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文檔簡(jiǎn)介
·PAGE90·機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書第十四章設(shè)計(jì)計(jì)算示例·PAGE91·第十四章設(shè)計(jì)計(jì)算示例題目:設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置圖14.1原始數(shù)據(jù):運(yùn)輸帶的有效拉力f=3
000N運(yùn)輸帶的線速度υ=1.4m/s驅(qū)動(dòng)卷筒直徑D=400
mm一班制連續(xù)工作,使用期五年,載荷比較平穩(wěn),單向運(yùn)轉(zhuǎn)。一、電動(dòng)機(jī)的選擇和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算1.選擇合適的電動(dòng)機(jī)。(1)選擇電動(dòng)機(jī)類型。按照工作要求和條件,選用Y系列一般用途的全封閉自扇冷籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。(2)確定電動(dòng)機(jī)功率。工作機(jī)所需的功率PW為:(kW)式中,F(xiàn)=3
000N,v=1.4m/s,帶式輸送機(jī)的效率ηW=0.94,代入上式得:(kW)=4.47(kW)電動(dòng)機(jī)的輸出功率(kW)式中,為電動(dòng)機(jī)至滾筒主動(dòng)軸傳動(dòng)裝置的總效率(包括V帶傳動(dòng)、一對(duì)齒輪傳動(dòng)、兩對(duì)滾動(dòng)球軸承器等的效率),其值按下式計(jì)算:由表10-5查得:V帶傳動(dòng)效率b=0.95,一對(duì)齒輪傳動(dòng)(8級(jí)精度、油潤滑)效率g=0.97,一對(duì)滾動(dòng)軸承效率r=0.99,滑塊聯(lián)軸器效率c=0.98,因此,=0.95×0.97×0.992×0.98=0.885所以:(kW)選取電動(dòng)機(jī)的額定功率,使Pm=(1~1.3)Po,并由表10-3中取電動(dòng)機(jī)的額定功率為Pm=5.5kW。確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,滾筒軸的轉(zhuǎn)速為:(r/min)=66.85(r/min)按推薦的各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比的范圍,取V帶傳動(dòng)比ib=2~4,單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比ig=3~5,則總傳動(dòng)比范圍為:i=(2×3)~(4×5)=6~20電動(dòng)機(jī)可選擇的轉(zhuǎn)速范圍相應(yīng)為:n′=i
·
nw=(6~20)×66.85(r/min)=401~1
337(r/min)電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速符合這一范圍的有750r/min和1
000r/min兩種類型。為降低電動(dòng)機(jī)的重量和價(jià)格,由表10-3選取同步轉(zhuǎn)速為1
000r/min的Y系列電動(dòng)機(jī)Y132M2-6,其滿載轉(zhuǎn)速為nm=960r/min。表10-3Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)(摘自JB/T10391-2002)型號(hào)額定功率P/kW滿載轉(zhuǎn)速(r
·
min-1)型號(hào)額定功率P/kW滿載轉(zhuǎn)速(r
·
min-1)型號(hào)額定功率P/kW滿載轉(zhuǎn)速(r
·
min-1)同步轉(zhuǎn)速n
=
1
500r
·
min-1同步轉(zhuǎn)速n
=
1
000r
·
min-1同步轉(zhuǎn)速n
=
750r
·
min-1Y90L-41.51
400Y100L-61.5940Y132S-82.2710Y100L1-42.21
430Y112M-62.2940Y132M--83710Y100L2-43.01
430Y132S-63960Y160M1-84720Y112M-44.01
440Y132M1-64960Y160M2-85.5720Y132S-45.51
440Y132M2-65.5960Y160L-87.5720Y132M-47.51
440Y160M-67.5970Y180L-811730Y160M-411.01
460Y160L-611970Y200L-815730Y160L-415.01
460Y180L-615970Y225S-818.57302.計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并分配各級(jí)傳動(dòng)比(1)傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比。(2)分配各級(jí)傳動(dòng)比。由式i=ibig,為了使V帶傳動(dòng)的外廓尺寸不致太大,取帶傳動(dòng)比ib=3(注:①ib<ig;②ib與ig差異不要太大),則齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為=0.885Y132M2-6三相異步電動(dòng)機(jī)Pm=5.5kWnm=960
r/mini=14.36ib=3ig=4.793.計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)(1)各軸的轉(zhuǎn)速。I軸(電動(dòng)機(jī)、小帶輪軸):nI=960(r/min)Ⅱ軸(大帶輪、小齒輪軸):nⅡ(r/min)=320(r/min)Ⅲ軸(大齒輪、滾筒軸):nⅢ=nW(r/min)=66.81(r/min)(2)各軸的功率。I軸(電動(dòng)機(jī)、小帶輪軸):PI=5.05(kW)Ⅱ軸(大帶輪、小齒輪軸):PⅡ=Pmb=5.05×0.95=4.8(kW)Ⅲ軸(大齒輪軸):PⅢ=PⅡrg=4.8×0.99×0.97=4.61(kW)軸號(hào)功率/kW轉(zhuǎn)速/(r/min)高速軸(小齒輪軸)低速軸(大齒輪軸)4.84.6132066.81二、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1.選擇齒輪材料和熱處理方法要設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)無特殊要求,故考慮選用閉式軟齒面齒輪。小齒輪選用45鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度為255HBS,大齒輪材料為45鋼,正火處理,硬度為220HBS。[H1]=610MPa,[H2]=490MPa,[F1]=470MPa,[F2]=345MPa。2.選擇精度等級(jí)運(yùn)輸機(jī)為一般機(jī)械,速度較低,因此選擇8級(jí)精度。3.強(qiáng)度計(jì)算由于是閉式軟齒面齒輪,因此按齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式計(jì)算。TⅡ=9.55106×PⅡ/nⅡ=9.55×106×4.8/320=1.43×105(N
·
mm)d1≥==68.7(mm)4.選擇小齒輪的齒數(shù)z1取z1=25(推薦z1取值范圍20~30)z2=z1×i=254.79=119.75取z2=119。確定模數(shù)m=68.7/25=2.75,取m=3
mm小齒輪:45調(diào)質(zhì)大齒輪:45正火z1=25z2=119m=3
mm中心距a=m(z1+z2)/2=216(mm)主要尺寸分度圓直徑:d1=mz1=325=75(mm),d2=mz2=3119=357(mm)齒輪寬度:b2=dd1=175=75(mm),取b2=75(mm)b1=b2+(5~10)(mm)=80(mm)5.驗(yàn)算齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度復(fù)合齒形系數(shù)YFS1=4.24,YFS2=3.92(可參考《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教材)=71.9MPa≤[F1]≤[F2]強(qiáng)度符合要求。三、軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算1.高速軸(1)選擇軸的材料。因該齒輪無特殊要求,故選用45鋼調(diào)質(zhì)。(2)初估軸的外伸端直徑。d≥C(PⅡ/nⅡ)1/3(mm)考慮軸上有一鍵槽,將軸徑增大4%,即d=(31.07~25.4)×1.04
mm=32.31~26.42
mm;軸頭安裝帶輪,應(yīng)取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值。查表12-10,取d1=dmin=28
mm。(3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并繪制草圖。①
軸的結(jié)構(gòu)分析。要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀,根據(jù)軸上零件的定位、裝拆順序和固定方式及軸的工藝性要求等,初步確定軸的形狀如圖14-2所示。②
確定軸各段的直徑。根據(jù)軸各段直徑確定的原則,本題中各段直徑選取如下:軸段①為軸的最小直徑,已取定d1=28
mm;軸段②要考慮帶輪的定位和安裝密封圈的需要,取d2=34
mm[取定位軸肩高h(yuǎn)=(0.07~0.l)d1];軸段③安裝軸承,為便于裝拆應(yīng)取d3>d2,且與軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)系列符合,故取d3=35
mm(軸承型號(hào)為6207);軸段④安裝齒輪,此直徑盡可能采用推薦的標(biāo)準(zhǔn)系列值(查表10-6),但軸的尺寸不宜取得太大,故取成d4=37.5mm;軸段⑤為軸環(huán),考慮左面軸承的拆卸和右面齒輪的定位和固定,取軸徑d5=45
mm;軸段⑥取與軸段③同樣的直徑,即d6=35
mm。圖14-2③
確定軸各段的長(zhǎng)度。為保證齒輪固定可靠,軸段④的長(zhǎng)度應(yīng)略短于齒輪輪轂長(zhǎng)度(設(shè)齒輪輪轂長(zhǎng)與齒寬b1相等,為80mm),取L4=78mm;為保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰,應(yīng)留一定間隙,取兩者間距為15mm,為保證軸承含在箱體軸承孔中,并考慮軸承的潤滑,取軸承端面距箱體內(nèi)壁距離為5mm(脂潤滑,如為油潤滑應(yīng)取得小些)。故軸段⑤長(zhǎng)度為L(zhǎng)5=(15+5)mm=20mm;根據(jù)軸承內(nèi)圈寬度B=17mm,取軸段⑥長(zhǎng)L6=18mm;因兩軸承相對(duì)齒輪對(duì)稱,故取軸段③長(zhǎng)度L3=(2+20+17)mm=39mm。為了確定L2,必須先確定箱體上軸承孔的長(zhǎng)度L??紤]孔內(nèi)安裝零件,L=B+m+Δ3=17+(0.10~0.15)72+5=29.2~32.8mm。為了避免擰緊螺釘時(shí)端蓋歪斜,一般取m=(0.10~0.15)D,D為軸承外徑??紤]箱外聯(lián)接螺栓扳手空間位置,L≥δ+c1+c2+5~8mm,為此,由表5-3可計(jì)算出箱體壁厚δ=8mm,軸承端蓋旁聯(lián)接螺栓直徑d=12mm,由表5-4查出c1=18mm;c2=16mm。則L≥δ+c1+c2+(5~8)=8+18+16+6=48mm。比較孔內(nèi)安裝零件和箱外聯(lián)接螺栓扳手空間位置的要求,取大值,所以取L=48mm。根據(jù)軸承外徑D=72mm,由表11-7查出軸承端蓋厚度e
=10mm,軸承端蓋上聯(lián)接螺栓為M8。由表10-16查出螺栓頭部高度h≈6mm。為保證帶輪不與軸承端蓋上聯(lián)接螺釘相碰,并使軸承端蓋拆卸方便,帶輪端面與端蓋間應(yīng)留適當(dāng)間隙,再根據(jù)箱體和軸承端蓋的尺寸取定軸段②長(zhǎng)度,L2=L-B-Δ3+e+h+(10~15)=48-5-17+10+6+(10~15)=52~57mm,取L2=54mm;根據(jù)帶輪孔長(zhǎng)度L=(1.5~2)d1mm,取L1=45mm。2.低速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(略)注意:低速軸外伸端直徑的確定:①
d≥C(PⅢ/nⅢ)1/3。②
考慮軸上有一鍵槽,將軸徑增大4%。③
軸頭安裝聯(lián)軸器,應(yīng)按聯(lián)軸器孔徑取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值,查表10-24。b1=80mmb2=75mm強(qiáng)度足夠高速軸:45鋼調(diào)質(zhì)d1=dmin=28mmd2=34mmd3=35mmd4=37.5mmd5=45mmd6=35mmL4=78mmL5=20mmL6=18mmL3=39mmL2=54mmL1=45mm表10-5機(jī)械傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比概略值類別傳動(dòng)類別效率單級(jí)傳動(dòng)比最大常用圓柱齒輪傳動(dòng)7級(jí)精度(稀油潤滑)8級(jí)精度(稀油潤滑)9級(jí)精度(稀油潤滑)開式傳動(dòng)(脂潤滑)0.980.970.960.94~0.9610153~54~6錐齒輪傳動(dòng)7級(jí)精度(稀油潤滑)8級(jí)精度(稀油潤滑)開式傳動(dòng)(脂潤滑)0.970.94~0.970.92~0.956662~32~34帶傳動(dòng)V帶傳動(dòng)0.9572~4鏈傳動(dòng)開式閉式0.90~0.930.95~0.9772~4蝸桿傳動(dòng)自鎖單頭雙頭四頭0.40~0.450.70~0.750.75~0.820.82~0.92開式100閉式8015~6010~40一對(duì)滾動(dòng)轉(zhuǎn)承球軸承滾子軸承0.990.98一對(duì)滑動(dòng)軸承潤滑不良正常潤滑液體摩擦0.940.970.99聯(lián)軸器0.99運(yùn)輸滾筒0.94~0.96螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)(滑動(dòng))0.30~0.60表12-10帶輪孔徑系列值161820222425283032353840424550556065707580859095100110120130140150表10-6標(biāo)準(zhǔn)尺寸(直徑、長(zhǎng)度和高度等)(摘自GB/T2822-2005)(單位:mm)R10R20R40R10R20R40R10R20R40R10R20R4010.010.040.040.040.014014050050050011.242.515053012.512.512.545.545.516016016056056013.247.517060014.014.050.050.550.018018063063063015.053.019067016.016.016.056.556.520020020071071017.060.021275018.018.063636322422480080080019.06723685020.020.020.0717125025025090090021.27526595022.422.48080802802801
0001
0001
00023.68530025.025.025.0909031531531526.59533528.028.010010010035535530.010637531.531.531.511211240040040033.511842535.535.512512512545045037.5132475表5-3減速器鑄造箱體的結(jié)構(gòu)尺寸(參考圖5-15)名稱符號(hào)單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器尺寸關(guān)系箱座(體)壁厚δ0.025δ+1≥8箱蓋壁厚δ10.085δ≥8箱座、箱蓋、箱座底的凸緣厚度(b、b1、b2)b=1.5δ;b1=1.5δ;b2=2.5δ地腳螺栓直徑及數(shù)目(df、n)a≤100>100~200>200≥4df120.04a+80.047a+8軸承旁聯(lián)接螺栓直徑d10.75df箱座、箱蓋聯(lián)接螺栓直徑d2(0.5~0.6)df軸承端蓋螺釘直徑d3查表11-7檢查孔蓋螺釘直徑d4d4=
6锪孔直徑D0;df、d2至箱外壁的距離c1;df、d2至凸緣邊緣的距離c2查表5-4軸承座外徑D2凸緣式軸承蓋:D2=D
+(5~5.5)d3;D為軸承外徑嵌入式軸承蓋:D2=1.25D
+10
mm軸承旁聯(lián)接螺栓距離S以d1螺栓和d3螺釘互不干涉為準(zhǔn)盡量靠近,一般S≈D2軸承旁凸臺(tái)半徑R1R1≈c2軸承旁凸臺(tái)高度h根據(jù)低速軸軸承外徑D2和d1扳手空間c1的要求,由結(jié)構(gòu)確定箱外壁至軸承座端面距離L1c1+c2+(5~8)箱座、箱蓋的肋厚m1、mm1>0.85δ1;m≥0.85δΔ1≥1.2δ表5-4螺栓安裝尺寸尺寸符號(hào)螺栓直徑M6M8M10M12M14M16M18M20M22M24M27M30c1min121416182022242630343840c2min101214161820222426283235D0152024283234384244505562R0max5810表11-7凸緣式軸承端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸符號(hào)尺寸關(guān)系符號(hào)尺寸關(guān)系D(軸承外徑)30~6062~100110~130140~280D5D1-
(2.5~3)
d3d3(螺釘直徑)6~88~1010~1212~16e1.2d3n(螺釘數(shù))4466e1(0.1~0.15)D(e1≥e)d0d3
+
(1~2)m由結(jié)構(gòu)確定D1無套杯時(shí):D1
=
D
+
2.5d328~10有套杯時(shí):D1
=
D
+
2.5d3
+
22b8~10套杯厚度:s2
=
7~12h(0.8~1)bD2D1
+(2.5~3)d3透蓋密封槽的結(jié)構(gòu)尺寸由密封方式及其裝置決定非全螺紋A和B級(jí)(GB/T
5782-2000)表10-16六角頭螺栓(單位:mm)全螺紋A和B級(jí)(GB/T
5783-2000)GB/T
5782-2000GB/T
5783-2000標(biāo)記示例:螺紋規(guī)格d
=
M12,公稱長(zhǎng)度l
=
80
mm,性能等級(jí)為8.8級(jí)、表面氧化、A級(jí)六角頭螺栓螺栓GB/T5782-2000,M12
×
80螺紋規(guī)格dM5M6M8M10M12(M14)M16(M18)M20(M22)M24(M27)M30k公稱3.545.36.47.58.81011.512.514151718.7cmax0.50.60.8smax8101316182124273034364146emin產(chǎn)品等級(jí)A8.9711.0514.3817.7720.0323.3526.7530.1433.5337.7239.98——B8.6310.8914.2017.5919.8522.7826.1729.5632.9537.2939.5545.2050.85dwmin產(chǎn)品等級(jí)A6.98.911.614.616.619.622.525.328.231.733.6——B6.78.711.414.416.419.222.024.827.731.433.23842.7rmin0.20.250.40.60.81非全螺紋a5Pb(參考)l<12516182226303438424650546066125≤l≤200——2832364044485256606672l>200—————5357616569737985l范圍25~5030~6035~8040~10045~12050~14055~16060~18065~20070~22080~24090~26090~300全螺紋a2.43.03.754.55.2567.5910.5l范圍8~5012~6016~8020~10025~10030~14035~10035~18040~10045~20040~10055~20040~100l系列公稱8,12,16,20~70(5進(jìn)位),80~160(10進(jìn)位),180~300(20進(jìn)位)注:1.括號(hào)內(nèi)為盡量不采用規(guī)格,非全螺紋的l范圍為商品規(guī)格。2.產(chǎn)品等級(jí):A
級(jí)用于d≤24或l≤10d(或l≤150
mm),B級(jí)用于d>24或l>10d(或l>150
mm)。表10-24LT型彈性套柱銷聯(lián)軸器(摘自GB/T4323-2002)標(biāo)記示例:例1:TL6聯(lián)軸器4標(biāo)記示例:例1:TL6聯(lián)軸器40×112GB/T4323-2002主動(dòng)端d1=40
mm,Y型軸孔L=112
mmA型鍵槽從動(dòng)端d2=40
mm,Y型軸孔L=112
mmA型鍵槽例2:TL3聯(lián)軸器GB/T4323-2002主動(dòng)端dz=16
mm,Z型軸孔L1=30
mmC型鍵槽從動(dòng)端d2=18
mm,J型軸孔L1=30
mmB型鍵槽型號(hào)公稱轉(zhuǎn)距Tn/N·m許用轉(zhuǎn)速[n]/(r/min)軸孔直徑d1,d2,dz軸孔長(zhǎng)度DD1D2bb1sA轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
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