機械設(shè)計基礎(chǔ)知識(doc26頁)

1、l2345678910111213蚌埠學院 2012目錄設(shè)計任務(wù) 電動機的選擇計算 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 傳動零件的設(shè)計計算 齒輪的設(shè)計計算 軸的設(shè)計計算 減速器高速軸的校核 減速器高速軸滾動軸承的選擇及其壽命計算 高速鍵聯(lián)接的選擇和驗算 聯(lián)軸器的選擇 減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 潤滑與密封 參考文獻 14設(shè)計體會一設(shè)計任務(wù)1總體布置簡圖6聯(lián)軸器1 電動機；2 皮帶；3齒輪減速器；4 帶式運輸機；5鼓輪;2工作情況:載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)原始數(shù)據(jù)鼓輪的扭矩t（n- m :鼓輪的直徑 D（ mm）： 420運輸帶速度 V（ m/s ）: 1.7 帶速允許偏差（）: 5 使用年限（年）: 8工作制度

2、（班 /日）: 2 每日工作小時數(shù) 16設(shè)計內(nèi)容電動機的選擇與運動參數(shù)計算；斜齒輪傳動設(shè)計計算軸的設(shè)計滾動軸承的選擇鍵和連軸器的選擇與校核；裝配圖、零件圖的繪制設(shè)計計算說明書的編寫設(shè)計任務(wù)a）減速器總裝配圖一張b）齒輪、軸零件圖各一張c）設(shè)計說明書一份設(shè)計進度1、第一階段:總體計算和傳動件參數(shù)計算2、第二階段:軸與軸系零件的設(shè)計3、第三階段:軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵的校核及草圖繪制4、第四階段:裝配圖、零件圖的繪制及計算說明書的編寫電動機的選擇計算如圖2-1所示的膠帶運輸帶的有效拉力F=5500N,工作速度v=1.7m/s,傳動滾動直徑 D=420mm載荷平穩(wěn)，電源為三相交流，空載啟動，室內(nèi)工作有

3、粉塵 , 使用期限 8 年。帶速允許誤差大于 -5%且小于 5%,試選擇電 動機。圖2-1選擇電動機系列按工作要求及工作條件選用三相異步電動機選擇電動機功率卷筒所需的有效功率：FW =傳動裝置的總效率：V帶傳動的效率閉式齒輪的傳動效率 一對滾動軸承的效率 聯(lián)軸器的效率傳動滾筒效率傳動總效率，封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓為380V,Y系列FV(5500X1.7)/1000=9.35kw1000n 帶=0.96n齒輪=0.97n軸承=0.98n聯(lián)軸器=0.99n滾筒=0.962n =0.95 X 0.97 X 0.98 X 0.99 X 0.96=0.83所需電動機功率Pr= PW =9.35/0.83

4、=11.26kw由表9-39 （指導書209頁）可選用 丫系列三相異步電動機丫180L-6型，額定功率 Po=15kw或選用丫系列三相異步電動機 丫160L-4型，額定功率 P0 =15kw,均滿足F0 Pr。選取電動機的轉(zhuǎn)速滾筒轉(zhuǎn)速nW =77.34r/mi nD根據(jù)滾筒所需的功率和轉(zhuǎn)速，可選擇功率為15KV,同步轉(zhuǎn)速分別為1500r/min和1000r/min兩種型號的電動機。電動機數(shù)據(jù)及傳動比方案號電機型號額定功率/KW同步轉(zhuǎn)速/(r/min )滿載轉(zhuǎn)速/(r/mi n)總傳動比1Y160L-4151500146020.372Y180L-615100097013.54通過比較決定選擇第2

5、種方案，電動機型號為丫180L-6,同步轉(zhuǎn)速為1000r/min，所選電動機的數(shù)據(jù)和安裝尺寸如下表額定功率P0/kw15電動機外伸軸直徑 D/mm38滿載轉(zhuǎn)速門0 (r/min )970電動機外伸軸長度E/mm80額定扭矩1.8電動機中心高 H/mm132三、傳動裝置的運動及動力參數(shù)計算1、分配傳動比電動機的滿載轉(zhuǎn)數(shù)n o=97Or/mi n總傳動比i 總二 n o/n w = 970/77.34=12.54取i帶=2.5則減速器的傳動比i齒輪=i總/i帶=12.54/2.5=5.0162、各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計算0軸：即電機軸Po=R=11.26kwno=970r/m inT0=9550

6、X P0/n 0=9550X11.26/970=110.86N mI軸：即減速器高速軸采用帶聯(lián)接傳動比i帶=2.5，帶傳動效率 n帶=0.96 ,P 1 = Po n 01= P0 n 帶=11.26 X 0.96=10.81kwni = n o/i 01 =970/2.5=388r/minT1 =9550 X P1/n 1=9550 X 11.26/388=275.67N mII軸：即減速器的低速軸，一對滾動軸承的傳動比效率為n軸承=0.98閉式齒輪傳動的效率為n齒輪=0.97貝U n 12=0.97=0.980.97=0.95P2=P1 - n 12=10.81 X 0.95=10.27k

7、w門2=門12=388/5.016=77.35r/mi nT2=9550 X P2/n 2 =9550X 10.27/77.35=1267.98 N m皿軸：即傳動滾筒軸n軸承=0.98 n聯(lián)軸器=0.99 n齒輪=0.97n 23=0.980.990.97=0.94P3 =P2 X n 23=10.27 X 0.94=9.65kwn3= n2/i 23 =77.35/1=77.35r/minT3=9550 X P3/n 3=9550X 9.65/77.35=1191.44 N m各軸運動及動力參數(shù)軸序號功率P/kw轉(zhuǎn)速 n/(r/min)轉(zhuǎn)矩T/Nm傳動型式傳動比效率n011.2697011

8、0.86V帶傳動2.50.96110.81388275.67閉式齒輪傳動5.0160.971267.98210.2777.35彈性聯(lián)軸器1.00.9939.6577.351191.44四、傳動零件的設(shè)計計算1、V帶傳動的設(shè)計算（1）確定設(shè)計功率 Pc,載荷有輕度沖擊，2班制，Ka=1.2PC= K A x P=18kw（2）選取V帶的型號 根據(jù)FC和n,因工作點處于 B型區(qū)，故選B型帶。（課本圖13-15 ）（3）確定帶輪基準直徑 dd1、dd2選擇小帶輪直徑 dd1由表 10-4 （書 P214 頁）確定 dd1 = 140mm驗算帶速 V （書P211）V=dd1n =7.1m/s60 1

9、000在5m/s 25m/s之間，故合乎要求。（書P220）確定從動輪基準直徑dd2（書P211）nidd2=dd1 (1-)=2.5 x 140 (1-0.02)=343mm按表10-5 (書215頁)取從動輪基準直徑為dd2=355mm 確定中心距a和帶的基準長度 Ld初定中心 a0 （書P220）取初定中心距 0.7(d d1+dd2)w a。w 2(d d1+dd2)a0=1.8( dd1+dd2)=1.8(140+355)=891mm確定帶的計算基準長度Ld按式L d =2a0+( dd1 +dd2)+22(dd2 dd1)2丄 =24a891(140 355 )355 1 40 =

10、2572.1224 891由表10-2 （書213頁）取標準 Ld =2500 mm確定實際中心距a = a0 + Ld4=891+ 250257212 =855 閃2(5)驗算包角 11 180(dd2一d) x 57.3 =180譬 x 57.3 。 0= 165 120符合要求確定帶根數(shù)根據(jù)電機的轉(zhuǎn)速n=970和小帶輪直徑 140mm由圖10-7(書P214 頁)查得P 0 =2.2kw，再由表 13-5 (書 216 頁)得 P0=0.3 (i=2.5)由表13-7(書P217 頁)查得K a =0.96由表13-2(書P212 頁)查得Kl =1.03Z=(PPC5.5Po) Ka

11、Kl (22=2.20 根0.3) 0.97 1.03取Z=3根、計算作用于軸上的載荷Fr單根V帶的初拉力:F=500 P ( 25 -1) +qz Ka=500187.1 3(急1)0.172=686.38N式中q由表10-1 (指導書140 頁)查得 q=0.17Kg/m1165Fr=2F0Zs in 丄=2686.383sin =4082.25N2 2帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計帶速V 30m/s 材料用灰鑄鐵 用HT150或HT200dd1 300mm用輪輻式帶輪輪槽尺寸由表 4-2 (指導書 224 頁)得 h c=15mm,ha min =3.5mm,e=19mm,f min =11.5mmBd=

12、14mm, min =7.5mmB=(z -1)e+2f=(3-1)19+211.5=61mm圖4-1小帶輪結(jié)構(gòu)圖圖4-2大帶輪結(jié)構(gòu)圖五、齒輪的設(shè)計計算:1.選擇齒輪材料精度等級小齒輪 45 調(diào)質(zhì),B=650MPa, S =360Mpa,硬度 217 255HB;大齒輪 45 正火, B=580MPa,s=290MPa,硬度 162 217HB齒輪精度等級為 8級.Ni=60 nj Lh =60 3881(8計算循環(huán)次數(shù)N36516）=1088000000 （工作八年，兩班制）N2 = N1 =1088000000/5.016=2.17108i由圖11-1 （書166頁）查得由表11-5 (

13、P171頁)取載荷系數(shù) SHmin =1.0HLim 1 =600Mpa， HLim 2 =380MPa計算許用接觸應(yīng)力_ Hlim11=SHiT型=600Mpa1.0H lim 22 Sh iH m in型=380Mpa1.0計算中取H 1 = H 2 =380MPa2.按齒面接觸強度確定中心距小輪輪距T 1T1 =9.5510 6 旦=9.55106N1(10.81/388)=270000N m由表11-3(P169)取得 K=1.8，由表 11-6（ P175）取得 a =0.8，由表11-4(P171)取得 ZE =188.9atZhZehaU)2(u1)=130.25mm取中心距a=

14、130.25mm取小輪齒數(shù)Z1 =21則大齒輪數(shù)Z2=110所以 i 實=114/21=5.23計算得到i =( 5.23-5.016 )/5.416=0.04i 在正負 5%之間，故合理。模數(shù) m=d1/ Z1 =6.5mm齒寬 b= ad1=104.2查表 4-1 (P57)，取 m=6.5mmd1=m Z1=136.5mmd2 =m Z2 =715mm圓周速度 v=3.14136.5388/601000=2.77m/s對照表11-2 ( P168)可知，選用8級精度是合適的3 驗算齒面接觸疲勞強度按電機驅(qū)動載荷輕度沖擊由表 11-3 得 k A=1.25由圖 11-2 (b)(指導書 1

15、77 頁)按 8 級精度和 vZ1/100=1.02425/100=0.256m/s 得 kv=1.02齒寬 b a a 0.35 15554.25mm由圖 113（a）（指導書 177頁）按 b/d154.25/50.9871.064布置，得k1.18由表114（指導書178頁）得 k 1.2載荷系數(shù)KKaKvK K1.25 1.02 1.181.21.805由表11（指導書178頁）Zv2得3Z2/COS10.796，3Zv1 Zcos3127/COS 11.29134.72 0.822325/COS 11.2926.51考慮到軸的剛度較大和 齒輪相對軸承為非對稱0.7960.8221.6

16、18b sin54.25 sin 11.29mn3.14 21.69由圖11 6（指導書180頁）得Z0.754H ZhZeZ2KT1（u 1）bd：u2.45 188.90.754 0.982 1.805 108183 （5.08 1）254.25 50.9875.08611MPa h632.8MPa3校核齒根彎曲疲勞強度按Zv1由圖11由表11由圖11由圖11由圖11查得 YFa12.9,YFa22.23134.7由 圖 118（書173頁）26.51,Z11（指導書 184頁）查得 Y；a1 1.58,Ysa2 1.821（書 166頁）查的 Yfe1 450MPa, Yfe2 300M

17、Pa, Sf 1.2516（b ）（指導書187頁）查得18指導書188頁）查得YX117（指導書188頁）查得YN1v2Flim1丫X2290MPa,1.0,取 YstFlim2 220MPa20, SFmin1.4YN21.0450 =360MPa1.25300F2 =240MPa1.25F12KT1丫 丫 2 1.8 270000F1 = bm mZ1 Fa1 sa1 =104 6.5 6.5 212.9 1.58=48.27MPa2m/s所以滾動軸承采用油潤滑高速軸密封處的圓周速度Vdn60 10003.14 42 38860 10000.844m/ s由于V2m/s,所以米用氈圈密封

18、。低速軸密封處的圓周速度Vdn60 10003.14 65 71.6460 10000.244m/ s由于VPB計算軸承A的壽命PA=ftC60n P158930h 2700)60 3884777.3預期壽命滿足要求九.高速軸鍵聯(lián)接的選擇和驗算大帶輪裝在高速軸軸端，需用鍵進行周向定位和傳遞轉(zhuǎn)矩。由前面設(shè)計計算得知：V帶帶輪材料為鋼 ，軸的材料為45鋼，V帶與軸的配 合直徑為 35mm V帶輪轂長為 70mm 傳遞轉(zhuǎn)矩 T=114.11Nm選擇鍵的材料、類型和尺寸。鍵的材料選用45鋼，選擇最常用的 A型普通平鍵，因為它具有結(jié)構(gòu)簡單，對中性好，裝拆方便等優(yōu)點。c.鍵的截面尺寸由鍵所在軸段的直徑d=

19、35mm由標準中選定，鍵的長度由輪轂長確定，查表得bx h=8*7,L=65mm.鍵聯(lián)接的強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。由于帶輪材料是鋼，許用擠壓應(yīng)力由表9-7 （指導書135頁）查得 p =100MPs。鍵的計算長度l=L-b=65-8=57mm4Tdhl4 114.11 10335 7 5732.68MPa p=100Mpa 安全十聯(lián)軸器的選擇在減速器低速軸與工作機之間需采用聯(lián)軸器聯(lián)接。由于工作機和減速器之間 可能產(chǎn)生一定的徑向位移和角位移。故選用彈性柱銷聯(lián)軸器。由式Tc=KaT=1.5 x 1310.71=1966.07 N - m n= 71.6

20、4r/min由表2-14-1（課設(shè)指導書 114頁）LH4 聯(lián)軸器40X 84 GB/T5014 2003其公稱轉(zhuǎn)矩 Tn=1250 N -m 71.64r/min卜一減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計第19頁表1.5-1可計算得，箱體的結(jié)構(gòu)尺寸如表8.1 :表8.1箱體的結(jié)構(gòu)尺寸減速器箱體采用 HT200鑄造，必須進行去應(yīng)力處理設(shè)計內(nèi)容計 算公式計算結(jié)果箱座壁厚度S(0.25 3) 160a 18= (56) mm取S =8mm箱蓋壁厚度S 11( 0.8 0.85)8= ( 6.4608)取S 1=8mm機座凸緣厚度bb=1.5 S =1.5 X 8=12mmb=12mm機蓋凸緣厚度b1b1=1.5 S

21、 1=1.5 X 8=12mmb1=12mm箱底座凸緣厚度 PP=2.5 S =2.5 X 8=20mmP=20mm地腳螺釘直徑和數(shù)目Df=16mmn=4Df=16mm n=4通氣孔直徑Df =20mmDf =20mm地腳沉頭座直徑 DOD0=45mmD0=45mm底座凸緣尺寸C1min=25mmC1min=25mmC2min=23mmC2min=23mm軸承旁連接螺栓直徑 d1d1= 12mmd1=12mm定位銷直徑d =(0.70.8)9=6.37.2d =7mm箱座蓋連接螺栓直徑d 2 =(0.50.6)16=89.6mmd 2 =8mm大齒輪頂園與箱內(nèi)壁距離1=1.2 X 8 9.6mm1 =10mm上下箱連接螺栓通孔直徑d 22 8(1015) mm2 =10mm軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目n,d3n=4, d 3=8mmn=4 d3=8mm檢查孔蓋螺釘直徑 d4d4= (0.30.4) 16=4.86.4mmd4=6mm軸承端蓋外徑D1D1=(55.5) X 7+6