1課程設(shè)計說明書

1、課程設(shè)計說明書一：課程設(shè)計目的和要求是使學(xué)生綜合運用本課程以及有關(guān)先修課程的知識，進行一次較 為全面的設(shè)計訓(xùn)練?；灸康娜缦拢?、培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想，訓(xùn)練綜合運用機械設(shè)計和有關(guān) 先修課程理論，結(jié)合生產(chǎn)實際分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、 加深和擴展有關(guān)機械設(shè)計方面的知識。2、根據(jù)已有傳動方案，正確計算零件加工能力、確定尺寸和選擇 材料，以及較全面地考慮工藝、使用和維護等要求，之后進行結(jié)構(gòu)設(shè) 計，達到了解和掌握機械零件、機械傳動裝置的設(shè)計過程和方法。3、進行機械設(shè)計基本技能的訓(xùn)練：例如計算、繪圖、查閱資料和 手冊、運用標準和規(guī)范，進行計算機輔助設(shè)計個繪圖的訓(xùn)練。二:設(shè)計方案分析機器一

2、般是由原動機、傳動裝置和工作裝置組成。傳動裝置是用 來傳遞原動機的運動和動力、變換其運動形式以滿足工作裝置的需要， 是機器的重要組成部分。傳動裝置是否合理將直接影響機器的工作性 能、重量和成本。合理的傳動方案除滿足工作裝置的功能外，還要求 結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低廉、傳動效率高和使用維護方便。本設(shè)計中原動機為電動機，工作機為皮帶輸送機。傳動方案采用 了兩級傳動，第一級傳動為帶傳動，第二級傳動為一級蝸桿減速器傳 動。帶傳動承載能力較低在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時，結(jié)構(gòu)尺寸較其他形式 大，但有過載保護的優(yōu)點，還可緩和沖擊和振動，故布置在傳動的高 速級，以降低傳遞的轉(zhuǎn)矩，減小帶傳動的結(jié)構(gòu)尺寸。蝸桿傳動可以實現(xiàn)

3、較大的傳動比，尺寸緊湊，傳動平穩(wěn)，但效率 較低，適用于中、小功率的場合。采用錫青銅為蝸輪材料的蝸桿傳動， 由于允許齒面有較高的相對滑動速度，可將蝸桿傳動布置在高速級， 以利于形成潤滑油膜，可以提高承載能力和傳動效率。本設(shè)計中減速器的箱體采用水平剖分式結(jié)構(gòu)，用HT200灰鑄鐵 鑄造而成。計算及說明結(jié)果三、電動機的選擇計算1、原始數(shù)據(jù)電機轉(zhuǎn)速540r/min功率10kw滾筒直徑280mm輸送帶速度V 1.2m/ s2、電動機型號選擇型號：電動機型號為Z4-180-11Z4-180-11額定功率/kW:13.0Pd13kw額定電壓/V:400nm540r / min額定轉(zhuǎn)速/(r/min):540額

4、定電流/A:42.4D55mmD=55mm四、總傳動比確定及各級傳動比分配滾筒轉(zhuǎn)速 n 60 100°v 60 1000 1281.89r/ minn81.89r /mi nD3.14 280ia6.59總傳動比ia nm5406 59i11.1心、Y rVJ ALj i aU wn 81.89i26取V帶傳動比為i11.1，蝸桿減速器傳動比i2 6五、運動和動力參數(shù)的計算設(shè)蝸桿為1軸，渦輪軸為2軸1、各軸轉(zhuǎn)速蝸桿的轉(zhuǎn)速等于大帶輪轉(zhuǎn)速：故 m nm/i1540/1.1490r / minm490r / minn2 n1/i2 490/6 81.7r / minn281.7r /min

5、2、各軸輸入功率P1 Pd 0113 0.9512.35kWP112.35kWP2 P1 0212.35 0.9 11.142kWP211.142kW3、各軸輸入轉(zhuǎn)矩6Td 9.55 10 Pd / nm 229907.4NmmTd229.91N m6T19.55 10 P/m 240698.98NmmT1240.7N m6T29.55 10 P2/n21299244N mmT21299.244N m六、V帶設(shè)計1、初始條件傳動功率P為：13kW主動軸轉(zhuǎn)速ni為：540r/min從動軸轉(zhuǎn)速n2為：490.909r/min傳動比ii : 1.12、選定帶型和基準直徑查手冊得工況系數(shù) Ka 1.5

6、設(shè)計功率 Pa： Pa KaP 1.5 13 19.5kw選擇帶型:C型初選小帶輪基準直徑 dd1：dd1 250mm計算大帶輪基準直徑 dd2： dd2 i1dd1 275mm大帶輪基準直徑圓整后 dd2: dd2 280mm3、軸間距的確定0.7(dd1 dd2) a02(dd1 dd2)371 a。1060初定軸間距a0 ：700mm計算所需基準長度 Ld:2 (dd2 dd1)Ld0 2a 0 一帥 dd2) 2232.4mm24ao查手冊選擇Ld 2240mmLd Ld0實際軸間距a: a a0 704mm24、額疋功率及增量的確疋單跟V帶傳遞的額定功率 P1: 4.56kW傳動比i

7、工1的額定功率增量厶 P1:0.162kW5、帶速、包角和V帶根數(shù)»+、，dd1 n3.14 250 540 "一，帶速 V:V7.07m/s60 1000 60 1000小帶輪包角：180(dd2 dd1)57.3a57.3180(280 250)17890704查手冊得K0.996Kl 0.91Pr (P1P1)K Kl 4.28kWPa 19.5V帶的根數(shù)Z : Z4.56取5根帶Pr 4.28錯誤！未指定書 簽。m 540r / mi nn2 490.909r/mini11.1Ka 1.5Pa 19.5帶型：C型dd1 250mmdd2 280mma0 700mmL

8、d 2240mma 704mmP1 4.56kWP1 0.162kWv 7.07m/s178K 0.996Kl 0.91Pr 4.28kWz 56、各項力的計算V帶每米長的質(zhì)量 m: q 0.30kg / m單跟V帶的預(yù)緊力(Fo)min：“L、LCC (2.5 K )Pa2(F o) min 500 qvK zv”c(2.5 0.996) 19.5 門門 “2500 0.3 7.07431.48N5 0.996 7.07應(yīng)使帶的實際初拉力 F0 (F0)min計算壓軸力Fp :壓軸力的最小值為：(Fp)min 2z(F0)min sin 一21782 5 431.48 sin4313.82N

9、27、帶輪的確定大帶輪的基準直徑 dd 280mm 300mm故米用腹板式 取材為HT200鑄造成型，輪槽工作表面的粗糙度為3.2。B 4e 2f 4 26 2 16136mm111C ()B - B 27.2mm7 45L (1.52)d 2d 2 70140mmd 70mm d1133mm dd 280mmda dd 2hamin 280 2 4.8 289.6mm七、傳動零件的設(shè)計計算1、渦輪渦輪的選擇計算(1) 選擇蝸桿的傳動類型根據(jù)GB/T 10085 1988的推薦，米用漸開線蝸桿(ZI)。(2) 選擇材料考慮到蝸桿傳動功率不大，速度不大，故蝸桿用45鋼；因希望效率高些，耐磨性好些

10、，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求 淬火，硬度為4555HRC。渦輪用鑄錫磷青銅 ZCuSdOPI，金屬 膜鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯 用灰鑄鐵 HT100制造。(3) 按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行 設(shè)計，再校核齒根彎曲疲勞強度。錯誤！未指定書 簽。錯誤！未找到引用 源。(FP)min 4313.82NB 136mmC'27.2mmL 140mmd 70mm d1 133mm dd 280mmda 289.6mm1ZeZ 2傳動中心距a 3 （KT2（）Y H 傳動參數(shù)蝸桿輸入功率：12.35kW蝸桿類型：漸開

11、線蝸桿（ZI型）蝸桿轉(zhuǎn)速 ni : 490r/min蝸輪轉(zhuǎn)速 n2 : 81.7r/min使用壽命：29200小時理論傳動比：5.998蝸桿頭數(shù)Z1 : 4蝸輪齒數(shù)Z2 : 24實際傳動比i : 6驗算傳動比：（6 5.998）/5.998在 5%之內(nèi)，允許。 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2按Z1 4,估取效率0.9，則：6 P1蝸輪軸轉(zhuǎn)矩 T2：T29.55 1 061 299.244N mn2 確定載荷系數(shù)K因工作載荷有沖擊，故取載荷分布不均系數(shù)K 1.3，使用系數(shù)Ka 1.2，由于轉(zhuǎn)速不高，動載荷系數(shù)Kv 1 ；則KKaK Kv 1.2 1.3 1 1.6 確定彈性影響系數(shù) Ze因選用的是鑄

12、錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，1故 Ze 147MPa2 確定接觸系數(shù)Z先假設(shè)分度圓直徑 d1和傳動中心距 a的比值d1/a 0.35，差得Z 2.9 確定許用接觸應(yīng)力H根據(jù)蝸輪材料為鑄錫青銅 ZCu$10P1，金屬膜鑄造，蝸桿螺 旋齒面硬度45HRC可以查得蝸輪的基本許用應(yīng)力：h'268MPa應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N 60jn2Lh 60 1 81.7 292001.43 1081 107壽命系數(shù)Khn 剤80.717M.43 10則H Khn H'0.717 268 192MPa蝸輪齒面接觸強度h : 190MPa ,H H通過接觸強度驗算，合格蝸輪材料接觸疲勞極限應(yīng)力h lim :

13、425MPa疲勞接觸強度最小安全系數(shù)SH min : 1.6校核疲勞強度的安全系數(shù)H lim人“SH 2 2 SH lim合格H 計算中心距a 3：KT2(Z)2220mm H取中心距a 225mm，i 6，取模數(shù)m 12.5mm，蝸桿分d1度圓直徑d1 140mm,這時巴 0.6，查得Z ' Z，因此以上a計算結(jié)果可用。2 .15000 2 .C 厶、千m d1() KT 216636，合適HZ2 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸齒根高系數(shù)ha1齒根高系數(shù)c0.2齒形角n 20蝸桿蝸桿分度圓直徑d1140mm蝸桿軸向齒距Pa 39.25mm蝸桿直徑系數(shù)q 11.2mm蝸桿齒頂圓直徑da

14、1 165mm蝸桿齒根圓直徑df1 110mm蝸桿導(dǎo)程角19.654蝸桿軸向齒厚sx1 19.635mm蝸桿法向齒厚sm 18.491mm蝸桿分度圓齒厚S223.275mm蝸桿螺紋長b1155.55mm蝸輪蝸輪齒數(shù)Z2 24蝸輪變位系數(shù)X20.4驗算傳動比：(6 5.998)/5.998在 5%之內(nèi)，允許。蝸輪分度圓直徑d2300mm蝸輪喉圓直徑 da2 335mm蝸輪齒根圓直徑df2 280mm蝸輪咽喉母圓半徑 rg257.5mm 校核齒根彎曲疲勞強度蝸輪齒根彎曲強度b F:10.146N/mmA2，通過彎曲強度計算！1.53KT2FYFa2Y Fd 1d2m當量齒數(shù) zV2z；243 28

15、.28cos(cos 19.654 )根據(jù)X20.4 , zv2 28.28，查得齒形系數(shù) YFa2 2.2螺旋角系數(shù)Y 10.836140許用彎曲應(yīng)力F F' Kfn 58MPa1.53KT2f YFa2Y10.146MPa f合格d1d2m彎曲強度滿足。 驗算效率tan(0.95 0.96) 0.9tan(v)效率合格。精度等級公差和表面粗糙度的確定考慮到所設(shè)計的蝸桿傳動是動力傳動，屬于通用機械減速器， 從GB/T 10089 1988圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇 8級精度，側(cè)隙 種類為 f，標注為 8f GB/T 10089 1988。熱平衡核算。由于摩擦損耗的功率 Pf P(1)，

16、則產(chǎn)生的熱流量為11000P(1)P蝸桿傳遞的功率以自然方式2dS(t0 ta)2d箱體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，可取d 15W/(m C)S內(nèi)表面能被論化油所飛濺到，而外表面又可為周圍空氣所冷卻的箱體表面面積，單位為卅；取S=0.5 m2to油的工作溫度，可取 to65 Cta 周圍空氣的溫度，常溫情況可取ta 20 C按熱平衡條件12，可求得在即定工作條件下的油溫tt1000P(1) 2o 1000 (1 0.72) 573 C tto ta 20 57.3 C t0dS15 0.5滿足溫度要求。八、軸的設(shè)計和計算1.初步計算軸徑軸的材料選用常用的 45鋼當軸的支撐距離未定時，無法由強度確定軸徑，要

17、用初步估算的方法，即按純扭矩并降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力確定軸徑d,計算公式為：Pd A n1,2軸為外伸軸，初算軸徑作為最小直徑，應(yīng)取較小的A值；查表取A1 A2115，則：d1115 3卩2.3533.72mm 490)11 115 d2115 哲58.7mm 81.7考慮到1軸與帶輪連接，需考慮到帶輪的大小，和帶輪 的孔徑大小，故取 d1 70mm,2軸需與聯(lián)軸器配合，故取 d2 63mm。2 .軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1軸的初步設(shè)計如下圖：裝配方案是：左端蓋左端軸承、依次從軸的左端向右端安裝，右端安裝軸承和右端蓋。軸的徑向尺寸：當直徑變化處的端面用于固定軸上零件或承受軸向力時，直徑變化值要大些，可取(68) mm，否則可取(46) mm軸的軸向尺寸：軸上安裝傳動零件的軸段長度是由所裝零件的輪轂寬 度決定的，而輪轂寬度一般是和軸的直徑有關(guān)，確定了直徑，即可確 定輪轂寬度。軸的端面與零件端面應(yīng)留有距離L, 一般可取L= (13)mm。軸上的鍵槽應(yīng)靠近軸的端面處。2軸的初步設(shè)計如下圖:滾動軸承斜齒輪滾動軸承端蓋圓錐齒輪裝配方案：左端從左到右依次安裝端蓋、滾動軸承，右端從右到左依 次安裝蝸輪、套筒、滾動軸承和端蓋裝。設(shè)計準則同1軸尺寸3. 1軸的彎扭合成強度計算由軸兩端直徑