簡易拉床傳動裝置設(shè)計(jì)

一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)用于拉削花鍵孔的簡易拉床傳動裝置，如圖8-1所示。圖8-1簡易拉床傳動裝置設(shè)計(jì)參考圖原始數(shù)據(jù)拉刀切削力F（N）14400拉刀拉削速度v（min）5.42絲杠螺距p（mm）12工作條件：兩班制工作，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)。使用期限：工作期限為5年。生產(chǎn)批量：小批量生產(chǎn)。設(shè)計(jì)任務(wù)1）完成拉床總體傳動方案的設(shè)計(jì)和論證，繪制總體設(shè)計(jì)原理方案圖。2）完成拉床主要傳動裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3） 完成裝配圖1張（A或A）,零件圖2張（A）。0124） 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書1份。二、傳動方案的擬定與分析傳動裝置由電動機(jī)，傳動裝置和工作機(jī)組成。傳動裝置圖如下圖所示：-+600該方案首先是帶傳動，然后是錐齒輪傳動。帶傳動有過載保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，還可以緩和沖擊和振動。錐齒輪傳動采用閉式傳動，主要作用是換向。齒輪、軸和軸承等都裝在封閉箱體內(nèi)，潤滑條件良好，灰塵不易進(jìn)入。絲杠將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過螺母轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動,由普通絲杠或滾珠絲杠傳動，可獲得很高的精度和平穩(wěn)的運(yùn)動，從而滿足工作機(jī)的要求。三、電動機(jī)的選擇1、電動機(jī)類型的選擇選擇Y系列三相異步電動機(jī)，380V電壓。2、電動機(jī)功率選擇（1）傳動裝置的總效率：耳=耳2 =0.96x0.982x0.97x0.99=0.8854總帶軸承齒輪聯(lián)軸器2）電機(jī)所需的功率：沁沁1.46KWF.Vp=電動機(jī)1000n總

14400x0.09031000x0.88543、確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算絲杠工作轉(zhuǎn)速：n =v=0.0903y皚450r/i絲杠p0.012/s /mm按《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》P7表1推薦的傳動比合理范圍，取圓錐齒輪傳動減速器傳動比范圍i=1~3，取V帶傳動比i=2~3，則總傳動比合理范圍為I總齒輪 帶 總=2~9。故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：n=ixn=（2?9）x450=900~4050r/min0電動機(jī)總絲杠符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有1000、1500和3000r/min。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出有兩種適用的電動機(jī)型號，因此有三種傳動比方案，綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見第2方案比較適合，則選n=1500r/min04、確定電動機(jī)型號根據(jù)以上選用的電動機(jī)類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動機(jī)型號為Y100L2-40其主要性能：額定功率3KW；滿載轉(zhuǎn)速1420r/min；額定轉(zhuǎn)矩2.2。

四、計(jì)算總傳動比及分配各級的傳動比1、總傳動比TOC\o"1-5"\h\zn 1420i=電動機(jī)= =3.16總n 450絲杠2、分配各級傳動比（1）據(jù)指導(dǎo)書P7表1,取帶傳動i=24++-帶(2)i=ixi總帶減速器i減速器i 3.16i減速器■總= =1.58i24++-帶1、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速五、動力學(xué)參數(shù)計(jì)算=14201、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速五、動力學(xué)參數(shù)計(jì)算=1420r/min電動機(jī)=2=蘭00=710r/mini2帶i減速器2、計(jì)算各軸的功率―=^10=449.4r/min1.58P=P=1.46KW1電機(jī)P=PXn=1.5X0.96=1.40KW21帶P=PXnXn=1.44X0.98X0.96=1.31KW3、計(jì)算各3軸2扭矩軸承 齒輪片（電動機(jī)軸）=9.55X106Pi/n1=9.55X106X1.46/1420=9819N?mmT2（帶輪軸）=9.55X106P2/n2=9.55X106X1.40/710=18831N?mmT3（齒輪軸）=9.55X106P3/n3=9.55X106X1.31/449.4=27838N?mm六、傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算V帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算1、 選擇普通V帶截型由教材P156表8-7取kA=1.2P「=KP=1.2X3=3.6KWCA由教材P157圖8-11選用A型V帶2、 確定帶輪基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速由教材教材P157圖8-11推薦的小帶輪基準(zhǔn)直徑為：80?100mm,則取d=90mm>dmin=75mmd1d?=n/n?d1=1420/710X90=180mmd21 2d1由教材P157表8-8,取dd2=180mm實(shí)際從動輪轉(zhuǎn)速n2'=ndd1/dd2=1400X90/180=710r/min帶速V：V=ndd1n1/60X1000=nX90X1420/60X1000=6.7m/s在5?25m/s范圍內(nèi),帶速合適3、 確定帶長和中心矩由圖示知：中心距a=1065mm由教材P158式(8-22)Ld0=2a+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4a得：Ld0=2556mm根據(jù)教材P146表(8-2)取Ld=2500mm4、 驗(yàn)算小帶輪包角a1=1800-(dd2-dd1)/aX57.30=1800-(180-90)/1065X57.30=1800-5.90=174.10>1200(適用)5、 確定帶的根數(shù)根據(jù)教材P152表(8-4a)查得：P0=1.07KW根據(jù)教材P153表(8-4b)查得：△P0=0.17KW根據(jù)教材P155表(8-5)查得：Ka=0.99根據(jù)教材P146表(8-2)查得：Kl=0.9由教材P158式(8-26)得：Z=PC/Pr=PC/(P0+^P0)KaKl=3.6/(1.07+0.17)X0.99X1.09=2.69取Z=36、 計(jì)算軸上壓力由教材P149表8-3查得q=0.10kg/m，由教材P158式(8-27)單根V帶的初拉力:F0=500PC/ZV(2.5/Ka-1)+qV2=500X3.6/(3X6.7)X(2.5/0.99-1)+0.10X6.72=141.07N則作用在軸承的壓力Fp,由教材P159式(8-28)得：F=2ZFsina/2=2X3X141.07Xsin174.10/2=845.29Np01

齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算1、選擇齒輪材料、精度等級及齒數(shù)選用閉式直齒圓錐齒輪傳動，根據(jù)課本表10-1，小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。根據(jù)課本表10-8，選擇7級精度。齒面粗糙度RaW1.6?3.2“m按齒形制GB/T12369-1990齒形角二20。，頂隙系數(shù)c*二0.2，齒頂高系數(shù)h*二1,a螺旋角0=0。，軸夾角E=90，不變位，齒高用頂隙收縮齒。m傳動比u=z/z=1.5821節(jié)錐角§=arctan（1/u）=26.565。，5二90。-26.565。二63.435。12不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)：Z=2ha*cos5/sin2a=15.292min 1選z=16，z=uz=1.58X16=25121公式：22、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：2KT(1-0.5p)2uR R選載荷系數(shù)K=2,小齒輪傳遞的扭矩T=95.5X105P/n=1.88X104N?mm,選取齒t122寬系數(shù)0=0.3，由課本表10-6查得材料彈性影響系數(shù)Z=189.8MP。1。由圖10-21dRE2按齒面的硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限& 二600MPa，大齒輪的接觸疲勞極限Hlim1& 二550MPa。Hlim2②計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60njL=60x449.4x1x(2x8x360x5)=7.766x1091 3hN=N/u=4.91x10821由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)K =0.9K=0.87HN1 HN2計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力[&]=K& /S=0.9x600=540MPa[&]=K& /S=0.87x550=479MPaH1HN1lim1 H2HN2lim2試算小齒輪的分度圓直徑代入[&]中的較小值得Hd$2.923[厶I KT1 =75.788mm丿化(1-0.5*/u

⑤計(jì)算圓周速度vd=d(1-0.5?)=90.476x(1-0.5x0.3)=64.420mmm1 1t Rv=(兀dn)/(60X1000)=3.1415926x64.420x449.4/60x100=1.51158m/sm13⑥計(jì)算載荷系數(shù)齒輪的使用系數(shù)載荷狀態(tài)均勻平穩(wěn)，查表10-2得K=1.0。由圖10-8查得動載系數(shù)AK=1.1。由表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)K=K=1.1。依據(jù)大齒輪兩端支承，小V Ha Fa齒輪懸臂布置，查表10-9齒輪懸臂布置，查表10-9得軸承系數(shù)K=1.25HPbe由公式K=K=1.5K=1.5X1.25=1.875HP FP HPbe接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)K=KKKK=1X1.1X1.1X1.875=2.27AVHaHP按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑d=d3：K/K=75.788X3；227/2=79.06mm1 It tm=d/z=79.06/18=4.39mm11取標(biāo)準(zhǔn)值m=5mm⑦計(jì)算齒輪的相關(guān)參數(shù)d=mz=5d=mz=5X16=80mm115=arctan(1/u)=26.565。1u2+1 1.582+1d=mz=5X25=125mm225=90。-26.565。=63.435。2R=d =108x =72.28mm122⑧確定并圓整齒寬b=?R=0.3X72.28=21.68mm圓整取B=25mmb=?R=0.3X72.28=21.68mm圓整取B=25mmR23、校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度①確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù)K=KKKK=2.06AVFaF卩B=20mm1計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)z=z/cos5=16/cos26.565。=17.89v111z=z/cos5=54/cos63.435。=55.90v222查表10-5得Y=2.85,Y=1.54,Y=2.13,YFa1 Sa1 Fa2 Sa2計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力=1.85由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)K=0.82,FN1K=0.87由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)K=0.82,FN1K=0.87FN2取安全系數(shù)SF=1.4由圖10-20c查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限bFN1=500Mpab=380Mpa按脈動循環(huán)變應(yīng)力確定許用彎曲應(yīng)力[b]=Kb/S=0.82x500/1.4=292.85MPaF1 FN1FN1F[b]=Kb/S=0.87x380/1.4=236.14MPaF2FN2FN2F④校核彎曲強(qiáng)度根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件公式G2KTYYl1= 1Fa1Sa1———lb」bm2(1-0.5?)2z FR2KTYY“ <lb1b二 1FaiSai—=48.27MPa—^」F1bm2(1-0.5?)2z F12KTYY —lb1b= 1Fa2Sa2 =11.97MPa—匸」F2bm2(1-0.5?)2z F2R2滿足彎曲強(qiáng)度要求，所選參數(shù)合適。七、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算＞輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、 按扭矩初算軸徑選用45調(diào)質(zhì)，硬度217~255HBS根據(jù)教材P370(15-2)式，并查表15-3，取Aq=115d±115(1.40/710)1/3mm=20.4mm考慮有兩個鍵槽，將直徑增大10%-15%，貝U：d=20.4X(1+10%)mm=22.44mm?:選d=24mm2、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)軸上零件的定位，固定和裝配輸入軸為懸浮軸，軸的左端安裝大帶輪，右端安裝齒輪，帶輪和齒輪周向用平鍵固定，齒輪左面由軸肩定位，右面用軸端擋圈軸向固定，帶輪左面由軸肩定位，右面由套筒定位。中間軸承由軸承端蓋定位。(2)確定軸各段直徑和長度段：取L1=50mmd1=24mm段：°?°h=2cc=1.5mmd2=d]+2h=24+2X2X1.5=30mm初選用30206型圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑為30mm，寬度為16mm。取套筒長為20mm,通過軸承端蓋軸段長應(yīng)根據(jù)軸承端蓋的寬度，并考慮齒輪和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離而定，故II段長：L2=(2+20+16+25)=63mm段：直徑d尸d+2h=30+2X2X1.5=36mm B =(1.5?2)d=(44~72)mm3 2 帶輪L3=70mm段：取L=5mmd=40mm44(3)按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算小錐齒輪分度圓直徑：已知d]=80mm平均分度圓直徑d=d(1—0.環(huán))=80x(1-0.5x0.3)=68mmm11 R求轉(zhuǎn)矩：已知T2=18831N?mm求圓周力Ft：根據(jù)教材P225(10-22)式得F=2T/d=2X18831/68=553.85Nt12m1求徑向力Fr根據(jù)教材P225(10-22)式得F=Ftanacos6=553.85xtan20cos26.565=180.30Nr1 t1 1■求支反力Fax、FazFAX=Fr=180.30NAxFAZ=Ft=553.85NAZ■截面C在垂直面彎矩為MC1=FaxL/2=180.30X25=4507.60N?mmC1Ax1截面C在水平面彎矩為Mc2=FazL/2=553.85X25=13846.25N?mmC2AZ1計(jì)算合成彎矩MC=(MC12+MC22)1/2=14561.49Nmm■計(jì)算當(dāng)量彎矩：根據(jù)教材選a=1Mec=[MC2+(aT)2]1/2==23804.28N?mm校核危險截面C的強(qiáng)度由式(15-5)ae=Mec/(0.1d3)=23804.28/(0.1X243)=17.2Mpav[O1]b=60Mpa???此軸強(qiáng)度足夠＞輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、 按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度(217?255HBS)根據(jù)教材P370頁式(15-2)，表(15-3)取c=115d±c(P3/n3)1/3=115(1.31/449.4)1/3=21.4mm,取d=24mm33 min2、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)軸上的零件定位，固定和裝配將小錐齒輪安排在箱體左側(cè)，齒輪左面由套筒定位，右面用軸肩軸向固定，周向用平鍵連接。兩軸承分別以軸承端蓋和套筒定位。半聯(lián)軸器由軸肩定位(2)確定軸各段直徑和長度I段：輸出軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔直相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩T二KT，查課本表14-1，故取caAK二1.5，則T二KT二1.5x27838二41757N-mm二41.76N-mA caA3查指導(dǎo)書表6-101,選LT4彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為63N?m。半聯(lián)軸器的孔徑d=24mm，故取d=24mm，半聯(lián)軸器長度L二52mm12選安裝軸承處直徑d=30mm，因軸承同時受有徑向力和軸向力，故選用圓錐滾子軸承。初步選用30206圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑為30mm，寬度為16mm。套筒長為20mm，所以a段長度L=16+20+40=76mm；c段長度Lc=20+16+60=96mm；b段長度可根據(jù)箱體的a總體尺寸和小錐齒輪的直徑確定取L=150mm，直徑取36mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂b孔長度為50mm，所以d段長度為L=50mm。d(3)按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算①大錐齒輪平均分度圓直徑：d=d(1-0.環(huán))=125x(1-0.5x0.3)=106.25mmm22 R求轉(zhuǎn)矩：已知T3=27838N?mm求圓周力Ft：根據(jù)教材P225(10-22)式得F2T 3F2T 32x27838106.25=524.01N④求徑向2力Fr根據(jù)教材P225(10-22)式得第11頁F二Ftanacos6=1343.1xtan20cos63.435=85.29Nr2 t2 2■求支反力F、F、F、FAXBYAZBZFAX=FBY=Fr2/2=262NFAZ=FBZ=F/2=42.65NAZBZt2■截面D在垂直面彎矩為M=FL/2=262X110=28.82N?m截面D在水平面彎矩為M二FL/2=42.65X110=4.69N?mC2AZ計(jì)算合成彎矩C2AZM=(M2+M2)1/2=(28.822+4.492)1/2=29.20N?m■計(jì)算當(dāng)量彎矩：根據(jù)教材選a=1Mec=[M2+(aT3)2]i/2=[29.202+(1X61.65)2]1/2=68.22N?m■校核危險截面C的強(qiáng)度由式(15-5)ae=Mec/(0.1d3)=68.22/(0.1X243)=4.93Mpa<[o]=60Mpa-1b八、滾動軸承的選擇及校核計(jì)算根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命：2X8X360X5=28800h1、輸入軸上的軸承計(jì)算已知n=710r/minF=553.85N F=180.30Nt1r1初選軸承為30206圓錐滾子軸承，C二50500N,C二43200N,e=0.37,Y=1.60求軸承的軸向力：F=F=F/(2Y)二180.30/(2x1.6)N二56.34Nadr求軸承當(dāng)量動載荷P1F―a-FF―a-Fr156.34180.30=0.31由教材P321表13-6查得fp=1.5根據(jù)教材P320式13-5a得P=1.5F=270.45Nr1(3)計(jì)算軸承壽命LH60nI60nIP丿2(43200丫60x710L270.45丿=9.57x107h>28800h???此軸承合格2、輸出軸上的軸承計(jì)算已知n=449.4r/minF=524.01N F=85.29Nt2 r2初選軸承為30206圓錐滾子軸承，C_50500N，C_43200N，e=0.37，Y=1.60(1)求軸承的軸向力：FF_F/(2Y)_85.29/(2x1.6)N_26.65Na=dr(2)求軸承當(dāng)量動載荷P1I_謡_031由教材P321表13-6查得fP=1r1根據(jù)教材P320式13-5a得P=Fr2根據(jù)教材P320式13-5a得P=Fr2=85.29N3)計(jì)算軸承壽命LH￡ 106106(C、60nLP丿3

?此軸承合格L_h(43200、360x449.4L85.29丿_4.4x1010h>21900h九、鍵連接的選擇及校核計(jì)算1、大帶輪與軸連接采用平鍵連接軸徑d=36mm，L=70mm查手冊P51選用A型平鍵，得：b=10h=8L=70即：鍵10X70GB/T1096-2003l=L-b=70-10=60mmT2=18831N?mm根據(jù)教材P106式6-1得a=4T2/dhl=4X18831/36X8X60=4.36Mpa<[a](120Mpa)2、 小齒輪與軸連接采用平鍵連接軸徑d1=24mm，L1=50mm查手冊P51選用C型平鍵，得：b=8h=7L=50即：鍵C8X50GB/T1096-2003l=L-b=50-8=42mmT2=18831N?mm根據(jù)教材P106式6-1得ap=4T2/dhl=4X18831/24X7X42=10.67Mpa<[ap](110Mpa)3、 大齒輪與軸連接采用平鍵連接軸徑d=30mm，L=86mm查手冊P51選用C型平鍵，得：b=8h=7L=40即：鍵C8X40GB/T1096-2003l=L-b=40-8=32mmT3=27838N?mm根據(jù)教材P106式6-1得ap=4T3/dhl=4X27838/30X7X32=15.78Mpa<[ap](110Mpa)3、聯(lián)軸器與軸連接采用平鍵連接軸徑d=24mm，L=50mm查手冊P51選用C型平鍵，得：b=8h=7L=50即：鍵C8X50GB/T1096-2003l=L-b=50-8=42mmT3=27838N?mm根據(jù)教材P106式6-1得ap=4T3/dhl=4X27838/30X7X42=15.78Mpa<[ap](110Mpa)、聯(lián)軸器的選擇及校核計(jì)算1.類型選擇在軸的計(jì)算中已選定聯(lián)軸器型號，選LT4彈性套柱聯(lián)軸器。其公稱轉(zhuǎn)矩為63N?m，許用轉(zhuǎn)速為5700r/min。軸徑為20-42mm之間，故合用。2.載荷計(jì)算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩T=KT，查課本表14-1，取K=1.5，caAA則T二KT二1.5x27838二41757N-mm二41.76N-mcaA3十一、減速器的潤滑與密封1、齒輪的潤滑采用浸油潤滑，浸油潤滑不但起到潤滑的作用，同時有助箱體散熱。為