機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 計(jì)算說明書_哈爾濱理工大學(xué) 自動(dòng)化專業(yè)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì) 算 說 明 書設(shè)計(jì)者：xiao sheng哈爾濱理工大學(xué)榮成校區(qū)10-1自動(dòng)化專業(yè) 2012年07月05日哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械動(dòng)力工程學(xué)院 機(jī)械基礎(chǔ)工程系設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 目 錄 電機(jī)的選擇 （1） 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 （2） V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) （3） 減速器（齒輪）參數(shù)的確定 （4） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及驗(yàn)算 （5） 高速軸上的軸承壽命校核 （6） 告訴軸軸強(qiáng)度計(jì)算 （7） 聯(lián)軸器的選擇 （8） 鍵連接的選擇和計(jì)算 （9）附：1.主要參考書2.機(jī)體各部分尺寸3.減速器整體最大幾何尺寸及特性尺寸課程設(shè)計(jì)的主要數(shù)據(jù)：鼓輪直徑d/mm250傳送帶運(yùn)行速度V/m.s-11.2傳送帶

2、上牽引力F/M3000電機(jī)的選擇1.選擇電機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式，依工作條件的要求，選擇三相異步電機(jī)封閉式結(jié)構(gòu)b. u=380vc. Y型2.電機(jī)容量的選擇工作機(jī)的功率P工作機(jī)=F牽*V運(yùn)輸帶/1000= 3.6 kwV帶效率：0.96滾動(dòng)軸承效率：30.988（對(duì)）齒輪傳動(dòng)效率（閉式）：10.98（對(duì)）聯(lián)軸器效率：0.99滾筒效率：0.96傳輸總效率=0.960.98830.980.990.96=0.86則，電機(jī)功率Pd=P工作機(jī) /= 4.175kw 3.電機(jī)轉(zhuǎn)速確定工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n工作機(jī)=91.72r/minV帶傳動(dòng)比范圍：24， 一級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比范圍：36 ,總傳動(dòng)比范圍：624

3、電機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：550.32r/min 2201.28 r/min在此范圍的電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速有：750 r/min、1000 r/min、1500 r/min課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書67頁(yè)Y系列三相異步電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)（JB30 74-82）選則電機(jī)的型號(hào)為；Y132S-4 性能如下表：電機(jī)型號(hào)功率KW滿載時(shí)額定轉(zhuǎn)矩質(zhì)量kg參考價(jià)格（1989）元滿載轉(zhuǎn)速nr/min電壓V電流A功率因數(shù)Y132S-45.5144038011.60.842.268752電機(jī)主要外形和安裝尺寸：機(jī)座號(hào)機(jī)數(shù)ABCDEFGHKLABACHD132S4216140893880103313212475280270210315中心高H

4、外形尺寸L（AC/2+AD）HD腳底安裝尺寸AB地腳螺栓孔直徑K軸身尺寸DE裝配部位尺寸FGD132475（270/2+210）31521614012388010 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算所選電機(jī)滿載時(shí)轉(zhuǎn)速nm=1440 r/min總傳動(dòng)比：i總=15.70分配傳動(dòng)比及計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速初步選定V帶傳動(dòng)比為i帶=2.5，減速器傳動(dòng)比為i器=6.28一級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比i=6.28則高速軸I軸轉(zhuǎn)速n1=576r/min則低速軸II軸的轉(zhuǎn)速n2=91.72 r/min各軸輸入功率，輸出功率電機(jī)輸出功率P=P總=5.50.84=4.62KwV帶傳動(dòng)效率=0.96，軸承傳動(dòng)效率（對(duì)）：0.988，

5、齒輪傳動(dòng)效率：0.98P輸出=P輸入，效率如前所述。則高速軸I軸的輸入功率PI=4.435 KW，輸出功率PI=4.38KW則低速軸II軸的輸入功率PII=4.294KW，輸出功率PII=4.243KW各軸輸入轉(zhuǎn)矩T=9550小帶輪輸入轉(zhuǎn)矩Td=9550=30.64N /mI軸輸入轉(zhuǎn)矩TI=9550=73.54 N /mII軸輸入轉(zhuǎn)矩TII=9550= 447.13 N /m（三）V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算功率Pc,已知電機(jī)輸出功率，依教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表10-8 ，取KA=1.2故Pc=KAP=1.24.62KW=5.544kw（2）選擇普通V帶型號(hào)已知Pc，nm，結(jié)合教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，由圖10-12

6、普通V帶選型圖，確定所使用的V帶為A型。（3）確定大小帶輪基準(zhǔn)直徑d1，d2，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，由表10-9取d1=80mm100mm，帶傳動(dòng)比iD已知，則d2=iD d1 =200mm250mm。（4） 驗(yàn)算帶速=6.0 m/s 7.5m/s此處選取小帶輪直徑d1=100mm，則大帶輪直徑d2=250mm，v=7.5m/s（5）求V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度和中心距（L0，a）初選中心距a0=1.5（d1+d2）=1.5（100+250）mm=525mm，選a0= 525mm。帶長(zhǎng)L0 =2a0+2 525+3.14 525/2+(250-100)2 /(4 525)=1885mm。依表10-2，對(duì)A型帶選用

7、，Ld=2000mm則實(shí)際中心距aa0+=640mm（6）驗(yàn)算小帶輪包角179.7 1200 合格。（7）求V帶根數(shù)Z已知n1，d1 ，查圖10-11得，P0=1.5Kw已知傳動(dòng)比iD，查表10-5，得P0=0.17kw已知，查表10-6，得K=1，查表10-7，得KL=1.03則V帶根數(shù)Z=3.22，故取值為4根。（8）求作用在帶輪上的壓力FQ由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表10-1，可知A型帶，每米質(zhì)量q=0.10kg/m單根V帶的拉力F0=2=+0.107.52=144.225N/m作用在軸上的壓力FQ=2ZF0sin=24144.225sin=1153.80N/m（9）帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸V帶型號(hào)基準(zhǔn)下槽

8、寬基準(zhǔn)上槽寬槽間距e第一槽對(duì)稱面到端面的距離基準(zhǔn)寬度最小輪緣寬帶輪寬BA8.72.7150.3911.0665查 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)（冶金工業(yè)出版社）206頁(yè)，三角帶輪-表10-9，得小帶輪內(nèi)徑d1=35mm，采用實(shí)心輪 ，大帶輪內(nèi)徑d2=24mm，采用四孔板輪。 減速器（齒輪）參數(shù)的確定（1），選擇材料與熱處理方式. 表6-7得：小齒輪用：45 鋼，熱處理方法：調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度：260HBW大齒輪用：45鋼，熱處理方法：正火處理，齒面硬度：180HBW（2），選擇精度等級(jí)。運(yùn)輸機(jī)是一般機(jī)械，速度不高，由表6-8得，故選精度等級(jí)為8級(jí).（3），按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 本傳動(dòng)為閉式傳動(dòng)，軟齒面

9、，因此失效 形式主要為疲勞點(diǎn)蝕，應(yīng)根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，根據(jù)（6-41），1），載荷因數(shù)K。圓周速度不大，精度不高，齒輪關(guān)于軸承對(duì)稱布置，按表6-9，取K=1.5。2），轉(zhuǎn)矩T1T1=9.55106P/n1=9.551064.620.96/576=73535N/mm3), 接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力，據(jù)式（6-42），查圖（6-36）得，=540MPa，=380MPa；接觸疲勞壽命ZN：按一年300個(gè)工作日，雙班每天16小時(shí)計(jì)算，由公式N1=60njth=60576730016=1.16109N2= N1/i=1.16109/6.28=1.85108查圖6-37得，ZN1=1，ZN2=1.12按

10、一般可靠性，取=1，則有H1=540 MPa，=425.6 MPa4）,計(jì)算小齒輪的分度圓直徑d1.。由表6-11，=0.8，則有=62.73mm故取小齒輪分度圓直徑為65mm。5），計(jì)算圓周速度v V=m/s=1.96 m/sN0，N0=106）彎曲疲勞最小安全系數(shù)。按一般可靠性要求，取=1.計(jì)算得彎曲疲勞許用應(yīng)力為 =390MPa =310MPa3），校核計(jì)算=MPa=71.45MPa=MPa=68.08MPa故彎曲疲勞足夠，滿足條件。（6）齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作圖Z1=16，Z,2=100 ，模數(shù)m=4，采用正常齒制：=1，=0.25，我國(guó)取法向壓力角直齒圓柱齒輪幾何尺寸名稱計(jì)算公式具體值

11、/mm齒距p12.56齒頂高h(yuǎn)aha=4齒根高h(yuǎn)fhf5齒全高h(yuǎn)h= ha+ hf9分度圓直徑dd1=m Z164d2=m Z2400齒頂圓直徑dada1=72da2=408齒根圓直徑dfdf154df2391中心距aa=（d1+ d2）/2232五 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及驗(yàn)算（1），高速軸及低速軸的材料選擇根據(jù)表12-1得，高速軸的材料為：45鋼，熱處理方法：調(diào)質(zhì)處理，低速軸的材料為：45鋼，熱處理方法：調(diào)質(zhì)處理。高速軸的極限強(qiáng)度=650Mpa，低速軸的極限強(qiáng)度=650MPa根據(jù)表12-6得，兩根軸的許用彎曲應(yīng)力=65MPa ，=110MPa（2），軸頸初估初選小輪軸頸，根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算初估軸頸。由

12、表12-5得常數(shù)C=115小輪軸頸d1=22.6mm。 結(jié)合大帶輪輪轂內(nèi)徑，圓整后暫取d1=24mm。大輪軸徑d2 =41.43mm。 （3）聯(lián)軸器選擇及確定大輪軸徑。 軸轉(zhuǎn)矩為447.13N/m，轉(zhuǎn)速為91.72r/min,大輪軸頸初值為41.43mm，故初定聯(lián)軸器型號(hào)為HL3聯(lián)軸器 ，42112,（摘自GB5014-85）結(jié)合聯(lián)軸器內(nèi)徑，圓整后暫取d2=42mm。（1）齒輪上作用力的計(jì)算.(軸) 齒輪上的轉(zhuǎn)矩T=447.13 N /m齒輪上作用力：圓周力Ft=2T/d2=2447.131000/400=2235.65N/mm徑向力Fr=Ft.tan=813.7N/m (2)，低速軸的徑向尺

13、寸設(shè)計(jì) 1），確定軸上零件的位置和固定方式。單級(jí)齒輪減速器，將齒輪布置在箱體內(nèi)壁中央，軸承對(duì)稱布置在齒輪兩側(cè)，軸的外伸端安裝聯(lián)軸器。齒輪靠軸環(huán)和套筒實(shí)現(xiàn)定位，靠平鍵和過盈配合實(shí)現(xiàn)周向定向；兩端軸承靠套筒實(shí)現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實(shí)現(xiàn)軸向定位；軸通過兩端軸承蓋實(shí)現(xiàn)軸向定位；聯(lián)軸器靠軸肩、平鍵和過盈配合實(shí)現(xiàn)軸向定位和軸向定位。2），確定各段軸頸。將估算大輪軸頸作為外伸直徑d1=42mm，與聯(lián)軸器相配；考慮到聯(lián)軸器用軸肩來實(shí)現(xiàn)定位，取第二段直徑為d2=45mm。齒輪和聯(lián)軸器從右端裝入?？紤]拆裝方便及零件固定的要求，裝軸承的處的軸頸d3應(yīng)大于d2，考慮到滾動(dòng)軸承直徑系列，取d3=50mm，為便于齒輪拆裝

14、，與齒輪配合處軸頸d4應(yīng)大于d3，故取d4=52mm。齒輪左端用套筒固定，左端用軸環(huán)定位，軸環(huán)直徑d5滿足齒輪定位的同時(shí)，還應(yīng)滿足左側(cè)軸承的安裝要求，根據(jù)選定的軸承型號(hào)確定。右端軸承與左端軸承相同，取d6=50mm。3），選定軸承型號(hào)。選定軸承為深溝球軸承，代號(hào)為16009。查手冊(cè)的，軸承寬為B=10mm，安裝尺寸為d按=50mm，故軸環(huán)直徑為50mm。4）。低速軸結(jié)構(gòu)草圖。，（1），齒輪上作用力的計(jì)算。（軸） 齒輪上的轉(zhuǎn)矩T=73.54N/m，齒輪上作用力：圓周力Ft=2T/d1=273.541000/64=2298N/mm徑向力Fr=Ft.tan=836.45N/m（2），高速軸的徑向尺寸

15、設(shè)計(jì)。 齒輪同樣布置在中央，軸承對(duì)稱分布在，齒輪兩側(cè)，軸向外伸裝配大皮帶輪。 齒輪靠軸環(huán)和套筒實(shí)現(xiàn)定位，靠平鍵和過盈配合實(shí)現(xiàn)周向定向；兩端軸承靠套筒實(shí)現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實(shí)現(xiàn)軸向定位；軸通過兩端軸承蓋實(shí)現(xiàn)軸向定位；大皮帶輪靠平鍵、軸肩和過盈配合實(shí)現(xiàn)軸向定位。（3），軸上各段尺寸的確定。大帶輪輪寬為65mm，內(nèi)徑為24mm，大帶輪與軸相配合,靠花鍵來實(shí)現(xiàn)徑向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過軸肩實(shí)現(xiàn)帶輪的軸向定位。要便于拆卸軸承和齒輪齒輪，d2Lh，滿足要求。六聯(lián)軸器的選擇根據(jù)軸孔直徑d2=42mm。 輸出轉(zhuǎn)矩T=447.13 N /m依據(jù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，選定聯(lián)軸器型號(hào)：HL3聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩Tn/N.m-1許用轉(zhuǎn)數(shù)n

16、DD1D2轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Kg.m2質(zhì)量Kg6305000160751250.68七 鍵連接的選擇和計(jì)算 本設(shè)計(jì)減速器共需鍵4個(gè) 大皮帶輪與高速軸連接段直徑為=24mm，查表得選擇普通平鍵為：h=7mm，b=8mm，根據(jù)對(duì)應(yīng)軸段長(zhǎng)度，確定鍵長(zhǎng)為55mm2，高速軸上鍵安裝軸段直徑為：=40mm，查表選擇普通圓頭平鍵為：h=8mm，b=12mm根據(jù)對(duì)應(yīng)軸段長(zhǎng)度，確定鍵長(zhǎng)L=45mm3，齒輪軸上所需鍵安裝軸段直徑為：=55mm，查表選擇普通圓頭平鍵為：h=10mm，b=16mm，根據(jù)對(duì)應(yīng)軸段長(zhǎng)度，確定鍵長(zhǎng)L=50mm4，大軸上聯(lián)軸器所需鍵安裝段直徑：=42mm，查表選擇普通圓頭平鍵為：h=8mm，b=12mm，根據(jù)對(duì)應(yīng)軸段長(zhǎng)度，確定鍵長(zhǎng)L=75mm參考文獻(xiàn)：1，哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械基礎(chǔ)工程系編制，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，2009年；2，機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)，冶金工業(yè)出版社，1974年版3，工程力學(xué)，機(jī)械工業(yè)出版社，2007年版4，機(jī)械制圖，高等教育出版社，2008年版附 表 1 機(jī) 體 各 部 分 尺 寸名稱符號(hào)尺寸機(jī)座壁厚10機(jī)蓋壁厚18機(jī)座凸緣厚度b15機(jī)蓋凸緣厚度b112機(jī)座底凸緣厚度b225地腳螺釘直徑df20.35地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑d115.