① V帶的v帶設計
(1)V帶通常都是無端環帶,為便於安裝,應調整軸間距和預緊力。對於沒有張緊專輪的傳動,其中一根軸的軸承屬位置應該能沿帶長方向移動。
(2)傳動的結構應便於V帶的安裝與更換。
(3)水平或接近水平的帶傳動,應使帶的緊邊在下,松邊在上,可增大小帶輪的包角。
(4)多根V帶傳動時,為避免各根V帶的載荷分布不均,同一帶輪上V帶的長度應進行配組。更換必須全部帶同時更換。
(5)採用張緊輪傳動,會增加帶的曲撓次數,縮短帶的壽命。
(6)傳動裝置中,兩帶輪對應的輪槽中心平面的平面度應小於0.002a(a--軸間距);帶輪軸線的平行度應小於0.006a。
(7)普通V帶和窄V帶不得混用在同一傳動裝置中。
V帶的型號選取根據帶傳動的設計功率p和小帶輪轉速n按圖初選帶型,所選帶型是否符合標准,需考慮傳動的空間位置要求以及帶的根數等方能最後確定
② 帶式輸送機傳動裝置設計
【傳動方案擬定】
工作條件:使用年限10年,每年按300天計算,兩班制工作,載荷平穩。
原始數據:滾筒圓周力F=1.7KN;帶速V=1.4m/s;
滾筒直徑D=220mm。
【電動機的選擇】
電動機類型和結構型式的選擇:按已知的工作要求和 條件,選用 Y系列三相非同步電動機。
確定電動機的功率:
傳動裝置的總效率:
η總=η帶×η2軸承×η齒輪×η聯軸器×η滾筒
=0.96×0.992×0.97×0.99×0.95
=0.86
電機所需的工作功率:
Pd=FV/1000η總
=1700×1.4/1000×0.86
=2.76KW
確定電動機轉速:
滾筒軸的工作轉速:
Nw=60×1000V/πD
=60×1000×1.4/π×220
=121.5r/min
③ 機械零件CAD設計 ——普通V帶傳動及鍵設計
1)計算功率
由表查得:工作情況系數 =1.2,
故 = * =1.2*5.5=6.6kw
2) 選取普通V帶型號
根據 =6.6kw, =144.r/min由機械設計基礎書本圖12-13確定選用A型V帶
3)確定小帶輪和大帶輪的基準直徑 ,
由表12.7取 =100mm, =1%,則
= / * (1- )=480/80*100*(1-0.01)=297mm
據表取 =300mm,則大帶輪的實際轉速
= * *(1- )/ =1440*100*(1-0.01)/300=475.2r/min
其誤差絕對值小於5%,故允許。
4)驗算帶速
= * * /(60*1000)=3.14*100*1440/(60*1000)=7.536m/s
在5m/s~25m/s范圍內,帶速合適。
5)確定帶長和中心距
由書本式12-18得
0.55( + )+h≤a≤2*( + )
即 228≤a≤800
初步選取中心距 a=600mm, 由式12-2得帶長
=2*a+ *( )/2+ /(4*a)
=2*600+3.14*(100+300)/2+
=1844.667mm
由表12.3選取基準長度 =1800mm
由式12-3計算實際中心距
a=
=
=577.340mm<800mm
6) 驗算小帶輪包角
由式12-1得 =180°- *57.3°/a
=180°-(300-100)*57.3°/577.340
=160.15°>120° , 合適。
7)確定V帶根數
由書本表12.4查得 =1.322kw,由表12.5查得 =0.17kw,
由表12.8查得 =0.95, 由表12.3查得 =1.01
由式12-19得
Z= = =4.616
故取 Z=5(根)
8)求壓軸力
壓軸力由表12.2查得 q=0.10kg/m,
由式12-20得 單根V帶張緊力
= =
=98.362(N)
由式12-21得 壓軸力
=2*5*98.362*sin
=935.836(N)
①軸Ⅰ上的鍵的校核
軸Ⅰ上的鍵12*8*70和鍵14*9*63
因為軸、鍵、輪轂的材料均為鋼,故有書本表9.11查得 ,
,故軸Ⅰ上的鍵聯接強度足夠,合適。
②軸Ⅱ上的鍵的校核
軸Ⅱ上的鍵16*10*90和鍵16*10*56
因為軸、鍵、輪轂的材料均為鋼,故有書本表9.11查得 ,
,
,故軸Ⅱ上的鍵聯接強度足夠,合適。
③軸Ⅲ上的鍵的校核
軸Ⅲ上的鍵22*14*80和鍵20*10*100
因為軸、鍵、輪轂的材料均為鋼,故有書本表9.11查得 ,
,
,
,
故軸Ⅲ上的鍵聯接強度足夠,合適。
11.聯軸器的選擇
故選用聯軸器的型號為 LX4型 ZC75*107.
這個是我以前做過的,你代入自己的數據算一下就行了
④ V帶傳動的張緊設計
由於V帶傳動的材料不是完全彈性體,帶在工作一段時間後會發生伸長而鬆弛,張緊力降低。內因此,V帶傳動應設置容張緊裝置,以保持正常工作。
V帶張緊裝置,一般應安裝在松邊內側,使帶只受單向彎曲,以減少壽命損失;同時張緊輪還應盡量靠近大帶輪,以減少對包角的影響。當V帶傳動中任何一個帶輪的軸心都不能移動時,所使用V帶的長度要能使V帶在處於固定位置的帶輪之間裝卸,在裝掛完後,可用張緊輪將其張緊到運轉狀態。該張緊輪要能在張緊力的調整范圍內調整,也包括對使用後V帶伸長的調整。
⑤ 機械設計課程設計---設計盤磨機傳動裝置!!!
我也在做這個題也 老兄
我只能提供樣本給你哈 具體的還是得靠你自己啦
目 錄
一 課程設計書 2
二 設計要求 2
三 設計步驟 2
1. 傳動裝置總體設計方案 3
2. 電動機的選擇 4
3. 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 5
4. 計算傳動裝置的運動和動力參數 5
6. 齒輪的設計 8
7. 滾動軸承和傳動軸的設計 19
8. 鍵聯接設計 26
9. 箱體結構的設計 27
10.潤滑密封設計 30
11.聯軸器設計 30
四 設計小結 31
五 參考資料 32
一. 課程設計書
設計課題:
設計一用於帶式運輸機上的兩級齒輪減速器.運輸機連續單向運轉,載荷有輕微沖擊,工作環境多塵,通風良好,空載起動,捲筒效率為0.96(包括其支承軸承效率的損失),減速器小批量生產,使用期限10年(300天/年),三班制工作,滾筒轉速容許速度誤差為5%,車間有三相交流,電壓380/220V。
參數:
皮帶有效拉力F(KN) 3.2
皮帶運行速度V(m/s) 1.4
滾筒直徑D(mm) 400
二. 設計要求
1.減速器裝配圖1張(0號)。
2.零件工作圖2-3張(A2)。
3.設計計算說明書1份。
三. 設計步驟
1. 傳動裝置總體設計方案
2. 電動機的選擇
3. 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比
4. 計算傳動裝置的運動和動力參數
5. 齒輪的設計
6. 滾動軸承和傳動軸的設計
7. 鍵聯接設計
8. 箱體結構設計
9. 潤滑密封設計
10. 聯軸器設計
1.傳動裝置總體設計方案:
1. 組成:傳動裝置由電機、減速器、工作機組成。
2. 特點:齒輪相對於軸承不對稱分布,故沿軸向載荷分布不均勻,
要求軸有較大的剛度。
3. 確定傳動方案:考慮到電機轉速高,傳動功率大,將V帶設置在高速級。
其傳動方案如下:
圖一:(傳動裝置總體設計圖)
初步確定傳動系統總體方案如:傳動裝置總體設計圖所示。
選擇V帶傳動和二級圓柱斜齒輪減速器。
傳動裝置的總效率
為V帶的傳動效率, 為軸承的效率,
為對齒輪傳動的效率,(齒輪為7級精度,油脂潤滑)
為聯軸器的效率, 為滾筒的效率
因是薄壁防護罩,採用開式效率計算。
取 =0.96 =0.98 =0.95 =0.99 =0.96
=0.96× × ×0.99×0.96=0.760;
2.電動機的選擇
電動機所需工作功率為: P =P/η =3200×1.4/1000×0.760=3.40kW
滾筒軸工作轉速為n= = =66.88r/min,
經查表按推薦的傳動比合理范圍,V帶傳動的傳動比i =2~4,二級圓柱斜齒輪減速器傳動比i =8~40,
則總傳動比合理范圍為i =16~160,電動機轉速的可選范圍為n =i ×n=(16~160)×66.88=1070.08~10700.8r/min。
綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比,
選定型號為Y112M—4的三相非同步電動機,額定功率為4.0
額定電流8.8A,滿載轉速 1440 r/min,同步轉速1500r/min。
方案 電動機型號 額定功 率
P
kw 電動機轉速
電動機重量
N 參考價格
元 傳動裝置的傳動比
同步轉速 滿載轉速 總傳動 比 V帶傳 動 減速器
1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 125.65 3.5 35.90
3.確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比
(1)總傳動比
由選定的電動機滿載轉速n 和工作機主動軸轉速n,可得傳動裝置總傳動比為 =n /n=1440/66.88=17.05
(2)分配傳動裝置傳動比
= ×
式中 分別為帶傳動和減速器的傳動比。
為使V帶傳動外廓尺寸不致過大,初步取 =2.3(實際的傳動比要在設計V帶傳動時,由所選大、小帶輪的標準直徑之比計算),則減速器傳動比為
= =17.05/2.3=7.41
根據展開式布置,考慮潤滑條件,為使兩級大齒輪直徑相近,查圖得高速級傳動比為 =3.24,則 = =2.29
4.計算傳動裝置的運動和動力參數
(1) 各軸轉速
= =1440/2.3=626.09r/min
= =626.09/3.24=193.24r/min
= / =193.24/2.29=84.38 r/min
= =84.38 r/min
(2) 各軸輸入功率
= × =3.40×0.96=3.26kW
= ×η2× =3.26×0.98×0.95=3.04kW
= ×η2× =3.04×0.98×0.95=2.83kW
= ×η2×η4=2.83×0.98×0.99=2.75kW
則各軸的輸出功率:
= ×0.98=3.26×0.98=3.19 kW
= ×0.98=3.04×0.98=2.98 kW
= ×0.98=2.83×0.98=2.77kW
= ×0.98=2.75×0.98=2.70 kW
(3) 各軸輸入轉矩
= × × N•m
電動機軸的輸出轉矩 =9550 =9550×3.40/1440=22.55 N•m
所以: = × × =22.55×2.3×0.96=49.79 N•m
= × × × =49.79×3.24×0.96×0.98=151.77 N•m
= × × × =151.77×2.29×0.98×0.95=326.98N•m
= × × =326.98×0.95×0.99=307.52 N•m
輸出轉矩: = ×0.98=49.79×0.98=48.79 N•m
= ×0.98=151.77×0.98=148.73 N•m
= ×0.98=326.98×0.98=320.44N•m
= ×0.98=307.52×0.98=301.37 N•m
運動和動力參數結果如下表
軸名 功率P KW 轉矩T Nm 轉速r/min
輸入 輸出 輸入 輸出
電動機軸 3.40 22.55 1440
1軸 3.26 3.19 49.79 48.79 626.09
2軸 3.04 2.98 151.77 148.73 193.24
3軸 2.83 2.77 326.98 320.44 84.38
4軸 2.75 2.70 307.52 301.37 84.38
5.齒輪的設計
(一)高速級齒輪傳動的設計計算
1. 齒輪材料,熱處理及精度
考慮此減速器的功率及現場安裝的限制,故大小齒輪都選用硬齒面漸開線斜齒輪
(1)齒輪材料及熱處理
① 材料:高速級小齒輪選用45#鋼調質,齒面硬度為小齒輪 280HBS 取小齒齒數 =24
高速級大齒輪選用45#鋼正火,齒面硬度為大齒輪 240HBS Z = ×Z =3.24×24=77.76 取Z =78.
② 齒輪精度
按GB/T10095-1998,選擇7級,齒根噴丸強化。
2.初步設計齒輪傳動的主要尺寸
按齒面接觸強度設計
確定各參數的值:
①試選 =1.6
查課本 圖10-30 選取區域系數 Z =2.433
由課本 圖10-26
則
②由課本 公式10-13計算應力值環數
N =60n j =60×626.09×1×(2×8×300×8)
=1.4425×10 h
N = =4.45×10 h #(3.25為齒數比,即3.25= )
③查課本 10-19圖得:K =0.93 K =0.96
④齒輪的疲勞強度極限
取失效概率為1%,安全系數S=1,應用 公式10-12得:
[ ] = =0.93×550=511.5
[ ] = =0.96×450=432
許用接觸應力
⑤查課本由 表10-6得: =189.8MP
由 表10-7得: =1
T=95.5×10 × =95.5×10 ×3.19/626.09
=4.86×10 N.m
3.設計計算
①小齒輪的分度圓直徑d
=
②計算圓周速度
③計算齒寬b和模數
計算齒寬b
b= =49.53mm
計算摸數m
初選螺旋角 =14
=
④計算齒寬與高之比
齒高h=2.25 =2.25×2.00=4.50
= =11.01
⑤計算縱向重合度
=0.318 =1.903
⑥計算載荷系數K
使用系數 =1
根據 ,7級精度, 查課本由 表10-8得
動載系數K =1.07,
查課本由 表10-4得K 的計算公式:
K = +0.23×10 ×b
=1.12+0.18(1+0.6 1) ×1+0.23×10 ×49.53=1.42
查課本由 表10-13得: K =1.35
查課本由 表10-3 得: K = =1.2
故載荷系數:
K=K K K K =1×1.07×1.2×1.42=1.82
⑦按實際載荷系數校正所算得的分度圓直徑
d =d =49.53× =51.73
⑧計算模數
=
4. 齒根彎曲疲勞強度設計
由彎曲強度的設計公式
≥
⑴ 確定公式內各計算數值
① 小齒輪傳遞的轉矩 =48.6kN•m
確定齒數z
因為是硬齒面,故取z =24,z =i z =3.24×24=77.76
傳動比誤差 i=u=z / z =78/24=3.25
Δi=0.032% 5%,允許
② 計算當量齒數
z =z /cos =24/ cos 14 =26.27
z =z /cos =78/ cos 14 =85.43
③ 初選齒寬系數
按對稱布置,由表查得 =1
④ 初選螺旋角
初定螺旋角 =14
⑤ 載荷系數K
K=K K K K =1×1.07×1.2×1.35=1.73
⑥ 查取齒形系數Y 和應力校正系數Y
查課本由 表10-5得:
齒形系數Y =2.592 Y =2.211
應力校正系數Y =1.596 Y =1.774
⑦ 重合度系數Y
端面重合度近似為 =[1.88-3.2×( )] =[1.88-3.2×(1/24+1/78)]×cos14 =1.655
=arctg(tg /cos )=arctg(tg20 /cos14 )=20.64690
=14.07609
因為 = /cos ,則重合度系數為Y =0.25+0.75 cos / =0.673
⑧ 螺旋角系數Y
軸向重合度 = =1.825,
Y =1- =0.78
⑨ 計算大小齒輪的
安全系數由表查得S =1.25
工作壽命兩班制,8年,每年工作300天
小齒輪應力循環次數N1=60nkt =60×271.47×1×8×300×2×8=6.255×10
大齒輪應力循環次數N2=N1/u=6.255×10 /3.24=1.9305×10
查課本由 表10-20c得到彎曲疲勞強度極限
小齒輪 大齒輪
查課本由 表10-18得彎曲疲勞壽命系數:
K =0.86 K =0.93
取彎曲疲勞安全系數 S=1.4
[ ] =
[ ] =
大齒輪的數值大.選用.
⑵ 設計計算
① 計算模數
對比計算結果,由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數m 大於由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數,按GB/T1357-1987圓整為標准模數,取m =2mm但為了同時滿足接觸疲勞強度,需要按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d =51.73 來計算應有的齒數.於是由:
z = =25.097 取z =25
那麼z =3.24×25=81
② 幾何尺寸計算
計算中心距 a= = =109.25
將中心距圓整為110
按圓整後的中心距修正螺旋角
=arccos
因 值改變不多,故參數 , , 等不必修正.
計算大.小齒輪的分度圓直徑
d = =51.53
d = =166.97
計算齒輪寬度
B=
圓整的
(二) 低速級齒輪傳動的設計計算
⑴ 材料:低速級小齒輪選用45鋼調質,齒面硬度為小齒輪 280HBS 取小齒齒數 =30
速級大齒輪選用45鋼正火,齒面硬度為大齒輪 240HBS z =2.33×30=69.9 圓整取z =70.
⑵ 齒輪精度
按GB/T10095-1998,選擇7級,齒根噴丸強化。
⑶ 按齒面接觸強度設計
1. 確定公式內的各計算數值
①試選K =1.6
②查課本由 圖10-30選取區域系數Z =2.45
③試選 ,查課本由 圖10-26查得
=0.83 =0.88 =0.83+0.88=1.71
應力循環次數
N =60×n ×j×L =60×193.24×1×(2×8×300×8)
=4.45×10
N = 1.91×10
由課本 圖10-19查得接觸疲勞壽命系數
K =0.94 K = 0.97
查課本由 圖10-21d
按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 ,
大齒輪的接觸疲勞強度極限
取失效概率為1%,安全系數S=1,則接觸疲勞許用應力
[ ] = =
[ ] = =0.98×550/1=517
[ 540.5
查課本由 表10-6查材料的彈性影響系數Z =189.8MP
選取齒寬系數
T=95.5×10 × =95.5×10 ×2.90/193.24
=14.33×10 N.m
=65.71
2. 計算圓周速度
0.665
3. 計算齒寬
b= d =1×65.71=65.71
4. 計算齒寬與齒高之比
模數 m =
齒高 h=2.25×m =2.25×2.142=5.4621
=65.71/5.4621=12.03
5. 計算縱向重合度
6. 計算載荷系數K
K =1.12+0.18(1+0.6 +0.23×10 ×b
=1.12+0.18(1+0.6)+ 0.23×10 ×65.71=1.4231
使用系數K =1
同高速齒輪的設計,查表選取各數值
=1.04 K =1.35 K =K =1.2
故載荷系數
K= =1×1.04×1.2×1.4231=1.776
7. 按實際載荷系數校正所算的分度圓直徑
d =d =65.71×
計算模數
3. 按齒根彎曲強度設計
m≥
一確定公式內各計算數值
(1) 計算小齒輪傳遞的轉矩 =143.3kN•m
(2) 確定齒數z
因為是硬齒面,故取z =30,z =i ×z =2.33×30=69.9
傳動比誤差 i=u=z / z =69.9/30=2.33
Δi=0.032% 5%,允許
(3) 初選齒寬系數
按對稱布置,由表查得 =1
(4) 初選螺旋角
初定螺旋角 =12
(5) 載荷系數K
K=K K K K =1×1.04×1.2×1.35=1.6848
(6) 當量齒數
z =z /cos =30/ cos 12 =32.056
z =z /cos =70/ cos 12 =74.797
由課本 表10-5查得齒形系數Y 和應力修正系數Y
(7) 螺旋角系數Y
軸向重合度 = =2.03
Y =1- =0.797
(8) 計算大小齒輪的
查課本由 圖10-20c得齒輪彎曲疲勞強度極限
查課本由 圖10-18得彎曲疲勞壽命系數
K =0.90 K =0.93 S=1.4
[ ] =
[ ] =
計算大小齒輪的 ,並加以比較
大齒輪的數值大,選用大齒輪的尺寸設計計算.
① 計算模數
對比計算結果,由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數m 大於由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數,按GB/T1357-1987圓整為標准模數,取m =3mm但為了同時滿足接觸疲勞強度,需要按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d =72.91 來計算應有的齒數.
z = =27.77 取z =30
z =2.33×30=69.9 取z =70
② 初算主要尺寸
計算中心距 a= = =102.234
將中心距圓整為103
修正螺旋角
=arccos
因 值改變不多,故參數 , , 等不必修正
分度圓直徑
d = =61.34
d = =143.12
計算齒輪寬度
圓整後取
低速級大齒輪如上圖:
齒輪各設計參數附表
1. 各軸轉速n
(r/min)
(r/min)
(r/min)
(r/min)
626.09 193.24 84.38 84.38
2. 各軸輸入功率 P
(kw)
(kw)
(kw)
(kw)
3.26 3.04 2.83 2.75
3. 各軸輸入轉矩 T
(kN•m)
(kN•m)
(kN•m)
(kN•m)
49.79 151.77 326.98 307.52
6.傳動軸承和傳動軸的設計
1. 傳動軸承的設計
⑴. 求輸出軸上的功率P ,轉速 ,轉矩
P =2.83KW =84.38r/min
=326.98N.m
⑵. 求作用在齒輪上的力
已知低速級大齒輪的分度圓直徑為
=143.21
而 F =
F = F
F = F tan =4348.16×0.246734=1072.84N
圓周力F ,徑向力F 及軸向力F 的方向如圖示:
⑶. 初步確定軸的最小直徑
先按課本15-2初步估算軸的最小直徑,選取軸的材料為45鋼,調質處理,根據課本 取
輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯軸器處的直徑 ,為了使所選的軸與聯軸器吻合,故需同時選取聯軸器的型號
查課本 ,選取
因為計算轉矩小於聯軸器公稱轉矩,所以
查《機械設計手冊》
選取LT7型彈性套柱銷聯軸器其公稱轉矩為500Nm,半聯軸器的孔徑
⑷. 根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
① 為了滿足半聯軸器的要求的軸向定位要求,Ⅰ-Ⅱ軸段右端需要制出一軸肩,故取Ⅱ-Ⅲ的直徑 ;左端用軸端擋圈定位,按軸端直徑取擋圈直徑 半聯軸器與 為了保證軸端擋圈只壓在半聯軸器上而不壓在軸端上, 故Ⅰ-Ⅱ的長度應比 略短一些,現取
② 初步選擇滾動軸承.因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列角接觸球軸承.參照工作要求並根據 ,由軸承產品目錄中初步選取0基本游隙組 標准精度級的單列角接觸球軸承7010C型.
D B
軸承代號
45 85 19 58.8 73.2 7209AC
45 85 19 60.5 70.2 7209B
45 100 25 66.0 80.0 7309B
50 80 16 59.2 70.9 7010C
50 80 16 59.2 70.9 7010AC
50 90 20 62.4 77.7 7210C
2. 從動軸的設計
對於選取的單向角接觸球軸承其尺寸為的 ,故 ;而 .
右端滾動軸承採用軸肩進行軸向定位.由手冊上查得7010C型軸承定位軸肩高度 mm,
③ 取安裝齒輪處的軸段 ;齒輪的右端與左軸承之間採用套筒定位.已知齒輪 的寬度為75mm,為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪,此軸段應略短於輪轂寬度,故取 . 齒輪的左端採用軸肩定位,軸肩高3.5,取 .軸環寬度 ,取b=8mm.
④ 軸承端蓋的總寬度為20mm(由減速器及軸承端蓋的結構設計而定) .根據軸承端蓋的裝拆及便於對軸承添加潤滑脂的要求,取端蓋的外端面與半聯軸器右端面間的距離 ,故取 .
⑤ 取齒輪距箱體內壁之距離a=16 ,兩圓柱齒輪間的距離c=20 .考慮到箱體的鑄造誤差,在確定滾動軸承位置時,應距箱體內壁一段距離 s,取s=8 ,已知滾動軸承寬度T=16 ,
高速齒輪輪轂長L=50 ,則
至此,已初步確定了軸的各端直徑和長度.
5. 求軸上的載荷
首先根據結構圖作出軸的計算簡圖, 確定頂軸承的支點位置時,
查《機械設計手冊》20-149表20.6-7.
對於7010C型的角接觸球軸承,a=16.7mm,因此,做為簡支梁的軸的支承跨距.
傳動軸總體設計結構圖:
(從動軸)
(中間軸)
(主動軸)
從動軸的載荷分析圖:
6. 按彎曲扭轉合成應力校核軸的強度
根據
= =
前已選軸材料為45鋼,調質處理。
查表15-1得[ ]=60MP
〈 [ ] 此軸合理安全
7. 精確校核軸的疲勞強度.
⑴. 判斷危險截面
截面A,Ⅱ,Ⅲ,B只受扭矩作用。所以A Ⅱ Ⅲ B無需校核.從應力集中對軸的疲勞強度的影響來看,截面Ⅵ和Ⅶ處過盈配合引起的應力集中最嚴重,從受載來看,截面C上的應力最大.截面Ⅵ的應力集中的影響和截面Ⅶ的相近,但是截面Ⅵ不受扭矩作用,同時軸徑也較大,故不必做強度校核.截面C上雖然應力最大,但是應力集中不大,而且這里的直徑最大,故C截面也不必做強度校核,截面Ⅳ和Ⅴ顯然更加不必要做強度校核.由第3章的附錄可知,鍵槽的應力集中較系數比過盈配合的小,因而,該軸只需膠合截面Ⅶ左右兩側需驗證即可.
⑵. 截面Ⅶ左側。
抗彎系數 W=0.1 = 0.1 =12500
抗扭系數 =0.2 =0.2 =25000
截面Ⅶ的右側的彎矩M為
截面Ⅳ上的扭矩 為 =311.35
截面上的彎曲應力
截面上的扭轉應力
= =
軸的材料為45鋼。調質處理。
由課本 表15-1查得:
因
經插入後得
2.0 =1.31
軸性系數為
=0.85
K =1+ =1.82
K =1+ ( -1)=1.26
所以
綜合系數為: K =2.8
K =1.62
碳鋼的特性系數 取0.1
取0.05
安全系數
S = 25.13
S 13.71
≥S=1.5 所以它是安全的
截面Ⅳ右側
抗彎系數 W=0.1 = 0.1 =12500
抗扭系數 =0.2 =0.2 =25000
截面Ⅳ左側的彎矩M為 M=133560
截面Ⅳ上的扭矩 為 =295
截面上的彎曲應力
截面上的扭轉應力
= = K =
K =
所以
綜合系數為:
K =2.8 K =1.62
碳鋼的特性系數
取0.1 取0.05
安全系數
S = 25.13
S 13.71
≥S=1.5 所以它是安全的
8.鍵的設計和計算
①選擇鍵聯接的類型和尺寸
一般8級以上精度的尺寸的齒輪有定心精度要求,應用平鍵.
根據 d =55 d =65
查表6-1取: 鍵寬 b =16 h =10 =36
b =20 h =12 =50
②校和鍵聯接的強度
查表6-2得 [ ]=110MP
工作長度 36-16=20
50-20=30
③鍵與輪轂鍵槽的接觸高度
K =0.5 h =5
K =0.5 h =6
由式(6-1)得:
<[ ]
<[ ]
兩者都合適
取鍵標記為:
鍵2:16×36 A GB/T1096-1979
鍵3:20×50 A GB/T1096-1979
9.箱體結構的設計
減速器的箱體採用鑄造(HT200)製成,採用剖分式結構為了保證齒輪佳合質量,
大端蓋分機體採用 配合.
1. 機體有足夠的剛度
在機體為加肋,外輪廓為長方形,增強了軸承座剛度
2. 考慮到機體內零件的潤滑,密封散熱。
因其傳動件速度小於12m/s,故採用侵油潤油,同時為了避免油攪得沉渣濺起,齒頂到油池底面的距離H為40mm
為保證機蓋與機座連接處密封,聯接凸緣應有足夠的寬度,聯接表面應精創,其表面粗糙度為
3. 機體結構有良好的工藝性.
鑄件壁厚為10,圓角半徑為R=3。機體外型簡單,拔模方便.
4. 對附件設計
A 視孔蓋和窺視孔
在機蓋頂部開有窺視孔,能看到 傳動零件齒合區的位置,並有足夠的空間,以便於能伸入進行操作,窺視孔有蓋板,機體上開窺視孔與凸緣一塊,有便於機械加工出支承蓋板的表面並用墊片加強密封,蓋板用鑄鐵製成,用M6緊固
B 油螺塞:
放油孔位於油池最底處,並安排在減速器不與其他部件靠近的一側,以便放油,放油孔用螺塞堵住,因此油孔處的機體外壁應凸起一塊,由機械加工成螺塞頭部的支承面,並加封油圈加以密封。
C 油標:
油標位在便於觀察減速器油麵及油麵穩定之處。
油尺安置的部位不能太低,以防油進入油尺座孔而溢出.
D 通氣孔:
由於減速器運轉時,機體內溫度升高,氣壓增大,為便於排氣,在機蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器,以便達到體內為壓力平衡.
E 蓋螺釘:
啟蓋螺釘上的螺紋長度要大於機蓋聯結凸緣的厚度。
釘桿端部要做成圓柱形,以免破壞螺紋.
F 位銷:
為保證剖分式機體的軸承座孔的加工及裝配精度,在機體聯結凸緣的長度方向各安裝一圓錐定位銷,以提高定位精度.
G 吊鉤:
在機蓋上直接鑄出吊鉤和吊環,用以起吊或搬運較重的物體.
減速器機體結構尺寸如下:
名稱 符號 計算公式 結果
箱座壁厚
10
箱蓋壁厚
9
箱蓋凸緣厚度
12
箱座凸緣厚度
15
箱座底凸緣厚度
25
地腳螺釘直徑
M24
地腳螺釘數目
查手冊 6
軸承旁聯接螺栓直徑
M12
機蓋與機座聯接螺栓直徑
=(0.5~0.6)
M10
軸承端蓋螺釘直徑
=(0.4~0.5)
10
視孔蓋螺釘直徑
=(0.3~0.4)
8
定位銷直徑
=(0.7~0.8)
8
, , 至外機壁距離
查機械課程設計指導書表4 34
22
18
, 至凸緣邊緣距離
查機械課程設計指導書表4 28
16
外機壁至軸承座端面距離
= + +(8~12)
50
大齒輪頂圓與內機壁距離
>1.2
15
齒輪端面與內機壁距離
>
10
機蓋,機座肋厚
9 8.5
軸承端蓋外徑
+(5~5.5)
120(1軸)125(2軸)
150(3軸)
軸承旁聯結螺栓距離
120(1軸)125(2軸)
150(3軸)
10. 潤滑密封設計
對於二級圓柱齒輪減速器,因為傳動裝置屬於輕型的,且傳速較低,所以其速度遠遠小於 ,所以採用脂潤滑,箱體內選用SH0357-92中的50號潤滑,裝至規定高度.
油的深度為H+
H=30 =34
所以H+ =30+34=64
其中油的粘度大,化學合成油,潤滑效果好。
密封性來講為了保證機蓋與機座聯接處密封,聯接
凸緣應有足夠的寬度,聯接表面應精創,其表面粗度應為
密封的表面要經過刮研。而且,凸緣聯接螺柱之間的距離不宜太
大,國150mm。並勻均布置,保證部分面處的密封性。
11.聯軸器設計
1.類型選擇.
為了隔離振動和沖擊,選用彈性套柱銷聯軸器.
2.載荷計算.
公稱轉矩:T=9550 9550 333.5
查課本 ,選取
所以轉矩
因為計算轉矩小於聯軸器公稱轉矩,所以
查《機械設計手冊》
選取LT7型彈性套柱銷聯軸器其公稱轉矩為500Nm
⑥ 關於機械式設計中V帶傳動的優缺點。
優點:結構簡單、傳動平穩、造價低廉、不需要潤滑以及緩沖、吸震、易維護等特點。缺點滑動損失皮帶在工作時,由於帶輪兩邊的拉力差以及相應的變形經差形成彈性滑動,導致帶輪與從動輪的速度損失。彈性滑動與載荷、速度、帶輪直徑和皮帶的結構有關,彈性滑動率通常在1%-2%之間。有的皮帶傳動還有幾何滑動。過載時將引起打滑,使皮帶的運動處於不穩定狀態,效率急劇下降,磨損加劇,嚴重影響皮帶的壽命。滯後損失皮帶在運行中會產生反復伸縮,特別是帶輪上的繞曲會使皮帶體內部產生摩擦引起功率損失。空氣阻力高速傳動時,運動中的風阻將引起轉矩損耗,其損耗值與速度的平方成正比。因此,設計高速皮帶傳動時,皮帶的表面積宜小,盡量用厚而窄的皮帶,帶輪的輪輻面要平滑,或用輻板以減小風阻。⑦ 機械設計課程說明書
目 錄 前言………………………………………………….2一、 電動機的選擇二、 傳動系統的運動和動力參數的計算…三、 傳動零件的設計計算…型帶傳動設計…圓柱齒輪傳動設計…四、 軸的設計(包括軸承和聯軸器的選擇)…1. 確定軸上的作用力……2. 選擇軸的材料,估算最小直徑以及選擇聯軸器…3. 軸的結構設計…4. 計算支座反力…5. 軸的強度校核…6. 鍵的選擇及校核……五、 簡單介紹潤滑和密封的選擇…1. 潤滑的選擇………2. 密封的選擇……六、 設計小結………七、 參考資料……1. 設計目的: 通過本課程設計將學過的基礎理論知識進行綜合應用,培養結構設計,計算能力,熟悉一般的機械裝置設計過程。 2.題目分析設計帶式運輸機用一級齒輪減速器及帶輪傳動。輸送帶工作拉力為4000N,輸送帶工作速度:V=2m/s,滾筒直徑是400mm,運輸機連續單向運轉,載荷較平穩。減速器小批量生產,一般制工作,滾筒效率為0.96(包括滾筒和軸承的效率損失)。3.傳動方案的設計採用V帶傳動與齒輪傳動的組合,即可滿足傳動比要求,同時由於帶傳動具有良好的緩沖,吸振性能,適應大起動轉矩工況要求,結構簡單,成本低,使用維護方便。傳動圖如下:1.電動機 2.V帶傳動 3.圓柱齒輪減速器4.連軸器 5.滾筒 6.運輸帶 一、電動機選擇1.電動機的類型選擇:用Y系列三相龍型非同步電動機,封閉式結構,電壓380V。2.電動機功率選擇:電動機所需工作效率為Pd=PW/ηa 以及PW=FV/1000 (KW)因此Pd=FV/1000ηa (KW)由電動機至運輸帶的傳動總效率為:a=η1×η2×η3×η4式中:η1、η2、η3、η4、分別為帶傳動、齒輪傳動、聯軸器和捲筒的傳動效率(軸承的傳動效率設為1)。取η1=0.96,η2=0.97η3=0.98η4=0.96即ηa=0.96×0.97×0.98×0.96=0.876所以:電機所需的工作功率: Pd= FV/1000ηa =(4000×2)/(1000×0.876) =9.13KW)3.確定電動機轉速: 計算捲筒工作轉速:=60×1000·V/(π·D)=(60×1000×2)/(400·π)=95.49 r/min根據[1]表1推薦的傳動比合理范圍,取V帶傳動比I』1=2~4 。取一級圓柱齒輪減速器傳動比范圍I』2=3~6。則總傳動比理論范圍為:I』a=6~24故電動機轉速的可選范為 Nd』= I』a·n=(6~24) ×95.49 =572.94~2291.76 r/min則符合這一范圍的同步轉速有:750、1000和1500r/min根據容量和轉速,由相關手冊查出三種適用的電動機型號如下表:方案電 動機 型號 額定功率電動機轉速(r/min)電動機重量N傳動裝置傳動比 同步轉速滿載轉速總傳動比V帶傳動減速器1Y160M-4111500144012315.083.54.312Y160L-611100096014710.162.83.363Y180L-8117507301847.642.53.06綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量,可見方案1比較合適。因此選定電動機型號為Y160M-4。其主要性能如上表。電動機主要外形和安裝尺寸如下表:中心高H外形尺寸L×C/2+AD)×HD底角安裝尺寸A×B地腳螺栓孔直徑 K軸伸寸D×E裝鍵部位尺F×G 160600×417.5×385254×2101542×11012×37二、傳動系統的運動和動力參數的計算1.各軸的轉速:由nI=nm/i0 r/min(式中:nm是電動機的滿載轉速;nI是電動機至軸的傳動比)以及nII=ni/i1=nm/i0·i1 r/min有:Ⅰ軸:nI=nm/ i0=1440/3.5=411.43 (r/min)Ⅱ軸:nII= nI/ i1 =411.43/4.31=95.46 (r/min)2.計算各軸輸入功率:由PI=Pd·η01 KW η01=η1 PII=PI·η12 = Pd·η01 ·η12 KW η12=η2有:Ⅰ軸:PI=Pd·η01 = Pd ·η1=9.13×0.96=8.76(KW)Ⅱ軸: PII=PI·η12 = Pd·η1 ·η2 =9.13×0.96×0.97 =8.50捲筒軸:PIII= PII·η3 =8.50×0.96 =8.16KW)I,II軸的輸出功率分別等於各自的輸入功率。即: PI= PI』 PII = PII』3.各軸的輸入轉矩:由TI=Td·i0·η01 N·m其中為電動機的輸出轉矩,按下式計算: Td=9550·Pd /nm=9550×9.04/1440=59.95N·m所以: Ⅰ軸: TI= Td·i0·η01= Td·i0·η1=59.95×3.5×0.96=201.43 N·m Ⅱ軸:TII= TI·i1·η12= Td·i1·η2= 201.43×4.31×0.97=842.12 N·m捲筒軸輸入軸轉矩:TIII= TII·η3=842.12×0.96=808.44 N·m I,II的輸出轉矩分別等於各自的輸入轉矩。即:TI』=TI TII』=TII 三、傳動零件的設計計算1.V型帶傳動設計(1).計算功率Pc,按[2]表8-5選定工作情況系數Ka,則:Pc=Ka·Ped=1.1×11=12.1( KW)由[2]表8-7可選用B型(2).確定帶輪的基準直徑d1和d2,並驗算帶速v由[2]表8-3,B型V帶的最小基準直徑d1min=125mm,由圖8-7推薦取d1=140mm,大輪直徑d2=3.5×140=490mm,由表8-6中的帶輪直徑系列,選取標準直徑d2=500mm,則實際傳動比 i=d2/ d1=500/140=3.57誤差2%,允許。帶速v1= d1·nm·π/(1000×60)=(π×140×1440)/(1000×60) m/s=10.55 m/s<25 m/s 合適(3).計算中心距a,帶長Ld和驗算包角a1由中心距的推薦值 0.7(d1 +d2)< a0<2(d1 +d2)得 0.7(140+500)< a0<2(140+500) 448< a0<1280初選中心距a0=680mm,相應的帶長 Ld=2a0+π/2(d1+d2)+ (d1-d2)2/4a0 =2412.4 mm由[2]表8-2選用Ld=2500 mm,其實際中心距a= a0+( Ld-L0)=680+(2500-2412.4)/2=724mm驗算小帶輪的包角a1a1≈1800-57.30×(d1 -d2)/ a=1800-57.30×(500-140)/724≈151.50>120符合要求。(4). 計算帶的根數z=Pc/[(P0+△P0)·KL·KW·Kq]式中P0由[2]表8-4確定; B型V帶,當d1=140mm,n1=1440 r/min時,查得P0=2.82 KW。功率增量△P0=0.46 KW(i>2)查[2]表8-7得Ka=0.924; 查[2]表8-8得KL=1.03,取抗拉體材質化纖結構Kq=1,則z=12.1/(2.82+0.46) ×0.924×1.03×1=3.88取z=4根。(5).計算初拉力F0及作用在軸上的為FQ由[2]表8-3得V帶質量為q=0.17Kg/m.得初拉力F0=500×Pc/zv1(2.5/Ka-1)+qv2=500×[12.1/(4×10.55)](2.5/0.924-1)+0.17×10.552=263.4 N作用在軸上的壓力 FQ=2zFQsin( a1/2)=2×4×263.4×sin( 151.20/2)≈2044 N2.圓柱齒輪傳動設計(1).選擇齒輪材料,齒數,齒寬系數。由[2]表10-7得選擇常用的調質鋼:小輪:45鋼調質 HBW1=210~230大輪:45鋼正火 HBW2=170~210取小齒輪齒數z1=22,則大齒輪齒數z2=uz1=4.31×22≈95對該一級減速器,取Φd=1。(2).確定許用應力許用接觸應力 [σH]=ZNσHlim/SHmin許用彎曲應力 [σF]= σFlimYSTYNT/ SFmin式中σHlim1=560 Mpa, σHlim2=520 Mpa, σFlim1 =210 Mpa, σFlim2=200 Mpa,σFlim按[2]圖10-26中查取;應力修正系數YST=2,最小安全系數σHlim=σFlim=1。故 [σH1]=1×560/1=560Mpa [σH2]=1×520/1=520Mpa [σF1]=210×2/1=420Mpa [σF2]=200×2/1=400Mpa(3).按齒面接觸強度計算由式d1≥{[2KT1(u+1)/ Φ](ZEZH/[σH])2}1/3計算小輪直徑。載荷系數K= KA KV Kβ。取 KA=1([2]表10-6),KV=1.15,Kβ=1.09([2]表10-21b)故 K=1×1.15×1.09=1.25小輪傳遞的轉矩T1=9.55×106PI/nI=9.55×1068.68/411.43=201477.77 N·m彈性形變系數ZE=189.8([2]表10-5),節點區域系數ZH=2.5則d1≥{[(2×1.25×201477.77×5.31)/4.31](189.8×2.5/520)2}1/3 =80.60mm(4).確定主要參數球中心距a= (d1 +d2)/2= d1(1+i)/2=80.60(1+4.31)/2=214mm圓整後,取a=220mm,則d1 =82.86mm.計算模數 m= d1/z1=82.86/22=3.77mm按[2]表10-1取標准模數m=4mm.求z1,z2:總齒數zc= z1+z2=2a/m=2×220/4=110因此zc= z1(1+i)故 z1= zc/( 1+i)=110/(1+4.31)=20.72取z1=21,則z2= zc-z1=89,則實際傳動比i=z2/z1=4.24傳動比的變動量△i=(4.31-4.24)/4.31=0.016<5% 可用求小齒輪的工作寬度 d1=z1m=21×4=84>80.60mm計算齒輪的工作寬度 b=Φd·d=1×84=84mm取b2=84mm,b1=89mm(5).校核彎曲強度由式σF1=(KFt/bm)YFa1YSa1,σF2=σF1YPa2YSa2/ YFa1YSa1分別驗算兩齒根彎曲強度計算圓周力 Ft=2T1/D1=2×201477.77/84=4797.1N齒形系數YFa,應力修正系數YSa可由[2]圖10-23,10-24中查得,當:z1=21 YFa1=2.8 YSa1=1.6 z2=89 YFa2=2.24 YSa2=1.87則 σF1=79.95Mpa <[σF1] σF2=74.75 Mpa <[σF2](6).主要幾何尺寸如下:m=4mm z1=21 z2=89d1=84mm d2=z2m=336mm da1=m(z1+2)=92mm da2=m(z2+2)=364mm df1=m(z1-2.5)=74mm df1=(z2-2.5)=346mm b=84mm,取b1=89mm,b2=84mm a=(d1+d2)/2=210mm四、軸的設計計算及校核1.確定軸上作用力低速軸轉速 nII=95.46 r/min 低速軸功率PII=8.42 KW 低速軸轉矩 TII=842.1 N
⑧ 機械設計課程設計 帶式運輸機
武漢工程大學
機械設計課程
說明書
課題名稱:帶式運輸機傳動裝置的設計
專業班級:2006級機制(中)1班
學生學號:0603070105
學生姓名:陳 明 偉
學生成績:
指導教師:徐建生 教授
課題工作時間:2008.12.15至2008.01.02
武漢工程大學教務處
機械設計課程設計
-單級圓柱齒輪減速箱
機械設計課程--帶式運輸機傳動裝置中的同軸式1級圓柱齒輪減速器 目 錄
第一節:設計任務書……………………………………………………2
第二節:傳動方案的擬定及說明………………………………………3
第三節:電動機的選擇…………………………………………………5
第四節:計算傳動裝置的運動和動力參數……………………………6
第五節:傳動件的設計計算……………………………………………8
第六節:軸的設計計算…………………………………………………20
第七節:滾動軸承的選擇及計算………………………………………23
第八節:鍵聯接的選擇及校核計算……………………………………23
第九節;連軸器的選擇…………………………………………………23
第十節:減速器附件的選擇……………………………………………23
第十一節:潤滑與密封…………………………………………………23
第十二節:設計小結…………………………………………………… 23
第十三節參考資料目錄………………………………………………. 24
第一節 機械設計課程設計任務書
題目:設計一用於帶式運輸機傳動裝置中V帶輪機展開式二級斜齒圓柱齒輪減速器
一. 總體布置簡
圖1—1
1—電動機;2—聯軸器;3—齒輪減速器;4—帶式運輸機;5—鼓輪;6—聯軸器
二. 工作情況:
一般條件,通風良好,連續工作,近於平穩,單向旋轉。
三. 原始數據
1.鼓輪的扭矩T(N/m):460
2.鼓輪的直徑D(mm):380
3.運輸帶速度V(m/s):0.8
4.帶速允許偏差(%):±5
5.使用年限(年):8年,大修期3年
6.工作制度(班/日):2
7.捲筒效率:∩=0.96
四.設計內容
1. 電動機的選擇與運動參數計算;
2. 斜齒輪傳動設計計算
3. 軸的設計
4. 滾動軸承的選擇
5. 鍵和連軸器的選擇與校核;
6. 裝配圖、零件圖的繪制
7. 設計計算說明書的編寫
五. 設計任務
1. 減速器總裝配圖一張
2. 齒輪、軸零件圖各一張
3. 設計說明書一份
六. 設計進度
第一階段:機械繫統方案設計,(選擇傳動裝置的類型)
第二階段:機械繫統運動,動力參數計算,(電動機的 選擇,傳動裝置運動動力參數計算)。
第三階段:傳動零件的設計計算,(傳動系統中齒輪傳動等的設計計算)。、 第四階段:減速器裝配圖的設計。(軸系結構設計————初定軸頸,軸承型號,校核減速器中間軸及其鍵的強度,軸承壽命,減速器箱體及其附件結構設計)。
第五階段:減速器裝配圖,零件圖設計,(在繪圖紙上繪制減器正式裝配圖,減速器中間軸及其中間軸上大齒輪的零件圖)。
第六階段:編寫設計說明書。
第二節 傳動方案的擬定及說明
一、 初擬三種方案如右圖(圖1—2、圖1—3、圖1—4)
圖1—1
圖1—1
圖1—3
二、 分析各種傳動方案的優缺點
方案a傳動比小,齒輪及齒輪箱的尺寸小,製造成本低,工作可靠,傳動效率高,維護方便,帶的 壽命短,不宜在惡劣環境中工作。
方案b 傳動比大,齒輪及齒輪箱的尺寸大,製造成本大,工作可靠,傳動效率高,維護方便,環境適應性好。
方案c傳動比小,齒輪及齒輪箱的尺寸小,製造成本高,工作可靠,傳動效率高,維護方便,帶的壽命短,不宜在惡劣環境中工作。
第三節 電動機的選擇
一. 電動機類型和結構的選擇
因為本傳動的工作狀況是:連續、載荷近於平穩、單向旋轉。所以選用常用的封閉式Y(IP44)系列的電動機。
二. 電動機容量的選擇
1. 工作機所需功率Pw 。
由已知條件運輸帶速度(0.8m/s),鼓輪直徑(380㎜) 得:
2. 電動機的輸出功率
傳動裝置中的總效率 式中 , ………為從電動機至捲筒軸之間的各傳動機構和軸承的效率。由表2—4(參考文獻2)查得:閉式斜齒圓柱齒輪傳動效率 ;滾動軸承(一對)的傳動效率為 ;彈性聯軸器的傳動效率 ;捲筒效率 ;V帶傳動效率 ;捲筒滑動軸承的效率 。
3. 確定電動機的額定功率
根據計算出的電動機的功率 可選定電動機的額定功率
4. 電動機轉速的選擇及型號的確定
為了便於選擇電動機的轉速,先推算電動機的轉速的可選范圍。由表2—1(參考文獻2 P4)查得V帶傳動常用的傳動比范圍 ;單級圓柱齒輪常用的傳動比范圍 。則電動機的轉速可選范圍為
可見同步轉速為750r/min,1000r/min,和1500r/min的電動機均符合,這里初選同步轉速為1000r/min 和1500r/min的兩種電動機進行比較,如下 (表1)
方案 電動機型號 額定功率(KW) 電動機轉速 電動機質量(kg) 傳動裝置的傳動比 參考比價
同步 滿載 總傳動比 V帶 高速級 低速級
1 Y100L2—4 3 1500 1420 38 35.3 3 3.678 3.2 1.87
2 Y132 5—6 3 .1000 960 63 23.88 3 3 2.65 3.09
由表中的數據可知兩個方案均可行,但方案1參考比較較低,質量小,較方案2經濟,可採用方案1,選定電動機型號為Y100L2—4,轉速1500r/min..
三、電動機的技術數據和外形及安裝尺寸
由表20—1表20—2查出Y100L1—4型電動機的主要技術數據和外形安裝尺寸,並列表記錄如下:(參考文獻2 P197)
(表2)
電動機型號 H A B C D E F×GD G K AB AD AC HD AA BB HA L
4極 4極 4極 4極 4極
Y100L 100 160 140 63 28 60 8×7 24 12 205 180 105 245 40 176 14 380
第四節 計算傳動裝置的運動和動力參數
一、 傳動裝置的總傳動比及其分配各級傳動比
1.計算總傳動比
由電動機的滿載轉速( )和工作機主動軸轉速 可確定傳動裝置應有的總傳動比為:
2.合理分配各級傳動比
先試選皮帶輪傳動比 ,減速箱是展開式布置,為使兩級大齒輪有相近的浸油深度,告訴級傳動比 和低速級傳動比 可按下列方法分配。
有 ,可取 , , 。
二.計算傳動裝置的運動和動力參數
如圖各軸編號分別為軸Ⅰ、軸Ⅱ、軸Ⅲ。如圖1—5
圖1—5
1. 計算各軸轉速
圖1—5,所示傳動裝置中各軸的轉速為
2. 計算各軸輸入功率
各軸的輸入功率為
式中: ——電動機與Ⅰ軸之間V帶傳動效率。
——高速級傳動效率,包括高速級齒輪副和Ⅰ軸上一對軸承的效率。
——低速級傳動效率,包括低速級齒輪副和Ⅱ軸上的一對軸承的效率。
3. 計算各軸輸入轉矩
圖1—5所示傳動系統中各軸轉矩為
4. 將以上結果整理後列表如下
(| (表3)
項目 電動機軸 高速軸Ⅰ 中間軸Ⅱ 低速軸Ⅲ 滾筒滑動軸Ⅳ
轉速(r/min) 1420 473.330 128.693 40.220 40.220
功率(k0w) 3 2.880 2.7660 2.656 2.603
轉矩(n/m) 2.3 58.108 205.258 630.706 630.706
傳動比 i01=3 I12=3.678 I23=3.2 I34=1
效率 ∩01=0.96 ∩12=0.963 ∩23=0.9603 ∩34=0.9801
第五節 傳動件設計計算
一.V帶傳動的設計計算(參考文獻1)
由已知條件電動機功率P=3KW ,轉速n1=1420r/min ,傳動比 i=3 ,每天工作8小時,兩班制,要求壽命8年。
試設計該V帶傳動。
1. 計算功率 。
由表8----7工況系數 ,故:
2. 選擇V帶的帶型。
根據 , .由圖8----11選用A型。
3. 確定帶輪的基準直徑 ,並驗算帶速v。
(1)初選小帶輪基準直徑,查表8-6和表8-8,取小帶輪的基準直徑 .
(2)驗算帶速V, 因為3<v<5m/s,故合適。
(3)計算大帶輪大基準直徑。
根據式8-15a,
根據表8-8,圓整為280mm。
4. 確定V帶的中心距a和基準長度 。
(1) 根據式8-20,初定中心距
(2) 由式8-22,計算基準直徑。
由表8-2選基準長度
(3) 驗算小帶輪的包角 。
6.計算帶的根數Z.
(1) 計算單根v帶的額定功率pr
△P0=0.17kw k =0.942. Kl=0.99,
於是
(2)計算V帶的根數z
Z= 取4根V帶。
7計算單根V帶的拉力最小值
由表8-3得A型V帶的長度質量為0.1kg/m所以
應使帶的實際初拉力》
8計算壓軸力Fp
9.帶輪結構設計
材料HT200,A型,根數Z=4,長度Ld0=1600mm,中心距a=500mm
,
圖1-6
二.高速級斜齒圓柱齒輪的設計計算:
有以上計算得,輸入功率Pi=2.88kw,小齒輪轉速n1=473.33r/min
齒數比u=i12=3.678.
1. 選精度等級、材料及齒數
1) 材料及熱處理;
選擇小齒輪材料為40Cr(調質),硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼(調質),硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBS。
2) 精度等級選用7級精度;
3) 試選小齒輪齒數z1=24,大齒輪齒數z2=z1*u=24*3.678=88.272
取Z282齒輪;
2.按齒面接觸強度設計
因為低速級的載荷大於高速級的載荷,所以通過低速級的數據進行計算
按式(10—21)試算,即
dt
確定公式內的各計算數值
(1) 試選Kt=1.5
(2)計算小齒輪的轉矩。T1=5.81076*104NM.
(3) 由表10-7選取尺寬系數φd=1
(4) 由表10-6查得材料的彈性影響系數ZE=189.8Mpa
(5) 由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限σHlim1=650MPa;大齒輪的解除疲勞強度極限σHlim2=550MPa;
(6) 由式10-13計算應力循環次數 (8年,每天兩班制,1年按300天計算)
N1=60n1jLh=60×473.33×1×(2×8×300×8)=1.09055×108
N2=N1/u=1.09055×108/3.678=2.965×107
(7) 由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數KHN1=0.948;KHN2=0.99
(8) 計算接觸疲勞許用應力
取失效概率為1%,安全系數S=1,由式(10-12)得
[σH]=1= =0.948×650MPa=616.2MPa
[σH]2= =0.99×550MPa=544.5MPa
= ([σH]+ [σH])/2=(616.2+544.5)/2=580.36Mpa
2) 計算
(1) 試算小齒輪分度圓直徑d1t
d1t≥ = 43.469mm
(2) 計算圓周速度
v= = =1.0733m/s
(3) 計算齒寬b及其模數mnt
b=φd*d1t=1×43.469mm=43.469mm
mnt 1.7574
h=2.25mnt=2.25*1.7574mm=3.9542mm
b/h=43.469/3.9542=10.993
(4)計算重合度。
(5) 計算載荷系數K
已知載荷平穩,所以取KA=1 根據v=1.0773m/s,7級精度,由
10—8查得動載系數KV=1.05; KHα=KHβ=1
查表10-2得 KA=1.0、
查表10-4,用插值法查的7級精度,小齒輪相對支撐為非對稱布置時KHβ=1.418
由b/h=10.993, KHβ=1.418插圖10-13得KFβ=1.38
固載荷系數為:
K=KAKVKHαKHβ=1×1.05×1×1.418=1.6378
(6) 按實際的載荷系數校正所得的分度圓直徑,由式(10—10a)得 (取kt=1.2-1.4)
d1= =44.7613mm
(7) 計算模數mn
mn =
3.按齒根彎曲強度設計
由式m≥
1) 確定計算參數
(1) 由圖10-20c,查得小齒輪的彎曲疲勞輕度極限σFE1=550mpa,大齒輪σFE2=400mpa。
(2) 由圖10-18取疲勞壽命系數KFN1=0.92,KFN2=0.98
(3)查表10-28得螺旋角影響系數 .根據 。
(4)計算當量齒數
(5)計算彎曲疲勞許用應力 取S=1.4
[σF1]= = =361.429Mpa
[σF2]= = =280Mpa
(4) 計算載荷系數
K=KAKVKFαKFβ=1×1.05×1.1×1.38=1.5939
(5) 查取齒型系數
由表10-5查得YFa1=2.6;Yfa2=12.186
(6) 查取應力校正系數
由表10-5查得Ysa1=1.595;Ysa2=1.787
(7) 計算大小齒輪的 並加以比較
= =0.01147
= =0.01395
大齒輪的數值大。
2) 設計計算
mn≥ =1.3005mm
就近圓整為標准值(第一系列)為mn=1.5 分度圓直徑d1=44.7613mm
則
z1 =d1cos /mn=44.7613*cos140/1.5=28.954,
取z1=28 z2=u*z1=3.678*24=106.662取107齒
4.幾何尺寸計算
(1)計算中心距
a= = =105.123mm
將中心距圓整為105mm
(2)按圓整後的 中心距修正螺旋角。
因值改變不多,故參數 等不必修正。
(3)計算大小齒輪的分度圓直徑。
d1=z1 mn /cos =29*1.5/cos13043』45」=44.781mm
d 2=z2mn/ cos =107*1.5/ cos13043』45」=165.225mm
(4)計算齒寬
1*44.781=44.781mm
圓整後取B2=45mm,B1=50mm.
三.低速級斜齒圓柱齒輪的設計計算:
有以上計算得,輸入功率Pi=2.766kw,小齒輪轉速n1=128.693r/min
齒數比u=i12=3.
2. 選精度等級、材料及齒數
1) 材料及熱處理;
選擇小齒輪材料為40Cr(調質),硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼(調質),硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBS。
2) 精度等級選用7級精度;
3) 試選小齒輪齒數z1=24,大齒輪齒數z2=z1*u=24*3=72
取Z72齒輪;
2.按齒面接觸強度設計
因為低速級的載荷大於高速級的載荷,所以通過低速級的數據進行計算
按式(10—21)試算,即
dt
確定公式內的各計算數值
(1) 試選Kt=1.5
(2)計算小齒輪的轉矩。T1=2.0526*105NM.
(3) 由表10-7選取尺寬系數φd=1
(4) 由表10-6查得材料的彈性影響系數ZE=189.8Mpa
(5) 由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限σHlim1=650MPa;大齒輪的解除疲勞強度極限σHlim2=550MPa;
(6) 由式10-13計算應力循環次數 (8年,每天兩班制,1年按300天計算)
N1=60n1jLh=60×128.69×1×(2×8×300×8)=2.965×108
N2=N1/u=2.965×108/3=9.883×107
(7) 由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數KHN1=0.972;KHN2=0.99
(8) 計算接觸疲勞許用應力
取失效概率為1%,安全系數S=1,由式(10-12)得
[σH]=1= =0.972×650MPa=631.8MPa
[σH]2= =0.99×550MPa=544.5MPa
= ([σH]1+ [σH]2)/2=(631.8+544.5)/2=587.75Mpa
2) 計算
(1) 試算小齒輪分度圓直徑d1t
d1t≥ = 55.974mm
(2) 計算圓周速度
v= = =0.3772m/s
(3) 計算齒寬b及其模數mnt
b=φd*d1t=1×55.974mm=43.469mm
mnt 2.263
h=2.25mnt=2.25*2.263mm=5.0917mm
b/h=55.974/5.0917=10.993
(4)計算重合度。
(5) 計算載荷系數K
已知載荷平穩,所以取KA=1
根據v=0.3772m/s,7級精度,由圖10—8查得動載系數KV=1.03; KHα=KHβ=1.1
查表10-4,用插值法查的7級精度,小齒輪相對支撐為非對稱布置時由b/h=10.993, KHβ=1.4206插圖10-13得KFβ=1.399
固載荷系數為:
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.1×1.42.6=1.6095
(6) 按實際的載荷系數校正所得的分度圓直徑,由式(10—10a)得 (取kt=1.2-1.4)
d1= =57.303mm
(7) 計算模數mn
mn =
3.按齒根彎曲強度設計
由式m≥
1) 確定計算參數
1.由圖10-20c,查得小齒輪的彎曲疲勞輕度極限σFE1=550mpa,大齒輪σFE2=400mpa。
2.由圖10-18取疲勞壽命系數KFN1=0.969,KFN2=1
3.查表10-28得螺旋角影響系數 .根據 。
4 計算當量齒數
(5)計算彎曲疲勞許用應力 取S=1.4
[σF1]= = =380.679Mpa
[σF2]= = =285.714Mpa
5 計算載荷系數
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.1×1.399=1.585
(6) 查取齒型系數
由表10-5查得YFa1=2.6;Yfa2=2.236
(7) 查取應力校正系數
由表10-5查得Ysa1=1.595;Ysa2=1.734
(8) 計算大小齒輪的 並加以比較
= =0.01089
= =0.01357
大齒輪的數值大。
2) 設計計算
mn≥ =1.982mm
就近圓整為標准值(第一系列)為mn=2 分度圓直徑d1=57.303mm
則
z1 =d1cos /mn=57.303*cos140/2=27.8,
取z1=31 z2=u*z1=3*31=93取93齒
4.幾何尺寸計算
(1)計算中心距
a= = =127.8mm
將中心距圓整為128mm
(2)按圓整後的 中心距修正螺旋角。
因值改變不多,故參數 等不必修正。
(3)計算大小齒輪的分度圓直徑。
d1=z1 mn /cos =31*2/cos14021』41」=64mm
d 2=z2mn/ cos =93*2/ cos14021』41」=192.010mm
(4)計算齒寬
1*64=64mm
圓整後取B2=65mm,B1=70mm.
四齒輪設計計算結果列表:.表1--4
齒輪
參數 齒輪1 齒輪2 齒輪3 齒輪4
mn(mm) 1 1 2 2
d(mm) 44.781 165.225 192.01
b(mm) 45 50 65 70
z 29 107 31 93
a(mm)圓整 105 128
材料 45Gr 45 45Gr 45
精度等級 IT7
六 軸的設計計算
一.中間軸的設計:
1.初選軸的材料為45號鋼。查表15-3可知A0=112,最小直徑為:
mm
由於此軸上要安裝兩個齒輪,且直徑都較大,固按強度准則需加大軸的直徑為0.7%/鍵。則最小直徑d=31.140 由於最小直徑地方是安裝軸承的,而為了使安裝齒輪的地方強度足夠,應適當的加大開鍵槽段的軸徑。固取安裝軸承的地方為35mm,需根據軸承的標准系列選用。
2.軸的結構設計
(1)擬定軸上的裝配方案
圖四
(1) 如上圖,軸上的零件分別為軸承,封油盤,小齒輪,大齒輪,封油盤。
① 徑向尺寸的確定
左端1-2段選用的角接觸球軸承為7307c,軸徑為35mm,2-3段安裝齒輪,為達到強度取42mm(也是軸承的安裝定位尺寸),3-4段為一軸肩為達到齒輪定位齒輪的強度,取52mm,4-5段為了便於加工取同樣直徑段42mm,5-6段安裝軸承同右邊,按標准為35mm。
② 軸向尺寸的確定
由於齒輪2和齒輪一是要嚙合的,且齒輪一的寬度比齒輪二寬5mm,平均分配到兩邊,又由於所有安裝的軸承的內圈必須在同一直線上,所以二軸的1-2段的距離減去軸承的寬度應等於一小齒輪輪轂寬減去2-3段長度加封油盤的 寬度。3-4段為一軸肩,距離取12.5mm;4-5d段為齒輪3的寬度-2.5mm=41mm;5-6段的距離等於支撐的距離加封油盤的距離14+12=49mm。軸二的軸向尺寸確定後,軸一的部分尺寸也可以確定了。
③ 軸上零件的周向定位
齒輪2和3用兩個鍵槽固定,根據軸的直徑,查表14-1取標准,鍵槽為 ,鍵槽寬為12mm長為50mm,32mm。軸承不需考慮。
④ 軸上零件的軸向固定
左端軸承右端用封油盤固定,左端用端蓋固定;齒輪2右端由封油盤固定,左端由軸肩固定;齒輪3左端用軸肩固定,右端用封油盤固定;右端軸承左端用封油盤固定,右端用端蓋固定。
二. 高速級軸:
1.經過計算高速級的小齒輪,其x 2.5m;也就是說從鍵槽的頂端到齒根圓直徑的距離小於2.5倍的模數,根據 要求將其做成齒輪軸。具體計算如下:
初選軸的材料為40Cr,調質處理。查表15-3可知,A0=112.最小直徑為:
mm
由於安裝帶輪的地方需要開一鍵槽,固最小直徑必須加大0.7%得d=20.447 (1+0.7%)=21.795mm為了和帶輪相配合,取最小處直徑為22mmm。
2.軸的結構設計
(1)擬定軸上的裝配方案
圖三
如上圖,軸上共裝有三個零件,一個帶輪,兩個軸承。
①徑向尺寸的確定
為了滿足帶輪的安裝要求,7-8段右端必須制出一軸肩,所以6-7段的直徑d2-2=28mm,在軸的3-3段需安裝一個軸承,根據計算,該處的軸承圓錐滾子軸承為30306,其內徑為30mm,右端有一 當油盤並與一軸肩配合,更具軸承的安裝定位尺寸可知為37mm,所以當油盤右端的軸肩為37mm,3-4段為小齒輪,其寬度為50mm,2-3段五任何零件安裝,,便於加工取37mm,1-2段也需一軸承支撐,因為軸承一般配對使用,也用30306軸承,內徑為35mm。
②軸向尺寸的確定
7-8段為了安裝帶輪,帶輪的寬度是60mm固取60mm,6-7段五嚴格要求初取50mm,5-6段要安裝一軸承寬度為20.75mm,在加上一當油盤,寬度為14mm,總長為34.75mm,2-3段單獨不可確定,必須與另外亮根軸相配合後才能定其長度,5-5段是加工齒輪的寬度為50mm, 1-2段和5-6段情況一樣,尺寸也一樣為30mm。
③軸上零件的周向定位
帶輪出用一鍵槽,根據軸的直徑和長度查表14-1,取標准,鍵槽為c6*6,鍵槽寬為6mm長為100mm。軸承不需考慮。
④軸上零件的軸向固定
7-8-段為一帶輪,左端需用一軸肩固定,6-7段安裝軸承,其右端軸肩固定,但是由於軸承的是用潤滑脂潤滑的,為了防止軸承中的潤滑脂被箱內齒輪嚙合時擠出的油沖刷,稀釋而流失,需在軸承內側設置封油盤。於是軸承便由封油盤固定內圈,由端蓋固定外圈。1-1段和5-6段一樣處理。
三 低速級軸的設計
三軸的材料為45號鋼,A0=112,最小直徑為:
其上要開鍵槽,固需加大軸的直徑。d=45.270 (1+0.7%)=49.637mm。
具體尺寸設計計算省略。
四 軸的強度校核
通過對以上三根軸的強度進行計算和分析,均達到了強度要求。
具體計算省略。
第七節 滾動軸承的選擇
一 滾動軸承的選擇:
通過以上計算出了三根軸的最小直徑分別為d1min20.447mm=,d2min=31.140mm,d3min=45.270mm.前面計算出了每根軸所受到的力矩分別為T1=57.42N,T2=189.90N,T3=551.78.
由於減速箱使用的是兩級齒輪傳動,總傳動比為35.4,但是外面用了一V帶傳動,分取了3個傳動比,固減速其內部就只有35.4/3=11.8.再將11.8分給兩級齒輪,則每一級的傳動比就減小了許多,因此三根軸所受到了軸向力就不大,但齒輪較大,軸上零件安裝的較多,徑向力就較大,根據軸承的類型和各自的特性,本減速器選用了既可以承受較大徑向力又可承受較大軸向力的角接觸球軸承和圓錐滾子軸承。
一軸選用圓錐滾子軸承30306,二軸選用角接觸球軸承7607c,三軸選用圓錐滾子軸承30311.尺寸如下表:
軸承型號 外形尺寸(mm) 安裝尺寸(mm) 額定動載荷(KN) 額定靜載荷(KN)
d D B D1 D2 ra
GB297-84 30306 30 72 19 40 37 1 55.8 38.5
GB292-80 7307C 35 80 21 44 71 1.5 34.2 26.8
GB297-84 30311 55 120 31.5 70 65 2 145 112
第七節 鍵的選擇
本減速器共用鍵連接5個,分別是中間軸兩個,低速軸一個,高速機接帶輪處一個,輸出軸接聯軸器一個。
高速軸 C6×6×45 中間軸 A12×8×32頭)A12*8*50 低速軸 A18×11×45 C14*9*70由於鍵採用靜聯接,沖擊輕微,所以許用擠壓力為 ,所以上述鍵皆安全。
第九節 連軸器的選擇
由於彈性聯軸器的諸多優點,所以考慮選用它。
二、高速軸用聯軸器的設計計算
由於裝置用於運輸機,原動機為電動機,所以工作情況系數為 ,
計算轉矩為
所以考慮選用彈性柱銷聯軸器TL4(GB4323-84)其主要參數如下:
材料HT200
公稱轉矩 1250nm
軸孔直徑48mm ,
軸孔長 112mm,
第八節 減速器附件的選擇
1.通氣器
由於在室內使用,選通氣器(一次過濾),採用M12×1.5
2.油麵指示器
選用游標尺M16
3.起吊裝置
採用箱蓋吊耳、箱座吊耳
4放油螺塞
選用外六角油塞及墊片M14×1.5
潤滑與密封
第九節 齒輪的潤滑
採用浸油潤滑,由於低速級周向速度為,所以浸油高度約為六分之一大齒輪半徑,取為35mm。
第十節 密封方法的選取
選用嵌入式緣式端蓋易於製造安裝,密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為
21*32*3.5 54*71*7 摘自(FZ/T92010-91)
軸承蓋結構尺寸按用其定位的軸承的外徑決定。
第十一節 設計小結
由於時間緊迫,所以這次的設計存在許多缺點,比如說箱體結構龐大,重量也很大。齒輪的計算不夠精確等等缺陷,我相信,通過這次的實踐,能使我在以後的設計中避免很多不必要的工作,有能力設計出結構更緊湊,傳動更穩定精確的
第十二節 參考目錄
《機械設計》第八版 濮良貴 高等教育出版社
《機械設計 課程設計》 王昆 高等教育出版社
《機械原理》第七本 孫恆 高等教育出版社
《機械製造技術基礎》 趙雪松 華中科技大學出版社
《機械基礎》 倪森壽 高等教育出版社
《機械制圖》第四版 劉朝儒 高等教育出版社
《機械設計簡明手冊》 楊黎明 國防工業出版社
《AUTOCAD機械制圖習題集》 崔洪斌 清華大學出版社
⑨ v帶設計 急!
械設計課程設計任務書
設計題目:帶式運輸機傳動裝置設計
布置形式:設計用於帶式運輸機的一級直齒圓柱齒輪減速器(Ⅰ)
傳動簡圖
原始數據:
數據編號 1 2 3 4 5 6
運輸帶工作拉力F/N 800 850 900 950 1100 1150
運輸帶工作速度v/(m/s) 1.5 1.6 1.7 1.5 1.55 1.6
捲筒直徑D/mm 250 260 270 240 250 260
工作條件:一班制,連續單向運轉。載荷平穩,室內工作,有粉塵。
使用期限:10 年
生產批量:10 套
動力來源:三相交流電(220V/380V )
運輸帶速度允許誤差:±5% 。
提問者: 浪人5 - 試用期 一級 其他回答 共 1 條
這個是我好不容易才找到的,一個東東啊,你可以自己看看啊,就差不多能自己理解了。。。給我你的郵箱發給你啊!我的是[email protected]
目 錄
設計任務書…………………………………………………2
第一部分 傳動裝置總體設計……………………………4
第二部分 V帶設計………………………………………6
第三部分 各齒輪的設計計算……………………………9
第四部分 軸的設計………………………………………13
第五部分 校核……………………………………………19
第六部分 主要尺寸及數據………………………………21
設 計 任 務 書
一、 課程設計題目:
設計帶式運輸機傳動裝置(簡圖如下)
原始數據:
數據編號 3 5 7 10
運輸機工作轉矩T/(N.m) 690 630 760 620
運輸機帶速V/(m/s) 0.8 0.9 0.75 0.9
捲筒直徑D/mm 320 380 320 360
工作條件:
連續單向運轉,工作時有輕微振動,使用期限為10年,小批量生產,單班制工作(8小時/天)。運輸速度允許誤差為 。
二、 課程設計內容
1)傳動裝置的總體設計。
2)傳動件及支承的設計計算。
3)減速器裝配圖及零件工作圖。
4)設計計算說明書編寫。
每個學生應完成:
1) 部件裝配圖一張(A1)。
2) 零件工作圖兩張(A3)
3) 設計說明書一份(6000~8000字)。
本組設計數據:
第三組數據:運輸機工作軸轉矩T/(N.m) 690 。
運輸機帶速V/(m/s) 0.8 。
捲筒直徑D/mm 320 。
已給方案:外傳動機構為V帶傳動。
減速器為兩級展開式圓柱齒輪減速器。
第一部分 傳動裝置總體設計
一、 傳動方案(已給定)
1) 外傳動為V帶傳動。
2) 減速器為兩級展開式圓柱齒輪減速器。
3) 方案簡圖如下:
二、該方案的優缺點:
該工作機有輕微振動,由於V帶有緩沖吸振能力,採用V帶傳動能減小振動帶來的影響,並且該工作機屬於小功率、載荷變化不大,可以採用V帶這種簡單的結構,並且價格便宜,標准化程度高,大幅降低了成本。減速器部分兩級展開式圓柱齒輪減速,這是兩級減速器中應用最廣泛的一種。齒輪相對於軸承不對稱,要求軸具有較大的剛度。高速級齒輪常布置在遠離扭矩輸入端的一邊,以減小因彎曲變形所引起的載荷沿齒寬分布不均現象。原動機部分為Y系列三相交流 非同步電動機。
總體來講,該傳動方案滿足工作機的性能要求,適應工作條件、工作可靠,此外還結構簡單、尺寸緊湊、成本低傳動效率高。
計 算 與 說 明 結果
三、原動機選擇(Y系列三相交流非同步電動機)
工作機所需功率: =0.96 (見課設P9)
傳動裝置總效率: (見課設式2-4)
(見課設表12-8)
電動機的輸出功率: (見課設式2-1)
取
選擇電動機為Y132M1-6 m型 (見課設表19-1)
技術數據:額定功率( ) 4 滿載轉矩( ) 960
額定轉矩( ) 2.0 最大轉矩( ) 2.0
Y132M1-6電動機的外型尺寸(mm): (見課設表19-3)
A:216 B:178 C:89 D:38 E:80 F:10 G:33 H:132 K:12 AB:280 AC:270 AD:210 HD:315 BB:238 L:235
四、傳動裝置總體傳動比的確定及各級傳動比的分配
1、 總傳動比: (見課設式2-6)
2、 各級傳動比分配: (見課設式2-7)
初定
第二部分 V帶設計
外傳動帶選為 普通V帶傳動
1、 確定計算功率:
1)、由表5-9查得工作情況系數
2)、由式5-23(機設)
2、選擇V帶型號
查圖5-12a(機設)選A型V帶。
3.確定帶輪直徑
(1)、參考圖5-12a(機設)及表5-3(機設)選取小帶輪直徑
(電機中心高符合要求)
(2)、驗算帶速 由式5-7(機設)
(3)、從動帶輪直徑
查表5-4(機設) 取
(4)、傳動比 i
(5)、從動輪轉速
4.確定中心距 和帶長
(1)、按式(5-23機設)初選中心距
取
(2)、按式(5-24機設)求帶的計算基礎准長度L0
查圖.5-7(機設)取帶的基準長度Ld=2000mm
(3)、按式(5-25機設)計算中心距:a
(4)、按式(5-26機設)確定中心距調整范圍
5.驗算小帶輪包角α1
由式(5-11機設)
6.確定V帶根數Z
(1)、由表(5-7機設)查得dd1=112 n1=800r/min及n1=980r/min時,單根V帶的額定功率分呷為1.00Kw和1.18Kw,用線性插值法求n1=980r/min時的額定功率P0值。
(2)、由表(5-10機設)查得△P0=0.11Kw
(3)、由表查得(5-12機設)查得包角系數
(4)、由表(5-13機設)查得長度系數KL=1.03
(5)、計算V帶根數Z,由式(5-28機設)
取Z=5根
7.計算單根V帶初拉力F0,由式(5-29)機設。
q由表5-5機設查得
8.計算對軸的壓力FQ,由式(5-30機設)得
9.確定帶輪的結構尺寸,給制帶輪工作圖
小帶輪基準直徑dd1=112mm採用實心式結構。大帶輪基準直徑dd2=280mm,採用孔板式結構,基準圖見零件工作圖。
第三部分 各齒輪的設計計算
一、高速級減速齒輪設計(直齒圓柱齒輪)
1.齒輪的材料,精度和齒數選擇,因傳遞功率不大,轉速不高,材料按表7-1選取,都採用45號鋼,鍛選項毛坯,大齒輪、正火處理,小齒輪調質,均用軟齒面。齒輪精度用8級,輪齒表面精糙度為Ra1.6,軟齒面閉式傳動,失效形式為占蝕,考慮傳動平穩性,齒數宜取多些,取Z1=34 則Z2=Z1i=34×2.62=89
2.設計計算。
(1)設計准則,按齒面接觸疲勞強度計算,再按齒根彎曲疲勞強度校核。
(2)按齒面接觸疲勞強度設計,由式(7-9)
T1=9.55×106×P/n=9.55×106×5.42/384=134794 N?mm
由圖(7-6)選取材料的接觸疲勞,極限應力為
бHILim=580 бHILin=560
由圖 7-7選取材料彎曲疲勞極限應力
бHILim=230 бHILin=210
應力循環次數N由式(7-3)計算
N1=60n, at=60×(8×360×10)=6.64×109
N2= N1/u=6.64×109/2.62=2.53×109
由圖7-8查得接觸疲勞壽命系數;ZN1=1.1 ZN2=1.04
由圖7-9查得彎曲 ;YN1=1 YN2=1
由圖7-2查得接觸疲勞安全系數:SFmin=1.4 又YST=2.0 試選Kt=1.3
由式(7-1)(7-2)求許用接觸應力和許用彎曲應力
將有關值代入式(7-9)得
則V1=(πd1tn1/60×1000)=1.3m/s
( Z1 V1/100)=1.3×(34/100)m/s=0.44m/s
查圖7-10得Kv=1.05 由表7-3查和得K A=1.25.由表7-4查得Kβ=1.08.取Kα=1.05.則KH=KAKVKβKα=1.42 ,修正
M=d1/Z1=1.96mm
由表7-6取標准模數:m=2mm
(3) 計算幾何尺寸
d1=mz1=2×34=68mm
d2=mz2=2×89=178mm
a=m(z1+z2)/2=123mm
b=φddt=1×68=68mm
取b2=65mm b1=b2+10=75
3.校核齒根彎曲疲勞強度
由圖7-18查得,YFS1=4.1,YFS2=4.0 取Yε=0.7
由式(7-12)校核大小齒輪的彎曲強度.
二、低速級減速齒輪設計(直齒圓柱齒輪)
1.齒輪的材料,精度和齒數選擇,因傳遞功率不大,轉速不高,材料按表7-1選取,都採用45號鋼,鍛選項毛坯,大齒輪、正火處理,小齒輪調質,均用軟齒面。齒輪精度用8級,輪齒表面精糙度為Ra1.6,軟齒面閉式傳動,失效形式為點蝕,考慮傳動平穩性,齒數宜取多些,取Z1=34
則Z2=Z1i=34×3.7=104
2.設計計算。
(1) 設計准則,按齒面接觸疲勞強度計算,再按齒根彎曲疲勞強度校核。
(2)按齒面接觸疲勞強度設計,由式(7-9)
T1=9.55×106×P/n=9.55×106×5.20/148=335540 N?mm
由圖(7-6)選取材料的接觸疲勞,極限應力為
бHILim=580 бHILin=560
由圖 7-7選取材料彎曲疲勞極陰應力
бHILim=230 бHILin=210
應力循環次數N由式(7-3)計算
N1=60n at=60×148×(8×360×10)=2.55×109
N2= N1/u=2.55×109/3.07=8.33×108
由圖7-8查得接觸疲勞壽命系數;ZN1=1.1 ZN2=1.04
由圖7-9查得彎曲 ;YN1=1 YN2=1
由圖7-2查得接觸疲勞安全系數:SFmin=1.4 又YST=2.0 試選Kt=1.3
由式(7-1)(7-2)求許用接觸應力和許用彎曲應力
將有關值代入式(7-9)得
則V1=(πd1tn1/60×1000)=0.55m/s
( Z1 V1/100)=0.55×(34/100)m/s=0.19m/s
查圖7-10得Kv=1.05 由表7-3查和得K A=1.25.由表7-4查得Kβ=1.08.取Kα=1.05.則KH=KAKVKβKα=1.377 ,修正
M=d1/Z1=2.11mm
由表7-6取標准模數:m=2.5mm
(3) 計算幾何尺寸
d1=mz1=2.5×34=85mm
d2=mz2=2.5×104=260mm
a=m(z1+z2)/2=172.5mm
b=φddt=1×85=85mm
取b2=85mm b1=b2+10=95
3.校核齒根彎曲疲勞強度
由圖7-18查得,YFS1=4.1,YFS2=4.0 取Yε=0.7
由式(7-12)校核大小齒輪的彎曲強度.
總結:高速級 z1=34 z2=89 m=2
低速級 z1=34 z2=104 m=2.5
第四部分 軸的設計
高速軸的設計
1.選擇軸的材料及熱處理
由於減速器傳遞的功率不大,對其重量和尺寸也無特殊要求故選擇常用材料45鋼,調質處理.
2.初估軸徑
按扭矩初估軸的直徑,查表10-2,得c=106至117,考慮到安裝聯軸器的軸段僅受扭矩作用.取c=110則:
D1min=
D2min=
D3min=
3.初選軸承
1軸選軸承為6008
2軸選軸承為6009
3軸選軸承為6012
根據軸承確定各軸安裝軸承的直徑為:
D1=40mm
D2=45mm
D3=60mm
4.結構設計(現只對高速軸作設計,其它兩軸設計略,結構詳見圖)為了拆裝方便,減速器殼體用剖分式,軸的結構形狀如圖所示.
(1).各軸直徑的確定
初估軸徑後,即可按軸上零件的安裝順序,從左端開始確定直徑.該軸軸段1安裝軸承6008,故該段直徑為40mm。2段裝齒輪,為了便於安裝,取2段為44mm。齒輪右端用軸肩固定,計算得軸肩的高度為4.5mm,取3段為53mm。5段裝軸承,直徑和1段一樣為40mm。4段不裝任何零件,但考慮到軸承的軸向定位,及軸承的安裝,取4段為42mm。6段應與密封毛氈的尺寸同時確定,查機械設計手冊,選用JB/ZQ4606-1986中d=36mm的毛氈圈,故取6段36mm。7段裝大帶輪,取為32mm>dmin 。
(2)各軸段長度的確定
軸段1的長度為軸承6008的寬度和軸承到箱體內壁的距離加上箱體內壁到齒輪端面的距離加上2mm,l1=32mm。2段應比齒輪寬略小2mm,為l2=73mm。3段的長度按軸肩寬度公式計算l3=1.4h;去l3=6mm,4段:l4=109mm。l5和軸承6008同寬取l5=15mm。l6=55mm,7段同大帶輪同寬,取l7=90mm。其中l4,l6是在確定其它段長度和箱體內壁寬後確定的。
於是,可得軸的支點上受力點間的跨距L1=52.5mm,L2=159mm,L3=107.5mm。
(3).軸上零件的周向固定
為了保證良好的對中性,齒輪與軸選用過盈配合H7/r6。與軸承內圈配合軸勁選用k6,齒輪與大帶輪均採用A型普通平鍵聯接,分別為16*63 GB1096-1979及鍵10*80 GB1096-1979。
(4).軸上倒角與圓角
為保證6008軸承內圈端面緊靠定位軸肩的端面,根據軸承手冊的推薦,取軸肩圓角半徑為1mm。其他軸肩圓角半徑均為2mm。根據標准GB6403.4-1986,軸的左右端倒角均為1*45。。
5.軸的受力分析
(1) 畫軸的受力簡圖。
(2) 計算支座反力。
Ft=2T1/d1=
Fr=Fttg20。=3784
FQ=1588N
在水平面上
FR1H=
FR2H=Fr-FR1H=1377-966=411N
在垂直面上
FR1V=
Fr2V=Ft- FR1V=1377-352=1025N
(3) 畫彎矩圖
在水平面上,a-a剖面左側
MAh=FR1Hl3=966 52.5=50.715N?m
a-a剖面右側
M』Ah=FR2Hl2=411 153=62.88 N?m
在垂直面上
MAv=M』AV=FR1Vl2=352×153=53.856 N?m
合成彎矩,a-a剖面左側
a-a剖面右側
畫轉矩圖
轉矩 3784×(68/2)=128.7N?m
6.判斷危險截面
顯然,如圖所示,a-a剖面左側合成彎矩最大、扭矩為T,該截面左側可能是危險截面;b-b截面處合成灣矩雖不是最大,但該截面左側也可能是危險截面。若從疲勞強度考慮,a-a,b-b截面右側均有應力集中,且b-b截面處應力集中更嚴重,故a-a截面左側和b-b截面左、右側又均有可能是疲勞破壞危險截面。
7.軸的彎扭合成強度校核
由表10-1查得
(1)a-a剖面左側
3=0.1×443=8.5184m3
=14.57
(2)b-b截面左側
3=0.1×423=7.41m3
b-b截面處合成彎矩Mb:
=174 N?m
=27
8.軸的安全系數校核:由表10-1查得 (1)在a-a截面左側
WT=0.2d3=0.2×443=17036.8mm3
由附表10-1查得 由附表10-4查得絕對尺寸系數 ;軸經磨削加工, 由附表10-5查得質量系數 .則
彎曲應力
應力幅
平均應力
切應力
安全系數
查表10-6得許用安全系數 =1.3~1.5,顯然S> ,故a-a剖面安全.
(2)b-b截面右側
抗彎截面系數 3=0.1×533=14.887m3
抗扭截面系數WT=0.2d3=0.2×533=29.775 m3
又Mb=174 N?m,故彎曲應力
切應力
由附表10-1查得過盈配合引起的有效應力集中系數 。 則
顯然S> ,故b-b截面右側安全。
(3)b-b截面左側
WT=0.2d3=0.2×423=14.82 m3
b-b截面左右側的彎矩、扭矩相同。
彎曲應力
切應力
(D-d)/r=1 r/d=0.05,由附表10-2查得圓角引起的有效應力集中系數 。由附表10-4查得絕對尺寸系數 。又 。則
顯然S> ,故b-b截面左側安全。
第五部分 校 核
高速軸軸承
FR2H=Fr-FR1H=1377-966=411N
Fr2V=Ft- FR1V=1377-352=1025N
軸承的型號為6008,Cr=16.2 kN
1) FA/COr=0
2) 計算當量動載荷
查表得fP=1.2徑向載荷系數X和軸向載荷系數Y為X=1,Y=0
=1.2×(1×352)=422.4 N
3) 驗算6008的壽命
驗算右邊軸承
鍵的校核
鍵1 10×8 L=80 GB1096-79
則強度條件為
查表許用擠壓應力
所以鍵的強度足夠
鍵2 12×8 L=63 GB1096-79
則強度條件為
查表許用擠壓應力
所以鍵的強度足夠
聯軸器的選擇
聯軸器選擇為TL8型彈性聯軸器 GB4323-84
減速器的潤滑
1.齒輪的潤滑
因齒輪的圓周速度<12 m/s,所以才用浸油潤滑的潤滑方式。
高速齒輪浸入油里約0.7個齒高,但不小於10mm,低速級齒輪浸入油高度約為1個齒高(不小於10mm),1/6齒輪。
2.滾動軸承的潤滑
因潤滑油中的傳動零件(齒輪)的圓周速度V≥1.5~2m/s所以採用飛濺潤滑,
第六部分 主要尺寸及數據
箱體尺寸:
箱體壁厚
箱蓋壁厚
箱座凸緣厚度b=15mm
箱蓋凸緣厚度b1=15mm
箱座底凸緣厚度b2=25mm
地腳螺栓直徑df=M16
地腳螺栓數目n=4
軸承旁聯接螺栓直徑d1=M12
聯接螺栓d2的間距l=150mm
軸承端蓋螺釘直徑d3=M8
定位銷直徑d=6mm
df 、d1 、d2至外箱壁的距離C1=18mm、18 mm、13 mm
df、d2至凸緣邊緣的距離C2=16mm、11 mm
軸承旁凸台半徑R1=11mm
凸台高度根據低速軸承座外半徑確定
外箱壁至軸承座端面距離L1=40mm
大齒輪頂圓與內箱壁距離△1=10mm
齒輪端面與內箱壁距離△2=10mm
箱蓋,箱座肋厚m1=m=7mm
軸承端蓋外徑D2 :凸緣式端蓋:D+(5~5.5)d3
以上尺寸參考機械設計課程設計P17~P21
傳動比
原始分配傳動比為:i1=2.62 i2=3.07 i3=2.5
修正後 :i1=2.5 i2=2.62 i3=3.07
各軸新的轉速為 :n1=960/2.5=3.84
n2=384/2.61=147
n3=147/3.07=48
各軸的輸入功率
P1=pdη8η7 =5.5×0.95×0.99=5.42
P2=p1η6η5=5.42×0.97×0.99=5.20
P3=p2η4η3=5.20×0.97×0.99=5.00
P4=p3η2η1=5.00×0.99×0.99=4.90
各軸的輸入轉矩
T1=9550Pdi1η8η7/nm=9550×5.5×2.5×0.95×0.99=128.65
T2= T1 i2η6η5=128.65×2.62×0.97×0.99=323.68
T3= T2 i3η4η3=323.68×3.07×0.97×0.99=954.25
T4= T3 η2η1=954.23×0.99×0.99=935.26
軸號 功率p 轉矩T 轉速n 傳動比i 效率η
電機軸 5.5 2.0 960 1 1
1 5.42 128.65 384 2.5 0.94
2 5.20 323.68 148 2.62 0.96
3 5.00 954.25 48 3.07 0.96
工作機軸 4.90 935.26 48 1 0.98
齒輪的結構尺寸
兩小齒輪採用實心結構
兩大齒輪採用復板式結構
齒輪z1尺寸
z=34 d1=68 m=2 d=44 b=75
d1=68
ha=ha*m=1×2=2mm
hf=( ha*+c*)m=(1+0.25)×2=2.5mm
h=ha+hf=2+2.5=4.5mm
da=d1+2ha=68+2×2=72mm
df=d1-2hf=68-2×2.5=63
p=πm=6.28mm
s=πm/2=3.14×2/2=3.14mm
e=πm/2=3.14×2/2=3.14mm
c=c*m=0.25×2=0.5mm
齒輪z2的尺寸
由軸可 得d2=178 z2=89 m=2 b=65 d4=49
ha=ha*m=1×2=2mm
h=ha+hf=2+2.5=4.5mm
hf=(1+0.5)×2=2.5mm
da=d2+2ha=178+2×2=182
df=d1-2hf=178-2×2.5=173
p=πm=6.28mm
s=πm/2=3.14×2/2=3.14mm
e=πm/2=3.14×2/2=3.14mm
c=c*m=0.25×2=0.5mm
DT≈
D3≈1.6D4=1.6×49=78.4
D0≈da-10mn=182-10×2=162
D2≈0.25(D0-D3)=0.25(162-78.4)=20
R=5 c=0.2b=0.2×65=13
齒輪3尺寸
由軸可得, d=49 d3=85 z3=34 m=2.5 b=95
ha =ha*m=1×2.5=2.5
h=ha+hf=2.5+3.125=5.625
hf=(ha*+c*)m=(1+0.25)×2.5=3.125
da=d3+2ha=85+2×2.5=90
df=d1-2hf=85-2×3.125=78.75
p=πm=3.14×2.5=7.85
s=πm/2=3.14×2.5/2=3.925
e=s c=c*m=0.25×2.5=0.625
齒輪4寸
由軸可得 d=64 d4=260 z4=104 m=2.5 b=85
ha =ha*m=1×2.5=2.5
h=ha+hf=2.5+3.25=5.625
hf=(ha*+c*)m=(1+0.25)×0.25=3.125
da=d4+2ha=260+2×2.5=265
df=d1-2hf=260-2×3.125=253.75
p=πm=3.14×2.5=7.85
s=e=πm/2=3.14×2.5/2=3.925
c=c*m=0.25×2.5=0.625
D0≈da-10m=260-10×2.5=235
D3≈1.6×64=102.4
D2=0.25(D0-D3)=0.25×(235-102.4)=33.15
r=5 c=0.2b=0.2×85=17
參考文獻:
《機械設計》徐錦康 主編 機械工業出版社
《機械設計課程設計》陸玉 何在洲 佟延偉 主編
第3版 機械工業出版社
《機械設計手冊》
設計心得
機械設計課程設計是機械課程當中一個重要環節通過了3周的課程設計使我從各個方面都受到了機械設計的訓練,對機械的有關各個零部件有機的結合在一起得到了深刻的認識。
由於在設計方面我們沒有經驗,理論知識學的不牢固,在設計中難免會出現這樣那樣的問題,如:在選擇計算標准件是可能會出現誤差,如果是聯系緊密或者循序漸進的計算誤差會更大,在查表和計算上精度不夠准
在設計的過程中,培養了我綜合應用機械設計課程及其他課程的理論知識和應用生產實際知識解決工程實際問題的能力,在設計的過程中還培養出了我們的團隊精神,大家共同解決了許多個人無法解決的問題,在這些過程中我們深刻地認識到了自己在知識的理解和接受應用方面的不足,在今後的學習過程中我們會更加努力和團結。
由於本次設計是分組的,自己獨立設計的東西不多,但在通過這次設計之後,我想會對以後自己獨立設計打下一個良好的基礎。
參考資料:機械設計基礎
⑩ 誰知道V帶輪設計的緒論怎麼寫
1、結合機床的拆裝,分析帶傳動主要類型有哪些?各有什麼特點?
2、影響帶傳動工作能力的因素有哪些?
3、帶速為什麼不宜太高也不宜太低?
4、帶傳動中的彈性滑動和打滑是怎樣產生的?對帶傳動有何影響?
5、帶傳動的主要失效形式是什麼?設計中怎樣考慮?
6、為什麼帶傳動通常布置在機器的高速級?
7、帶傳動在什麼情況下才會發生打滑?打滑通常發生在大帶輪上還是
小帶輪上?剛開始打滑前,緊邊拉力與松邊拉力有什麼關系?
8、何謂滑動率?滑動率如何計算?
9、帶傳動中帶為何要張緊?如何張緊?
10、為什麼V帶輪輪槽槽角要小於40°?為什麼V帶輪的基準直徑越
小,輪槽槽角就越小?
11、試分析帶傳動中參數?1、D1、i和a的大小對帶傳動的影響。
12、試分析比較普通V帶、窄V帶、多楔帶、同步齒形帶和高速帶傳
動的特點和應用范圍。
13、與帶傳動相比,鏈傳動有哪些優缺點?
14、滾子鏈是如何構成?其最主要的參數是什麼?對傳動有何影響?
15、為什麼一般鏈節數選偶數,而梁數鏈輪齒數多取奇數?
16、鏈傳動中為什麼小鏈輪的齒數不宜過少?而大鏈輪的齒數又不宜
過多?
17、何謂鏈傳動的多邊形效應?如何減輕多邊形效應的影響?
18、在什麼條件下鏈傳動瞬時傳動比為恆定?此時鏈速族禪是否也恆定?
19、鏈傳動的緊邊拉力和松邊拉力各由哪幾部分組成?
20、簡述滾子鏈傳動的主要失效形式和原因。
21、簡述滾子鏈傳動的布置、潤滑和張緊要點。
22、簡述齒形鏈傳動的特點。
習 題
1、一普通V帶傳動,已知帶的型號為A,兩輪基準直徑分別為150 mm
和400 mm,初定中心距a = 4500 mm,小帶輪轉速為1460 r/min。
試求:(1)小帶輪包角;(2)選定帶的基準長度Ld;(3)不考慮帶傳動
的彈性滑動時大帶輪的轉速;兆渣塵(4)滑動率? =0.015時大帶輪的實際轉速;(5)確定實際中心距。
2、題1中的普通V帶傳動用於電動機與物料磨粉機之間,作減速傳動,
每天工作8小時。已知電動機功率P = 4 kW,轉速n1=1460 r/min,試求所需A型帶的根數。
3、一普通V帶傳動傳遞功率為P = 7.5 kW,帶速??= 10 m/s,緊邊
拉力是松邊拉力的兩倍,即F1=2F2,試求緊邊拉力、松邊拉力和有效拉力。
4、設計一破碎機用普通V帶傳動。已知電動機額定功率為P = 5.5 kW,
轉速n1= 1440 r/min,從動輪為n2= 600 r/min,允許誤差±5%,兩班制工作,希望中心距不超過650 mm。
5、在如圖所示鏈傳動中,小鏈輪為主動輪,中心距a = (30~50) p。
問在圖所示布置中應按哪個方向轉動才合理?同一鉛垂面內有什麼缺點?應採取什麼措施?
6、當其它條件相同時,試比較下列兩種鏈傳動設計方案的運動不均勻性和附加動載荷,哪一種較好?為什麼?
(1)p = 15.875 mm,z1=31;
(2)p = 31.75 mm,z1=15;
7、一單排滾子鏈傳動,鏈輪齒數z1=21、z2=53、鏈型號為10A、鏈長Lp=100節。試求兩鏈輪的分度圓、齒頂圓和齒根圓直徑以及傳動的中心距。
8、題5中,小鏈輪為主動輪,n1= 600 r/min,載荷平穩,試求:(1)此鏈傳動能傳遞的最大功率;(2)工作中可能出現的