一級圓柱齒輪減速器》設(shè)計說明書.doc
機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計
《一級圓柱齒輪減速器》 設(shè)計說明書
姓 名
學(xué) 號
學(xué) 院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計及其自動化
班 級
指導(dǎo)教師 張 涵
<<機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)>>課程設(shè)計任務(wù)書
目 錄
一 前言……………………………………………3
二 設(shè)計題目………………………………………5
三 電動機(jī)的選擇…………………………………6
四 傳動裝置動力和運(yùn)動參數(shù)……………………7
五 傳動零件的設(shè)計計算…………………………9
六 減速器軸的設(shè)計………………………………17
七 滾動軸承的驗算………………………………24
八 鍵的選擇的驗算………………………………26
九 聯(lián)軸器的選擇…………………………… …26
十 鑄鐵減速器結(jié)構(gòu)主要尺寸……………… ……28
十一小結(jié)……………………………………………29
十二 致謝……………………………………… …29
十三 參考文獻(xiàn)…………………………………… 30
<<機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)>>課程設(shè)計任務(wù)書
一、機(jī)械設(shè)計課程的目的和意義
機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計是機(jī)械類專業(yè)和部分非機(jī)械類專業(yè)學(xué)生第一次較全面的機(jī)械設(shè)計訓(xùn)練,是機(jī)械設(shè)計和機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程重要的綜合性與實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其基本目的是:
(1) 通過機(jī)械設(shè)計課程的設(shè)計,綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計課程和其他有關(guān)先修課程的理論,結(jié)合生產(chǎn)實際知識,培養(yǎng)分析和解決一般工程實際問題的能力,并使所學(xué)知識得到進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)展。
(2) 學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計的一般方法,掌握通用機(jī)械零件、機(jī)械傳動裝置或簡單機(jī)械的設(shè)計原理和過程。
(3) 進(jìn)行機(jī)械設(shè)計基本技能的訓(xùn)練,如計算、繪圖、熟悉和運(yùn)用設(shè)計資料(手冊、圖冊、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等)以及使用經(jīng)驗數(shù)據(jù),進(jìn)行經(jīng)驗估算和數(shù)據(jù)處理等。
(4)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計還為專業(yè)課課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。
二、機(jī)械設(shè)計課程的內(nèi)容
選擇作為機(jī)械設(shè)計課程的題目,通常是一般機(jī)械的傳動裝置或簡單機(jī)械。
課程設(shè)計的內(nèi)容通常包括:確定傳動裝置的總體設(shè)計方案;選擇電動機(jī);計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù);傳動零件、軸的設(shè)計計算;軸承、聯(lián)軸器、潤滑、密封和聯(lián)接件的選擇及校核計算;箱體結(jié)構(gòu)及其附件的設(shè)計;繪制裝配工作圖及零件工作圖;編寫設(shè)計計算說明書。
在設(shè)計中完成了以下工作:
① 減速器裝配圖1張(A0或A1圖紙);
?、?零件工作圖2~3張(傳動零件、軸、箱體等);
③ 設(shè)計計算說明書1份,6000~8000字。
三、機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計的步驟
機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計的步驟通常是根據(jù)設(shè)計任務(wù)書,擬定若干方案并進(jìn)行分析比較,然后確定一個正確、合理的設(shè)計方案,進(jìn)行必要的計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計,最后用圖紙表達(dá)設(shè)計結(jié)果,用設(shè)計計算說明書表示設(shè)計依據(jù)。
機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計一般可按照以下所述的幾個階段進(jìn)行:
1 設(shè)計準(zhǔn)備
?、?分析設(shè)計計劃任務(wù)書,明確工作條件、設(shè)計要求、內(nèi)容和步驟。
?、?了解設(shè)計對象,閱讀有關(guān)資料、圖紙、觀察事物或模型以進(jìn)行減速器裝拆試驗等。
③ 浮系課程有關(guān)內(nèi)容,熟悉機(jī)械零件的設(shè)計方法和步驟。
?、?準(zhǔn)備好設(shè)計需要的圖書、資料和用具,并擬定設(shè)計計劃等。
2 傳動裝置總體設(shè)計
?、?確定傳動方案——圓柱斜齒齒輪傳動,畫出傳動裝置簡圖。
② 計算電動機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速、選擇電動機(jī)的型號。
?、?確定總傳動比和分配各級傳動比。
④ 計算各軸的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。
3 各級傳動零件設(shè)計
?、?減速器外的傳動零件設(shè)計(帶傳動、鏈傳動、開式齒輪傳動等)。
?、?減速器內(nèi)的傳動零件設(shè)計(齒輪傳動、蝸桿傳動等)。
4 減速器裝配草圖設(shè)計
?、?選擇比例尺,合理布置試圖,確定減速器各零件的相對位置。
?、?選擇聯(lián)軸器,初步計算軸徑,初選軸承型號,進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
?、?確定軸上力作用點及支點距離,進(jìn)行軸、軸承及鍵的校核計算。
?、?分別進(jìn)行軸系部件、傳動零件、減速器箱體及其附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
5 減速器裝配圖設(shè)計
?、?標(biāo)注尺寸、配合及零件序號。
② 編寫明細(xì)表、標(biāo)題欄、減速器技術(shù)特性及技術(shù)要求。
?、?完成裝配圖。
6 零件工作圖設(shè)計
?、?軸類零件工作圖。
?、?齒輪類零件工作圖。
?、?箱體類零件工作圖。
四、課程設(shè)計的基本要求
1、 認(rèn)真、仔細(xì)、整潔。
2、 理論聯(lián)系實際,綜合考慮問題,力求設(shè)計合理、實用、經(jīng)濟(jì)、工藝性好。
3、 正確處理繼承與創(chuàng)新的關(guān)系,正確使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。
4、 學(xué)會正確處理設(shè)計計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計間的關(guān)系,要統(tǒng)籌兼顧。
5、 所繪圖紙要求準(zhǔn)確、表達(dá)清晰、圖面整潔,符合機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn);說明書要求計算準(zhǔn)確、書寫工整,并保證要求的書寫格式。
五、減速器的設(shè)計計算、校核、說明和結(jié)果
1.設(shè)計任務(wù)書
1.1設(shè)計任務(wù)
設(shè)計一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的三角帶——單級圓柱齒輪減速器,傳動系統(tǒng)為采用兩級圓柱齒輪減速器和圓柱齒輪傳動。
1.2原始數(shù)據(jù)
運(yùn)輸帶拉力:F=4750N
運(yùn)輸帶速度:V=1.6m/s
卷筒直徑:D=390mm
1.3工作條件
工作機(jī)空載啟動,載荷變化不大,單向運(yùn)轉(zhuǎn)使用期限10年,每天工作8小時,每年工作300天。運(yùn)輸帶允許速度誤差5%。
2.傳動系統(tǒng)的方案擬定
傳動方案如圖:
3.電動機(jī)的選擇
3.1選擇電動機(jī)類型
按按工作要求和條件,選用三相籠形異步電動機(jī),封閉式結(jié)構(gòu),電壓380V,Y型。
3.2選擇電動機(jī)的容量
電動機(jī)所需工作功率為
P= KW
因為
P= KW
因此 P= KW
由電動機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動總效率為
η=ηη
式中:η,η,η,η分別為帶傳動、軸承、齒輪傳動和聯(lián)軸器的傳動效率。
取η=0.96,η=0.98,η=0.97,η=0.96則
η=0.960.980.970.96=0.85
所以 P===8.94kW
3.3確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速
卷筒機(jī)工作轉(zhuǎn)速:n==r/min.
按表1推薦的傳動比合理范圍,取V帶傳動的傳動比 i=2~4,一級圓柱減速器傳動比 i=3~6,
則總傳動比合理范圍為:i=6~24,故電動機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為:
nd= in=(6~24)78.35=(470~1880.4) r/min.
符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有:750,1000和1500 r/min.
性能如下頁表1
根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速,由有關(guān)手冊查出,列表如下表,綜合考慮選
第二方案較合適,因此選型號Y160L—6,
表1
方案
電動機(jī)型號
額定功率Pkw
電動機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min
電動機(jī)重量N
傳動裝置的傳動比
同步轉(zhuǎn)速
滿載轉(zhuǎn)速
總傳動比
V帶傳動
減速器
1
Y160M—4
11
1500
1460
123
18.63
3.5
5.32
2
Y160L—6
11
1000
970
147
12.38
2.8
4.42
3
Y180L—8
11
750
730
184
9.32
2.5
3.73
4.計算傳動裝置的總傳動比和分配各級傳動比
4.1總傳動比
由式(7)i==
4.2分配傳動裝置傳動比
由式(8) i=ii
式中i,i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i=2.8,則i==
n=87.31r/min.
4.3分配減速器的各級傳動比
因為為一級齒輪,故齒輪傳動比為:i=4.42
5.計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)
5.1各級軸轉(zhuǎn)速
Ⅰ軸 n== r/min
Ⅱ軸 n=== r/min
卷筒軸 n= n=78.38 r/min
5.2各軸輸入功率
Ⅰ軸 P=Pη= Pη=8.940.96=8.5824KW
Ⅱ軸 P= Pη= Pηη=8.58240.980.97=8.158KW
卷筒軸 P= Pη= Pηη=8.1580.980.96= 7.84KW
其輸出功率則分別為輸入功率乘軸承效率0.98。
Ⅰ軸 P= P0.98=8.58240.98=8.41kw
Ⅱ軸 P= P0.98=8.1580.98=7.99kw
卷筒軸 P= P0.98=7.840.98=7.68kw
5.3各軸輸入轉(zhuǎn)矩
電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩:T==9550Nm
Ⅰ、Ⅱ軸輸入轉(zhuǎn)矩:
Ⅰ軸:T= Tiη= Tiη= Nm
Ⅱ軸:
T= Tiη=Tiηη= Nm
卷筒軸輸入轉(zhuǎn)矩:T= Tηη
= Nm
各軸輸出轉(zhuǎn)矩
Ⅰ軸:T= T0.98=236.540.98=231.8m
Ⅱ軸:T=T0.98=993.850.98=973.97 Nm
卷筒軸輸出轉(zhuǎn)矩:T=T0.98=954.50.98=935.41 Nm
Ⅰ——Ⅱ的輸出轉(zhuǎn)矩則分別為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩乘軸承效率0.98.
6.傳動零件的設(shè)計計算
6.1 V帶的設(shè)計
6.1.1已知:電動機(jī)轉(zhuǎn)速n=970r/min,Ⅰ軸n=346.43 r/min,
電動機(jī)輸出功率P=8.94KW。
查表13-8得 K=1.1,故P= KP=1.18.94=9.83Kw
6.1.2選V帶型號
由P=9.83KW,n=970 r/min,由圖13-15查知,選V.帶B型帶。
6.1.3求大小帶輪基準(zhǔn)直徑,
由表13-9,取小帶輪的基準(zhǔn)直徑=160mm,現(xiàn)取160mm
由式表13-9得,
= d(1-)=2.8160(1-0.02)=448mm
由表(13-9)取=450mm(雖使n略有減小,但其范圍小于5%,允許)。
6.1.4驗算帶速V
V= m/s
V在5~25 m/s范圍內(nèi),合適。
6.1.5求V帶基準(zhǔn)長度L和中心距a
初步選取中心距
a=1.5(+)=1.5(160+450)=915mm
取a=600mm,符合0.7(+)<a<2(+ )
式(13-2)得帶長
=2a+
=2158mm
查表13-2,對A型帶選用L=2240mm,再由式(13-16)計算實際中心距:
a≈a+ mm。
6.1.6驗算小帶輪包角α
由式(13-1)得
α=180—>120,合適。
6.1.7求V帶根數(shù)
由式(13—15)得 z=
令n=970 r/m,=160mm,i=2.8
查表(13-3)得 P=2.67KW
查表(13-5)得 =0.33 KW
由α= 查表(13-7)得K=0.925查表(13-2)得K=1.0,由此可得
Z==3.54
取4根
6.1.8求作用在帶輪軸上的壓力
表(13—1)得q=0.18 kg/m,故由式(13—17)得單根v帶的初拉力
=
=
應(yīng)使帶的實際初拉力F>(F)。
作用在軸上的壓力
=2zsin=2570N
6.1.9帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計
小帶輪轂孔徑 d= D=42mm
小帶輪基準(zhǔn)直徑 =84,即:故小帶輪采用實心式
大帶輪基準(zhǔn)直徑 =450 ≤350mm,故采用腹板式
6.2齒輪的設(shè)計
已知:載荷變化不大,傳動比i=4.42,小齒輪軸轉(zhuǎn)速n=n=346.43 r/min,傳動功率P=8..94 KW。
6.2.1決定傳動形式
因為i=4.42,
直齒圓柱齒輪傳動比i≤4
斜齒圓柱齒輪傳動比i≤7
所以選擇斜齒圓柱齒輪傳動。
6.2.2 計算齒輪轉(zhuǎn)矩
6.2.3選擇齒輪材料、精度等級及熱處理方法
考慮減速器功率不大(結(jié)構(gòu)尺寸要?。兴僦休d材料的工藝性、價格等因素,決定大小齒輪均選用45#鋼制造。
采用軟齒面 標(biāo)準(zhǔn)齒形()
小齒輪調(diào)質(zhì)處理 HBS1=241~286 取260
大齒輪?;ㄕ穑┨幚?HBS2=217~255 取240
查圖(10-20c),(10-20b) 得:
=420 MPa =350 MPa
查圖(10-21d),(10-21c) 得:
=590 MPa =550 MPa
查表(10-8) 選8級精度的齒輪。
6.2.4 初選小齒輪的齒數(shù)和螺旋角
初選z=21,則z=i z=214.41=92.82
取z=92
實際齒數(shù)比:
傳動比誤差: <5%
所以所選齒數(shù)可用。選
6.2.5 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計參數(shù)
由式(10-21) 得:
(1)初選=1.3 (表11-3)
(2)查表(10-7) 對稱布置、軟齒面=0.9-1.4 取1
(3)查表(10-6) =188
(4)查圖(10-30) =2.45
(5)査圖(10-26)可根據(jù)公式計算
=1.645
(6)計算許用應(yīng)力、
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60njL
=60342.91830010
=7.4810
應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=60njL/i=7.4810/4.42
=1.6910
查圖(10-18),(10-19) 得:
=0.89 =0.94
=0.92 =0.98
=1.25~1.50 ?。?.4(發(fā)生折斷) =1(點蝕破壞)
所以 :===267MPa
==230 MPa
===554.6MPa
==539M Pa
(7)計算小齒輪的分度圓直徑
由式(10-21)=48.62 mm
(8)初算圓周速度
===0.88m/s
(9)查表(10-2) 載荷平穩(wěn) 電動機(jī)KA=1.0
查圖(10-8) =0.88 8級 =1.08
F===3619.91N
b==148.62=48.62
==774.45N/mm﹤100N/mm
查表10-3 = =1.2
查表10-4 對稱布置 =1 b=48.62mm
=1.15+0.18+0.31=1.342
===2.37
h=(2h+c)m=(2+0.25)2.37=5.33
查表10-4 =1.34
查圖(10-13) =1.3
K==1=1.74
K= =1=1.671
(10)校正
=48.62=53.58mm
(11)重新計算模數(shù)
===2.496
(12)計算實際中心距
=167.09mm
取整數(shù) a=167mm
(13)校正螺旋角
=11.7
在8-20 范圍內(nèi)且與假設(shè)值像接近,故其他參數(shù)無需修正。
(14)計算分度圓直徑d、d
==61.58mm
= =272.15mm
d、d不能圓整,而且后面的小數(shù)部分相加應(yīng)為整數(shù)
(15) 計算齒寬
=1=61.58mm (實際嚙合寬度)
取 b=65mm,b=65mm
(16)驗算
取b=60 b=65 b b 5~10
查圖(10-22)在8級精度范圍內(nèi),所以選8級精度合適
設(shè)計匯總:
Z =26 d=85.88mm b=65mm
Z=115 d=272.15mm b =60mm
m=2 a=167mm
6.2.6 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核
==22.44
=98.3
查表(10-5) 用插入法 求得:
查取齒形系數(shù)。
由表10—5查得=2.705,=2.185
取應(yīng)力校正系數(shù)。
由表10—5查得 =1.577,=1.788
===1.419
Y=2.705,Y=2.185
Y=1.577, Y=1.788
查圖(10-28) 得: Y=0.90
按式(10—16)驗算輪齒彎曲強(qiáng)度(按最小齒寬52計算)
δ =22.66MPa≤
=20.72≤
∴齒根彎曲疲勞強(qiáng)度安全
6.2.7齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計
齒頂圓直徑:
d===66.36mm
d===277.3mm
齒根圓直徑:
d===55.7mm
===266.63mm
6.2.8 齒輪的潤滑
因為.v=0.88m/s<12m/s,所以采用浸油潤滑,浸油深度為最大齒頂
向上10mm,計算:
h=2(2+0.25)=4.5 按10計算。
查表10-12,45#鋼,v=0.88m/s,選取150v/cst運(yùn)動黏度的潤滑油。
查表10-11,選用工業(yè)齒輪潤滑油SY1172-88.牌號為:150#
v=(135-165)cst
7.軸的設(shè)計計算
7.1.求各軸的轉(zhuǎn)矩
Ⅰ軸:T= Tiη= Tiη= Nmm
Ⅱ軸:
T= Tiη=Tiηη=993860Nmm
7.2計算作用在齒輪上的力
已知.大小齒輪分度圓直徑d1=61.58mm d2=167mm
式中Ft為圓周力,F(xiàn)r 為徑向力,F(xiàn)a為軸向力
7.3 選擇材料,決定最小直徑
7.3.1 輸入軸最小直徑
(1)選擇材料
因為沒有特殊要求,軸的材料選用45#鋼,調(diào)質(zhì)處理。
HBS=217~255MPa 取240MPa
A0=107~126 取120
(2)初步?jīng)Q定輸入軸的最小直徑
由公式得:
==34.97mm
軸上可能有一個鍵槽
∴dmin=34.97(1+7%)=37.53mm
取d=40mm
7.3.2 輸出軸最小直徑
(1)選擇材料
因為沒有特殊要求,軸的材料選用45#鋼,調(diào)質(zhì)處理。
HBS=217~255MPa 取240MPa
A0=106~126 取106
(2)初步?jīng)Q定輸出軸的最小直徑
由公式得:
mm=49.86mm
軸上可能有一個鍵槽
∴dmin=49.86(1+7%)=53.35mm
其為外伸軸,最小軸徑在聯(lián)軸器處。
查手冊,選用LT9聯(lián)軸器。其dmin=55mm
7.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
7.4.1 高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
(1)擬訂裝配方案
軸套,擋油環(huán),左軸承及軸承端蓋從左邊裝入。齒輪,軸套,右軸承及軸承端蓋從右邊裝入。
(2)根據(jù)定位要求確定各段軸的直徑和長度
因為其為斜齒輪傳動,所以預(yù)選30209軸承。
查手冊,d=45mm,D=85mm。
∴ d n=45346.43=1.56
則該軸承采用脂潤滑。
取軸承端面到殼體內(nèi)壁的距離為8mm,齒輪端面到殼體內(nèi)壁的距離為20mm。
1段軸用于安裝帶輪,故取直徑為35mm,軸長為61㎜。
2段軸用于安裝軸承端蓋及一部分外伸軸,外伸軸是便于拆卸。由于帶輪需要軸肩定位,所以軸肩高度h=1㎜,因此軸徑取為42㎜。軸承端蓋的外端面與半連軸器右端面間的距離l=73mm, 軸承端蓋凸緣厚度為t=(1~1.2)d3 取t=10mm。因此軸長取73㎜。
3 7段軸用于安裝軸承和擋油環(huán),則直徑為45mm.,軸長為d=20㎜。
5段軸用于安裝齒輪,,則直徑為54mm.,軸長為l=65㎜。
4 6段軸定位軸承l(wèi)=20.5
則軸的總長L=61+73+20+20.5+65+20.5+20=280㎜。
根據(jù)軸承內(nèi)徑d=45mm,得齒輪的孔徑d=54mm。
查手冊 鍵 bh=149 t=5.5 t1=3.8mm。
∴e==7.03>2mn
∴此軸為齒輪軸。
7.4.2 低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
(1)擬訂裝配方案
齒輪,軸套,擋油環(huán),軸承,軸承端蓋,聯(lián)軸器從左邊裝入;
軸套,擋油環(huán),軸承,軸承端蓋從右邊裝入。
(2)根據(jù)定位要求確定各段軸的直徑和長度
裝聯(lián)軸器的軸徑最小,d=55mm。
查手冊 d=55mm,L1=84mm。
預(yù)選用30213軸承,查手冊 d=65mm,D=140mm。
dn<16104
取軸承端面到殼體內(nèi)壁的距離為8mm,齒輪端面到殼體內(nèi)壁的距離為20mm。
I-II段軸用于安裝聯(lián)軸器,故取直徑為55mm,半聯(lián)軸器也軸配合孔長度L=84mm,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在收的端面上,故1段的長度比L稍小,現(xiàn)取l=82
2段軸用于安裝軸承端蓋及一部分外伸軸,外伸軸是便于拆卸螺栓和聯(lián)軸器。由于聯(lián)軸器需要軸肩定位,所以軸肩高度h=3.5㎜,因此軸徑取為62㎜。軸承端蓋凸緣厚度為t=(1~1.2)d3 取t=10mm,軸承端蓋的外端面與半連軸器右端面間的距離l=60~70mm, 取t=10mm。
因此軸長取76㎜。
III-IV段軸用于安裝軸承和擋油環(huán),則直徑為65mm.,軸長為44㎜。
IV-V段軸用于安裝齒輪,此時為非軸肩定位,則直徑為68mm.,軸長為L=58㎜。
V-VI段軸為軸環(huán),因為齒輪需要軸肩定位,則軸肩高度H=2㎜,因此直徑為72㎜,軸環(huán)長b>1.4h 取=23㎜。
VI-VIII段軸安裝擋油環(huán)和軸承,直徑為65mm.,軸長為20㎜。
則軸的總長L=84+76+44+58+23+20=305㎜。
查手冊 軸的總長無需圓整。
7.5軸的校核
7.5.1高速軸的校核
求垂直面的支承反力
F==390.02
F= F—F=539.05
②求水平面的支承反力(圖c)
F=F==1245.46
③繪垂直面的彎矩圖(圖b)
M=F=83.55 Nm
M= F=60.45 Nm
④繪水平面的彎矩圖(圖c)
M=F=193.05 Nm
⑤求合成彎矩圖(圖e)。
M== 210.35Nm
M= = 202.29 Nm
⑥求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩(圖f)
T= F=106.96 Nm
⑦求危險截面的當(dāng)量彎矩
校正系數(shù)α=[σ-1/σ0]=0.6
αT=0.6106.96=64.18
從圖可見,a-a截面最危險,其當(dāng)量彎矩為
M==226.07
⑧⑴計算危險截面處軸的直徑
軸材料為45號鋼,調(diào)質(zhì)處理,由表14—1查得σ=650 MP,
由表14—3查的許用彎曲應(yīng)力=55 MP,則
d≥ mm
考慮到鍵槽對軸的削弱,將d值加大5%,故
d=1.0533=34.65 mm
取軸徑,合適,安全。
7.5.2低速軸的校核
①求垂直面的支承反力(圖b)
F==94
F= F—F=791.17
②求水平面的支承反力(圖c)
F=F==1189.15
③繪垂直面的彎矩圖(圖b)
M=F=141.2 Nm
M= F=16.78 Nm
④繪水平面的彎矩圖(圖c)
M=F=212.26 Nm
⑤求合成彎矩圖(圖e)。
M== 258.27Nm
M= = 216.91 Nm
⑥求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩(圖f)
T= F=424.5 Nm
⑦求危險截面的當(dāng)量彎矩
校正系數(shù)α=[σ-1/σ0]=0.6
αT=0.6424.5=254.7
從圖可見,a-a截面最危險,其當(dāng)量彎矩為
M= =334.54 Nm
⑧⑴計算危險截面處軸的直徑
軸材料為45號鋼,調(diào)質(zhì)處理,由表14—1查得σ=650 MP,
由表14—3查的許用彎曲應(yīng)力=55 MP,則
d≥ mm
考慮到鍵槽對軸的削弱,將d值加大5%,故
d=1.0538=39.9mm
取軸徑,合適,安全。
8. 滾動軸承的校核
8.1高速軸:預(yù)選30209軸承。
d=45mm,D=85mm。
軸承端蓋的選擇:
選用凸緣式軸承端蓋(根據(jù)結(jié)構(gòu)),HT150。
螺釘直徑:10 螺釘數(shù):4
d=d+1=10+1=11mm
D= D+2.5 d=135mm
D= D+2.5 d=160mm
e=1.2* d=12mm
D=D-(10~15)=100mm
D= D-3 d=105mm
D=D-(2~4)=107mm
1)基本額定動載荷:C=53.5KN
基本額定靜載荷:C=47.2 KN
極限轉(zhuǎn)速:5600 r/min
所需軸承的壽命為:L=830010=24000h
2)求相對軸向載荷對應(yīng)的e值與Y值。已知Fa=530.52N,所以相對應(yīng)的軸向載荷為==0.01124
3) 在表中可查得X=1,Y=0。
當(dāng)量動載荷P=f(XF+YF)=722.4N
4) 驗算軸承7310的壽命
()=1.97>24000h
經(jīng)計算,所需軸承壽命:L>L=48000 h.
5) 故所選7310型號角接觸軸承合適。
8.2低速軸:
軸承端蓋的選擇:預(yù)選7313軸承,
d=65mm,D=140mm。
選用凸緣式軸承端蓋(根據(jù)結(jié)構(gòu)),HT150。
螺釘直徑:10 螺釘數(shù):6
d=d+1=10+1=11mm
D= D+2.5 d=135mm
D= D+2.5 d=160 mm
e=1.2* d=12 mm
D=D-(10~15)= 100 mm
D= D-3 d=105 mm
D=D-(2~4)=107 mm
1)基本額定動載荷:C=89.8KN
基本額定靜載荷:C=75.5 KN
極限轉(zhuǎn)速:4500 r/min
所需軸承的壽命為:L=830010=24000h
2) 求相對軸向載荷對應(yīng)的e值與Y值。已知Fa=506.82N,所以相對應(yīng)的軸向載荷為==0.0067
3) 在表中可查得X=1,Y=0。
當(dāng)量動載荷P=f(XF+YF)=1062.204N
4) 驗算軸承7313的壽命
()=2.94>24000h
經(jīng)計算,所需軸承壽命:L>L=24000 h.
5) 故所選7313型號角接觸軸承合適。
所以采用脂潤滑方式潤滑。
軸承端蓋的選擇:
選用凸緣式軸承端蓋(根據(jù)結(jié)構(gòu)),HT150。
軸承外徑D=140mm,螺釘直徑d=12,螺釘個數(shù):6個
9聯(lián)軸器的選擇:
計算轉(zhuǎn)矩:T=KT,(查表14—1得,K=1.3)
則 T= KT=1.5316.64= 736.398Nm
按照計算轉(zhuǎn)矩T,半聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件。 選LT9型
公稱轉(zhuǎn)矩:T=100Nm
n=2850r/min L=112mm L=84 D=250mm d=50mm
材料:鑄鋼
10 鍵聯(lián)結(jié)的選擇與驗算
10.1鍵聯(lián)結(jié)的選擇
10.1.1高速軸鍵 所需開鍵槽Ⅰ
軸徑分別為:d=40 mm
軸段長度為:L=61mm,
選擇A型圓頭普通平鍵,其參數(shù)分別為:
鍵Ⅰ:鍵寬 b=10 mm
鍵高 h=8 mm
鍵長 L=22~110,取L=50mm
鍵槽 t=5.0 mm,t=3.3 mm,
鍵槽倒角 r=0.25~0.4
10.1.2低速軸鍵所需開鍵槽Ⅰ、Ⅳ的軸徑分別為:
d=55 mm,d=68 mm
軸段長度分別為:
L=82 mm,L=58mm,
鍵Ⅰ:鍵寬 b=14 mm
鍵高 h=9 mm
鍵長 L=36~160,取L=70 mm
鍵槽 t=5.5 mm,t=3.8 mm,
鍵槽倒角 r=0.25~0.4
鍵Ⅱ:鍵寬 b=20 mm
鍵高 h=12 mm
鍵長 L=36~160,取L=50 mm
鍵槽 t=7.5 mm,t=4.9mm,
鍵槽倒角 r=0.25~0.4
10.2校核鍵的強(qiáng)度
高速軸 鍵:查表(10-10)可知,鍵聯(lián)結(jié)的許用擠壓應(yīng)力為: =100~120,
由平鍵聯(lián)結(jié)的擠壓強(qiáng)度條件
σ=≤
得:σ== MP
因為:σ<
故高速軸鍵是安全的,合適。
低速軸1鍵:查表10-10可知,=100~120
由σ== MP
因為:σ<
低速軸1鍵是安全的,合適。
低速軸2鍵:查表10-10可知,=100~120
由σ== MP
因為:σ<
低速軸2鍵是安全的,合適。
11減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸
名稱
符號
尺寸關(guān)系(mm)
機(jī)座壁厚
δ
一級:0.025a+1≥8 取δ=8
機(jī)蓋壁厚
δ
一級:0.025a+3≥8 取δ=8
機(jī)座凸緣厚度
b
1.5δ取b=12mm
機(jī)蓋凸緣厚度
b
1.5δ取b1=12mm
機(jī)座底凸緣厚度
b
2.5δb2=20mm
地腳螺釘直徑
df
0.036a+12取d=22.38mm M24
地腳螺釘數(shù)目
n
當(dāng)a≤250時,n=6
軸承旁聯(lián)接螺栓直徑
d
0.75d取d=17mm M20
機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)結(jié)螺栓直徑
d
(0.5~0.6)d取d2=12mm M16
軸承端蓋螺釘直徑
d
(0.4~0.5)d取d3=10mm M12
窺視孔蓋螺釘直徑
d
(0.3~0.4)d取d4=8mm M8
定位銷直徑
d
(0.7~0.8)d d=9mm
d、d、d至外機(jī)壁距離
c
分別為34mm,26mm,22mm
d、d、d至凸緣邊緣距離
c
分別為28mm,20mm,14mm
軸承旁凸臺半徑
R
≈c=28mm
凸臺高度
h
應(yīng)保證大軸承旁凸臺的扳手空間
外機(jī)壁至軸承座端面距離
l
c+c+(8~12)取l=50mm
大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離
△
>1.2δ取△=11mm
齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離
△
>δ取△=10mm
機(jī)蓋、機(jī)座肋厚
m、m
m≈0.85δ,m≈0.85δ
軸承端蓋外徑
D
D=1.25D+10
軸承端給凸緣厚度
t
(1~1.2)d
軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離
S
盡量靠近,以M d與M d互不干涉為準(zhǔn),一般取S≈D
六、小結(jié):
通過近一個學(xué)期的努立,我基本上按要求完成了機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計中指定的各項任務(wù),通過這次設(shè)計,進(jìn)一步提高了我的機(jī)械知識水平,鞏固了所學(xué)課程;無論是看圖能力還是畫圖能力都得到了較大的提高,使我們對機(jī)械有了更深刻的理解和認(rèn)識,培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決工程實踐問題的能力。
由于實踐經(jīng)驗和資料的缺乏,加之時間緊迫,在設(shè)計過程中遇到了許多問題,大部分問題在老師的指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助下下得以解決。但也有很多地方設(shè)計的不近人意,例如所繪制的圖紙有些地方表達(dá)的不是很清楚,希望各位老師給予諒解。
七、致謝:
對于這次設(shè)計的完成,首先感謝母?!锬敬髮W(xué)的辛勤培育,感謝學(xué)校給我提供了如此難得的學(xué)習(xí)環(huán)境和機(jī)會,使我學(xué)到了許多新的知識、知道了知識的可貴與獲取知識的辛勤。
承蒙張涵老師的耐心指導(dǎo),我順利地完成了我的課程設(shè)計。在此深深感謝我的老師張涵給予了我耐心的指導(dǎo)和幫助,表現(xiàn)了他對工作高度負(fù)責(zé)的精神,同時也感謝給給我?guī)А懂嫹◣缀巍?、《機(jī)械工程材料》、《互換性與測量技術(shù)》以及《材料力學(xué)》的老師,沒有這些課程做基礎(chǔ),是無法完成機(jī)械課程設(shè)計的,感謝你們!
在我的設(shè)計過程中,還得到了眾多同學(xué)的支持和幫助,在此,我對這些同學(xué)表示我衷心的感謝和永遠(yuǎn)的祝福!
對于這次的課程設(shè)計,還有許多美好的設(shè)想由于時間和自身因素?zé)o法得以實現(xiàn),這不能不說是本次設(shè)計的遺憾之處。不過,至少它啟發(fā)了我的的思維,提高了我的動手能力,豐富了我為人處世的經(jīng)驗,進(jìn)一步鞏固了所學(xué)知識,這為我在以后的學(xué)習(xí)過程當(dāng)中奠定了堅實的基礎(chǔ) 。也為以后在自己的工作崗位上發(fā)揮才能奠定了堅實的基礎(chǔ)。
最后,再一次衷心的感謝贈與我知識、給予我?guī)椭乃欣蠋?,你們傳遞的知識使我受用一生,你們的恩情我會銘記一生!雖然說謝謝二字不足以表達(dá)我的感情,但是仍然對你們說聲“謝謝”,“桃李不言,下子成溪”!
參考文獻(xiàn)
[1]西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室 濮良貴 紀(jì)名剛主編《機(jī)械設(shè)計》(第 七 版) 高等教育出版社
[2]清華大學(xué)、北京科技大學(xué) 吳宗澤 羅圣國主編《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊》(第二版) 高等教育出版社
[3]龔桂義主編《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》(第二版) 高等教育出版社
[4]哈爾濱工業(yè)大學(xué)龔桂義編《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計圖冊》(第三版) 高等教育出版社
[5]劉小年 劉大魁主編《機(jī)械制圖》高等教育出版社出版
[6]何志剛主編<<互換性與測量技術(shù)>>(第三版)中國農(nóng)業(yè)出版社
[7]單輝祖主編《材料力學(xué)》(第二版) 高等教育出版社
[8]東南大學(xué) 戴枝榮主編<<工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)(Ⅰ)-工程材料>> 高等教育出版社
見《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊》 第12頁
P=8.94KW
n= 78.35r/min
電動機(jī)的選擇見
《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊》第167頁
i=12.38
i=2.8
i=4.42
n=78.38r/min.
見《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》第15頁
n=346.43r/min
n=78.38 r/min
n=78.38 r/min
P=8.5824KW
P=8.158KW
P=7.84KW
P=8.41KW
P=7.99KW
P=7.68KW
T= 88Nm
T=236.54 Nm
T=993.85 Nm
T=954.5 Nm
T=231.8Nm
T=973.97 Nm
T=935.41 Nm
表13-8 見《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》第218頁
P=9.83KW
表13-9見《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》第219頁
=160mm
=450mm
V=8.11m/s
式(13-2)見《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》第205頁
a=600mm
式(13-16)見《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》第220頁
L=2240mm
a≈641mm
式(13-1)見《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》第205頁
α=
式(13—15)見《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》第218頁
表(13-3)見《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》第214頁
表(13-5)見《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》第216頁
表13-7見《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》第217頁
K=0.925
表13-2見《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》第212頁
K=1.0
Z=4
表13—1見《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》第212頁
=321.41N
式(13—17)見《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》第220頁
=2570N
表10—1見《機(jī)械設(shè)計》211頁
圖10-20c,b
見《機(jī)械設(shè)計》第208,207頁
圖10-21d,c
見《機(jī)械設(shè)計》第209頁
表(10-8)《機(jī)械設(shè)計》第210頁
z=21
z=92
式(10-21)見
《機(jī)械設(shè)計》第218頁
表10-7見《機(jī)械設(shè)計》第205頁
表10-6見《機(jī)械設(shè)計》第201頁
圖10-30見《機(jī)械設(shè)計》第217頁
圖10-26見《機(jī)械設(shè)計》第215頁
N=7.4810
N=1. 6910
圖10-18 ,10-19
見《機(jī)械設(shè)計》第206,207頁
=0.89
=0.92
=0.94
=0.98
=267MPa
=230MPa
=554.6MPa
=539M Pa
圖10-21見《機(jī)械設(shè)計》第209頁
d=48.62mm
v=0.88 m/s
表10-2見《機(jī)械設(shè)計》第193頁
圖10-8見《機(jī)械設(shè)計》第194頁
表10-3見《機(jī)械設(shè)計》第195頁
表10-4見《機(jī)械設(shè)計》第196-197頁
= =1.2
取
h=9
表10-4見《機(jī)械設(shè)計》第196-197頁
圖10-13見《機(jī)械設(shè)計》第198頁
=1.34
=1.29
K=1.74
K=1.671
53.58mm
167mm
11.98
61.58mm
272.15mm
b=78mm
b=84mm
圖10-22見《機(jī)械設(shè)計》第210頁
22.44
98.3
表10-5見《機(jī)械設(shè)計》第200頁
表10-5見《機(jī)械設(shè)計》第200頁
=2.705,=2.185
=1.577,=1.788
表10-5見《機(jī)械設(shè)計》第200頁
圖10-28見《機(jī)械設(shè)計》第217頁
式10-16見《機(jī)械設(shè)計》第216頁
d=66.36mm
d=277.3mm
d=55.7 mm
=266.63mm
T=236540 Nmm
T=993860 Nmm
2490.92
=927.09
=530.82
=11902.5
=885.17
=506.82
34.97mm
49.8mm
dmin =55mm
2490.92 (N)
927.09(N) 530.82(N)
F=390.02
F= 539.05
F=F=1245.46
M=83.55 Nm
M=60.45 Nm
M=193.05 Nm
M= 210.35Nm
M=202.29 Nm
T= 106.96 Nm
表14-3見《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》第245頁
2378.29
=885.17
=506.82
F=94
F=791.17
F=F=1189.15
M=141.2 Nm
M=16.78 Nm
M=212.26 Nm
M= 258.27Nm
M=216.91 Nm
T= 424.5 Nm
表14-3見《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》第245頁
表14-3見《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》第245頁
M=334.54 Nm
表14—3見《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》第246頁
d=11mm
D=135mm
D=160mm
e=12mm
D=100mm
D=105mm
D=107mm
C=53.5KN
C=47.2 KN
P=722.4N
1.97
d=11mm
D=135mm
D= 160 mm
e=12 mm
D=100 mm
D=105 mm
D=107 mm
C=89.8KN
C=75.5 KN
L=24000h
P=1062.204N
2.94
表14-1見《機(jī)械設(shè)計》第351頁
T=736.398Nm
查表10-10見《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》第158頁
σ= 19.09MP
σ=54.09 MP
σ= 4.5MP