm高速軸軸心距下箱內(nèi)壁：160-8=152mm3 角接觸球軸承的潤滑確定軸承的潤滑方式與密封方式 角接觸球軸承采用脂潤滑，為毛氈密封。5）驗(yàn)算齒輪是否與軸發(fā)生干涉現(xiàn)象：1、2軸之間距離：120mm，2軸上大齒輪齒頂圓半徑98.411mm。碰不到1軸。 2、3軸間距離：145mm，3軸上大齒輪的齒頂圓半徑：111.57，碰不到2軸。因此，齒輪