機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說明書完整版概論

機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說明書學(xué)院(系)：機(jī)械工程學(xué)院 書一、傳動方案的擬定 1 動機(jī)型號選擇 1 1漸開線圓柱斜齒輪的選擇計算 4 八、鍵聯(lián)接的選擇與校核 20九、聯(lián)軸器的選擇 21 十一、其他技術(shù)說明 21 體的附件說明 22 十二、三維設(shè)計草圖 22十三、設(shè)計小結(jié) 27 1書設(shè)計及計算過程結(jié)果(1)．蝸桿傳動蝸桿傳動可以實(shí)現(xiàn)較大的傳動比，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)，無噪聲，但效率較低，只能用在中、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。因此將蝸置在第一級。(2)．齒輪傳動斜齒輪傳動的平穩(wěn)性較好，常用在高速級或要求傳動平穩(wěn)的場合。布置在第二級。(3)帶傳動傳動平穩(wěn)，噪音小，傳動比不穩(wěn)定，布置應(yīng)在低速級防止打滑。方案簡圖DVF1原始數(shù)據(jù)①帶式輸送機(jī)牽引力F=1829N②滾筒直徑D=0.32m③運(yùn)輸鏈工作速度V=0.37m/s2電動機(jī)型號選擇1)選擇電動機(jī)類型Y系列三相籠型異步電動機(jī)，全封2安全可靠。能防止灰塵、鐵屑或其他雜物侵入電動機(jī)內(nèi)部。2)確定電動機(jī)容量電動機(jī)的輸出功率按式PP=wdna計算，由式P=P=0.698Kww取n=0.99(連軸器),n=0.80(雙頭蝸桿),n=0.97(8123級斜齒輪),n=0.98(軸承),則有n=(n)2nn(n)4=0.7024a1234所以電動機(jī)功率P=w==0.994Kwdn0.702a3)選擇電動機(jī)轉(zhuǎn)速卷筒工作轉(zhuǎn)速為idarmin考慮電動機(jī)和傳素，決定選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的Y90L-6，其主要性能如下表L-6率(Kw)(r/min)滿載轉(zhuǎn)速(r/min)起動轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩三、總傳動比確定及各級傳動比分配wadn=nd=m由電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速n=910r/min,因此m總傳動比為ama的傳動比為a2a31T=145.78N?21T=145.78N?2mT=317.34N?3mT=307.88N?4m雙頭蝸桿常用傳動比范圍為15~32，漸開線圓柱齒輪常用傳動比范則取i=18，則齒輪傳動比為12傳動比誤差i=i1i2ia=182.29100%=0.024%ii41.21aa1)各軸轉(zhuǎn)速：211322432)各軸輸入功率214232434341式中n、n、n、n與前相同12343)各軸輸入轉(zhuǎn)矩電動機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩為21142m322434341運(yùn)動和動力參數(shù)計算結(jié)果整理于下表i=181i.292nnnP=0.948Kw1P=0.771Kw2P=0.733Kw3P=0.711Kw4dT=10.33N?mdT=10.33N?m4頁=1d號軸4413133轉(zhuǎn)速688傳動0效率n4設(shè)計計算1漸開線圓柱斜齒輪的選擇計算(1).初選材料、精度等級、傳動類型、熱處理和部分參數(shù)①帶式輸送機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，按GB/T10095初選8②材料選擇。選擇小齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，齒面硬度為HB=230HBS，大齒輪材料為45鋼(正火)，齒面硬度為HB=190HBS。11大齒輪齒數(shù)z=iz=2.29×30=68.7，圓整取z=69。2212z21i2.3④斜齒圓柱齒輪傳動，可平衡一定的軸向力。⑥選取齒寬系數(shù)由機(jī)械設(shè)計表6-7兩支承相對小齒輪作非對稱布dd(2).按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計計算小齒輪分度圓直徑5112Z=2.462KT2KTA①確定載荷系數(shù)AK=1.05a.使用系數(shù)查機(jī)械設(shè)計表6-4取KK=1.05VAVb.動載系數(shù)預(yù)估圓周速度v=4m/s，則vZ/100=1.2m/s1查機(jī)械設(shè)計圖6-11b)取K=1.05Vc.齒間載荷分配系數(shù)端面重合度軸向重合度nααYabK4查機(jī)械設(shè)計圖6-13得齒間載荷分配系數(shù)KK4ααbb則載荷系數(shù)K=K·K·K·K=1.64AVαβN.mN.m2EMPaEMPaZ=189.8Eb.齒向區(qū)域系數(shù)查機(jī)械設(shè)計圖6-19取Z=2.46HHc3bcbaHc3bcba6取c=1，則Z=bc1=ca設(shè)計及計算過程1dZcosb=0.992bEHcbHHlim1Hlim1b.應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Hlim2Hlim212h11H1SHH2SHHH1H211.02.3495b.校核圓周速度ΕZ=0.992β裝=Hlim1=Hlim2450MPa1K=1.05HN1K=1.1HN2[]=[]=H1H2H7,取K=1.01V,,K1.01d=d3V=70.243=69.34mm11K1.05V,s601000601000(3)確定主要參數(shù)①計算法向模數(shù)m=1=2.28mmnz301②計算中心距mm③按圓整后的中心距修正螺旋角2a2130即β=17°50′24″將β=17°50′24″帶入上述過程進(jìn)行計算得,m=2.34mm<2.5mmn故設(shè)計合理，不需再做修正④計算分度圓直徑KK=Vd=1精度級格=m8d=2n==181.21mmd1bbmmmm1曲疲勞強(qiáng)度果2b=85mm1 F1bdmFa1Sa1ebF11n 1n①計算重合度系數(shù)Y=0.25+=0.25+=0.68eea②計算螺旋角系數(shù)③計算當(dāng)量齒數(shù)zv1cos317.84。z=zv2cos317.84。④由機(jī)械設(shè)計圖6-21取齒形系數(shù)Y=2.48，Y=2.20Fa1Fa2⑤由機(jī)械設(shè)計圖6-22取應(yīng)力集中系數(shù)Y=1.64，Y=1.75Sa1Sa2⑥計算彎曲疲勞許用應(yīng)力[σ]=K·σ/SFFNFlimHσ=450MPa，σ=350MPaFlim1Flim2KFN1=KFN2=1V1z1.88V2 =350MPaFlim2K=KFN1FN29⑦計算彎曲應(yīng)力=67.1MPa<[]F1F22.481.64F22蝸桿蝸輪的選擇計算(1).選擇蝸桿的傳動類型(2).選擇材料、精度等級和蝸桿頭數(shù)(3).按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計算根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則,先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計,再核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。計算公式ZZ2HH F2頁45鋼，蝸輪中等沖擊K=1.1A載荷平穩(wěn)K=1.1βvmsK=1.052v211④查表得ZE=155MPa⑤查表得(b=250MPa(s=200MPa⑥應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：22218MPaHbN2查表取m3q=1250mm3則m=5，d=50mm，q=101(4).蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)及幾何尺寸①蝸輪的分度圓直徑d=mz=5×36=180mm22K1.1AK=1.1β2Z=155E sN=3.64×1072Hm②中心距212③蝸桿頭數(shù)z=2，直徑系數(shù)q=10；齒頂圓直徑d=60mm；分度圓1a1q1a2設(shè)計及計算過程結(jié)果④蝸輪蝸輪分度圓直徑蝸輪齒頂圓直徑蝸輪喉圓直徑蝸輪齒根圓直徑⑤確定精度等級v則(5).校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度FddmFbF12Y=1-γ/140O=0.92β③許用彎曲應(yīng)力FsbN2mvY=1.80FβFFsbN2④彎曲應(yīng)力(6).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(jī)械減速器，從aKApd箱體面積則工作油溫為蝸輪-蝸桿理共28頁第12頁軸的45鋼和計算當(dāng)軸的支撐距離未定時，無法由強(qiáng)度確定軸徑，要用初步估算的方法，即按純扭矩并降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力確定軸徑d，各軸頭直徑dC31=1183=12.11mm11n91011dC31=1183=122n50.561223dC32=1073=34.39mm333n22.08233空相匹配及d必須和聯(lián)軸器空相匹配，及雙鍵增大軸頸7%所以初定dmm1232軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計Ⅰ軸(蝸桿)的初步設(shè)計如下圖：設(shè)計及計算過程結(jié)果裝配方案是：右端，甩油環(huán)、套筒、右端軸承、圓螺母止動墊片、圓螺母依次從軸的右端向左安裝;左端，甩油環(huán)、套筒、套杯、左端軸承、套筒、圓螺母止動墊片、圓螺母、調(diào)整墊片、端蓋、密封圈、鍵、聯(lián)軸器軸的徑向尺寸：當(dāng)直徑變化處的端面用于固定軸上零件或承受軸向般可取直徑差大于或等于(3~8)mm，承受軸向力的軸肩可取上限，否則可取(1~3)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，以保證零件端面與套筒接觸起到軸向固定作用，一般可取L=(1~3)mm。軸上的鍵槽在靠軸的外伸長度與外接零件及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)有關(guān)。當(dāng)用凸緣式端蓋時，Lmm況下可以迅速打尺寸設(shè)計準(zhǔn)則同Ⅰ軸。果裝配方案：右端，齒輪、擋油板、右端軸承、調(diào)整墊片、端蓋依次從軸的右端向左安裝；左端，擋油板、左端軸承、調(diào)整墊片、端蓋、密封圈、聯(lián)軸器依次從軸的左端向右安裝。則同Ⅰ軸。由Ⅲ軸裝軸承處軸的直徑d=55mm，查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)手 (軸承的校核將在后面進(jìn)行)。61.8135.3R″R1R′R1FrFaR″R2R′R2FtR′=1437.2N水平面受力分析1F=1339NrR′=98.2N2水平面彎矩圖果F=3503NtR″=2405N1R″=1098N2合成彎矩圖173127N·mm149200N·mm轉(zhuǎn)矩圖T=317340mm量彎矩25006·m239407·m(1)計算大齒輪受力：33F=3==3503Nt1d181.22tanatan20oa1t1(2)計算軸承反力(圖2、4)水平面垂直面(3)畫出水平彎矩Mxy圖(圖3)，垂直面彎矩Mxz圖(圖5)M=M2+M2和合成彎矩xyxz圖(圖6)。(4)畫出軸的轉(zhuǎn)矩T圖(圖7)，T=317340N·mm初步分析Ⅰ~Ⅲ三個截面有較大的應(yīng)力和應(yīng)力集中?，F(xiàn)對Ⅱ面將進(jìn)行安全系數(shù)校核。T=31734031212(6)畫當(dāng)量彎矩圖(圖8)，由M,v=(2(v==0.11v==0.04 (526T325(9)求截面II的應(yīng)力1M173127 T317340Tam2(10)求截面Ⅰ的有效應(yīng)力集中系數(shù)因在此面處有軸直徑變化，過渡圓角半徑r=1mm，其應(yīng)力集k=1.95，k如果一個表面上有多種產(chǎn)生應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)，則分別求出其有效應(yīng)力集中系數(shù)，從中取最大值。(11)求表面狀態(tài)系數(shù)β及尺寸系數(shù)εσ、ετστaaaa (TM=173121aa(12)求安全系數(shù)(12)求安全系數(shù)=華華華華華華TkT1人169TTk1.39TT+vT人7.15+0.04人7.15beaTm2人0.78理則綜合安全系數(shù)為華T算選用角接觸軸承。現(xiàn)計算Ⅲ軸上的一對軸承的壽命。NNr111NNr222N2N22.計算單個軸承的軸向載荷S+F=1961.2+1127=3088.2N>N1NN.計算當(dāng)量載荷F1961.2r122則P=1.4(1×2801.7＋0×1961.2)=3922.4N1P=1.4(0.41×1102.4＋0.87×3088.2)=3138.7N21.計算壽命因?yàn)槭乔蜉S承，取ε=3，則2.靜載荷驗(yàn)算00P=XF+YF=0.5×2801.7＋0.38×1961.2=2146.1N010r10a1因P<F，故取P=F=2801.7N<<C。01r101r1P=XF+YF=0.5×1102.4＋0.38×3088.2=1724.7N<<C020r20a23.極限速度驗(yàn)算P3922.4P3138.7查圖得f=0.9，f=0.96，tanβ=F/F=0.7，tanβ=F/F=2.811121a1r12a2r2查圖得f=0.995，f=0.96，則2122ffn=0.9×0.995×6700=6000r/min>n1121limffn=0.96×0.96×6700=6175r/min>n1222lim故選用7209C型向心角接觸球軸承符合要求。擇與校核普通平鍵具有靠側(cè)面?zhèn)鬟f轉(zhuǎn)矩。對中良好，結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方因此減速器的鍵連接選用普通平鍵。1.輸入軸與聯(lián)軸器聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接dmmLmmGB96-2003系列X=11Y=01X=0.412Y=0.872P=3922.41NP=3138.72NL=Lh3.軸3與大齒輪、聯(lián)軸器聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接h=9。與聯(lián)軸器的聯(lián)接：選擇A型平鍵聯(lián)接根據(jù)軸徑d=38mm，L4.校核1424444減速器中等沖擊，因此選擇彈性聯(lián)軸器——彈性套柱銷聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器柱銷上有橡膠套，由此獲得補(bǔ)償兩軸相對位移的能力。直徑14mm軸孔長度和密封說明桿減速器，且其傳動的圓周速度v<12m/s，故蝸桿度h=62mm；大、小斜齒圓柱齒輪采用飛濺潤滑；潤滑油使用50號機(jī)械潤滑油。大、小斜齒圓柱齒輪采用飛濺潤滑,軸承采用潤滑脂潤滑，因?yàn)檩S承轉(zhuǎn)速v<1500r/min，所以選擇潤滑脂的。剖分面允許涂以密封膠或水玻璃，不允許使用任何墊片。軸伸處密封應(yīng)涂以潤他技術(shù)說明在安裝調(diào)整滾動軸承時，必須保證一定的軸向游隙，因?yàn)橛蜗洞笮⒂绊戄S承的正常工作。當(dāng)軸直徑為30~50mm時，可取游隙為當(dāng)傳動側(cè)隙及接觸斑點(diǎn)不符合精度要求時，可以對齒面進(jìn)行刮研、跑合或調(diào)整傳動件的嚙合位置。也可調(diào)整蝸輪軸墊片，使蝸桿軸心線通機(jī)座和箱體等零件工作能力的主要指標(biāo)是剛度，箱體的一些結(jié)構(gòu)尺寸，如壁厚、凸緣、寬度、肋板厚度等，對機(jī)座和箱體的工作能力、材料消耗、質(zhì)量和成本，均有重大影響。但是由于其形狀的不規(guī)則和應(yīng)力分布的復(fù)雜性，未能進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的分析計算，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公箱體的大小是根據(jù)內(nèi)部傳動件的尺寸大小及考慮散熱、潤滑等因素后確2.通氣器減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時，箱體內(nèi)溫度升高，氣壓加大，對密封不利，故在窺視孔蓋上安裝通氣器，是箱體內(nèi)熱膨脹氣體自由箱體縫隙處的密封性能?？紤]到煤場的工作環(huán)境，選用帶金屬濾網(wǎng)的通氣器。3.啟蓋螺釘在減速器裝配時于箱體剖分面上涂有水玻璃或密封膠，為了便于開蓋故設(shè)有啟蓋螺釘。其螺紋長度要大于機(jī)蓋成