機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、云中魚(yú) 水中燕機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)及說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目V帶蝸桿傳動(dòng)學(xué)院，專業(yè)，年級(jí)學(xué) 生學(xué) 號(hào)指導(dǎo)老師時(shí) 間原始數(shù)據(jù)F(kN)V(m/s)D(mm)1.551.60435工作條件：?jiǎn)伟嘀乒ぷ鳎刻旃ぷ?小時(shí)），連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)；載荷較平穩(wěn)；室內(nèi)工作，有粉塵；使用期限：十年（每年300個(gè)工作日），大修期5年（大修時(shí)可更換軸承）。生產(chǎn)批次：小批量生產(chǎn)（50臺(tái)）；中等規(guī)模機(jī)械廠，可加工7-8級(jí)精度齒輪。允許帶速誤差：允許運(yùn)輸帶速度誤差a<=5%.動(dòng)力來(lái)源：電力，三相交流工作機(jī)總效率：0.95（包括滾筒軸承效率）設(shè)計(jì)要求：在規(guī)定設(shè)計(jì)教室中按要求各階段及相應(yīng)工作量。設(shè)計(jì)工作量：1. 繪制減速器裝配圖一張

2、（A0）；2. 繪制減速器零件圖3張1） 輸出軸零件圖1張（A）2） 輸出軸上傳動(dòng)零件圖1張（A3）3） 下箱體零件圖1張（A1）3. 編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份 （約60008000）說(shuō)明書(shū)目錄1. 傳動(dòng)方案擬定42. 電動(dòng)機(jī)選擇43. 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力參數(shù)計(jì)算54. 傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算65. 聯(lián)軸器選擇136. 軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算147. 鍵連接與計(jì)算198. 滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)與計(jì)算209. 其他（潤(rùn)滑，密封等）2410. 參考文獻(xiàn)2511. 課程設(shè)計(jì)總結(jié)2612. 裝配圖2713. 下箱體3014. 渦輪3215. 蝸桿321. 傳動(dòng)方案擬定采用V帶蝸桿傳動(dòng)，用電動(dòng)機(jī)經(jīng)V帶進(jìn)行一級(jí)減速，再由渦輪蝸桿

3、進(jìn)行二級(jí)減速，經(jīng)由渦輪將動(dòng)力輸出，通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，以使傳送帶運(yùn)動(dòng)2電動(dòng)機(jī)選擇1).工作機(jī)主軸所需功率Pw=FV=1.55*1.60kw=2.48kw2).電動(dòng)機(jī)所需功率 P157（課本）1聯(lián)軸器效率0.992 滾動(dòng)軸承效率0.993帶傳動(dòng)效率0.964蝸桿副效率0.8Pd=Pw/(126)=3.46Kw由Y系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，選擇的電動(dòng)機(jī)額定功率 Pw=4Kw3).確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 工作機(jī)轉(zhuǎn)速nw=(60*1000*v)/(D)=70.2r/minV帶常用傳動(dòng)比范圍i1=2-4 蝸桿常用傳動(dòng)比范圍i2=5-20則總傳動(dòng)比范圍i=10-80 nd=inw=(702-5600)r/min則可

4、選方案有方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率kw滿載轉(zhuǎn)速(r/min)1Y112M-2428902Y112M-441440綜合考慮選用Y112M-4型電動(dòng)機(jī)3傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 1).總傳動(dòng)比 I=nm/nw=1440/70.25=20.48 i1(2,4) i2(10-20) 綜合考慮取 i1=1.6 I2=12.82).各級(jí)轉(zhuǎn)速Nw=1440r/minN1=Nm/i1=1440/1.6 r/min =900r/minN2=n1/i2=900/12.8 r/min =70.3 r/min3).各軸功率 Pi=Pd*n3=3.46*96Pw=3.32Pw Pii=Pi*n22*n4=3.32*0.

5、992*0.8=2.60Kw4).各軸轉(zhuǎn)矩Td=9550*Pd/Nw=9550*3.46/1440N·MTi=Td * i1 * n3=22.95*1.6*0.96 N·M =35.25 N·MTii=Ti * i2 * n22 * n4=353.78 N·M4. 傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算1）.V帶選擇窄V帶用于傳遞功率較大，且外形尺寸較小的場(chǎng)合，而此傳動(dòng)方案功率僅為4Kw,且對(duì)空間尺寸沒(méi)有限制故選用普通V帶 確定計(jì)算功率由附錄1查得工作情況系數(shù)Ka=1.1故 Pca=Ka*P=1.1*4=4.4Kw 選用普通V帶帶型根據(jù)Pca=4.4Kw與n1=1440r/m

6、in選用A型帶 P157（課本） 選帶輪基準(zhǔn)直徑 由普通V帶輪基準(zhǔn)直徑系列 P157（課本） 選D1=90mm 按i1=D2/D1 =>D2=i1*D1=90*1.6=144mm故選D2=140mm 驗(yàn)算帶的速度V=DN1/60*1000=*90*1440/（60*1000）m/s=6.78 m/s 帶的速度V（5,25）故符合要求 確定普通V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度與中心距根據(jù) 0.7*（D2+D1）0*（D2+D1）帶入D1+D2=>0(161,460)初步確定0=400mm計(jì)算所需基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=2*a0+*（D2+D1）/2+(（D2-D1）2)/4a0=1162mm由附錄1選帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度

7、Ld=1250mm P305（課程設(shè)計(jì)）計(jì)算實(shí)際中心距 =0(Ld-Ld)/2=(400+(1250-1162)/2)=444mm 驗(yàn)算主動(dòng)輪包角1=180-（D2+D1）/a*57.5=180-50/444*57.5=173.5>90 包角合適 計(jì)算普通V帶的根數(shù) 由N1=1440r/min D1=90mm 查表8-4a得 Pa=1.07KwP0=0.15KwK =0.99 Kl=0.93 P152(課本)則Z=Pca/(P0+P0) KKl)=4.4/(1.22*0.99*0.93)=3.9故選Z=4根 計(jì)算預(yù)緊力 由表8-3 查得q=0.1kg/mF0=（500*Pca(2.5/K

8、-1)）/(V*Z)+q*V2=107.84N 壓軸力Q=2*Z*Fsin(/2)=860.62N2).蝸桿選擇蝸桿傳動(dòng)類型 根據(jù)的推薦，采用漸開(kāi)線蝸桿（）選擇材料 考慮蝸桿傳動(dòng)功率不大,速度只是中等,故蝸桿用45#鋼,考慮到要用10年,故需耐磨性好些,蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度45-55HBC 渦輪用鑄鐵錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造，為節(jié)約費(fèi)用，故只將齒圈用鑄鐵錫磷青銅ZCuSn10P1制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。按齒輪面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，再用翅根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核 1 傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩T2=353.78 N·

9、;M=353780 N·MM2 載荷系數(shù)K Ka=1 Kv=1.1 K=1 K= Ka Kv K=1.1 P329(課程設(shè)計(jì)) 確定彈性影響系數(shù) 因選用的是鑄鐵錫磷青銅ZCuSn10P1和鋼蝸桿相配 故=160MPa 確定接觸系數(shù) 假設(shè)d/a=0.30 查得=3.1 P329（課程設(shè)計(jì)） 附錄3 確定許用接觸應(yīng)力 根據(jù)蝸桿材料為鑄鐵錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度大于45HRC，查附錄3（P329）得蝸桿的基本許用應(yīng)力=268Mpa 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60jn2lh=60*1*70.25*2400*10=1.01*108次 壽命系數(shù) 故=*=0.75*268Mp

10、a=201.0Mpa 計(jì)算中心距 參考附錄3 P338（課程設(shè)計(jì)） 取a=160mm m=5 蝸桿分度圓直徑d1=mq=50mm 這時(shí)d1/a=50/160=0.375> =2.8 故以上計(jì)算結(jié)果可用！3）.蝸桿與渦輪主要參數(shù)與幾何尺寸 （1）蝸桿 軸向齒距Pa=m=5*3.14=15.70mm 齒頂圓直徑 Da1=D1+2Ha1=60mm 齒根圓直徑 分度圓導(dǎo)程角r=arctan(Z/E)=arctan0.2=21.8 （2）渦輪 齒數(shù)Z2=53 變位系數(shù)+0.5 驗(yàn)算傳動(dòng)比i=Z2/Z1=53/4=13.25 符合要求！ 渦輪分度圓直徑d2=mz=265mm 渦輪喉圓直徑da2=d2

11、+2ha2 =(265+2*5)mm =275mm 渦輪齒根圓直徑 df2=d2-2hf2=265-2*5*0.75=257.5mm 渦輪咽喉母圓半徑rg2=a-da2/2=(160-275/2)mm=22.5mm4) 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 當(dāng)量齒數(shù)Zv2=Z2/cosr3=53/cos21.8=66.49 根據(jù)x2=+0.5 Zv2=66.49 =>Yfa2=2.06 螺旋角系數(shù)Y=1-r/140=1-21.8/140=0.844 許用彎曲應(yīng)力F=FKfn 有表查得ZCuSn10P1 F=56MPa 壽命系數(shù) f =56*0.599 MPa =33.57 MPa f= 1.53*1.

12、1*353780/(50*265*5)*2.06*0.844 MPa =15.626 MPa 符合要求！5) 驗(yàn)算效率 =（0.95-0.96）*tanR/tan(R+v) R=21.8 Vs=*50*1440/(60*1000*1.6*cos21.8)=2.537m/s =>fv=0.030 v=1.7 代入=> =0.873>0.8 故不用重算！5聯(lián)軸器的選擇 先初步估算軸的最小直徑，選用軸的材料為45#鋼 故取A0=115 于是得mm 應(yīng)于聯(lián)軸器孔徑相適應(yīng) 而計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca=Ka*T3 選Ka=1.5 則 Tca=1.5*353780=530670 N·MM

13、按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩的條件 選用彈性柱銷聯(lián)軸器 此種聯(lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力很大，結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，安裝制造方便，而且撓性好，彈性柱銷有一定的緩沖和吸震能力。 選用HL3型聯(lián)軸器，其公稱扭矩630 N·M，軸孔直徑d1=38mm 故=38mm, 半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=82mm, 與軸配合長(zhǎng)度為60mm.6.軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算渦輪軸（1） 擬定軸上零件的裝配方案 （2） 根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑與長(zhǎng)度為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，故去2-3段直徑d2-3=44mm；軸的左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑38mm,取擋圈直徑為48mm; 為了保證軸端擋圈只壓在半軸而不壓在軸的端面上，故

14、L1-2<60mm, 故取L1-2=58mm. 選滾動(dòng)軸承軸承需要在軸承受徑向力的同時(shí)，承受軸向力，故選用圓錐滾子軸承，選用30210 故d3-4=50mm d8-9=50mm由定位軸肩確定d7-8=58mm 由L4-5,L7-8安裝擋油盤，取d4-5=52mm,齒輪的右端與右軸承之間采用套筒定位，取齒輪輪寬為80mm,為使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此段軸應(yīng)略短于輪寬故取L5-6=76mm,齒輪左端采用軸肩定位，軸肩高度h>0.07d,故取h=4mm，取d6-7=63mm,軸肩寬度b>=1.4h=5.6mm,取b=6mm. 軸承端面的總寬度為20mm,(由減速器及軸承蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)

15、定而定)根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=30mm,故取l2-3=50mm.(3) 軸向零件的周向定位 齒輪，半聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵連接，在齒輪安裝處，經(jīng)查表P212（課程設(shè)計(jì)） 去b*h=16*10,鍵槽用銑刀加工，長(zhǎng)63mm,同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪與軸的配合H7/n6,同時(shí)辦聯(lián)軸器與軸的連接選用平鍵，經(jīng)查表b*h*l=12*10*50,半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6,滾動(dòng)軸承與軸的周向定位由過(guò)盈配合來(lái)保證此處選軸的直徑尺寸公差為m6.(4)軸強(qiáng)度校核 由表查得30210的a=20mm 故支撐跨距為12

16、5mm,作用點(diǎn)近似于中點(diǎn)合成彎矩 判斷齒輪所在軸面為危險(xiǎn)截面取=0.6經(jīng)查45#=60Mpa,故完全符合要求！蝸桿軸（1） 輸入軸的功率P=3.32Kw n1=900r/min T=35.25N.M （2） 選定軸的最小直徑選取軸的材料為45#鋼，取A0=115擬定軸上零件的裝配方案 d1-2與V帶輪連接查表得選用帶輪孔徑d=20mm,輪轂長(zhǎng)度L=50mm,故取d1-2=20mm,L1-2=48mm.鍵的選擇，經(jīng)查表P212（課程設(shè)計(jì)）選用b*h*l=6*6*40mm 2處軸肩用h=4mm,得d2-3=28mm,軸承端蓋總寬度為20mm,根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的

17、外端面與V帶輪距離L=30mm,故L2-3=50mm. 選用圓錐滾子軸承，內(nèi)徑d=30mm,故選用30306，查表得L=20.75mm,故L3-4=L7-8=20mm取L4-5=3mm,d=36mm,L6-7=3mm 齒根圓df1=38.5mm,故在退刀槽處，d=28mm,長(zhǎng)L取25mm. 校核軸的強(qiáng)度 經(jīng)查表P258（課程設(shè)計(jì)）得30306型軸承a=15.3mm,因此作為簡(jiǎn)支梁的軸的支撐跨距為140mm Ft1=918N Fr=971.81N7鍵的強(qiáng)度校核 渦輪上帶輪聯(lián)結(jié)處鍵b*h*l=6*6*40mm 8滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)與計(jì)算（1） 蝸桿軸承選用的是30306型對(duì)軸的受力得 Ft=1410N

18、 Fa=2670.04N Fr=971.81N合成（2） 校核渦輪軸的軸承選用型號(hào)30210 減速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸1. 箱座壁厚：0.04a+3=0.04*160+3=9.3 故取=10mm2. 箱蓋壁厚：采用蝸桿在下結(jié)構(gòu) 故1=0.85=8.5mm 取1=9mm3. 箱蓋凸緣厚度：b1=1.5=13.5mm4. 箱座凸緣厚度：b=1.5=15mm5. 箱座底凸緣厚度：b2=2.5=25mm6. 地腳螺釘直徑：df=0.036a+12=0.036*160+12=17.76mm 故取df=18mm7. 地腳螺釘數(shù)目 n=48. 軸承旁連接螺栓直徑 d1=0.75df=0.75*18=13.5

19、mm 故取d1=14mm9. 蓋與座連接螺栓直徑 d2=(0.50.6)df=(0.50.6)*18=910.8mm 故取d2=10mm10. 軸承端蓋螺釘直徑d2=(0.4-0.5)df=(0.4-0.5)*18=(7.2-9)mm11. 視孔蓋螺釘直徑 d4=（0.3-0.4）df=(0.3-0.4)*18=(5.4-7.2)mm 故取d4=6mm12. 定位銷直徑d=(0.7-0.8)df=(0.7-0.8)*48=(12.8-14.4)mm 故取d=14mm13. 渦輪外圓與內(nèi)箱壁距離 >1.2=12mm 1取12mm14. 渦輪輪轂端面與內(nèi)箱壁距離 2>=10mm 取 2=10mm15. 箱蓋肋厚 m10.85=8.5mm16. 箱座肋厚m0.85=8.5mm17. 軸承端蓋外徑D2=D+（5-5.5）d3 D為軸承外徑D=110mm D2=(110+(5-5.5)*8)mm =(110+(40+44)mm 取D2=152mm18. 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離S=D2=152mm19. Df至外壁距離C1=24mm 至內(nèi)壁距離C2=22mm20. 軸承旁凸臺(tái)半徑R1=C2=18