機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、傳動(dòng)裝配的總體設(shè)計(jì) TOC o 1-5 h z 1 電機(jī)的選擇12 求傳動(dòng)比 23 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩2齒輪的設(shè)計(jì)2 1 原始數(shù)據(jù)32 2 齒輪的主要參數(shù)32 3 確定中心距4 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 2 4 齒輪彎曲強(qiáng)度的校核52 5 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)63 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3 1 軸的材料的選擇和最小直徑的初定73 2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)83 3 軸的強(qiáng)度校核104 滾動(dòng)軸承的選擇與計(jì)算1 滾動(dòng)軸承的選擇142 滾動(dòng)軸承的校核14鍵連接的選擇與計(jì)算1鍵連接的選擇152 鍵的校核15聯(lián)軸器的選擇 HYPERLINK l bookmark3

2、4 o Current Document 1聯(lián)軸器的選擇162聯(lián)軸器的校核16潤(rùn)滑方式、潤(rùn)滑油型號(hào)及密封方式的選擇1潤(rùn)滑方式的選擇162密封方式的選擇16箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇8 1箱體的結(jié)構(gòu)尺寸178 2 附件的選擇1819199 設(shè)計(jì)小結(jié)10 參考資料機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)已知條件：項(xiàng)目運(yùn)輸帶拉力F (N)運(yùn)輸帶速 v (m/s)卷筒直徑D(mm)參數(shù)7502.7280結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1傳動(dòng)裝配的總體設(shè)計(jì)電機(jī)的選擇類型：Y系列三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)功率的選擇電源為交流電源；工作環(huán)境為鑄工車(chē)間運(yùn)型砂，要求連續(xù)工作，工作時(shí)有輕 微的振動(dòng)。選擇Y型系列三相異步電動(dòng)機(jī)。假設(shè)：Pw 一工作機(jī)所需功率，

3、kW ;Pe 電動(dòng)機(jī)的額定功率，kW ；Pd 電動(dòng)機(jī)所需功率，kW ;，乙FV 800 2.7 則：工作機(jī)所需要的有效功率：Pw 2.16kW10001000電動(dòng)機(jī)所需功率：PdPw/查表可得：聯(lián)0.99、軸承0.99、齒輪0.97、滾筒0.96所以：聯(lián)2軸承3齒輪滾筒0.992 0.993 0.97 0.96 0.886由表16-1選取，電動(dòng)機(jī)白額定功率為3kW。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇以及型號(hào)的確定選擇常用的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min和1000r/min ;查表16-1 ,確定以下三種方案：力殺方電動(dòng)機(jī)型 號(hào)額定功率 (kw)同步轉(zhuǎn)速(r/min )滿載轉(zhuǎn)速 (r/min )總傳動(dòng)比1Y100

4、L2-43150014207.7072Y132S-6310009605.2103Y132M-837507103.853輔助計(jì)算:因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)為單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)，總傳動(dòng)比應(yīng)在 3-5左右，為了 能夠合理的分配傳動(dòng)比，使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，所以應(yīng)按方案 3選擇電動(dòng)機(jī)，即電 動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y132S-6。查表16-2,可得：中性高為H=132mm,外伸軸長(zhǎng)度80mm,直徑38mm,額定 功率和滿載轉(zhuǎn)速見(jiàn)上表。求傳動(dòng)比計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速n、功率p、轉(zhuǎn)矩T各軸的轉(zhuǎn)速各軸的輸入功率1.3.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩各軸運(yùn)動(dòng)及功率參數(shù)軸號(hào)轉(zhuǎn)速(r/min )功率P (kW轉(zhuǎn)矩(N m傳動(dòng)比19602.41424.0

5、3.8532224.32.31898.73224.32.27296.72齒輪的設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)材料牌號(hào)熱處理方法強(qiáng)度極限屈服極限硬度45調(diào)質(zhì)650360217 25540MB正火750500241286其中小齒輪40MEM調(diào)質(zhì)，大齒輪45號(hào)鋼，周質(zhì)。齒輪的主要參數(shù)由上述硬度可知，該齒輪傳動(dòng)為閉式軟尺面?zhèn)鲃?dòng)，軟尺面硬度350HBS,所以齒輪的相關(guān)參數(shù)按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，彎曲強(qiáng)度校核。SHlim 一接觸強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取SHlm 1.01.2，取1；Zn 一接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)，取 ZN1 Zn21；Zw 一工作硬化系數(shù)，取Zw1由教材圖529查得：小齒輪Hlim1 580Mpa ；大齒輪Hlm

6、2 540Mpa所以:式中:z 一重合度系數(shù)，對(duì)于斜齒輪傳動(dòng)，z =0.750.88,取z =0.8;K 一載荷系數(shù)，一般近視取k=1.31.7,因是斜齒輪傳動(dòng)，取K =1.5 ;d一齒寬系數(shù)，對(duì)于軟尺面（350HBS）,齒輪相對(duì)于軸承對(duì)稱布置時(shí)，d 0.8: 1.4，取 d 1u一齒數(shù)比，對(duì)于斜齒輪u 67,取u=4.27。所以:d1 754 32zKT1 u 1HP1 d u確定中心距式中：Zi小齒輪的齒數(shù);Z2一大齒輪的齒數(shù);一齒輪的螺旋角;mn 一斜齒輪的模數(shù)。對(duì)于軟尺面的閉式傳動(dòng)，在滿足齒輪彎曲強(qiáng)度下，一般選擇乙=2440之間，選取Zi =22,則Z2 乙 4.27 22 94；螺旋

7、角 ，一般情況下在815 ,當(dāng)制造精度較高或?qū)φ駝?dòng)、噪音有要求的齒輪，可取 1020 ,或者更大值。本設(shè)計(jì)為一般要求，所以初選10斜齒輪的模數(shù) 叫 dlos- 34.7 cos101.553,由漸開(kāi)線圓柱齒輪第Z122一系列，取mn =1.5mn 乙 Z21.5 22 94所以：a=91.45mm2cos 2 cos10取中心距a=90 mm,所以 14 4536,符合其條件8 20 o齒數(shù)比Z2/Z1 94/22 4.27,與i=4.28相比，相對(duì)誤差為0.2%5% 符合條件。齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度的校核式中：YST 一試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，取 YST =2;Flim 一試驗(yàn)齒輪的齒根的彎曲強(qiáng)度

8、極限應(yīng)力，由教材圖5-28可得Flim1 235Mpa、 Flim2 220Mpa；SFmin 一彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取 SF min =1.4 ；Yn 一彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)，取 Yn =1 ；Yx 一彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算尺寸系數(shù)，取 Yx =1.2000KT1bmn2Z1YfsYY式中：Yfs 一外齒輪的符合齒形系數(shù);4-3、YFS24Zi 21,di 43.254mm;大齒輪：45正火，Z2 81,d2166.838mm;一螺旋角系數(shù)。（其他字符的意義同前。）由教材圖5-40可得：YFS1 因此，彎曲強(qiáng)度足夠。小齒輪：45號(hào)鋼調(diào)質(zhì),2.5齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪分度圓直徑小齒輪：d1mn乙

9、 cos1.5 220.96734.126mm大齒輪：d2mnZ2 cos1.5 940.967145.812mm齒輪寬度按強(qiáng)度計(jì)算要求，取齒寬系數(shù)d=1,則齒輪的寬度為圓整后小齒輪的寬度為b1 40mm ,大齒輪的寬度為b2 35mm齒輪的圓周速度dmVi60 10003.14 34.126 96060 10001.714m/s （滿足精度要求）齒輪的相關(guān)參數(shù)如下表名稱代號(hào)單位小齒輪大齒輪中心距amm90傳動(dòng)比i4.27模數(shù)mm1.5螺旋角齒數(shù)Z2294分度圓直徑mm34.126145.812齒頂圓直徑mm37.126148.812齒根圓直徑mm30.376142.0621齒寬bmm4035

10、3軸的設(shè)計(jì)計(jì)算軸的材料選擇和最小直徑估算軸的材料選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理高速軸和低速軸直徑初算直徑時(shí)，若最小直徑段開(kāi)于鍵槽，應(yīng)考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的影響，當(dāng)該段截面上有一個(gè)鍵槽時(shí)，d增加5除7%兩個(gè)鍵槽時(shí)，d增加10%- 15%由教材表12-2,高速軸C1 115,低速軸C2 110。同時(shí)要考慮電動(dòng)機(jī)的外伸直徑d=38mm所以d1孰，? 1.051152.3337501.0517.626mm結(jié)合電動(dòng)機(jī)的外伸直徑d 38mm,初選彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器ZC38 82LT6GB/T4323 ,ZC35 82轉(zhuǎn)矩：T KaT 1.5 23.208 34.812N?m 所以初確定軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各軸段

11、徑向尺寸的初定結(jié)合電動(dòng)機(jī)的外伸直徑d 38mm,初選彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器ZC38 82TL6GB4323 84ZC35 82所以取“38mm;；d2 d1 (5 10) mm 43mm； d3 d2 (1:5) 45mm ；由此直徑確定軸承，選擇深溝球軸承 6209GB/T276 1994，其具體尺寸如下表:基本尺寸/mm安裝尺寸/mm基本額定負(fù)荷/kn極限轉(zhuǎn)速r/mindDB脂油4585191.15278124.517.570009000d4小齒輪；d563mm ；d6 d4 52mm ；d7 d3 45mm。各軸端軸向尺寸的初定li 82 3 79mm；（聯(lián)軸器的軸孔長(zhǎng)度為82mm）I2 60m

12、m；（由于軸承蓋外面需要留1015mm的軸段長(zhǎng)度）19 2mm 17mm;（軸承孔的寬度 L= 1 C1 C2 （58） 8 20 16 （5 8） 50mm ）2 4mm 14mm;（小齒輪的寬度為 45mm）72mm；10mm ；35mm。3.2.2低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各軸段的徑向尺寸的初定結(jié)合電動(dòng)機(jī)的外伸直徑d=38mm ,初選凸緣聯(lián)軸器YC38 82CQOQ QOYLD8GB / T 5823 86YC35 82所以取d1 d高1 5 43mm;d2 d1 (5:10) 51mm ； d3 d2 (1:5) 55mm ；由此直徑確定軸承，選擇深溝球軸承 6211GB/T276 1994，其

13、具體尺 寸如下表：基本尺寸/mm安裝尺寸/mm基本額定負(fù)荷/kn極限轉(zhuǎn)速r/mindDB脂油55100211.564911.533.525.060007500d4 d3 (2:5) 60mm;d5 d4 (10: 12) 72mm；d6 da 6mm;d7 d3 55mm 0各軸段的軸向尺寸的確定84 3 81mm；(聯(lián)軸器的軸孔長(zhǎng)度為84mm60mm;(使軸段長(zhǎng)度露在軸承蓋外 1015mm)24mm;66 3mm 63mm ;9mm ；10mm ;18mm o3.3軸的強(qiáng)度校核因低速軸所受轉(zhuǎn)矩大，且兩軸的直徑相差很小，故只校核低速軸求齒輪上的作用力的大小和方向齒輪上作用力的大小，一一P22

14、218轉(zhuǎn)矩：丁2 9550 9550 114.958N?m；n2184.258圓周力：Ft2 T2 / (d2) 114.958/(230.769) 996.304N ;22求軸承的支反力水平面上支力垂直面上支力230.769(282.950 -996.304 53)/(53 2)3.3.3畫(huà)彎矩圖3.3.3.1J.3.3.2且3.3.3垂直面上的彎 合成彎矩水平面上的彎I矩Fa2矩533.3.4 5面轉(zhuǎn)矩圖3.3.5畫(huà)當(dāng)量彎矩圖因單向回轉(zhuǎn)，視轉(zhuǎn)短為脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩,IL*b/ 0b,已知 B 650Mpa59/98 0.602表 12-1 可得1 59Mpa,0b 98FRpa，小/。N剖面c的 當(dāng)

15、量享翁:114.958 N?m3.3.6判斷危險(xiǎn)剖面并驗(yàn)算強(qiáng)度已知 Me M C284.470Nm、3.3.6.險(xiǎn)面n剖面C當(dāng)量彎矩最方且直徑號(hào)相鄰段相差不大,故剖面C為危11b 59Mpa則eFa2 84.470 0.1d30.1 (60733.91Mpap 1b59Mpa3.3.6.2剖面D雖僅受彎矩，但其直徑最小, 所以軸的弓S度足夠Fr2則該剖面為危險(xiǎn)面。4滾?軸承的選擇與計(jì)算4：U滾動(dòng)軸承的選擇F RB基本尺寸/mm4|舄/mm:基本額定負(fù) j 荷/kn極限轉(zhuǎn)速 r/minDD2B尊im-脂油4585191.152781；31.5420.57000900042.726Nm高速軸的軸承

16、段的直徑d=45mm初選深球軸承6209GB/T276 1994，相10.078Nm低速軸的軸承段的直徑 d=55mm,選擇深溝球軸承6211GB/T276 1994，其具體尺寸如基本尺寸84mmm成IBNm/mm莖本額定負(fù) i荷/而9.97則極限轉(zhuǎn)速n r/minT2=114.958NmdDB脂油55100211.564911.533.525.0600075004.2滾動(dòng)軸承的校核由于低速軸的轉(zhuǎn)矩大于高速軸，同時(shí)低速軸和高速軸的直徑相差很小，所以只需Fa校核高速軸的深溝球軸承。 由前面的計(jì)算可得轉(zhuǎn)速:n 184.258r / min4.2.1求當(dāng)量動(dòng)載荷4.2.2軸向力：Fa Fa2 280

17、.950由上圖可知軸2未受軸向載荷，軸 1受軸向載荷FFr1P1fp(XFR1 YFr2),由教材表 14-12 可得，fp 1.2冊(cè)可得 6311 軸承 C0r 25.0 103N。軸 1: FA1/Cr 280.950/25.0 103 0.0112,查表可得計(jì)算出Fa1 / Fr1X 0.56,Y軸 2:P2fpFR2求軸承壽命已知球軸承 二3、Cr0.527 f e ,由教材表1.41.225.01137.18N103N 則Fr2 Fa，則查有關(guān)軸承手e 0.31,可14-11 可得按單班制計(jì)算每天工作8小時(shí)，一年工作360天，則 軸承的年限滿足使用要求。5鍵連接的選擇與計(jì)算鍵連接的選

18、擇選擇普通平鍵,軸代號(hào)公稱直徑d (mrm公稱尺寸長(zhǎng)度L(mm)深度(mm130 3810X 8725.0238 4412X8725.0258 6518X11547.0鍵連接的校核由教材表6-2可得鍵連接時(shí)的擠壓應(yīng)力p 100Mpa,由于低速軸的轉(zhuǎn)矩大于高速軸，而兩者的直徑相差很小，且對(duì)同一個(gè)軸來(lái)說(shuō)，只需校核短鍵，所以只需校核鍵18 11/T1096-2003齒輪軸段的直徑d 60mm；鍵的長(zhǎng)度 l L b 63 (5 : 10) 54mm；鍵的接觸高度k 0.5h 0.5 11 5.5mm；鍵轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩T2 114.958N ?m則:2T2 103kld2 114.958 1035.5 54

19、 6012.902Mpa p100Mpa所以鍵連接符合強(qiáng)度要求6聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的選擇結(jié)合電動(dòng)機(jī)的外伸直徑d=38mm為高速軸最小直徑，初選彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。 型號(hào)為YC38 82LT6聯(lián)軸器 YC 82GB/T4323；YC35 82低速軸的最小直徑為43mm初選凸緣聯(lián)軸器，型號(hào)為YLDM軸器 J43 81 GB5843 86.J1B38 80聯(lián)軸器的校核因?yàn)榈退佥S所受的轉(zhuǎn)矩較大，只校核低速軸 T2 11.958N ?m ,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小取Ka 1.3。所以Tac KaT2 1.3 114.958 149.445 p Tn 250N?m； 所以，聯(lián)軸器符合其強(qiáng)度要求。7潤(rùn)滑方式、潤(rùn)滑油

20、牌號(hào)及密封方式的選擇潤(rùn)滑方式的選擇潤(rùn)滑方式有兩種：低速軸的轉(zhuǎn)速為2.7 m/s,高速軸的轉(zhuǎn)速為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 故大齒輪和小齒輪均采用油潤(rùn)滑。密封方式的選擇一般選用接觸式密封，半粗羊毛氈墊圈8箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇箱體的結(jié)構(gòu)尺寸減速器鑄造箱體的結(jié)構(gòu)尺寸表名稱符號(hào)結(jié)構(gòu)尺寸（mm齒輪減速器箱座（體）壁厚8箱蓋壁厚8箱座、箱蓋、箱底座 凸緣的厚度箱座、箱蓋的肋厚軸承旁凸臺(tái)的高度 和半徑H由結(jié)構(gòu)要求來(lái)確定軸承座的外徑凸緣式：D2=D+5d3地 腳 螺 釘直徑與數(shù)目單擊減速器16通孔直徑20沉頭座直往45底座凸緣直徑2523連 接 螺 栓軸承旁連接螺 栓直徑箱座、箱蓋連接 螺栓直徑d2 (0.5:0.6

21、)df 8,螺栓的間距 l 150:200連接螺栓直徑12通孔直徑13.5沉頭座直徑26凸緣尺寸2016定位銷(xiāo)直徑軸承蓬螺旬直徑視空蓋螺釘直徑吊環(huán)螺釘直徑根據(jù)減速器的重量來(lái)確定箱體外壁至軸承座 斷面的距離大四牝頂圓與相體 內(nèi)壁的距離10.000齒輪斷面與箱體內(nèi) 壁的距離10.000箱體附件的選擇窺視孔及窺視蓋的選擇根據(jù)表14-8,選擇游標(biāo)尺M(jìn)12（12），其具體尺寸如下表（mm）P 412628106420116 18.2.3通氣器的選擇根據(jù)表14-9,選擇M20X 1.5,其具體尺寸如下表（mm）sLlaM20X 1.53025.422281546起吊裝置的選擇8.2.5根據(jù)表14-12,選擇吊耳環(huán)和吊鉤，具體尺寸如下表：（mm）吊鉤（起吊整機(jī)用）吊耳環(huán)（起吊箱蓋用）8.2.6螺塞和封油墊的選擇選擇外六角螺