機械設(shè)計分析說明

1、PAGE- 25 - / NUMPAGES27題目： 單級圓柱減速器 課程設(shè)計 姓 名： 學(xué) 號： 專業(yè)： 交流生 班級： 交流 指導(dǎo)教師： 完成時間： Time yyyy年M月d日2020年12月5日 目 錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc4870 一、 設(shè)計任務(wù)書 PAGEREF _Toc4870 1 HYPERLINK l _Toc17558 二、 機械傳動裝置的總體設(shè)計 PAGEREF _Toc17558 1 HYPERLINK l _Toc3277 三、 計算V帶傳動4 HYPERLINK l _Toc13729 四、 齒輪的計算7 HYPERLINK

2、 l _Toc11823 五、 軸的初步計算 PAGEREF _Toc11823 11 HYPERLINK l _Toc9817 六、 軸承的計算與選擇 PAGEREF _Toc9817 18 HYPERLINK l _Toc25012 七、 鍵的選擇與驗算 PAGEREF _Toc25012 21 HYPERLINK l _Toc15527 八、 聯(lián)軸器的選擇 PAGEREF _Toc15527 23 HYPERLINK l _Toc27379 九、 潤滑與密封設(shè)計 PAGEREF _Toc27379 23 HYPERLINK l _Toc12306 十、 相關(guān)參數(shù)的驗證與誤差分析 PAGE

3、REF _Toc12306 24 HYPERLINK l _Toc2144 十一、 箱體的機構(gòu)設(shè)計 PAGEREF _Toc2144 25 HYPERLINK l _Toc361 十二、 參考資料 PAGEREF _Toc361 2 HYPERLINK l _Toc3294 設(shè)計任務(wù)書原料車間一運送飲料的帶式輸運機，由電動機經(jīng)一級減速傳動裝置帶動，該減速傳動裝置系由單機齒輪減速器配合其他傳動件組成。該帶式運輸機折合每日兩班制工作，工作期限5年。設(shè)計參數(shù)如下:運輸帶主動鼓輪軸輸入端轉(zhuǎn)矩 Tw=500 Nm 主動鼓輪直徑 D=350 mm運輸帶工作速度 Vw=1.5 m/s HYPERLINK l

4、 _Toc26481 機械傳動裝置的總體設(shè)計確定傳動方案Pw=4.285Kw選擇電動機工作機的轉(zhuǎn)速nW=60Vw1000/D=601.51000/（350）=81.851r/min工作機的輸入功率Pw=TWnW/9550 kw=50081.851/9550=4.285 kw電動機所需的輸出功率P0Po=Pw/(kw)Nw=86.398 r/min =0.811(7級精度)Po=5.44Kwnm=1440 r/min =0.95 0.980.910.9930.994=0.802查課設(shè)表2-2 =0.97（選7級精度（稀油潤滑）圓柱齒輪傳動）=0.95 （V帶傳動）=0.91（開式滾子鏈） =0.

5、993（ 2個彈性聯(lián)軸器（運送飲料的帶式運輸機，每日兩班工作，5年，而非金屬壽命短）=0.99 （ 4個滾子軸承轉(zhuǎn)速較高，旋轉(zhuǎn)精度高） 選擇電動機 查課設(shè)表2-3選電動機主要參數(shù)：電動機型號額定功率(kW)設(shè)計功率(kW)同步轉(zhuǎn)速(r/min)滿載轉(zhuǎn)速nm(r/min)堵載轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y132-45.50 5.10 1500 14402.2 2.2總傳動比的確定與分配總傳動比i總=17.593i帶=2.000i齒=4.000i鏈=2.199傳動比的分配查課設(shè)表取i鏈=2.199，得i齒=4.000，則i帶= i/（i齒i鏈）=17.593/（2.199*4.000）=2.000

6、確定各軸的功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速各軸輸入功率Po=5.297KwPI=5.032KwPII=4.882KwNo=1440 r/minNI=720r/minNII=180r/minT0=35.129 NmT1=66.744 NmT2=259.017 Nm電動機軸 軸(減速器高速軸)軸(減速器低速軸) 各軸轉(zhuǎn)速電動機軸軸軸各軸轉(zhuǎn)矩電動機軸 軸軸把上述計算結(jié)果列于下表:輸入功率kw轉(zhuǎn)速n (r/min)輸入轉(zhuǎn)矩T Nm電動機軸5.297144035.129軸5.03272066.744軸4.882180259.017 HYPERLINK l _Toc10790 計算V帶傳動確定計算功率根據(jù)V帶工作條件,由

7、表13-6選工作情況系數(shù) 所以選擇帶的型號根據(jù)Pc與小帶輪轉(zhuǎn)速n,由圖13-12,選用A型普通V帶。確定帶輪的基準直徑d1和d2選擇小帶輪基準直徑d1dd1=112mmdd2=220mm EMBED Equation.KSEE3 * MERGEFORMAT 根據(jù)圖13-12與表13-7，在A型V帶的帶輪基準直徑圍112140mm中選取小帶輪基準直徑選擇大帶輪基準直徑d2查表13-7取標準值驗證帶速 帶速在525 m/s圍,故帶輪的基準直徑選取合適。確定中心距和帶長初步確定中心距故初定中心距初定V帶基準長度根據(jù)初定的帶長,查表13-2選取相近的基準長度:Ld=1400mma=435.603mm=

8、165.807.近似計算實際所需中心距 2驗算小帶輪包角故主動輪上包角合適2。確定V帶的根數(shù)查表13-5得A型普通V帶查表13-8得A型普通V帶根據(jù)表13-9選取傳動比系數(shù)則功率增量為查表13-10得查表13-2得因為 所以帶的根數(shù)為Z=4計算緊力Fo由表13-1查得 q=0.1kg/mo=158.060N計算作用在軸上的壓軸力 NZ=4B=65mm確定大帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)果參數(shù)結(jié)果Pc6.3564KW112mm220mm8.445 m/s436mmZ4根 158.06N1198.378N HYPERLINK l _Toc26283 齒輪的計算選擇齒輪類型、材料和精度結(jié)構(gòu)：選用閉式斜齒圓柱齒輪材

9、料：小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理230HBS大齒輪選用45鋼，正火處理200HBSZ1=26Z2=104精度：7級精度 齒數(shù)：小齒輪齒數(shù)Z1=26 大齒輪齒數(shù)Z2=*Z1104螺旋角：12 （假定）按接觸疲勞強度計算小齒輪轉(zhuǎn)矩確定載荷系數(shù)由于載荷平穩(wěn) 查表11-4 取齒輪7級精度，調(diào)質(zhì)處理，查表11-5?。ǔ踉O(shè)） 對稱布置，軸剛性大，軟齒面查表11-8取查表11-9取查圖11-7取K=1.69則該斜齒圓柱齒輪傳動的載荷系數(shù)K為確定彈性系數(shù)Ze 、節(jié)點區(qū)域系數(shù)Zh、重合度系數(shù)Z和螺旋角系數(shù) Z鋼對鑄鋼的彈性系數(shù)查表11-6的；查圖11-9得節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH=2.45；重合度系數(shù)其中，對斜齒輪可取X

10、=0.9, 由此可得;螺旋角系數(shù)計算許用接觸應(yīng)力H 因大齒輪接觸疲勞強度較差，所以接觸疲勞強度只要按大齒輪計算。 大齒輪45鋼，由圖11-10取Hlim2=530MPa 查表11-7，定失效概率為1%得SH=1。 所以大齒輪許用接觸應(yīng)力為H2=530/1=530MPa計算小齒輪分度圓直徑mn=2.0mm驗證速度 與初設(shè)v3m/s相符。確定傳動尺寸確定模數(shù) 按標準取確定中心距 中心距應(yīng)圓整成整數(shù)，取確定螺旋角d1=53.200mmd2=212.800mmb2=55mmb1=60mm確定分度圓直徑d1、d2確定齒寬b1、b2 取, 彎曲疲勞強度計算確定齒形系數(shù)YFa、應(yīng)力修正系數(shù)Ysa 、重合度系

11、數(shù)Y 與螺旋角系數(shù)Y齒輪當量齒數(shù)： 大齒輪當量齒數(shù)：查圖11-12、圖11-13得 重合度為： X=0.9 重合度系數(shù)為 螺旋角系數(shù)2)確定許用彎曲應(yīng)力F小齒輪為45鋼調(diào)制230HBS，查圖11-14得Flim1=420MPa;大齒輪為45鋼正火200HBS，查圖11-14得Flim2=400Mpa因查圖11-15，可取尺寸系數(shù)YX=1.0；設(shè)失效概率為1%,查表11-7得安全系數(shù)SF=1。計算許用彎曲應(yīng)力 F1= Flim1YX/SF=(4201/1)MPa=420MPa F2= Flim2YX/SF=(4001/1)MPa=400MPa3)驗算彎曲疲勞強度 所以對齒輪傳動彎曲疲勞強度已足夠

12、。 綜上所述 齒輪參數(shù)為材料模數(shù)齒數(shù)齒面硬度齒輪45鋼2mm26230HBS齒輪45鋼2mm104200HBS分度螺旋角齒旋向齒寬分度圓直徑齒輪右旋60mm53.200mm齒輪左旋55mm212.800mm齒頂圓直徑中心距精度等級齒根圓直徑齒輪57.200mm133mm748.200齒輪216.800207.800 HYPERLINK l _Toc28508 軸的初步計算高速軸的設(shè)計選擇軸的材料選用45號鋼，正火處理查表15-1 HBS=210，b=600Mpa,查圖15-31b=55Mpa，0b=95Mpa初定軸向尺寸和軸上載荷的作用位置箱體軸承座凸緣寬度F=52mm箱齒寬端面至箱壁距離a=

13、12mm軸承端面到箱壁的距離D=14mm大帶輪端面至軸承端面螺釘?shù)木嚯xK=20mm軸承端蓋螺釘頭厚度H=6mm軸承端蓋凸緣厚度G=10mm軸承寬度E=20mm大帶輪寬度M=65mmL總=271mmL=130mmX=98.5mm軸長=20+13+2*12+53+10+6+20+65+60=271mm軸支撐跨距：帶輪寬度中心到臨近軸承寬度中心的距離：=（52-14-20/2+10+5+65/2+20）mm=94.5mm軸的受力分析Ft1=2509NFa1=542.098NFr1=934.273N做水平面的受力簡圖(a)= 求支座反力對A點有：對B點有：因此： 做平面彎矩圖(b)MHB左=118.0

14、20NmMHC左=82.164NmMHC右=96.584Nm截面左處的彎矩為: 截面C處左側(cè)彎矩為： 截面C處右側(cè)彎矩為：做垂直面受力圖(c)做垂直面彎矩圖(d)截面處的彎矩：MVC=-81.5425N.mMC左= 116.465N.mMC左= 126.403N.m做合成彎矩圖(e)截面C左側(cè)合成彎矩： 截面C右側(cè)合成彎矩：做轉(zhuǎn)矩圖(f)做當量彎矩圖(g) 因單向傳動，可認為轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)變化，故校正系數(shù)則危險面處的當量彎矩為 危險截面C左處的當量彎矩為：危險截面C右處的當量彎矩為： 危險截面D處的當量彎矩為：計算危險截面處的軸徑截面D處直徑 截面處直徑 截面C處直徑因D、C處各有一個鍵槽，故

15、應(yīng)直徑放大5%，即dD20.111mmdC29.877mmdB29.672mm 為了便于軸承安裝，軸頸處直徑同步放大5%，即 低速軸的設(shè)計選擇軸的材料選用45號鋼，正火處理查表15-1HBS=210，b=600Mpa,查圖15-31b=55Mpa，0b=95MpaFt2=2434.370NFa2=525.973NFr2=906.484N軸的受力分析做水平面的受力簡圖1=求支座反力 對A點有：對B點有：MHC右=-1.479NmMHC左=-57.443Nm因此： 做平面彎矩圖2 截面C右處的彎矩為: 截面C左處的彎矩為:MVC=79.117NmMC左=97.771NmMC右=79.131Nm做垂

16、直面受力圖3做垂直面彎矩圖4 截面處的彎矩：做合成彎矩圖5 截面C左側(cè)合成彎矩： 截面C右側(cè)合成彎矩：做轉(zhuǎn)矩圖6做當量彎矩圖7 因單向傳動，可認為轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)變化，故校正系數(shù)則危險面處的當量彎矩為 危險截面C右處的當量彎矩為： 危險截面C左處的當量彎矩為： 危險截面D處的當量彎矩為：計算危險截面處的軸徑 截面D處直徑 截面B處直徑 截面C處直徑dD31.079mmdC32.705mmdB31.079mm因C、D處各有一個鍵槽，故應(yīng)直徑放大5%，即 為了便于軸承安裝，軸頸處直徑同步放大5%，即 HYPERLINK l _Toc30200 軸承的計算與選擇高速軸軸承的設(shè)計軸的受力分析軸向力：=5

17、42.098N 徑向力： 2.確定軸承型號 選7000AC型軸承，（=25），采用正裝。 由機械設(shè)計基礎(chǔ)表17-8得7000AC型軸承的e=0.68。軸承受力圖如下：計算當量動負荷部軸向力為： 故： 計算徑向當量動負荷 由于,所以應(yīng)以軸承2的徑向當量動負荷作為計算依據(jù)。計算所需的徑向基本額定動負荷上式中： = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 原動機為電動機，工作機為帶式運輸機，故為輕微沖擊負荷，查機械設(shè)計基礎(chǔ)表17-6取負荷系數(shù)。 = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 工作溫度正常，查機械設(shè)計基礎(chǔ)表17-5溫度系數(shù)取 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 機器每

18、天工作16h由機械設(shè)計基礎(chǔ)表17-7取軸承預(yù)期壽命 = 4 * GB3 * MERGEFORMAT =720r/min故有C/r1=23.5KN選擇軸承型號由機械設(shè)計手冊表5-4查得7208AC型軸承的徑向基本額定動負荷因，故所選7208AC型軸承符合設(shè)計要求基本尺寸：=35.2kN， 軸承的徑d=40mm， 軸承的外徑D=80mm， 軸承的寬度B=18mm， 低速軸軸承的設(shè)計軸的受力分析軸向力：=525.973N 徑向力： 2.確定軸承型號 選70000AC型軸承，（=25），采用正裝。 由機械設(shè)計基礎(chǔ)表17-8得7000AC型軸承的e=0.68。軸承受力圖如下：計算當量動負荷部軸向力為：

19、故： 計算徑向當量動負荷由于,所以應(yīng)以軸承1的徑向當量動負荷作為計算依據(jù)。計算所需的徑向基本額定動負荷上式中： = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 原動機為電動機，工作機為帶式運輸機，故為輕微沖擊負荷，查機械設(shè)計基礎(chǔ)表17-6取負荷系數(shù)。 = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 工作溫度正常，查機械設(shè)計基礎(chǔ)表17-5溫度系數(shù)取 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 機器每天工作16h由機械設(shè)計基礎(chǔ)表17-7取軸承預(yù)期壽命 = 4 * GB3 * MERGEFORMAT =720r/min故有C/r1=19.6KN選擇軸承型號由機械設(shè)計手冊表5-4查得7208AC型

20、軸承的徑向基本額定動負荷因，故所選7208AC型軸承符合設(shè)計要求基本尺寸：=kN， 軸承的徑d=40mm， 軸承的外徑D=80mm， 軸承的寬度B=18mm，計算結(jié)果匯總：結(jié)果高速軸7208AC低速軸7208AC HYPERLINK l _Toc11717 鍵的選擇與驗算高速軸與大帶輪的鍵連接 選擇類型、材料、尺寸選擇 A型普通平鍵，材料用45鋼L=50mmGB1096-90 由第三章V帶的設(shè)計與帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計可知， 帶輪寬B=65mm，輪轂長l=(1.5-2)d,取l=56mm 故鍵長為 L=l-(5-10)mm,取L=50mm 強度校核 材料為45鋼，輕微沖擊，查表10-11得許用擠壓應(yīng)力

21、 故選符合實際情況。軸 = 1 * ROMAN * MERGEFORMAT I齒輪鍵的選擇和計算齒根圓直徑為48.200mm，軸的直徑為43mm， 查表10-10得：， 對應(yīng)t1=3.2 齒根圓至鍵槽頂面的徑向距離故該處設(shè)計成齒輪軸，不用鍵連接。軸 = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II齒輪鍵的選擇和計算 選擇類型、材料、尺寸選擇 A型普通平鍵，材料用45鋼L=54mmGB1096-90 大齒輪寬b=55mm 輪轂寬L=61mm 故鍵長為L=61-（5-10）mm 取L=54mm 由第五章軸的設(shè)計可知，該處軸的直徑定為d=48mm,根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇鍵型。 由機械設(shè)計課程設(shè)計查

22、表5-1 選擇A型普通平材料為45鋼強度校核 材料為45鋼，輕微沖擊，查表10-11得 故選符合實際情況。低速軸與聯(lián)軸器的鍵連接 選擇類型、材料、尺寸 因使用聯(lián)軸器，所以選擇 C型鍵，材料用45鋼L=50mmb=10mm h=8mmGB1096-79 由于帶輪處軸徑d在3048mm之間,查機械設(shè)計基礎(chǔ)表10-10得 b=2R=10mm,h=8mm因為B=60mm 鍵長=轂長-（5-10）mm=50mm實際工作長度l=L-b=40mm強度校核 材料為45鋼，輕微沖擊，查表10-11得許用擠壓應(yīng)力 故選符合實際情況。 HYPERLINK l _Toc23148 聯(lián)軸器的選擇）選類型考慮到轉(zhuǎn)速較低，

23、傳遞功率不大，安裝時不易保證完全同軸線，故選用彈性柱銷式聯(lián)軸器。）計算轉(zhuǎn)矩對于轉(zhuǎn)矩變化小的運輸機，原動機為電動機，查機械設(shè)計基礎(chǔ)表18-1取工作情況系數(shù) 則選型號 參考機械設(shè)計常用標準表6-4按GB5014-2003，選擇聯(lián)軸器型號為LX3，選擇J型孔，A型鍵，軸的直徑為d=35mm,孔長60mm HYPERLINK l _Toc29568 潤滑與密封設(shè)計 潤滑 1）齒輪傳動的潤滑 齒輪圓周速度小于12m/s，故采用浸油潤滑。油潤滑具有冷卻、散熱、吸收振動和降低噪音的作用。潤滑油牌號：按GB5903-86選擇150號潤滑油。 用量：最低浸潤大齒輪10mm，最高比最低液面高7mm。2）角接觸球軸

24、承的潤滑油潤滑的效果比脂潤滑要好，但考慮軸承轉(zhuǎn)速較低，工作溫度為正常溫度，溫度不高，該減速器設(shè)計中采用脂潤滑。脂潤滑具有易于密封，結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，較長時間無需補充潤滑劑的優(yōu)點。潤滑脂牌號：按GB7324-87，選擇ZL-3型潤滑。用量：填充軸承空隙的1/3-1/2.密封 ）軸承密封軸伸出端采用氈圈密封形式和尺寸參考機械設(shè)計課程設(shè)計表6-31軸承靠箱體側(cè)用封油環(huán)密封 ）箱體接合面密封 EQ oac(,)箱蓋與箱座接合面上涂密封膠或水玻璃。 EQ oac(,)軸承端蓋與箱體接觸面處采用一組調(diào)整墊片進行密封，檢查孔蓋處采用墊片進行密封，放油螺塞處采用墊圈進行密封。相關(guān)參數(shù)的驗證與誤差分析 確定精確傳動比與誤差分析精確傳動比 齒輪設(shè)計傳動比 i齒 =4.000 齒輪傳動比 帶傳動傳動比 實際傳動比 傳動比的誤差.%符合要求誤差分析傳動比誤差為符合設(shè)計誤差的要求。 軸長的誤差分析 根據(jù)最終裝配圖測量計算的軸I總長為軸長的誤差0.783%符合要求 軸長的誤差符合設(shè)計誤差的要求。 HYPERLINK l _Toc14746 箱體的機構(gòu)設(shè)計由機械設(shè)計課程設(shè)計（P34P3）得減速器鑄鐵箱體的結(jié)