機械設(shè)計課程設(shè)計設(shè)計計算說明書麥秸打包機機構(gòu)及傳動裝置設(shè)計

1、機械設(shè)計課程設(shè)計設(shè)計計算說明書設(shè)計題目：麥秸打包機機構(gòu)及傳動裝置設(shè)計設(shè) 計 者：王楠學(xué) 號：20080217專業(yè)班級： 機械工程及自動化 08-6班指導(dǎo)教師： 李 克 旺完成日期： 2011年 6 月 20 日天津理工大學(xué)機械工程學(xué)院目 錄一 課程設(shè)計的任務(wù)1二 電動機的選擇4三 傳動裝置的總傳動比和分配各級傳動比5四 傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算6五 傳動零件的設(shè)計計算7六 軸的設(shè)計、校核20七 滾動軸承的選擇和計算24八 鍵連接的選擇和計算25九 聯(lián)軸器的選擇26十 潤滑和密封的選擇26十一減速器主要鑄造箱體結(jié)構(gòu)尺寸:26十二 設(shè)計總結(jié)27十三 參考文獻(xiàn)29一、 課程設(shè)計的任務(wù)1設(shè)計目的

2、課程設(shè)計是機械設(shè)計課程重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生機械設(shè)計能力的技術(shù)基礎(chǔ)課。課程設(shè)計的主要目的是：(1)通過課程設(shè)計使學(xué)生綜合運用機械設(shè)計課程及有關(guān)先修課程的知識，起到鞏固、深化、融會貫通及擴展有關(guān)機械設(shè)計方面知識的作用，樹立正確的設(shè)計思想。(2)通過課程設(shè)計的實踐，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實際問題的能力，使學(xué)生掌握機械零件、機械傳動裝置或簡單機械的一般設(shè)計方法和步驟。(3)提高學(xué)生的有關(guān)設(shè)計能力，如計算能力、繪圖能力以及計算機輔助設(shè)計(cad)能力等，使學(xué)生熟悉設(shè)計資料(手冊、圖冊等)的使用，掌握經(jīng)驗估算等機械設(shè)計的基本技能。2設(shè)計題目： 麥秸打包機機構(gòu)及傳動裝置設(shè)計執(zhí)行機構(gòu)方案設(shè)計、傳動裝置總

3、體設(shè)計及機構(gòu)運動簡圖已經(jīng)在機械原理課程設(shè)計中完成，現(xiàn)將對傳動裝置進(jìn)行具體設(shè)計。簡圖如右圖所示。麥秸打包機機構(gòu)及傳動裝置設(shè)計原始數(shù)據(jù)：方案號 12345678910t (s)1.001.001.201.201.501.502.02.02.52.5m (n m)44046052055068070090095011201180l1 (mm)300320300320300320300320300320l2 (mm)400420400420400420400420400420l3 (mm)250260260270260270250270260270l4 (mm)800900820900840900820

4、900860900l5 (mm)200210200210200210200210200210l6 (mm)600650600650600630600650620630說明和要求：（1） 工作條件：一班制，田間作業(yè)，每年使用二個月；（2） 使用年限：六年；（3） 生產(chǎn)批量：小批量試生產(chǎn)（十臺）；（4） 工作周期t的允許誤差為3%之內(nèi)；3設(shè)計任務(wù)1）總體設(shè)計計算(1)選擇電動型號計算所需電機功率，確定電機轉(zhuǎn)速，選定電機型號；(2)計算傳動裝置的運動、動力參數(shù)；a.確定總傳動比i，分配各級傳動比；b.計算各軸轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩t；c.傳動零件設(shè)計計算； d.校核中間軸的強度、軸承壽命、鍵強度； 2）繪制減

5、速器裝配圖（草圖和正式圖各一張)； 3）繪制零件工作圖：減速器中大齒輪和中間軸零件工作圖；（注：當(dāng)中間軸為齒輪軸時，可僅繪一張中間軸零件工作圖即可）； 4）編寫設(shè)計計算說明書。二、電動機的選擇項 目計 算 及 說 明計算結(jié)果2 電動機類型的選擇2.確定電動機輸出功率pd3確定電動機轉(zhuǎn)速4.確定電動機型號按已知工作要求和條件選用y系列一般用途的全封閉自扇冷式籠型三相異步電動。電動機所需的輸出功率pd=pw/ 其中：pw-工作機的輸出功率-由電動機至運輸帶的傳動總效率工作機的輸出功率-pw=fv/1000 所以： pd=pw/ =fv/（1000） 總效率 =帶4軸承2齒輪聯(lián)軸器滾筒 查表可得：帶

6、 =0.96， 軸承=0.99，齒輪=0.98， 聯(lián)軸器=0.99，滾筒=0.96則 = 0.960.9940.9820.990.96= 0.868電動機所需的功率：pd = fv/（1000）=1050 3.14159 /（1000 0.868）= 3.8 kw工作機轉(zhuǎn)速nw =30確定電動機轉(zhuǎn)速可選范圍:v帶傳動常用傳動比范圍為: i帶=24，雙級圓柱齒輪傳動比范圍為i減=1216，則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為:nd=nw i總=(24)( 1216) 30 =18 nw64 nw=(2464)30 =7201920 r/min其中： i總= i帶 i減=(24) (916) =2464i減減速

7、器傳動比符合這一轉(zhuǎn)速范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750 、1000、1500 r/min，根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出適用的電動機型號。根據(jù)所需效率、轉(zhuǎn)速，由機械設(shè)計手冊 或指導(dǎo)書選定電動機： y112m-4 型（y系列）數(shù)據(jù)如下: 額定功率p：4 kw 滿載轉(zhuǎn)速：nm=1440 r/min 同步轉(zhuǎn)速：1500 r/minpd =3.8 kwy112m-4 型nm=1440 r/min三、傳動裝置的總傳動比和分配各級傳動比項 目計 算 及 說 明計算結(jié)果1傳動裝置的總傳動比2分配各級傳動比i總= i帶 i減= nm/ nw = 1440 / 30 = 48nw工作機轉(zhuǎn)速為使v帶傳動外部尺寸不要太大，可

8、初步取i帶=2.8則：i減=i總/i帶=17.1429減速器傳動比分配原則：各級傳動尺寸協(xié)調(diào)，承載能力接近，兩個大齒輪直徑接近以便潤滑（浸油深度）。i減=i高*i低 i高高速級傳動比i低低速級傳動比 則： i低= 3.63 i高= 4.72i總=48i帶=2.8i減=17.1429i低= 3.63i高= 4.72四、傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算項 目計 算 及 說 明計算結(jié)果1、計算各軸的轉(zhuǎn)速2、計算各軸的輸入功率和輸出功率3、計算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩 軸（高速級小齒輪軸）：n=nm/i帶=514.29 r/min軸（中間軸）：n= n/ i高=108.96 r/min軸（低速級大齒輪軸

9、）：n=n/i低=30 r/min卷筒軸: nw= n= 30 r/min軸： p入=pd帶=3.80.96 = 3.648kwp出= p入軸承= 3.6480.99 =3.612 kw軸： p入= p出齒輪 =3.6120.98 =3.50kwp出= p入軸承 =3.500.99 = 3.465 kw軸：p入= p出齒輪 =3.4650.98 =3.36 kwp出= p入軸承 = 3.360.99 =3.33 kw軸: p入= p出聯(lián)軸器 =3.330.99 =3.297 kwpw=p出= p入軸承滾筒=3.2970.990.96 =3.264 kw公式: t=9.55106p/n (nmm

10、)軸：t入=9.55106p入/ n= 63.7410 (nmm) t出=9.55106p出/ n= 6710 (nmm)軸：t入=9.55106p入/ n= 306.810 (nmm) t出=9.55106p出/ n= 303.710 (nmm)軸：t入=9.55106p入/ n= 107010 (nmm) t出=9.55106p出/ n=106010 (nmm)軸卷筒軸： t入=9.55106p入/ n= 105010 (nmm) tw=t出=9.55106p出/ n=103910 (nmm)n=514.29 r/minn=108.96 r/minn=30 r/minp出=3.612 kw

11、p出=3.465 kwp出=3.33 kwpw=p出=3.264 kwt出=6710 (nmm)t出=303.710 (nmm)t出=106010 (nmm)將運動和動力參數(shù)計算結(jié)果進(jìn)行整理并列于下表：軸名功率p（kw）轉(zhuǎn)矩t （nmm）轉(zhuǎn)速n（r/min）傳動比i效率輸入輸出輸入輸出電機軸3.825.2109602.80.95軸3.6483.61267.7106710342.863.850.96軸3.503.46530610303.71089.052.960.96軸3.363.3310701010601030卷筒軸五、傳動零件的設(shè)計計算1v帶傳動的設(shè)計計算 項 目計 算 及 說 明計算結(jié)果

12、1.定v帶型號和帶輪直徑2.計算帶長3.求中心距和包角4.求帶根數(shù)5.求軸上載荷工作情況系數(shù) 由表11.5計算功率 （式11.19）選帶型號 由圖11.15小帶輪直徑 由表11.6 大帶輪直徑 大帶輪轉(zhuǎn)速 求 求 初取中心距 ，取帶長 基準(zhǔn)長度 由圖11.4中心距 小輪包角 帶速 帶根數(shù) 由表11.8 ；由表11.7 由表11.12 ；由表11.10 取z=5張緊力 軸上載荷 p=4.56kwd1=100mmd2=277.2mma=350mml=1400mma=390.1mm=150120合格z=42齒輪傳動的設(shè)計計算高速級斜齒圓柱齒輪傳動設(shè)計項 目計 算 及 說 明計算結(jié)果1 材料、硬度及熱

13、處理方法2 齒面接觸疲勞強度計算（所引圖表均來源于教材）3.齒根彎曲疲勞強度驗算小齒輪用40cr，調(diào)制處理，硬度241hb286hb,平均取為260hb。大齒輪用45鋼，調(diào)制處理，硬度229hb286hb，平均取為240hb。屬閉式硬齒面?zhèn)鲃印３醪接嬎戕D(zhuǎn)矩t1 齒寬系數(shù) 由表12.13，取=1ad值 由表12.16，估計=12，取ad=82接觸疲勞極限 由圖12.17c初步計算需用接觸 （式12.15）應(yīng)力 =1ad=82初步計算小齒輪直徑 （式12.14）d1初步齒寬b 校核計算:圓周速度v 齒數(shù)z、模數(shù)m 取 螺旋角 由表12.3，取 使用系數(shù) 由表12.9動載系數(shù) 由圖12.9齒間載荷分

14、配系數(shù) 由表12.10，先求 齒向載荷分配系數(shù) 由表12.11，載荷系數(shù)k 彈性系數(shù) 由表12.12 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 由圖12.16重合度系數(shù) 螺旋角系數(shù) （式12.32）接觸最小安全系數(shù) 由表12.14總工作時間 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 接觸壽命系數(shù) 由圖12.18許用接觸應(yīng)力 驗算 3) 確定傳動主要尺寸 中心距 =127.2 圓整為128 實際分度圓直徑 齒寬,圓整為54 修整螺旋角 齒形系數(shù) 當(dāng)量齒數(shù) 由圖12.21 應(yīng)力修正系數(shù) 由圖12.22 重合度系數(shù) （式12.18） 螺旋角系數(shù) 齒間載荷分配系數(shù) 齒向載荷分配系數(shù) 由圖12.14 載荷系數(shù)k 彎曲疲勞極限 由圖12.23c 彎曲最小安全系

15、數(shù) 由表12.14 彎曲壽命系數(shù) 由圖12.24 尺寸系數(shù) 由圖12.25 許用彎曲應(yīng)力 驗算 45鋼調(diào)制處理8級精度d1=45mmb=40.5mmz1=22z2=104a=128.7mm=45合格低速級斜齒圓柱齒輪傳動設(shè)計項 目計 算 及 說 明計算結(jié)果1、材料、硬度及熱處理方法2、齒面接觸疲勞強度計算（所引圖表均來源于教材）3.齒根彎曲疲勞強度驗算小齒輪用40cr，調(diào)制處理，硬度241hb286hb,平均取為260hb。大齒輪用45鋼，調(diào)制處理，硬度229hb286hb，平均取為240hb。屬閉式硬齒面?zhèn)鲃?。初步計算轉(zhuǎn)矩t1 齒寬系數(shù) 由表12.13，取=1ad值 由表12.16，估計=1

16、2，取ad=82接觸疲勞極限 由圖12.17c初步計算需用接觸 （式12.15）應(yīng)力 =1ad=82初步計算小齒輪直徑 （式12.14）d1初步齒寬b 校核計算:圓周速度v 齒數(shù)z、模數(shù)m 取 螺旋角 由表12.3，取 使用系數(shù) 由表12.9動載系數(shù) 由圖12.9齒間載荷分配系數(shù) 由表12.10，先求 齒向載荷分配系數(shù) 由表12.11，載荷系數(shù)k 彈性系數(shù) 由表12.12 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 由圖12.16重合度系數(shù) 螺旋角系數(shù) （式12.32）接觸最小安全系數(shù) 由表12.14總工作時間 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 接觸壽命系數(shù) 由圖12.18許用接觸應(yīng)力 驗算 4) 確定傳動主要尺寸 中心距 =127.2 圓整

17、為128 實際分度圓直徑 齒寬,圓整為54 修整螺旋角 齒形系數(shù) 當(dāng)量齒數(shù) 由圖12.21 應(yīng)力修正系數(shù) 由圖12.22 重合度系數(shù) （式12.18） 螺旋角系數(shù) 齒間載荷分配系數(shù) 齒向載荷分配系數(shù) 由圖12.14 載荷系數(shù)k 彎曲疲勞極限 由圖12.23c 彎曲最小安全系數(shù) 由表12.14 彎曲壽命系數(shù) 由圖12.24 尺寸系數(shù) 由圖12.25 許用彎曲應(yīng)力 驗算 45鋼調(diào)制處理8級精度d1=77mmb=69.3mmz1=30z2=109a=178mm=77mmb=69.3mm合格六、軸的設(shè)計計算及強度校核項 目計 算 及 說 明計算結(jié)果1、軸的材料選擇和最小直徑估算2、中間軸結(jié)構(gòu)設(shè)計3、中

18、間軸強度的校核根據(jù)工作條件，初選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，按扭矩強度法進(jìn)行最小直徑估算，即初算軸徑時，若最小直徑段開有鍵槽，還要考慮槽對軸強度的影響，當(dāng)該軸段截面上由一個鍵槽時，d增大5%，兩個鍵槽時增大10%-15%，c值由教材表16.2可查得，取高速軸=112,中間軸=110,低速軸=100.故帶入相關(guān)數(shù)據(jù)得：高速軸=18.95mm，因高速軸最小直徑處安裝大帶輪，設(shè)一鍵槽，則20mm.中間軸mm，設(shè)有一鍵槽，故=29.95mm，因中間軸最小直徑處安裝滾動軸承，取標(biāo)準(zhǔn)值=30mm。低速軸因低速軸最小直徑處安裝聯(lián)軸器，設(shè)有一鍵槽，則=，參見聯(lián)軸器選擇，取=40mm結(jié)構(gòu)圖如下所示 圖四各軸段直

19、徑確定：最小直徑，滾動軸承段軸段，滾動軸承選取6207,其尺寸為d*d*b=35mm*72mm*17mm:39mm;根據(jù)齒輪的軸向定位要求取為45mm:高級大齒輪段，取為39mm:滾動軸承處軸段取為35mm各軸段長度的確定：由滾動軸承，擋油盤及裝配關(guān)系取為35mm:由低速級小齒輪的轂孔寬度確定取為74mm：由定位關(guān)系，取為8mm：由高速級大齒輪的轂孔寬度確定取為50mm:由滾動軸承，擋油盤及裝配關(guān)系取為37mm1） 軸承型號為6207深溝球軸承，其尺寸為d*d*b=35mm*72mm*17mm 2) 中軸受力分析 已知轉(zhuǎn)矩 圓周力： 軸向力： 徑向力： 水平面受力： =2552 n 垂直面受力

20、： 代入數(shù)據(jù)解出： n 解出：=n 3）畫軸彎矩圖 水平面： 垂直面：= 1046*68.571651 = 71651-26057= 45594 = - 6495= = 合成彎矩圖： =188926 =180660 =78843 =77609 合成彎矩： 扭矩變化不清取=0.6，按脈動循環(huán)取 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩=0.6*47100=28260 nmm =188926 =181954 =81764 = =77609 4）.校核軸徑 許用應(yīng)力值=60mpa 分析當(dāng)量彎矩圖知： 小齒輪中間截面和大齒輪中間截面處為危險面 軸徑 = 31.6mm = 23.9 mm45鋼調(diào)質(zhì)處理d1=d5=50mmd2=d4=5

21、2mmd3=62mml1=51mml2=77mml3=10mml4=38mml5=56.6mmbx=150mm合格七、滾動軸承的選擇和計算 項 目計 算 及 說 明計算結(jié)果1、校核軸承壽命軸承型號 6207 25500 15200 72 35 11000計算項目 對高速級上的軸承=0.093查表18.7 e=0.27 12查表18.7 x=0.56 y=1.6 對低速級上的軸承0.168 e=0.3012.5 x=0.56 y=1.42 沖擊載荷系數(shù) 查表18.8 =1.2 當(dāng)量動載荷p 由式18.5知 計算使用壽命 由式18.7 = 240000 均符合壽命要求合格八 鍵連接的選擇和計算項

22、目計 算 及 說 明計算結(jié)果1、鍵連接的選擇和計算鍵的材料選擇為45鋼，平鍵連接， 1) 對高速級上的鍵進(jìn)行強度校核。 由設(shè)計手冊p35頁查得當(dāng)軸徑d=60時，鍵的公稱直徑尺寸：b*h=18*11 輪轂寬度=1.5d=1.5*60=90 由于鍵長l應(yīng)小于輪轂寬度，參照鍵長系列可選用l=80 t=47.1nm d=60 l=l-b=80-18=62 k=h/2=8mm 所以 mpa 滿足設(shè)計要求 2）對低速級上的鍵進(jìn)行強度校核 在同一軸上，所以鍵去和高速級上的一樣。 鍵的公稱直徑尺寸：b*h=18*11 輪轂寬度=1.5d=1.5*55=82.6 由于鍵長l應(yīng)小于輪轂寬度，參照鍵長系列可選用l=70 t=47.1nm d=55 l=l-b=70-18=52 k=h/2=8mm 所以 mpa 1.210齒輪端面與內(nèi)機壁距離10機蓋，機座肋厚8 7軸承端蓋外徑+（55.5）92（1軸）130（2軸）165（3軸） 十二 、設(shè)計總結(jié)此次課程設(shè)計是繼上學(xué)期執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計之后的較綜合、較系統(tǒng)的傳動減速裝置的設(shè)計，整個過程歷時將近倆個月。在此期間感謝指導(dǎo)老師對我耐心的指導(dǎo)和大力的幫助，同時感謝陪我一起做設(shè)計的同學(xué)們，是你們不起眼的指點，讓我徹底領(lǐng)悟，我們的互幫互助是我們的生活中不再只是魔