機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)(doc26頁(yè))

1、l2345678910111213蚌埠學(xué)院 2012目錄設(shè)計(jì)任務(wù) 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 減速器高速軸的校核 減速器高速軸滾動(dòng)軸承的選擇及其壽命計(jì)算 高速鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算 聯(lián)軸器的選擇 減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 潤(rùn)滑與密封 參考文獻(xiàn) 14設(shè)計(jì)體會(huì)一設(shè)計(jì)任務(wù)1總體布置簡(jiǎn)圖6聯(lián)軸器1 電動(dòng)機(jī)；2 皮帶；3齒輪減速器；4 帶式運(yùn)輸機(jī)；5鼓輪;2工作情況:載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)原始數(shù)據(jù)鼓輪的扭矩t（n- m :鼓輪的直徑 D（ mm）： 420運(yùn)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

2、（班 /日）: 2 每日工作小時(shí)數(shù) 16設(shè)計(jì)內(nèi)容電動(dòng)機(jī)的選擇與運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算；斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算軸的設(shè)計(jì)滾動(dòng)軸承的選擇鍵和連軸器的選擇與校核；裝配圖、零件圖的繪制設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)的編寫設(shè)計(jì)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(jì)說(shuō)明書(shū)一份設(shè)計(jì)進(jìn)度1、第一階段:總體計(jì)算和傳動(dòng)件參數(shù)計(jì)算2、第二階段:軸與軸系零件的設(shè)計(jì)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(jì)算說(shuō)明書(shū)的編寫電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算如圖2-1所示的膠帶運(yùn)輸帶的有效拉力F=5500N,工作速度v=1.7m/s,傳動(dòng)滾動(dòng)直徑 D=420mm載荷平穩(wěn)，電源為三相交流，空載啟動(dòng)，室內(nèi)工作有

3、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(dòng)機(jī)。圖2-1選擇電動(dòng)機(jī)系列按工作要求及工作條件選用三相異步電動(dòng)機(jī)選擇電動(dòng)機(jī)功率卷筒所需的有效功率：FW =傳動(dòng)裝置的總效率：V帶傳動(dòng)的效率閉式齒輪的傳動(dòng)效率 一對(duì)滾動(dòng)軸承的效率 聯(lián)軸器的效率傳動(dòng)滾筒效率傳動(dòng)總效率，封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓為380V,Y系列FV(5500X1.7)/1000=9.35kw1000n 帶=0.96n齒輪=0.97n軸承=0.98n聯(lián)軸器=0.99n滾筒=0.962n =0.95 X 0.97 X 0.98 X 0.99 X 0.96=0.83所需電動(dòng)機(jī)功率Pr= PW =9.35/0.83

4、=11.26kw由表9-39 （指導(dǎo)書(shū)209頁(yè)）可選用 丫系列三相異步電動(dòng)機(jī)丫180L-6型，額定功率 Po=15kw或選用丫系列三相異步電動(dòng)機(jī) 丫160L-4型，額定功率 P0 =15kw,均滿足F0 Pr。選取電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速滾筒轉(zhuǎn)速nW =77.34r/mi nD根據(jù)滾筒所需的功率和轉(zhuǎn)速，可選擇功率為15KV,同步轉(zhuǎn)速分別為1500r/min和1000r/min兩種型號(hào)的電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)及傳動(dòng)比方案號(hào)電機(jī)型號(hào)額定功率/KW同步轉(zhuǎn)速/(r/min )滿載轉(zhuǎn)速/(r/mi n)總傳動(dòng)比1Y160L-4151500146020.372Y180L-615100097013.54通過(guò)比較決定選擇第2

5、種方案，電動(dòng)機(jī)型號(hào)為丫180L-6,同步轉(zhuǎn)速為1000r/min，所選電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)和安裝尺寸如下表額定功率P0/kw15電動(dòng)機(jī)外伸軸直徑 D/mm38滿載轉(zhuǎn)速門0 (r/min )970電動(dòng)機(jī)外伸軸長(zhǎng)度E/mm80額定扭矩1.8電動(dòng)機(jī)中心高 H/mm132三、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1、分配傳動(dòng)比電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)數(shù)n o=97Or/mi n總傳動(dòng)比i 總二 n o/n w = 970/77.34=12.54取i帶=2.5則減速器的傳動(dòng)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(jì)算0軸：即電機(jī)軸Po=R=11.26kwno=970r/m inT0=9550

6、X P0/n 0=9550X11.26/970=110.86N mI軸：即減速器高速軸采用帶聯(lián)接傳動(dòng)比i帶=2.5，帶傳動(dòng)效率 n帶=0.96 ,P 1 = Po n 01= P0 n 帶=11.26 X 0.96=10.81kwni = n o/i 01 =970/2.5=388r/minT1 =9550 X P1/n 1=9550 X 11.26/388=275.67N mII軸：即減速器的低速軸，一對(duì)滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)比效率為n軸承=0.98閉式齒輪傳動(dòng)的效率為n齒輪=0.97貝U n 12=0.97=0.980.97=0.95P2=P1 - n 12=10.81 X 0.95=10.27k

7、w門2=門12=388/5.016=77.35r/mi nT2=9550 X P2/n 2 =9550X 10.27/77.35=1267.98 N m皿軸：即傳動(dòng)滾筒軸n軸承=0.98 n聯(lián)軸器=0.99 n齒輪=0.97n 23=0.980.990.97=0.94P3 =P2 X n 23=10.27 X 0.94=9.65kwn3= n2/i 23 =77.35/1=77.35r/minT3=9550 X P3/n 3=9550X 9.65/77.35=1191.44 N m各軸運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)軸序號(hào)功率P/kw轉(zhuǎn)速 n/(r/min)轉(zhuǎn)矩T/Nm傳動(dòng)型式傳動(dòng)比效率n011.2697011

8、0.86V帶傳動(dòng)2.50.96110.81388275.67閉式齒輪傳動(dòng)5.0160.971267.98210.2777.35彈性聯(lián)軸器1.00.9939.6577.351191.44四、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1、V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)算（1）確定設(shè)計(jì)功率 Pc,載荷有輕度沖擊，2班制，Ka=1.2PC= K A x P=18kw（2）選取V帶的型號(hào) 根據(jù)FC和n,因工作點(diǎn)處于 B型區(qū)，故選B型帶。（課本圖13-15 ）（3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑 dd1、dd2選擇小帶輪直徑 dd1由表 10-4 （書(shū) P214 頁(yè)）確定 dd1 = 140mm驗(yàn)算帶速 V （書(shū)P211）V=dd1n =7.1m/s60 1

9、000在5m/s 25m/s之間，故合乎要求。（書(shū)P220）確定從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd2（書(shū)P211）nidd2=dd1 (1-)=2.5 x 140 (1-0.02)=343mm按表10-5 (書(shū)215頁(yè))取從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑為dd2=355mm 確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld初定中心 a0 （書(shū)P220）取初定中心距 0.7(d d1+dd2)w a。w 2(d d1+dd2)a0=1.8( dd1+dd2)=1.8(140+355)=891mm確定帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld按式L d =2a0+( dd1 +dd2)+22(dd2 dd1)2丄 =24a891(140 355 )355 1 40 =

10、2572.1224 891由表10-2 （書(shū)213頁(yè)）取標(biāo)準(zhǔn) Ld =2500 mm確定實(shí)際中心距a = a0 + Ld4=891+ 250257212 =855 閃2(5)驗(yàn)算包角 11 180(dd2一d) x 57.3 =180譬 x 57.3 。 0= 165 120符合要求確定帶根數(shù)根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n=970和小帶輪直徑 140mm由圖10-7(書(shū)P214 頁(yè))查得P 0 =2.2kw，再由表 13-5 (書(shū) 216 頁(yè))得 P0=0.3 (i=2.5)由表13-7(書(shū)P217 頁(yè))查得K a =0.96由表13-2(書(shū)P212 頁(yè))查得Kl =1.03Z=(PPC5.5Po) Ka

11、Kl (22=2.20 根0.3) 0.97 1.03取Z=3根、計(jì)算作用于軸上的載荷Fr單根V帶的初拉力:F=500 P ( 25 -1) +qz Ka=500187.1 3(急1)0.172=686.38N式中q由表10-1 (指導(dǎo)書(shū)140 頁(yè))查得 q=0.17Kg/m1165Fr=2F0Zs in 丄=2686.383sin =4082.25N2 2帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶速V 30m/s 材料用灰鑄鐵 用HT150或HT200dd1 300mm用輪輻式帶輪輪槽尺寸由表 4-2 (指導(dǎo)書(shū) 224 頁(yè))得 h c=15mm,ha min =3.5mm,e=19mm,f min =11.5mmBd=

12、14mm, min =7.5mmB=(z -1)e+2f=(3-1)19+211.5=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(jì)計(jì)算:1.選擇齒輪材料精度等級(jí)小齒輪 45 調(diào)質(zhì),B=650MPa, S =360Mpa,硬度 217 255HB;大齒輪 45 正火, B=580MPa,s=290MPa,硬度 162 217HB齒輪精度等級(jí)為 8級(jí).Ni=60 nj Lh =60 3881(8計(jì)算循環(huán)次數(shù)N36516）=1088000000 （工作八年，兩班制）N2 = N1 =1088000000/5.016=2.17108i由圖11-1 （書(shū)166頁(yè)）查得由表11-5 (

13、P171頁(yè))取載荷系數(shù) SHmin =1.0HLim 1 =600Mpa， HLim 2 =380MPa計(jì)算許用接觸應(yīng)力_ Hlim11=SHiT型=600Mpa1.0H lim 22 Sh iH m in型=380Mpa1.0計(jì)算中取H 1 = H 2 =380MPa2.按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距小輪輪距T 1T1 =9.5510 6 旦=9.55106N1(10.81/388)=270000N m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)取得 ZE =188.9atZhZehaU)2(u1)=130.25mm取中心距a=

14、130.25mm取小輪齒數(shù)Z1 =21則大齒輪數(shù)Z2=110所以 i 實(shí)=114/21=5.23計(jì)算得到i =( 5.23-5.016 )/5.416=0.04i 在正負(fù) 5%之間，故合理。模數(shù) m=d1/ Z1 =6.5mm齒寬 b= ad1=104.2查表 4-1 (P57)，取 m=6.5mmd1=m Z1=136.5mmd2 =m Z2 =715mm圓周速度 v=3.14136.5388/601000=2.77m/s對(duì)照表11-2 ( P168)可知，選用8級(jí)精度是合適的3 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度按電機(jī)驅(qū)動(dòng)載荷輕度沖擊由表 11-3 得 k A=1.25由圖 11-2 (b)(指導(dǎo)書(shū) 1

15、77 頁(yè))按 8 級(jí)精度和 vZ1/100=1.02425/100=0.256m/s 得 kv=1.02齒寬 b a a 0.35 15554.25mm由圖 113（a）（指導(dǎo)書(shū) 177頁(yè)）按 b/d154.25/50.9871.064布置，得k1.18由表114（指導(dǎo)書(shū)178頁(yè)）得 k 1.2載荷系數(shù)KKaKvK K1.25 1.02 1.181.21.805由表11（指導(dǎo)書(shū)178頁(yè)）Zv2得3Z2/COS10.796，3Zv1 Zcos3127/COS 11.29134.72 0.822325/COS 11.2926.51考慮到軸的剛度較大和 齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱0.7960.8221.6

16、18b sin54.25 sin 11.29mn3.14 21.69由圖11 6（指導(dǎo)書(shū)180頁(yè)）得Z0.754H ZhZeZ2KT1（u 1）bd：u2.45 188.90.754 0.982 1.805 108183 （5.08 1）254.25 50.9875.08611MPa h632.8MPa3校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度按Zv1由圖11由表11由圖11由圖11由圖11查得 YFa12.9,YFa22.23134.7由 圖 118（書(shū)173頁(yè)）26.51,Z11（指導(dǎo)書(shū) 184頁(yè)）查得 Y；a1 1.58,Ysa2 1.821（書(shū) 166頁(yè)）查的 Yfe1 450MPa, Yfe2 300M

17、Pa, Sf 1.2516（b ）（指導(dǎo)書(shū)187頁(yè)）查得18指導(dǎo)書(shū)188頁(yè)）查得YX117（指導(dǎo)書(shū)188頁(yè)）查得YN1v2Flim1丫X2290MPa,1.0,取 YstFlim2 220MPa20, SFmin1.4YN21.0450 =360MPa1.25300F2 =240MPa1.25F12KT1丫 丫 2 1.8 270000F1 = bm mZ1 Fa1 sa1 =104 6.5 6.5 212.9 1.58=48.27MPa2m/s所以滾動(dòng)軸承采用油潤(rùn)滑高速軸密封處的圓周速度Vdn60 10003.14 42 38860 10000.844m/ s由于V2m/s,所以米用氈圈密封

18、。低速軸密封處的圓周速度Vdn60 10003.14 65 71.6460 10000.244m/ s由于VPB計(jì)算軸承A的壽命PA=ftC60n P158930h 2700)60 3884777.3預(yù)期壽命滿足要求九.高速軸鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算大帶輪裝在高速軸軸端，需用鍵進(jìn)行周向定位和傳遞轉(zhuǎn)矩。由前面設(shè)計(jì)計(jì)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(zhǎng)為 70mm 傳遞轉(zhuǎn)矩 T=114.11Nm選擇鍵的材料、類型和尺寸。鍵的材料選用45鋼，選擇最常用的 A型普通平鍵，因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)中性好，裝拆方便等優(yōu)點(diǎn)。c.鍵的截面尺寸由鍵所在軸段的直徑d=

19、35mm由標(biāo)準(zhǔn)中選定，鍵的長(zhǎng)度由輪轂長(zhǎng)確定，查表得bx h=8*7,L=65mm.鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算普通平鍵的主要失效形式是鍵，軸和輪轂三個(gè)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(shū)135頁(yè)）查得 p =100MPs。鍵的計(jì)算長(zhǎng)度l=L-b=65-8=57mm4Tdhl4 114.11 10335 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(jī)之間需采用聯(lián)軸器聯(lián)接。由于工作機(jī)和減速器之間 可能產(chǎn)生一定的徑向位移和角位移。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= 71.6

20、4r/min由表2-14-1（課設(shè)指導(dǎo)書(shū) 114頁(yè)）LH4 聯(lián)軸器40X 84 GB/T5014 2003其公稱轉(zhuǎn)矩 Tn=1250 N -m 71.64r/min卜一減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第19頁(yè)表1.5-1可計(jì)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(jìn)行去應(yīng)力處理設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì) 算公式計(jì)算結(jié)果箱座壁厚度S(0.25 3) 160a 18= (56) mm取S =8mm箱蓋壁厚度S 11( 0.8 0.85)8= ( 6.4608)取S 1=8mm機(jī)座凸緣厚度bb=1.5 S =1.5 X 8=12mmb=12mm機(jī)蓋凸緣厚度b1b1=1.5 S

21、 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=16mmn=4Df=16mm n=4通氣孔直徑Df =20mmDf =20mm地腳沉頭座直徑 DOD0=45mmD0=45mm底座凸緣尺寸C1min=25mmC1min=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,d3n=4, d 3=8mmn=4 d3=8mm檢查孔蓋螺釘直徑 d4d4= (0.30.4) 16=4.86.4mmd4=6mm軸承端蓋外徑D1D1=(55.5) X 7+6