機械設計課程設計

1、傳動裝配的總體設計 TOC o 1-5 h z 1 電機的選擇12 求傳動比 23 計算各軸的轉速、功率、轉矩2齒輪的設計2 1 原始數據32 2 齒輪的主要參數32 3 確定中心距4 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 2 4 齒輪彎曲強度的校核52 5 齒輪的結構設計63 軸的設計計算3 1 軸的材料的選擇和最小直徑的初定73 2 軸的結構設計83 3 軸的強度校核104 滾動軸承的選擇與計算1 滾動軸承的選擇142 滾動軸承的校核14鍵連接的選擇與計算1鍵連接的選擇152 鍵的校核15聯(lián)軸器的選擇 HYPERLINK l bookmark3

2、4 o Current Document 1聯(lián)軸器的選擇162聯(lián)軸器的校核16潤滑方式、潤滑油型號及密封方式的選擇1潤滑方式的選擇162密封方式的選擇16箱體及附件的結構設計和選擇8 1箱體的結構尺寸178 2 附件的選擇1819199 設計小結10 參考資料機械設計課程設計計算說明書已知條件：項目運輸帶拉力F (N)運輸帶速 v (m/s)卷筒直徑D(mm)參數7502.7280結構簡圖1傳動裝配的總體設計電機的選擇類型：Y系列三項異步電動機電動機功率的選擇電源為交流電源；工作環(huán)境為鑄工車間運型砂，要求連續(xù)工作，工作時有輕 微的振動。選擇Y型系列三相異步電動機。假設：Pw 一工作機所需功率，

3、kW ;Pe 電動機的額定功率，kW ；Pd 電動機所需功率，kW ;，乙FV 800 2.7 則：工作機所需要的有效功率：Pw 2.16kW10001000電動機所需功率：PdPw/查表可得：聯(lián)0.99、軸承0.99、齒輪0.97、滾筒0.96所以：聯(lián)2軸承3齒輪滾筒0.992 0.993 0.97 0.96 0.886由表16-1選取，電動機白額定功率為3kW。電動機轉速的選擇以及型號的確定選擇常用的電動機轉速為1500r/min和1000r/min ;查表16-1 ,確定以下三種方案：力殺方電動機型 號額定功率 (kw)同步轉速(r/min )滿載轉速 (r/min )總傳動比1Y100

4、L2-43150014207.7072Y132S-6310009605.2103Y132M-837507103.853輔助計算:因為本設計為單級斜齒圓柱齒輪減速器的設計，總傳動比應在 3-5左右，為了 能夠合理的分配傳動比，使傳動裝置結構緊湊，所以應按方案 3選擇電動機，即電 動機的型號為Y132S-6。查表16-2,可得：中性高為H=132mm,外伸軸長度80mm,直徑38mm,額定 功率和滿載轉速見上表。求傳動比計算各軸的轉速n、功率p、轉矩T各軸的轉速各軸的輸入功率1.3.3各軸的輸入轉矩各軸運動及功率參數軸號轉速(r/min )功率P (kW轉矩(N m傳動比19602.41424.0

5、3.8532224.32.31898.73224.32.27296.72齒輪的設計原始數據材料牌號熱處理方法強度極限屈服極限硬度45調質650360217 25540MB正火750500241286其中小齒輪40MEM調質，大齒輪45號鋼，周質。齒輪的主要參數由上述硬度可知，該齒輪傳動為閉式軟尺面?zhèn)鲃?，軟尺面硬?50HBS,所以齒輪的相關參數按接觸強度設計，彎曲強度校核。SHlim 一接觸強度的最小安全系數，取SHlm 1.01.2，取1；Zn 一接觸疲勞強度計算的壽命系數，取 ZN1 Zn21；Zw 一工作硬化系數，取Zw1由教材圖529查得：小齒輪Hlim1 580Mpa ；大齒輪Hlm

6、2 540Mpa所以:式中:z 一重合度系數，對于斜齒輪傳動，z =0.750.88,取z =0.8;K 一載荷系數，一般近視取k=1.31.7,因是斜齒輪傳動，取K =1.5 ;d一齒寬系數，對于軟尺面（350HBS）,齒輪相對于軸承對稱布置時，d 0.8: 1.4，取 d 1u一齒數比，對于斜齒輪u 67,取u=4.27。所以:d1 754 32zKT1 u 1HP1 d u確定中心距式中：Zi小齒輪的齒數;Z2一大齒輪的齒數;一齒輪的螺旋角;mn 一斜齒輪的模數。對于軟尺面的閉式傳動，在滿足齒輪彎曲強度下，一般選擇乙=2440之間，選取Zi =22,則Z2 乙 4.27 22 94；螺旋

7、角 ，一般情況下在815 ,當制造精度較高或對振動、噪音有要求的齒輪，可取 1020 ,或者更大值。本設計為一般要求，所以初選10斜齒輪的模數 叫 dlos- 34.7 cos101.553,由漸開線圓柱齒輪第Z122一系列，取mn =1.5mn 乙 Z21.5 22 94所以：a=91.45mm2cos 2 cos10取中心距a=90 mm,所以 14 4536,符合其條件8 20 o齒數比Z2/Z1 94/22 4.27,與i=4.28相比，相對誤差為0.2%5% 符合條件。齒輪彎曲疲勞強度的校核式中：YST 一試驗齒輪的應力修正系數，取 YST =2;Flim 一試驗齒輪的齒根的彎曲強度

8、極限應力，由教材圖5-28可得Flim1 235Mpa、 Flim2 220Mpa；SFmin 一彎曲強度的最小安全系數，取 SF min =1.4 ；Yn 一彎曲疲勞強度壽命系數，取 Yn =1 ；Yx 一彎曲疲勞強度的計算尺寸系數，取 Yx =1.2000KT1bmn2Z1YfsYY式中：Yfs 一外齒輪的符合齒形系數;4-3、YFS24Zi 21,di 43.254mm;大齒輪：45正火，Z2 81,d2166.838mm;一螺旋角系數。（其他字符的意義同前。）由教材圖5-40可得：YFS1 因此，彎曲強度足夠。小齒輪：45號鋼調質,2.5齒輪結構設計計算齒輪分度圓直徑小齒輪：d1mn乙

9、 cos1.5 220.96734.126mm大齒輪：d2mnZ2 cos1.5 940.967145.812mm齒輪寬度按強度計算要求，取齒寬系數d=1,則齒輪的寬度為圓整后小齒輪的寬度為b1 40mm ,大齒輪的寬度為b2 35mm齒輪的圓周速度dmVi60 10003.14 34.126 96060 10001.714m/s （滿足精度要求）齒輪的相關參數如下表名稱代號單位小齒輪大齒輪中心距amm90傳動比i4.27模數mm1.5螺旋角齒數Z2294分度圓直徑mm34.126145.812齒頂圓直徑mm37.126148.812齒根圓直徑mm30.376142.0621齒寬bmm4035

10、3軸的設計計算軸的材料選擇和最小直徑估算軸的材料選用45號鋼，調質處理高速軸和低速軸直徑初算直徑時，若最小直徑段開于鍵槽，應考慮鍵槽對軸強度的影響，當該段截面上有一個鍵槽時，d增加5除7%兩個鍵槽時，d增加10%- 15%由教材表12-2,高速軸C1 115,低速軸C2 110。同時要考慮電動機的外伸直徑d=38mm所以d1孰，? 1.051152.3337501.0517.626mm結合電動機的外伸直徑d 38mm,初選彈性套柱銷聯(lián)軸器ZC38 82LT6GB/T4323 ,ZC35 82轉矩：T KaT 1.5 23.208 34.812N?m 所以初確定軸的結構設計高速軸的結構設計各軸段

11、徑向尺寸的初定結合電動機的外伸直徑d 38mm,初選彈性柱銷聯(lián)軸器ZC38 82TL6GB4323 84ZC35 82所以取“38mm;；d2 d1 (5 10) mm 43mm； d3 d2 (1:5) 45mm ；由此直徑確定軸承，選擇深溝球軸承 6209GB/T276 1994，其具體尺寸如下表:基本尺寸/mm安裝尺寸/mm基本額定負荷/kn極限轉速r/mindDB脂油4585191.15278124.517.570009000d4小齒輪；d563mm ；d6 d4 52mm ；d7 d3 45mm。各軸端軸向尺寸的初定li 82 3 79mm；（聯(lián)軸器的軸孔長度為82mm）I2 60m

12、m；（由于軸承蓋外面需要留1015mm的軸段長度）19 2mm 17mm;（軸承孔的寬度 L= 1 C1 C2 （58） 8 20 16 （5 8） 50mm ）2 4mm 14mm;（小齒輪的寬度為 45mm）72mm；10mm ；35mm。3.2.2低速軸的結構設計各軸段的徑向尺寸的初定結合電動機的外伸直徑d=38mm ,初選凸緣聯(lián)軸器YC38 82CQOQ QOYLD8GB / T 5823 86YC35 82所以取d1 d高1 5 43mm;d2 d1 (5:10) 51mm ； d3 d2 (1:5) 55mm ；由此直徑確定軸承，選擇深溝球軸承 6211GB/T276 1994，其

13、具體尺 寸如下表：基本尺寸/mm安裝尺寸/mm基本額定負荷/kn極限轉速r/mindDB脂油55100211.564911.533.525.060007500d4 d3 (2:5) 60mm;d5 d4 (10: 12) 72mm；d6 da 6mm;d7 d3 55mm 0各軸段的軸向尺寸的確定84 3 81mm；(聯(lián)軸器的軸孔長度為84mm60mm;(使軸段長度露在軸承蓋外 1015mm)24mm;66 3mm 63mm ;9mm ；10mm ;18mm o3.3軸的強度校核因低速軸所受轉矩大，且兩軸的直徑相差很小，故只校核低速軸求齒輪上的作用力的大小和方向齒輪上作用力的大小，一一P22

14、218轉矩：丁2 9550 9550 114.958N?m；n2184.258圓周力：Ft2 T2 / (d2) 114.958/(230.769) 996.304N ;22求軸承的支反力水平面上支力垂直面上支力230.769(282.950 -996.304 53)/(53 2)3.3.3畫彎矩圖3.3.3.1J.3.3.2且3.3.3垂直面上的彎 合成彎矩水平面上的彎I矩Fa2矩533.3.4 5面轉矩圖3.3.5畫當量彎矩圖因單向回轉，視轉短為脈動轉矩,IL*b/ 0b,已知 B 650Mpa59/98 0.602表 12-1 可得1 59Mpa,0b 98FRpa，小/。N剖面c的 當

15、量享翁:114.958 N?m3.3.6判斷危險剖面并驗算強度已知 Me M C284.470Nm、3.3.6.險面n剖面C當量彎矩最方且直徑號相鄰段相差不大,故剖面C為危11b 59Mpa則eFa2 84.470 0.1d30.1 (60733.91Mpap 1b59Mpa3.3.6.2剖面D雖僅受彎矩，但其直徑最小, 所以軸的弓S度足夠Fr2則該剖面為危險面。4滾?軸承的選擇與計算4：U滾動軸承的選擇F RB基本尺寸/mm4|舄/mm:基本額定負 j 荷/kn極限轉速 r/minDD2B尊im-脂油4585191.152781；31.5420.57000900042.726Nm高速軸的軸承

16、段的直徑d=45mm初選深球軸承6209GB/T276 1994，相10.078Nm低速軸的軸承段的直徑 d=55mm,選擇深溝球軸承6211GB/T276 1994，其具體尺寸如基本尺寸84mmm成IBNm/mm莖本額定負 i荷/而9.97則極限轉速n r/minT2=114.958NmdDB脂油55100211.564911.533.525.0600075004.2滾動軸承的校核由于低速軸的轉矩大于高速軸，同時低速軸和高速軸的直徑相差很小，所以只需Fa校核高速軸的深溝球軸承。 由前面的計算可得轉速:n 184.258r / min4.2.1求當量動載荷4.2.2軸向力：Fa Fa2 280

17、.950由上圖可知軸2未受軸向載荷，軸 1受軸向載荷FFr1P1fp(XFR1 YFr2),由教材表 14-12 可得，fp 1.2冊可得 6311 軸承 C0r 25.0 103N。軸 1: FA1/Cr 280.950/25.0 103 0.0112,查表可得計算出Fa1 / Fr1X 0.56,Y軸 2:P2fpFR2求軸承壽命已知球軸承 二3、Cr0.527 f e ,由教材表1.41.225.01137.18N103N 則Fr2 Fa，則查有關軸承手e 0.31,可14-11 可得按單班制計算每天工作8小時，一年工作360天，則 軸承的年限滿足使用要求。5鍵連接的選擇與計算鍵連接的選

18、擇選擇普通平鍵,軸代號公稱直徑d (mrm公稱尺寸長度L(mm)深度(mm130 3810X 8725.0238 4412X8725.0258 6518X11547.0鍵連接的校核由教材表6-2可得鍵連接時的擠壓應力p 100Mpa,由于低速軸的轉矩大于高速軸，而兩者的直徑相差很小，且對同一個軸來說，只需校核短鍵，所以只需校核鍵18 11/T1096-2003齒輪軸段的直徑d 60mm；鍵的長度 l L b 63 (5 : 10) 54mm；鍵的接觸高度k 0.5h 0.5 11 5.5mm；鍵轉動的轉矩T2 114.958N ?m則:2T2 103kld2 114.958 1035.5 54

19、 6012.902Mpa p100Mpa所以鍵連接符合強度要求6聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的選擇結合電動機的外伸直徑d=38mm為高速軸最小直徑，初選彈性套柱銷聯(lián)軸器。 型號為YC38 82LT6聯(lián)軸器 YC 82GB/T4323；YC35 82低速軸的最小直徑為43mm初選凸緣聯(lián)軸器，型號為YLDM軸器 J43 81 GB5843 86.J1B38 80聯(lián)軸器的校核因為低速軸所受的轉矩較大，只校核低速軸 T2 11.958N ?m ,考慮到轉矩變化很小取Ka 1.3。所以Tac KaT2 1.3 114.958 149.445 p Tn 250N?m； 所以，聯(lián)軸器符合其強度要求。7潤滑方式、潤滑油

20、牌號及密封方式的選擇潤滑方式的選擇潤滑方式有兩種：低速軸的轉速為2.7 m/s,高速軸的轉速為電動機的轉速 故大齒輪和小齒輪均采用油潤滑。密封方式的選擇一般選用接觸式密封，半粗羊毛氈墊圈8箱體及附件的結構設計和選擇箱體的結構尺寸減速器鑄造箱體的結構尺寸表名稱符號結構尺寸（mm齒輪減速器箱座（體）壁厚8箱蓋壁厚8箱座、箱蓋、箱底座 凸緣的厚度箱座、箱蓋的肋厚軸承旁凸臺的高度 和半徑H由結構要求來確定軸承座的外徑凸緣式：D2=D+5d3地 腳 螺 釘直徑與數目單擊減速器16通孔直徑20沉頭座直往45底座凸緣直徑2523連 接 螺 栓軸承旁連接螺 栓直徑箱座、箱蓋連接 螺栓直徑d2 (0.5:0.6

21、)df 8,螺栓的間距 l 150:200連接螺栓直徑12通孔直徑13.5沉頭座直徑26凸緣尺寸2016定位銷直徑軸承蓬螺旬直徑視空蓋螺釘直徑吊環(huán)螺釘直徑根據減速器的重量來確定箱體外壁至軸承座 斷面的距離大四牝頂圓與相體 內壁的距離10.000齒輪斷面與箱體內 壁的距離10.000箱體附件的選擇窺視孔及窺視蓋的選擇根據表14-8,選擇游標尺M12（12），其具體尺寸如下表（mm）P 412628106420116 18.2.3通氣器的選擇根據表14-9,選擇M20X 1.5,其具體尺寸如下表（mm）sLlaM20X 1.53025.422281546起吊裝置的選擇8.2.5根據表14-12,選擇吊耳環(huán)和吊鉤，具體尺寸如下表：（mm）吊鉤（起吊整機用）吊耳環(huán)（起吊箱蓋用）8.2.6螺塞和封油墊的選擇選擇外六角螺