機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計蚌埠學(xué)院

1、l234567891011121314蚌埠學(xué)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 設(shè)計體會 一設(shè)計任務(wù)1總體布置簡圖1 電動機；2皮帶；3齒輪減速器；4帶式運輸機；5鼓輪；6聯(lián)軸器2工作情況：載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)3原始數(shù)據(jù)鼓輪的扭矩T (N- m):鼓輪的直徑D (mr) 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(班/ 日

2、) : 2每日工作小時數(shù)164設(shè)計內(nèi)容1. 電動機的選擇與運動參數(shù)計算;2. 斜齒輪傳動設(shè)計計算3. 軸的設(shè)計4. 滾動軸承的選擇5. 鍵和連軸器的選擇與校核;6. 裝配圖、零件圖的繪制7. 設(shè)計計算說明書的編寫5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6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=420mn載荷平穩(wěn)，電

3、源為三相交流，空載啟動，室內(nèi)工作有粉塵,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2-11. 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，封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓為380V,Y系列2. 選擇電動機功率卷筒所需的有效功率：P =(5500X1.7)/1000=9.35kw1000傳動裝置的總效率：V帶傳動的效率n帶=0.96閉式齒輪的傳動效率n齒輪=0.97一對滾動軸承的效率n軸承=0.98聯(lián)軸器的效率n聯(lián)軸器=0.99傳動滾筒效率n滾筒=0.96傳動總效率2n =0.95 x 0.97 x 0.98 x 0.99 x 0.96=0.83所需電動機功率Pr = P

4、w =9.35/0.83=11.26kw由表9-39(指導(dǎo)書209頁)可選用丫系列三相異步電動機丫180L-6型，額定功率P。=15kw或選用丫系列三相異步電動機Y160L-4型，額定功率P。=15kw，均滿足P。 Pr。3. 選取電動機的轉(zhuǎn)速滾筒轉(zhuǎn)速nW 二6 =77.34r/minD根據(jù)滾筒所需的功率和轉(zhuǎn)速，可選擇功率為15KW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)及傳動比萬案號電機型號額定功率/KW同步轉(zhuǎn)速/(r/mi n )滿載轉(zhuǎn)速/(r/mi n)總傳動比1Y160L-4151500146020.372Y180L-615100097013.5

5、4通過比較決定選擇第2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no (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)no=970r/min總傳動比i 總二 n 0/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P0=R=11.26kwno=970r/m in

6、Tq=9550X Po/n 0=9550X11.26/970=110.86 N 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 ,P1= Po n 01= Po n 帶=11.26 X 0.96=10.81kwn1= n o/i 01 =970/2.5=388r/mi nT1=9550X P1/n 1 =9550X 11.26/388=275.67 N mu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則n 12=0.97=0.98 0.97=0.95P2 =R n 12=10.81 X 0.95=10.27

7、kwn 2 =n_j /i 12 =388/5.016=77.35r/mi nT2=9550X P2/n 2=9550X 10.27/77.35=1267.98 N min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=0.98 0.99 0.97=0.94P3 =P2 X n 23=10.27 X 0.94=9.65kwn3 = n 2/i 23 =77.35/1=77.35r/minT3=9550X 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/mi n)轉(zhuǎn)矩T/Nm傳動型式

8、傳動比效率n011.26970110.86V帶傳動2.50.96110.81388275.67閉式齒輪傳動5.0160.97210.2777.351267.98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=Ka X P=18kw 選取V帶的型號 根據(jù)Pc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 ddi=140mm 驗算帶速V （書P211）V= dd1n0 =7

9、.1m/s60 1000在5m/s25m/s之間，故合乎要求。（書P220） 確定從動輪基準直徑dd2（書P211）dd2 = -1 dd1 (1-)=2.5 x 140 (1-0.02)=343mm門2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(dd1+dd2)w aw 2(dd1+dd2)a=1.8（ dd1+dd2）=1.8（140+355）=891mm確定帶的計算基準長度Ld按式2(dd2 dd1)Ld0=2a0 + ( dd1 + dd2)+=2024a891- (1402355)2

10、355 140=2572.124 891由表10-2 （書213頁）取標準Ld =2500 mm 確定實際中心距a=ag+-Ld旦=891_2572.12 =855 m2（5）驗算包角(dd2 dd1)x 57.3 =180 -返坦 x 57.3 =165 1200855符合要求（6）確定帶根數(shù)z根據(jù)電機的轉(zhuǎn)速n=970和小帶輪直徑140mn，由圖10-7 （書P214頁）查得P0=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=(PPcP。）KaKl=2.20 根

11、(220.3) 0.97 1.03取Z=3根（7）、計算作用于軸上的載荷Fr單根V帶的初拉力：冃=500匕（空-1） +q 2 =500 （空 1） 0.17 7.12=686.38N z Ka7.1 30.96式中q由表10-1 （指導(dǎo)書140頁）查得q=0.17Kg/m。165Fr=2F0Z%=2 噸383sin 巫=4082.25N2（8）帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計帶速V 30m/s 材料用灰鑄鐵用HT150或HT200dd1300mm用輪輻式(9) 帶輪輪槽尺寸由表 4-2 (指導(dǎo)書 224 頁)得 h c=15mm,h min =3.5mm,e=19mm,-min =11.5mmBd=14mm,m

12、in =7.5mmB=(z -1)e+2f=(3-1)19+2 11.5=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齒輪減速器為一般機械，小齒輪材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，小齒輪 45 調(diào)質(zhì),B=650MPa, S=360Mpa 硬度 217255HB大齒輪 45 正火,B=580MPa, S=290MPa硬度 162217HB齒輪精度等級為8級.計算循環(huán)次數(shù)N汕=60nJ Lh =60 388 1 （8 365 16）=1088000000 （工作八年，兩班制）N2 = N1 =1088000000/5.016=2.17108i由表11-5 （

13、 P171頁）取載荷系數(shù)SHmin=1.0由圖 11-1 （書 166 頁）查得 HLim1=600Mpa , HLim2=380MPa計算許用接觸應(yīng)力H lim 1=600 =600MpaH 1= sSh min1.0 H lim2380=380 =380MpaH 2 = SH min1.0因H 1 H2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 1=9.55 106 旦=9.55 106 (10.81/388)=270000N mN1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

14、)取得 ZE =188.9at32kt1 仁E)2(u 1)=130.25mmaU取中心距a=130.25mm取小輪齒數(shù)乙=21則大齒輪數(shù)乙=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 / 乙=6.5mm齒寬 b= a d1=104.2查表 4-1 （ P57），取 m=6.5mmd1 =m 乙=136.5mmd2=m Z2 =715mm圓周速度 v=3.14136.5 388/601000=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

15、荷輕度沖擊由表11-3得kA =1.2525/100=0.256m/s由圖11-2 (b)(指導(dǎo)書177頁)按8級精度和vZ1 /100=1.024得 kv=1.02齒寬 b a a 0.35 155 54.25mm由圖11 3（a）（指導(dǎo)書 177頁）按 b454.25/50.987 1.064考慮到軸的剛度較大和 齒輪相對軸承為非對稱 布置，得k 1.18由表11 4（指導(dǎo)書178頁）得k 1.2載荷系數(shù) K KaKvK K 1.25 1.02 1.18 1.21.80533由表 11 4（指導(dǎo)書 178頁）Zv1 Zcos 25/cos11.2926.5133Zv2 Z2 / COS12

16、7/ COS 11.29134.7得 10.796,20.822120.796 0.822 1.618b sin 54.25 sin 11.291.69mn3.14 2由圖11 6（指導(dǎo)書180頁）得Z0.754.l2KT1（u 1）2 1.805 108183 （5.08 1）H ZHZEZZ _- 2.45 188.9 0.754 0.98 2_-Y bd；uV54.25 50.9872 5.08611MPa H632.8MPa3校核齒根彎曲疲勞強度按Zv126.51,Zv2 134.7由圖 11 &書 173頁）查得 YFa12.9,YFa2 2.23由圖11 11（指導(dǎo)書 184頁）查

17、得 Y.a1 1.58,Ysa21.82由表 11 1（書 166頁）查的 Yfe1 450MPa, Yfe2 300MPa, Sf 1.25290MPa, Flim2 220MPa1.0,取Yst 2.0, SFmin 1.41.0由圖11 16（b）（指導(dǎo)書187頁）查得Flim1 由圖11 18指導(dǎo)書188頁）查得Yx1 Yx2 由圖11 17（指導(dǎo)書188頁）查得Yn1 Yn2F1=50 =360MPa1.25F2=240MPa1.25=2KT1F1 bm mZ12 1.8 270000YFa1 Ysa1 104 6.5 6.5 212.9 1.58=48.27MPa2m/s所以滾動軸

18、承采用油潤滑 高速軸密封處的圓周速度V0.844m/ sdn 3.14 42 38860 1000 60 1000由于V2m/s,所以采用氈圈密圭寸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=-160n P預(yù)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=114.11Nm1. 選擇鍵的材料、類型和尺寸。a. 鍵的材料選用45鋼，b. 選擇最常用的

19、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=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.2. 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(dǎo)書135頁）查得 p =100MPa鍵的計算長度l=L-b=65-8=57mm=4T= dhl34 11411 1035 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

20、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= 71.64r/min由表2-14-1(課設(shè)指導(dǎo)書114頁) LH4 聯(lián)軸器40X 84 GB/T50142003其公稱轉(zhuǎn)矩 Tn=1250 N-m71.64r/min十一減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計參照參考文獻機械設(shè)計課程設(shè)計（修訂版）鄂中凱，王金等主編東北工學(xué)院出版社1992年第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) 160a18= (56) mm取S =8

21、mm箱蓋壁厚度S11 (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b1b=1.5 S 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 =16mm n=4Df=16mm n=4通氣孔直徑Df =20mmD =20mm地腳沉頭座直徑D0D0=45mmD0=45mm底座凸緣尺寸C1min=25mmCimin=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,d 3n=4, d 3=8mmn=4 da=8mm檢查孔蓋螺釘直徑d4d4= (0.30.4 ) 16=4.86.4mmd4=6mm軸承端蓋外徑DD=(55.5) x 7