機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計

1、上海交通大學(xué)成教學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書 姓名： 班級： 學(xué)號： 指導(dǎo)老師： 日期： 目錄 引言1 一機構(gòu)介紹2 1.課題要求2 2.傳動示意圖2 3.傳動過程2二電機的選擇3 1.工作機的功率 Pw3 2.電機所需輸出功率 Pd3 3.確定電機計算轉(zhuǎn)速 n3 4.確定電機選型3 5.傳動比的分配4三計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)4 1.皮帶輸入高速軸4 2.軸減速器高速軸4 3.軸減速器高速軸5 4.軸傳動滾筒軸5四帶傳動設(shè)計5 1.確定計算功率 Pc5 2.選取普通 V 帶型號5 3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑 d1.d2 6 4.驗算帶速 V6 5.確定中心距 a0 和膠帶長 Ld6 6.計算

2、實際中心距 a7 7.演算小帶輪包角17 8.確定V帶根數(shù) Z7 9.求初拉力 F0 及帶輪軸上的壓力 Fa8 10.帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計8 11.設(shè)計結(jié)果8五齒輪設(shè)計9 1.選擇齒輪材料及精度等級9 2.齒面接觸疲勞強度計算9六軸承選擇及實際使用壽命計算13 1.軸承類型的選擇13 2.計算實際壽命13七潤滑密封設(shè)計15 1.軸承和傳動齒輪的潤滑15 2.潤滑油的選用15 3.密封形式15八聯(lián)軸器的設(shè)計15九設(shè)計心得16十致謝16十一參考文獻(xiàn)17引言 機械設(shè)計課程設(shè)計是機械設(shè)計課程的重要實踐環(huán)節(jié)。通過課程設(shè)計，可綜合運用機械設(shè)計課程和其它先修課程的理論和實際知識，培養(yǎng)解決實際問題的能力，掌握機械設(shè)

3、計的一般規(guī)律，樹立正確的設(shè)計思想。通過課程設(shè)計，可學(xué)習(xí)運用標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，手冊，圖冊和查閱科技文獻(xiàn)資料及計算機應(yīng)用等，培養(yǎng)機械設(shè)計的基本技能和獲得相關(guān)信息的能力。 齒輪變速器廣泛應(yīng)用于機械，冶金，化工，建筑，運輸。船舶等領(lǐng)域，是一個典型的動力傳動機構(gòu)，它是一種利用齒輪角速度的變化，將電機的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速減速到所要求的回轉(zhuǎn)速度，并得到較大轉(zhuǎn)矩的裝置，具有承載能力強，壽命長，體積小，效率高，重量輕等優(yōu)點。通過齒輪變速器的課程設(shè)計，可逐步學(xué)會從機器功能的要求出發(fā)，合理選擇執(zhí)行機構(gòu)和傳動機構(gòu)的類型，制定傳動方案，合理選擇標(biāo)準(zhǔn)部件的類型和型號，正確計算零件的工作能力，確定其尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)及材料，并考慮制造工藝、

4、使用、維護、經(jīng)濟和安全等問題，培養(yǎng)機械設(shè)計能力。一機構(gòu)介紹1.課題要求運輸帶工作速度V=1.5m/s，運輸帶工作拉力F=1100N，卷筒直徑D=250mm。工作條件：連續(xù)單項 運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載啟動，使用年限為10年，小批量生產(chǎn)，兩班制工作，運輸帶速度允許誤差-5%5%。2.機構(gòu)傳動示意圖 （圖1-1）3.機構(gòu)傳動過程電機 帶傳動 高速級齒輪 低速級齒輪 聯(lián)軸器 滾筒運輸帶二. 電機的選擇1. 工作機的功率Pw 根據(jù)工作阻力和速度來確定Pw即： Pw = FV1000 （式2.1） F 運輸帶工作拉力 V 運輸帶工作速度 Pw = FV1000 = 11001.51000 = 1.65KW2

5、. 電機所需輸出功率Pd Pd = Pw總 （式2.2） 傳動裝置的總效率總=122345 1 V形帶傳動效 1=0.96 2 滾動軸承傳動效率2=0.99 3 閉式帶輪傳動效率3=0.97 4 聯(lián)軸器效率4=0.99 5 傳動滾筒效率5=0.96 總=122345=0.960.9920.970.990.960.87 Pd = Pw總 = 1.650.876 = 1.883 KW 1.9 KW 因載荷平穩(wěn)電機額定功率Ped略大于Pd即可。3. 確定電機計算轉(zhuǎn)速n n = 61000VD （式2.3） n = 610001.5250 x10= 114.59 r/min 115 r/min4. 確

6、定電機型號 V形帶傳動的傳動比通常采用i=24；一級圓柱齒輪減速器傳動比通常采用i=35； 所以本系統(tǒng)的傳動比：i總=i1i2=（24）（35）=620 n電=i總 n=(620)115=（6902300） r/min 查表選T112M-6電機 額定功率Ped = 2.2KW 轉(zhuǎn)速n電 = 940 r/min5. 傳動比的分配 i總= n電n （式2.4） i總= 940115 =8.2 i1=iV帶=2 i2=i齒=4.1三計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1. 皮帶輸入高速軸P0=Pd=1.9kw n0=940r/minT帶=9.55 x p0n0 （式3.1）T帶=9.55 x1.910394

7、0 =18.9 Nm2. 軸減速器高速軸P1=P01 （式3.2）P1=1.90.96=1.824kwn1= n0i1 （式3.3）n1= 940 2 = 470 r/minT1=9.55 P1n1 = 9.551.824103470 = 36.3 Nm3. 軸減速器高速軸P2=P1223 （式3.4）P2=1.824kw0.9920.97=1.735kwn2= n1i2 = 4704.1 =115 r/minT2=9.55 P2n2 =9.551.735103115 =143.7 Nm4. 軸傳動滾筒軸 P3=P245 （式3.5） P3=1.735kw 0.990.96 = 1.645kw

8、 n3=n2=115 r/minT3=9.55 P3 n3 = 9.55 1.645103115 = 136.6 N四帶傳動設(shè)計1.確定計算功率Pc Pc=KAP （式4.1） KA 工作情況系數(shù)：由表查得KA=1.2 Pc = KAP = 1.21.9 = 2.28 kw2.選取普通V帶型號 按Pc = 2.28 KW ，n1 = 940 r/min 根據(jù)V帶選型圖選用A型普通V帶3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑d1，d2 查表選取小帶輪基準(zhǔn)直徑d1 = 125mm. 大帶輪基準(zhǔn)直徑d2 = iV帶xd1 （式4.2） iV帶=2 d2=2x125=250mm n2= n1iV帶 = 9402 = 47

9、0 r/min 4.驗算帶速 V V = n1d1 601000 （式4.3） V = 125940601000 =6.1496.15 m/s此帶速在525m/s 范圍內(nèi)，符合要求5.確定中心距a和膠帶長Ld 1） 初步確定中心距a0 0.7 x（d1+ d2） a0 2 x（d1+ d2） （式4.4） 0.7 x (125+250) a0 2 x (125+250) 263mm a0 750mm 取a0 =500 mm 2） 初選a0后，可根據(jù)下式計算帶的初選長度Ld0 Ld0 = 2a0+ （d1+d2）2 + （ d1+d2）24a0 （式4.5） Ld0= 2500 + 3.14（1

10、25+250）2 + （250-125）24500 =1596.8 3） 查表選取與Ld0相近的標(biāo)準(zhǔn)帶近似長度Ld=1600mm6.計算實際中心距a a = a0+ （Ld-Ld0）2 （式4.6） a= 500+ （1600-1596.8）2 = 501.6mm502mm 中心距的變動范圍為 a - 0.015Ld=amin=501.6 - 0.0151600 = 477.6mm a + 0.03Ld=amax=501.6 + 0.031600 = 549.6mm 478mm a 550mm7.驗算小帶輪包角1 1=180 - d2-d1a 57.3 （式4.7） 1=180 - 250-1

11、25500 57.3 = 179.75120 8.確定V帶根數(shù)Z Z pcp0+p0kakL （式4.8） Ka 包角系數(shù)： 由表查得Ka=0.97 KL 長度修正系數(shù)： 由表查得KL=0.99 根據(jù) d1=125mm. n1=940 r/min P0=F1（1 - 1 efa）Av1000 （式4.9） 也可以查表按插入法得 P0=0.45+ 0.52-0.45980-800 （980-940） = 0.47KW 單根普通V帶額定功率增量 p0= Kbn1（1 - 1Ki） （式4.10） Kb 彎曲影響系數(shù)：由表查得Kb =1.027510-3 Ki 彎曲影響系數(shù)： 由表查得Ki =1.1

12、202 p0= 1.0275 x10-3x 940 x (1 - 11.1202) = 0.107KW 得普通V帶根數(shù)：Z= pcp0+p0kakL = 2.280.47+0.1040.970.99 = 4.136 取Z=5根9.求初拉力F0及帶輪軸上的壓力Fa 由表查得A型普通V帶的每米質(zhì)量q = 0.10 kg/m，根據(jù)式求單根V帶的初拉力 F0 = 500pCZV（2.50.97-1）+ qV2 （式4.11） F0 = 5002.2856.15（2.50.97-1）+ 0.106.152 = 62.26 N作用在軸上的壓力Fa Fa = 2F0 Z sin12 （式4.12） Fa =

13、 2 62.26 5 sin179.752 = 311.3 N10.帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖4-111.設(shè)計結(jié)果 選用5根A系列1600/Ld GB 11544-89帶中心距 a = 502m 帶輪直徑d1 = 125mm , d2 = 250mm 軸上壓力 Fa = 311.3N皮帶截面圖如下所示： 圖4-2五. 齒輪設(shè)計1選擇齒輪材料及精度等級 小齒輪選用45#鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為220-250HBS 大齒輪運用45#鋼正火處理，硬度為170-210HBS 由表查得選8級精度齒面粗糙度為Ra3.2-6.32齒面接觸疲勞強度計算 因兩齒輪均為鋼質(zhì)齒輪，應(yīng)用公式求出d1值確定有關(guān)系數(shù)和參數(shù) 1） 轉(zhuǎn)矩

14、 T1 T1 = 9.55106Pn1 （式5.1） T1 = 9.551061.8470 = 3.66104 Nmm 2） 載荷系數(shù) K 查表取 K=1.1 3） 齒數(shù) Z 和齒寬系數(shù) d 小齒輪的齒數(shù)Z1取25，則大齒輪齒數(shù)Z2=104 因單級齒輪傳動為對稱布置，而齒輪齒面為軟齒輪，由表選取 d = 1 4） 許用接觸應(yīng)力 H H = ZNTHminSH （式5.2） H min 接觸疲勞強度極限值 由圖查得小齒輪接觸疲勞強度極限值 H min1 = 560MPa， 由圖查得大齒輪接觸疲勞強度極限值 H min2=530MPa SH 最小安全系數(shù)：由表查得 SH= 1 N 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N

15、1=60 x njLn （式5.3） N1=604701(1052402）=1.2109 N2= N1i （式5.4） N2 = 1.21094.1 = 2.9108 ZNT 齒輪接觸疲勞壽命系數(shù) 查圖得 ZNT1 = 1， ZNT2 = 1.06 H1 = ZNT1Hmin1SH= 15601 = 560MPa H2 = ZNT2Hmin2SH =1.065301 = 562MPa d1 76.73 x 3KT1（u+1）duH12 （式5.5） d 齒寬系數(shù) d = 1 K 載荷系數(shù) K=1.1 U 齒數(shù)比 U = Z2 / Z1 = 104 / 25 = 4.16 H1 小齒輪許用接觸應(yīng)

16、力 H1=560MPa d1 76.73 x31.1x3.66104x5.1614.165602 =41.4m m = d1Z1 = 41.425 = 1.66 由表取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m = 2 5） 確定齒輪主要尺寸 d1 = m Z1= 225 = 50mm d2 = m Z2= 2104 = 208mm b2 = d d1 =150 = 50mm b1 = b2 + 5 = 55mm a = 12 m (Z1+Z2) （式5.6） a = 12 2 (25+104) = 129mm 6） 齒根彎曲疲勞強度校核 由公式得F，如FF 則校核合格，確定有關(guān)系數(shù)和參數(shù)(1) F = 2KTbm2Z x

17、YFxYS （式5.7） 確定有關(guān)系數(shù)和參數(shù) YF 齒形參數(shù) 查表得： YF1=2.65 ， YF2=2.18 Ys 應(yīng)力修正系數(shù) 查表得： Ys1=1.59 ， Ys2=1.8 K 載荷系數(shù) 查表?。?K=1.1 m 齒輪模數(shù) m = 2 Z 齒數(shù) Z1 = 25，Z2 = 104 b 齒輪寬度 b=50 T 轉(zhuǎn)矩 齒輪1彎曲疲勞強度 F1= 21.13.66104502225 x2.65x1.59 = 66.4 MPa 齒輪2彎曲疲勞強度 F2 =F1 X YF2YS2YF1YS1 =66.42.181.82.651.59 = 61.8 MPa(2) F= YNTFlimSF （式5.8

18、） Flim 許用彎曲應(yīng)力 查圖得： Flim1=210MPa，F(xiàn)lim2=190MPaSF 最小安全系數(shù) 查表得： SF=1.3 YNT 彎曲疲勞壽命系數(shù) 查圖得： YNT1=YNT2=1 F1=YNT1Flim1SF= 1x210 1.3 =162MPa F2= YNT2Flim2SF = 1x190 1.3 =146MPa(3) 校核齒根彎曲疲勞強度 F1=66.4 MPaF1=162MPa F2= 61.8 MPaF2=146MPa 綜合上述齒根彎曲強度校核合格 7） 驗證齒輪的圓周速度V V= d1n1601000 （式5.9） V=50470601000 =1.256m/s 由表可

19、知8級速度是適合的。六軸承選擇及實際使用壽命計算1軸承類型的選擇由二軸承受力情況：主要承受徑向力及部分軸向載荷，所以采用深溝球軸承，該軸承主要受徑向載荷，同時也承受一定的軸向載荷 1） 軸（高速級）6309 2） 軸（低速級）6308 2計算實際壽命 1）需要軸承工作壽命LH LH=1082365 = 58400 h 2）軸承的預(yù)期壽命Lh Lh = 10660n（ft*Crfp*P） （式6.1） P - 當(dāng)量動載荷 輸入徑向拉力 311.3N P1=311.3N （軸當(dāng)量動載荷） 輸出徑向拉力 1100N P2=1100N （軸當(dāng)量動載荷） Cr 基本額定動載荷 查表得: 軸承6309 C

20、r1=17 KN （軸） 軸承6308 Cr2=21 KN （軸） n 軸的轉(zhuǎn)速 根據(jù)前面的計算結(jié)果有： n1 = 470 r/min （軸） n2 = 115 r/min （軸） 壽命指數(shù) 查表得 = 3 ft 溫度系數(shù) 查表得 ft = 1 fp 載荷系數(shù) 查表得 fp = 1 則軸（高速軸）軸承預(yù)期壽命 Lh 1 = 10660470（1171031311.3）3= 5775110 LH = 58400 則軸（ 低速軸）軸承預(yù)期壽命 Lh 2 = 10660115（12110311100）3=1008395 LH = 58400 綜合上述：所選軸承預(yù)期壽命遠(yuǎn)大于軸承實際需要工作壽命， 所

21、以所選軸承符合設(shè)計要求。 七潤滑密封設(shè)計1軸承和傳動齒輪的潤滑 軸承和傳動齒輪的潤滑一般采用浸油潤滑。浸油潤滑摩擦阻力小并能散熱，適合有一定溫度的工況，油面高度一般不超過最低滾動體中心，以免過大的攪油損耗和熱量，考慮嚙合齒輪油耗，潤滑油面還應(yīng)略低于低速輪的底面大約三到四個齒高，全部采用齒輪飛濺潤滑。2潤滑油的選用潤滑油選用耗損油潤滑。潤滑油標(biāo)準(zhǔn)號為：GB443-89；代號L-AN68，在40時，粘度為61.2-74.8。 潤滑油粘度選用的原則：溫度高，粘度高；溫度低，粘度低。3密封形式 1）箱蓋與箱座凸緣結(jié)合面的密封采用在結(jié)合面涂密封漆或墊片。 2）觀察孔與油孔處結(jié)合面的密封：觀察孔用橡膠或墊

22、片密封。 3）軸承蓋的密封：蓋與殼體用金剛紙或墊片密封；防漏蓋與軸頸間的密封，蓋的內(nèi)徑大于軸 徑，間隙0.5mm，在蓋的內(nèi)徑開V型槽，用羊毛氈鑲嵌密封，并注意軸的轉(zhuǎn)動輕重，避免產(chǎn)生過大的摩擦阻力。八聯(lián)軸器的設(shè)計 由于減速輸出軸轉(zhuǎn)速低且平穩(wěn)，為考慮拆裝方便及經(jīng)濟，并補充安裝時精度誤差，減小沖擊振 動，所以采用彈性套柱銷聯(lián)軸器。 型號TL9型（GB12458-1990）彈性套柱銷聯(lián)軸器。工程轉(zhuǎn)矩Tn1000NMTcTn 采用Y型軸孔A型鍵，軸徑d=50mm，軸孔長度L=80m九設(shè)計心得 本次課程設(shè)計的內(nèi)容為單級圓柱直齒齒輪減速機，通過此次的課程設(shè)計，讓我對單級圓柱直齒齒輪減速機的結(jié)構(gòu)有了更進一步的了解，同時也鞏固了機械設(shè)計基礎(chǔ)課程中的相關(guān)知識，學(xué)習(xí)了解了機械設(shè)計的一般流程，鍛煉了我綜合運用了機械設(shè)計基礎(chǔ)課程和其他相關(guān)的課程并結(jié)合生產(chǎn)實踐過程中的有關(guān)經(jīng)驗去分析和解決在機械設(shè)計問題的能力。 在整個設(shè)計過程中，從電機的選型，傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算，帶傳動的設(shè)計，齒輪的設(shè)計，軸承的設(shè)計到潤滑密封設(shè)計，聯(lián)軸器的設(shè)計及AutoCAD 繪制組裝圖及部分零件圖，讓我所學(xué)的一些基礎(chǔ)知識得到進一步的理解及鞏固。在計算過程中，對于一些參數(shù)，系數(shù)的選取，讓我學(xué)習(xí)了如何查表和查圖，選取合理的數(shù)值