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2009-06-22 09:37 |
目 录 -f'z_&KI 设计计划任务书 ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎1 H*!E*_ 传动方案说明﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎2 y0z}[hZ 电动机的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎3 pV1~REk$& 传动装置的运动和动力参数﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎5 pE`BB{[@ 传动件的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎6 |{Oe&j3| 轴的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎8 uRp-yu[nt% 联轴器的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎10 eE7+fMP{ 滚动轴承的选择及计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎13 C7nLa@ 键联接的选择及校核计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎14 QupCr/Hs 减速器附件的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎15 7q(RQQp 润滑与密封﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 |J8c|h< 设计小结﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 ]r|X[9 参考资料﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎17 yQ h":"$k Es)Kw3^a [X;yJ $ 1.拟定传动方案 _O)~<Sk-*z 为了估计传动装置的总传动比范围,以便选择合适的传动机构和传动方案,可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速nw,即 +$P0&YaQ v=1.1m/s;D=350mm; hX<0{pXM4 nw=60*1000*v/(∏*D)=60*1000*1.1/(3.14*350) {&m^*YN/ 一般常选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机作为原动机,因此传动装置总传动比约为17或25。 `vUilh ^c 2.选择电动机 q.~_vS% 1)电动机类型和结构形式 (rvK@ 按工作要求和工作条件,选用一般用途的Y(IP44)系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。 JZ9w!)U 2)电动机容量 @/7tN3O (1)卷筒轴的输出功率Pw $(G.P!/ F=2800r/min; 6>zO"9 Pw=F*v/1000=2800*1.1/1000 g&X$)V4C (2)电动机输出功率Pd H71LJfH Pd=Pw/t fgq#Oi} 传动装置的总效率 t=t1*t2^2*t3*t4*t5 L_Ff* 式中,t1,t2,…为从电动机到卷筒之间的各传动机构和轴承的效率。由表2-4查得: &pV'/ 弹性联轴器 1个 7]62=p2R t4=0.99; eqg|bc[i!t 滚动轴承 2对 ljQru ^(u t2=0.99; Il,2^54q 圆柱齿轮闭式 1对 r 1n l! t3=0.97; G
D$o|l]\ V带开式传动 1幅 j0>Q:hn t1=0.95; Nxp7/Nn3 卷筒轴滑动轴承润滑良好 1对 bU7n1pzW,o t5=0.98; H)ud?vB6 则 2ntL7F<ow t=t1*t2^2*t3*t4*t5=0.95*0.99^2*0.97*0.99*0.98=0.8762 :H@Q`g u 故 wL\OAM6R Pd=Pw/t=3.08/0.8762 .]JGCTB3 (3)电动机额定功率Ped uD}Q}]Z 由第二十章表20-1选取电动机额定功率ped=4KW。 9rf6,hF 3)电动机的转速 0NL~2Qf_4 为了便于选择电动事,先推算电动机转速的可选范围。由表2-1查得V带传动常用传动比范围2~4,单级圆柱齿轮传动比范围3~6, Ixk L] 可选电动机的最小转速 iz.J._& Nmin=nw*6=60.0241*6=360.1449r/min
&gR)Y3 可选电动机的最大转速 ]ri5mnB Nmin=nw*24=60.0241*24=1440.6 r/min gY|f[M| 同步转速为960r/min 5bKM}?=L 选定电动机型号为Y132M1-6。 dG2k4 O 4)电动机的技术数据和外形、安装尺寸 *j6KQZ" 由表20-1、表20-2查出Y132M1-6型电动机的方根技术数据和 HRn
Q* 外形、安装尺寸,并列表刻录备用。 x-1RmL_% ~4fUaMT 电机型号 额定功率 同步转速 满载转速 电机质量 轴径mm r~nD%H:}P Y132M1-6 4Kw 1000 960 73 28 g0O~5.f g(& hu S 大齿轮数比小齿轮数=101/19=5.3158 XYj!nx{k, 3.计算传动装置总传动比和分配各级传动比 LDc?/
Z1 1)传动装置总传动比 6?i]oy^X]p nm=960r/min; @G,pM: t i=nm/nw=960/60.0241=15.9936 iI.pxo
s 2)分配各级传动比 xq$(=WPI 取V带传动比为 D`d*bNR i1=3; X$BN&DD 则单级圆柱齿轮减速器比为 C.4r`F$p i2=i/i1=15.9936/3=5.3312 >>bsr#aJ 所得i2值符合一般圆柱齿轮和单级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。 Z(F['Zf 4.计算传动装置的运动和动力参数 S#Q0aGj 1)各轴转速 Jui:Ms 电动机轴为0轴,减速器高速轴为Ⅰ轴,低速轴为Ⅱ轴,各轴转速为 e<A6=} n0=nm; Bm"-X:=' n1=n0/i1=60.0241/3=320r/min H?oBax: n2=n1/i2=320/5.3312=60.0241r/min O2{~Q{p w.X MyHj 2)各轴输入功率 xbqFek$/r 按机器的输出功率Pd计算各轴输入功率,即 &X3G;x2; P0=Ped=4kw O"^3,- 轴I 的功率 LuW>8K\ P1=P0*t1=4*0.95=3.8kw W>#[a %R 轴II功率 RISDjU3 P2=P1*t2*t3=3.8*0.99*0.97=3.6491kw WoV"&9y 3)各轴转矩 r+:]lO T0=9550*P0/n0=9550*4/960=39.7917 Nm "%peYNZ&% T1=9550*P1/n1=9550*3.8/320=113.4063 Nm )_C+\K* T2=9550*P2/n2=9550*3.6491/60.0241=580.5878 Nm ZNDn! Sj 二、设计带轮 _+7+90u 1、计算功率 a_Sp}s<J P=Ped=4Kw /aTW X 一班制,工作8小时,载荷平稳,原动机为笼型交流电动机 JkShtLEr 查课本表8-10,得KA=1.1; DplS\}='s 计算功率 atiyQuT6Wh Pc=KA*P=1.1*4=4.4kw lQl!TW"aO 2选择普通V带型号 =Gv*yR*]t n0 =960r/min o|kiwr}Y 根据Pc=4.4Kw,n0=960r/min,由图13-15(205页)查得坐标点位于A型 !\<
[}2} d1=80~100 YY zUg 3、确定带轮基准直径 v*";A 表8-11及推荐标准值 @vZeye 小轮直径 5bB\i79$ d1=100mm; `' .;U=mF 大轮直径 ObPXVqG"? d2=d1*3.5=100*3.5=350mm ='vD4}"j 取标准件 *"nN To d2=355mm;
?kIyo 4、验算带速 ]z#+3DaH 验算带速 CM%Rz-c v=∏*d1*n0/60000=3.14*100*960/60000=5.0265m/s 'Z*`~,Q 在5~25m/s范围内 n1U! od 从动轮转速 6&
(b L<8b n22=n0*d1/d2=960*100/355=270.4225m/s /8#e < p n21=n0/3.5=960/3.5=274.2857m/s 5,\-; 从动轮转速误差=(n22-n21)/n21=270.4225-274.2857/274.2857 Ct][B{ =-0.0141 9])Id;+91 5、V带基准长度和中心距 mv,5Q6! 初定中心距 Wsb>3J 中心距的范围 =,b6yV+$D amin=0.75*(d1+d2)=0.75*(100+355)=341.2500mm 1oc@]0n amax=0.8*(d1+d2)=0.8*(100+355)=364mm AQ&vq$ a0=350mm; ^Gi7th, 初算带长 J!Q #xs Lc=2*a0+pi*(d1+d2)/2+(d2-d1)^2/4/a0 0u;a*#V @ Lc = 1461.2mm Sse%~:FL 选定基准长度 ]]o?!NX 表8-7,表8-8查得 {'Y()p3kl Ld=1600mm; 7W'&v+\ 定中心距 &S=Qu?H a0+(Ld-Lc)/2=(1600-1461.3)/2=419.4206mm BG6.,'~7o a=420mm; /X]gm\x7s amin=a-0.015*Ld=420-0.015*1600=396mm /Y=_EOS amax=a+0.03*Ld=420+0.03*1600=468mm #<~oR5ddlb 6、验算小带轮包角 d"yJ0F 验算包角 D<hX%VJ%M =180-(d2-d1)*57.3/a=180-(355-100)*57.3/a 1N_T/I8_F 145.2107 >120度 故合格 .i {yW 7、求V带根数Z `_f&T}] 由式(13-15)得 k8\KCKql 查得 n1=960r/min , d1=120mm G4U0|^(h 查表13-3 P0=0.95 u/<ZGW(&s( 由式13-9得传动比 M]|]b-# i=d2/(d1(1+0.0141)=350/(100*(1+0.0141)=3.5 ,)uW`7 查表(13-4)得 b#
Dd h<V,0sZ&: 由包角145.21度 ]x).C[^ 查表13-5得Ka=0.92 yEMM@5W)8 KL=0.99 F Uz1P z=4.4/((0.95+0.05)*0.92*0.99)=3 >z~_s6#CP 8、作用在带上的压力F u -)ED 查表13-1得q=0.10 S}fQis 故由13-17得单根V带初拉力 )Tieef*Q~ s2(7z9jR 三、轴 H |
C3{9 初做轴直径: H,W8JNPs 轴I和轴II选用45#钢 c=110 nrA 4N1 d1=110*(3.8/320)^(1/3)=25.096mm y4! :l=E^ 取d1=28mm }.(DQwC}1k d2=110*(3.65/60)^(1/3)=43.262mm {sxdDl 由于d2与联轴器联接,且联轴器为标准件,由轴II扭矩,查162页表 |)xWQ KzA 取YL10YLd10联轴器 aS[y\9(** Tn=630>580.5878Nm 轴II直径与联轴器内孔一致 ePZAi"k 取d2=45mm .Tm.M7 四、齿轮 KwV!smi2 1、齿轮强度 0i"2s}^+_ 由n2=320r/min,P=3.8Kw,i=3 Ie
K+ 采用软齿面,小齿轮40MnB调质,齿面硬度为260HBS,大齿轮用ZG35SiMn调质齿面硬度为225HBS。 DE7y\oO] 因 , H0 Zo.Np SH1=1.1, SH2=1.1 >Tjl?CS , 1;KJUf[N , :{^~&jgL 因: , ,SF=1.3 $IS!GS&: 所以 N iu
|M@ 2D:,( $9j>oUG 2、按齿面接触强度设计 Lagk 设齿轮按9级精度制造。取载荷系数K=1.5,齿宽系数 oOc-1C
y 小齿轮上的转矩
3Z`"k2k 按 计算中心距 }A]eC
u=i=5.333 Tt9cX}&& mm .#Nf0 齿数z1=19,则z2=z1*5.333=101 ?w!8;xS8 模数m=2a/(z1+z2)=2.0667 取模数m=2.5 XZ{rKf2 确定中心矩a=m(z1+z1)/2=150mm z R'EQ 齿宽b= 6;\1bP? b1=70mm,b2=60mm wx`. 3、验算弯曲强度 Sk"hqF.2 齿形系数YF1=2.57,YF2=2.18 r73W.& 按式(11-8)轮齿弯曲强度 Qd\='*:! )t3`O$J ?{}P#sn 4、齿轮圆周速度 oH&@F@r:+ l53Q"ajG 按162页表11-2应选9做精度。与初选一致。 <"6\\#}VG 0:n"A,-p 2LR y/ah 5M~+F"Hl 7]{t^* 1<Mb@t UCjx :!Dm,PP% 五、轴校核: z;P# 2HSFMgy 8m=R"
%h %.u*nM7sos ,`Z4fz: Wu<;QY($5 /O.Ql,6[ P_0[spmFU =H8FV09x} rv(N0p/ o?m1 n*ShYsc ?<^8,H DnJ `]r u-y?i` <9
^7r J &L5
)v\z LxGD=b 圆周力Ft=2T/d1 Vt3*~Beb 径向力Fr=Ft*tan =20度 标准压力角 <uS/8MP{ d=mz=2.5*101=252.5mm pZeOdh Ft=2T/d1=2*104.79/252.5=5852.5N J^CAQfcx Fr=5852.5*tan20=2031.9N RCYv 2=m>Q 1、求垂直面的支承压力Fr1,Fr2 WA1d8nl 由Fr2*L-Fr*L/2=0 ZiQ<SSo: 得Fr2=Fr/2=1015.9N )D#} /3s i.7_ i78\" 2、求水平平面的支承力 h%$^s0w FH1=FH2=Ft/2=2791.2N zj]
g^c; (0#$%US\ gJuK% P 3、画垂直面弯矩图 $z*"@ L=40/2+40/2+90+10=140mm
s@"|o3BX Mav=Fr2*L/2=1015.9*140/2=71.113Nm j!!s>7IZ _eq$C=3Ta
Hcg7u7M{ 4、画水平面弯矩图 ^7? WR?! MaH=FH*L/2=2791.2*140/2=195.384Nm 2[3t7 C [t3 Kgjt `?R{sNr. ~!2fUewEu 5、求合成弯矩图 cf$
hIB)Oi ~7KH/%Z- )sdHJ vX6JjE! 6、求轴传递转矩 ;b=diZE T=Ft*d2/2=2791.2*2.5*101/2=352.389Nm /bo=,%wJ[ hx;kNcPbI aACPyfGQ jlF3LK)9q a}f/<-L 9M7P|Q S .x>w/ fPKpV`Hr3 dL+yd0b* WxO+cB+? o[ks-C>jw 56c[$ q yv]|Ce@8A Y7g%nz[[ n!~ $Z/ p.8 C@:X9NU |y0k}ed # }}6JM xSM1b5=Pu xFThs,w 7、求危险截面的当量弯矩 z a_0-G%C2 从图可见a-a截面是最危险截面,其当量弯矩为 KFO
K%vbM 轴的扭切应力是脉动循环应力 ^{=UKf{ 取折合系数a=0.6代入上式可得 %>9L}OAm {.e+?V2>_ 8、计算危险截面处轴的直径 .5s58Hcg, 轴的材料,用45#钢,调质处理,由表14-1查得 e_3jyA@v 由表13-3查得许用弯曲应力 , :/5GHfyj 所以 ic!% } S? 考虑到键槽对轴的削弱,将轴的最小危险直径d加4%。 )SZ#%OE* 故d=1.04*25.4=26.42mm 4OJD_
由实际最小直径d=40mm,大于危险直径 %B#T"=Cx 所以此轴选d=40mm,安全 Vq-Kl[-| 六、轴承的选择 ..nVViZ 由于无轴向载荷,所以应选深沟球轴承6000系列 cH5 径向载荷Fr=2031.9N,两个轴承支撑,Fr1=2031.9/2=1015.9N ~4Fz A,, 工作时间Lh=3*365*8=8760(小时) VO {z)_ 因为大修期三年,可更换一次轴承 aj1,h)P 所以取三年 WFk%nO/ 由公式 hG#2}K_ 式中 fp=1.1,P=Fr1=1015.9N,ft=1 (工作环境温度不高) xq,ql@7 (深沟球轴承系列) 6E1~dK0t pi#a!Quf\ 由附表选6207型轴承 H}G 9gi 七、键的选择 J;wBS w%1 选普通平键A型 e&T-GL 由表10-9按最小直径计算,最薄的齿轮计算 uZ3do|um b=14mm,h=9mm,L=80mm,d=40mm i4k [#x 由公式 McS]aJfrk 所以 D{\o*\TN 选变通平键,铸铁键 C%E~9_w Gukvd6-g9b 所以齿轮与轴的联接中可采用此平键。 _fY9u2Y 八、减速器附件的选择 "PN4{"`V 1、通气器: Qt>kythi 由于在外界使用,有粉尘,选用通气室采用M18 1.5 J[Mj8ee# 2、油面指示器: Y-1K'VhT 选用油标尺,规格M16 Y7qQ`| 3、起吊装置:采用箱盖吊耳,箱座吊耳 ND.(N'/O 4、放油螺塞:选用外六角细牙螺塞及垫片M16 1.5 |"%OI~^% 5、窥视孔及视孔盖 u$5.GmKm 选用板结构的视孔盖 C<9GdN 九、润滑与密封: <{;'0> ToM 1、齿轮的润滑:采用浸油润滑,由于低速级大齿轮的速度为: ,38M6yD v_U/0
0 查《课程设计》P19表3-3大齿轮浸油深度为六分之一大齿轮半径,所以取浸油深度为30mm。 M,ybj5:6 2、滚动轴承的润滑 *6AqRE 采用飞溅润滑在箱座凸缘面上开设导油沟,并设挡油盘,以防止轴承旁齿轮啮合时,所挤出的热油溅入轴承内部,增加轴承的阻力。 ~J~R.r/ 3、润滑油的选择 T@P~A)>yo 齿轮与轴承用同种润滑油较为便利,考虑到该装置用于小型设备选用 : 4-pnn L-AN15润滑油 kiyKL:6D| 4、密封方式选取: >)*d/ ^ 选用凸缘式端盖,易于调整轴承间隙,采用端盖安装毡圈油封实现密封。 @Z#h?: 轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承外径决定。 ~rjK*_3/ 设计小结: 6+ptL-Zt< 二、课程设计总结 kRwY# 设计中运用了Matlab科学工程计算软件,用notebook命令调用MS—Word来完成设计说明书及设计总结,在设计过程中用了机械设计手册2.0 软件版辅助进行设计,翻阅了学过的各种关于力学,制图,公差方面的书籍,综合运用了这些知识,感觉提高许多,当然尤其是在计算机软件CAD 方面的运用,深切感到计算机辅助设计给设计人员带来的方便,各种设计,计算,制图全套完成。 UfO='&U^ 由于没有经验,第一次做整个设计工作,在设计过程中出现了一些错误比如线形,制图规格,零件设计中的微小计算错误等都没有更正,设计说明书的排版也比较混乱等等。对图层,线形不熟悉甚至就不确定自己画出的线,在出图到图纸上时实际上是什么样子都不知道 ,对于各种线宽度,没有实际的概念。再比如标注较混乱,还是因为第一次做整个设计工作,没有经验,不熟悉。 V,c^Vqy _D{FQRU<YD 这次设计的目的是掌握机械设计规律,综合运用学过的知识,通过设计计算,绘图以及运用技术标准,规范设计手册等有关设计资料进行全面的机械设计技能训练。目的已经达到,有许多要求、标准心中虽然明确理解掌握但是要全力,全面的应用在实际中,还有待于提高水平。 )Kl@dj v)|a}5={ 特别感谢—程莉老师。 reYIF* <Pe'&u 参考资料目录 ZR|s]' [1]《机械设计基础》,机械工业出版社,任成高主编,2006年2月第一版; jjEu [2]《简明机械零件设计实用手册》,机械工业出版社,胡家秀主编,2006年1月第一版; bcuUej: [3]《机械设计-课程设计图册》,高等教育出版社,龚桂义主编,1989年5月第三版; Z]2z*XD [3]《设计手册软件》,网络上下载; Yg&/^ [4] 湖南工院学生论坛----机械制图专栏---bbs.yeux.cn `S?_=JIX QALr @~7au9.V=X D_ej%QtB@ T:K}mLSg Nw=60.0241r/min ume70ap}m T.;U~< "B"ql-K %$)Sz[= +G!#
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Fec Ib/e\+H\ 7fT_]H8 +^rt48${ y ,^v_gc W ,]Ua] sVnpO$ (CYQ>)a Tz\v.&? $ 1^WkW\9kO KYg'=({x rC/z8m3z +& M>J| RO'b)J:j9 c47.,oTo e>uq/|.! Ycxv=Et LTb#1JC mD?={*7% }tH_YF}u ~sWXd~\ i=15.9936 uCWBM kp)1s>c H$zD k >#.du}t i1=3 iE
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