單級(jí)圓柱齒輪減速器和一級(jí)帶傳動(dòng)說明書00

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 一 傳動(dòng)方案擬定一 傳動(dòng)方案擬定 2 二 電動(dòng)機(jī)的選擇二 電動(dòng)機(jī)的選擇 2 三 計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比三 計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比 4 四 運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算四 運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 5 五 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算五 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 6 六 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算六 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 12 七 滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算七 滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算 19 八 鍵聯(lián)接的選擇及計(jì)算八 鍵聯(lián)接的選擇及計(jì)算 22 設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)者 設(shè)計(jì)者 學(xué)學(xué) 號(hào) 號(hào) 指導(dǎo)教師 指導(dǎo)教師 年年 月月 四日四日 計(jì)算過程及計(jì)算說明計(jì)算過程及計(jì)算說明 一 傳動(dòng)方案擬定一 傳動(dòng)方案擬定 第三組 設(shè)計(jì)單級(jí)圓柱齒輪減速器和一級(jí)帶傳第三組 設(shè)計(jì)單級(jí)圓柱齒輪減速器和一級(jí)帶傳 動(dòng)動(dòng) 1 工作條件 使用年限 5 年 工作為二班 工作制 載荷輕微沖擊 環(huán)境清潔 2 原始數(shù)據(jù) 滾筒圓周力 F 1500N 帶速 V 1 7m s 允許運(yùn)輸帶速度誤差為 5 滾筒直徑 D 280mm 二 電動(dòng)機(jī)選擇二 電動(dòng)機(jī)選擇 1 電動(dòng)機(jī)類型的選擇 Y 系列三相異步電動(dòng) 機(jī) 2 電動(dòng)機(jī)功率選擇 1 傳動(dòng)裝置的總功率 總 帶 2軸承 齒輪 聯(lián)軸器 滾筒 0 96 0 982 0 97 0 99 0 96 0 85 2 電機(jī)所需的工作功率 P工作 FV 1000 總 1500 1 7 1000 0 85 F 1500N V 1 7m s D 280mm n滾筒 116r min 總 0 85 P工作 3 0KW 3 0KW 3 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速 n筒 60 1000V D 60 1000 1 7 280 116r min 按手冊(cè) P7 表 1 推薦的傳動(dòng)比合理范圍 取 圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍 I a 3 6 取 V 帶傳動(dòng)比 I 1 2 4 則總傳動(dòng)比理時(shí)范圍 為 I a 6 24 故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為 n d I a n筒 6 24 116 696 2784r min 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750 1000 和 1500r min 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速 由有關(guān)手冊(cè)查出有三種 適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào) 因此有三種傳支比方案 如指導(dǎo)書 P15 頁(yè)第一表 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳 動(dòng)裝置尺寸 重量 價(jià)格和帶傳動(dòng) 減速器的 傳動(dòng)比 可見第 2 方案比較適合 則選 n 1500r min 4 確定電動(dòng)機(jī)型號(hào) 根據(jù)以上選用的電動(dòng)機(jī)類型 所需的額定 功率及同步轉(zhuǎn)速 選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y100L2 4 其主要性能 額定功率 3KW 滿載轉(zhuǎn)速 1430r min 額定轉(zhuǎn)矩 2 2 質(zhì)量 38kg 三 計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的偉動(dòng)比三 計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的偉動(dòng)比 1 總傳動(dòng)比 i總 n電動(dòng) n筒 1430 116 12 33 2 分配各級(jí)偉動(dòng)比 1 據(jù)指導(dǎo)書 P7 表 1 取齒輪 i齒輪 6 單級(jí) 減速器 i 3 6 合理 電動(dòng)機(jī)型號(hào) Y100L2 4 i總 12 33 據(jù)手冊(cè)得 i齒輪 6 i帶 2 055 2 i總 i齒輪 I 帶 i帶 i總 i齒輪 12 33 6 2 055 四 運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算四 運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 1 計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速 r min nI n 電機(jī) 1430r min nII nI i帶 1430 2 055 695 86 r min nIII nII i齒輪 695 86 6 115 98 r min 2 計(jì)算各軸的功率 KW PI P工作 3 0KW PII PI 帶 3 0 96 2 88KW PIII PII 軸承 齒輪 2 88 0 98 0 96 2 8224KW 3 計(jì)算各軸扭矩 N mm TI 9 55 106PI nI 9 55 106 3 0 1430 20035N mm TII 9 55 106PII nII 9 55 106 2 88 695 86 39525N mm TIII 9 5 106PIII nIII 9 55 106 2 8224 115 nI 1430r min nII 695 86r min nIII 115 98r min PI 3 0KW PII 2 88KW PIII 2 8224KW TI 20035N mm TII 39525N mm TIII 232204N mm 98 232204N mm 五 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算五 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 1 皮帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1 選擇普通 V 帶截型 由課本 P83 表 5 9 得 kA 1 2 PC KAP 1 2 3 3 6KW 由課本 P82 圖 5 10 得 選用 A 型 V 帶 2 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 并驗(yàn)算帶速 由課本圖 5 10 得 推薦的小帶輪基準(zhǔn)直徑 為 75 100mm 則取 dd1 100mm dmin 75 dd2 n1 n2 dd1 1430 695 86 100 205 5mm 由課本 P74 表 5 4 取 dd2 200mm 實(shí)際從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速 n2 n1dd1 dd2 1430 100 200 715r min 轉(zhuǎn)速誤差為 n2 n2 n2 695 86 715 695 86 0 0271200 適用 5 確定帶的根數(shù) Ld 1400mm a 462mm 根據(jù)課本 P214 表 13 3 P1 1 32KW 根據(jù)課本 P217 表 13 7 P1 0 17KW 根據(jù)課本 P217 表 13 7 K 0 96 根據(jù)課本 P212 表 13 2 KL 0 96 由課本 P83 式 5 12 得 Z PC P PC P1 P1 K KL 3 6 1 32 0 17 0 96 0 96 2 62 6 計(jì)算軸上壓力 由課本 P70 表 5 1 查得 q 0 1kg m 由式 5 18 單根 V 帶的初拉力 F0 500PC ZV 2 5 K 1 qV2 500 3 6 3 7 48 2 5 0 96 1 0 1 7 482 N 134 27N 則作用在軸承的壓力 FQ 由課本 P87 式 5 19 FQ 2ZF0sin 1 2 2 3 134 27sin162 98 2 800 59N 2 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1 選擇齒輪材料及精度等級(jí) Z 3 根 F0 134 27N FQ 800 59N 考慮減速器傳遞功率不在 所以齒輪采用軟 齒面 小齒輪選用 40Cr 調(diào)質(zhì) 齒面硬度為 240 260HBS 大齒輪選用 45 鋼 調(diào)質(zhì) 齒面 硬度 220HBS 根據(jù)課本 P139 表 6 12 選 7 級(jí) 精度 齒面精糙度 Ra 1 6 3 2 m 2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由 d1 76 43 kT1 u 1 du H 2 1 3 由式 6 15 確定有關(guān)參數(shù)如下 傳動(dòng)比 i齒 6 取小齒輪齒數(shù) Z1 20 則大齒輪齒數(shù) Z2 iZ1 6 20 120 實(shí)際傳動(dòng)比 I0 120 20 6 傳動(dòng)比誤差 i i0 I 6 6 6 0 2 5 可用 齒數(shù)比 u i0 6 由課本 P138 表 6 10 取 d 0 9 3 轉(zhuǎn)矩 T1 T1 9 55 106 P n1 9 55 106 3 695 86 41172N mm 4 載荷系數(shù) k 由課本 P169 表 11 3 取 k 1 5 許用接觸應(yīng)力 H H HlimZNT SH 由課本 P134 圖 11 1 查得 i齒 6 Z1 20 Z2 120 u 6 T1 41172N mm HlimZ1 700Mpa HlimZ2 580Mpa NL1 1 22 109 NL2 2 03 108 ZNT1 0 92 ZNT2 0 98 HlimZ1 700Mpa HlimZ2 580Mpa 由課本 P133 式 6 52 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) NL NL1 60n1rth 60 695 86 1 16 365 5 1 22 109 NL2 NL1 i 1 22 109 6 2 03 108 由課本 P135 圖 6 34 查得接觸疲勞的壽命系數(shù) ZNT1 0 92 ZNT2 0 98 通用齒輪和一般工業(yè)齒輪 按一般可靠度要求 選取安全系數(shù) SH 1 0 H 1 Hlim1 SH 700 0 92 1 0Mpa 644Mpa H 2 Hlim2 SH 580 0 98 1 0Mpa 568 4Mpa 故得 d1 76 43 kT1 u 1 du H 2 1 3 76 43 1 41172 6 1 0 9 6 5682 1 3mm 41 96mm 模數(shù) m d1 Z1 41 96 20 2 09mm 根據(jù)課本 P107 表 6 1 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m 2 25mm 6 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 根據(jù)課本 P132 6 48 式 H 1 644Mpa H 2 568 4Mpa d1 41 96mm m 2 25mm d1 45mm d2 270mm F 2kT1 bm2Z1 YFaYSa H 確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù) 分度圓直徑 d1 mZ1 2 25 20mm 45mm d2 mZ2 2 25 120mm 270mm 齒寬 b dd1 0 9 45mm 40 5mm 取 b 40 5mm b1 42mm 7 齒形系數(shù) YFa和應(yīng)力修正系數(shù) YSa 根據(jù)齒數(shù) Z1 20 Z2 120 由表 11 8 相得 YFa1 2 80 YSa1 1 55 YFa2 2 14 YSa2 1 83 8 許用彎曲應(yīng)力 F 根據(jù)課本 P136 6 53 式 F Flim YSTYNT SF 由課本圖 6 35C 查得 Flim1 590Mpa Flim2 450Mpa 由圖 6 36 查得 YNT1 0 88 YNT2 0 9 試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) YST 2 按一般可靠度選取安全系數(shù) SF 1 25 計(jì)算兩輪的許用彎曲應(yīng)力 F 1 Flim1 YSTYNT1 SF 590 2 0 88 1 25Mpa 830 72Mpa F 2 Flim2 YSTYNT2 SF 450 2 0 9 1 25Mpa b 40 5mm b1 42mm YFa1 2 80 YSa1 1 55 YFa2 2 14 YSa2 1 83 Flim1 590Mpa Flim2 450Mpa YNT1 0 88 YNT2 0 9 YST 2 SF 1 25 F1 120 08Mpa F2 18 69Mpa 648Mpa 將求得的各參數(shù)代入式 6 49 F1 2kT1 bm2Z1 YFa1YSa1 2 1 41172 36 22 20 2 80 1 55Mpa 120 08Mpa F 1 F2 2kT1 bm2Z2 YFa1YSa1 2 1 41172 36 22 120 2 14 1 83Mpa 18 698Mpa F 2 故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠 9 計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心矩 a a m 2 Z1 Z2 2 25 2 20 120 157 5mm 10 計(jì)算齒輪的圓周速度 V V d1n1 60 1000 3 14 45 695 86 60 1000 1 64m s 六 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算六 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 輸入軸的設(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)課本 P235 10 2 式 并查表 10 2 取 c 115 d 115 2 88 695 86 1 3mm 18 46mm a 157 5mm V 1 64m s d 20mm 考慮有鍵槽 將直徑增大 5 則 d 18 46 1 5 mm 19 39 選 d 20mm 2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 軸上零件的定位 固定和裝配 單級(jí)減速器中可將齒輪安排在箱體中央 相 對(duì)兩軸承對(duì)稱分布 齒輪左面由軸肩定位 右 面用套筒軸向固定 聯(lián)接以平鍵作過渡配合固 定 兩軸承分別以軸肩和大筒定位 則采用過 渡配合固定 2 確定軸各段直徑和長(zhǎng)度 工段 d1 20mm 長(zhǎng)度取 L1 50mm h 2c c 1 5mm II 段 d2 d1 2h 20 2 2 1 5 26mm d2 26mm 初選用 7206c 型角接觸球軸承 其內(nèi)徑為 30mm 寬度為 16mm 考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁 軸承端面和箱體 內(nèi)壁應(yīng)有一定距離 取套筒長(zhǎng)為 20mm 通過 密封蓋軸段長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度 并考慮聯(lián) d1 20mm L1 50mm d2 26mm L2 93mm d3 35mm L3 48mm 軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定 為此 取 該段長(zhǎng)為 55mm 安裝齒輪段長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂寬 度小 2mm 故 II 段長(zhǎng) L2 2 20 16 55 93mm III 段直徑 d3 35mm L3 L1 L 50 2 48mm 段直徑 d4 45mm 由手冊(cè)得 c 1 5 h 2c 2 1 5 3mm d4 d3 2h 35 2 3 41mm 長(zhǎng)度與右面的套筒相同 即 L4 20mm 但此段左面的滾動(dòng)軸承的定位軸肩考慮 應(yīng)便于軸承的拆卸 應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)查取由手冊(cè)得安 裝尺寸 h 3 該段直徑應(yīng)取 30 3 2 36mm 因此將 段設(shè)計(jì)成階梯形 左段直徑為 36mm 段直徑 d5 30mm 長(zhǎng)度 L5 19mm 由上述軸各段長(zhǎng)度可算得軸支承跨距 L 100mm 3 按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算 求分度圓直徑 已知 d1 45mm 求轉(zhuǎn)矩 已知 T2 41172N mm 求圓周力 Ft 根據(jù)課本 P127 6 34 式得 Ft 2T2 d2 2 41172 40 1829 87N d4 41mm L4 20mm d5 30mm L 100mm Ft 1829 87N Fr 666N 求徑向力 Fr 根據(jù)課本 P127 6 35 式得 Fr Ft tan 1829 87 tan200 666N 因?yàn)樵撦S兩軸承對(duì)稱 所以 LA LB 50mm 1 繪制軸受力簡(jiǎn)圖 如圖 a 2 繪制垂直面彎矩圖 如圖 b 軸承支反力 FAY FBY Fr 2 333N FAZ FBZ Ft 2 914 94N 由兩邊對(duì)稱 知截面 C 的彎矩也對(duì)稱 截面 C 在垂直面彎矩為 MC1 FAyL 2 333 50 16 65N m 3 繪制水平面彎矩圖 如圖 c FAY 333N FAZ 914 94N MC1 16 65N m MC2 45 75N m 截面 C 在水平面上彎矩為 MC2 FAZL 2 914 94 50 45 75N m 4 繪制合彎矩圖 如圖 d MC MC12 MC22 1 2 16 652 45 752 1 2 48 68N m 5 繪制扭矩圖 如圖 e 轉(zhuǎn)矩 T 9 55 P2 n2 106 39 525N m 6 繪制當(dāng)量彎矩圖 如圖 f 轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪文治武功力按脈動(dòng)循環(huán)變化 取 1 截面 C 處的當(dāng)量彎矩 MC 48 68N m T 39 525N m Mec 62 68N m e 14 6MPa 1 b d 35mm Mec MC2 T 2 1 2 48 682 1 33 2 1 2 62 68N m 7 校核危險(xiǎn)截面 C 的強(qiáng)度 由式 6 3 e Mec 0 1d33 62 68 0 1 353 14 6MPa 1 b 60MPa 該軸強(qiáng)度足夠 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算輸出軸的設(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)課本 P235 頁(yè)式 10 2 表 10 2 取 c 115 d c P3 n3 1 3 115 2 8224 115 98 1 3 33 3mm 取 d 35mm 2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 軸的零件定位 固定和裝配 單級(jí)減速器中 可以將齒輪安排在箱體中央 相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布 齒輪左面用軸肩定位 右面用套筒軸向定位 周向定位采用鍵和過渡 Ft 1720N 配合 兩軸承分別以軸承肩和套筒定位 周向 定位則用過渡配合或過盈配合 軸呈階狀 左 軸承從左面裝入 齒輪套筒 右軸承和皮帶輪 依次從右面裝入 2 確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 初選 7206c 型角接球軸承 其內(nèi)徑為 30mm 寬度為 16mm 考慮齒輪端面和箱體內(nèi) 壁 軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離 則取 套筒長(zhǎng)為 20mm 則該段長(zhǎng) 41mm 安裝齒輪 段長(zhǎng)度為輪轂寬度為 2mm 3 按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算 求分度圓直徑 已知 d2 270mm 求轉(zhuǎn)矩 已知 T3 232 204N m 求圓周力 Ft 根據(jù)課本 P127 6 34 式得 Ft 2T3 d2 2 232 204 103 270 1720N 求徑向力 Fr 根據(jù)課本 P127 6 35 式得 Fr Ft tan 1720 0 36379 625 7N 兩軸承對(duì)稱 LA LB 49mm 1 求支反力 FAX FBY FAZ FBZ FAX FBY Fr 2 625 7 2 312 8N FAZ FBZ Ft 2 1720 2 860N FAX FBY 312 8N FAZ FBZ 860N MC1 15 327N m MC2 42 14N m MC 44 84N m Mec 236 12N m 2 由兩邊對(duì)稱 書籍截 C 的彎矩也對(duì)稱 截面 C 在垂直面彎矩為 MC1 FAYL 2 312 8 49 15 327N m 3 截面 C 在水平面彎矩為 MC2 FAZL 2 860 49 42 14N m 4 計(jì)算合成彎矩 MC MC12 MC22 1 2 15 3272 42 142 1 2 44 84N m 5 計(jì)算當(dāng)量彎矩 根據(jù)課本 P235 得 1 Mec MC2 T 2 1 2 44 842 1 232 204 2 1 2 236 12N m 6 校核危險(xiǎn)截面 C 的強(qiáng)度 由式 10 3 e Mec 0 1d 236 12 0 1 413 34 26Mpa 1 b 60Mpa 此軸強(qiáng)度足夠 七 滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算七 滾動(dòng)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 16 365 5 29200 小時(shí) e 34 26Mpa 1 b 軸承預(yù)計(jì)壽命 29200h FS1 FS2 576N x1 1 y1 0 1 計(jì)算輸入軸承 1 已知 n 695 86r min 兩軸承徑向反力 FR1 FR2 914 94N 初先兩軸承為角接觸球軸承 7206C 型 根據(jù)課本 P265 11 12 得軸承內(nèi)部軸向力 FS 0 63FR 則 FS1 FS2 0 63FR1 576 2 FS1 Fa FS2 Fa 0 故任意取一端為壓緊端 現(xiàn)取 1 端為壓緊端 FA1 FS1 576 FA2 FS2 576 3 求系數(shù) x y FA1 FR1 576N 914 94N 0 63 FA2 FR2 576N 914 94N 0 63 根據(jù)課本 P263 表 11 8 得 e 0 68 FA1 FR1 e x1 1 FA2 FR2292000h 預(yù)期壽命足夠 2 計(jì)算輸出軸承 1 已知 n 115 98r min Fa 0 FR FAZ 860N 試選 7207C 型角接觸球軸