車(chē)輛工程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果2.傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)這次設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)要求連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，室內(nèi)工作環(huán)境惡劣〔灰塵較大，環(huán)境最高溫度350C〕,還要求維修方便，應(yīng)選在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了更好地到達(dá)培養(yǎng)設(shè)計(jì)能力的要求，應(yīng)養(yǎng)成獨(dú)立思考，嚴(yán)肅認(rèn)真，精益求精的好習(xí)慣。還要綜合考慮多種因素，要采取多種方法進(jìn)行比擬分析。最重要的是，通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，要學(xué)會(huì)機(jī)械設(shè)計(jì)的一半規(guī)律，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，還要學(xué)會(huì)用計(jì)算機(jī)繪圖。這次設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)要求連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，室內(nèi)工作環(huán)境惡劣〔灰塵較大，環(huán)境最高溫度350C〕,還要求維修方便，本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：減速器橫向尺寸較小，兩大齒輪浸油深度可以大致相同。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軸向尺寸大，中間軸較長(zhǎng)、剛度差，中間軸承潤(rùn)滑較困難。結(jié)構(gòu)如下：設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型確定電動(dòng)機(jī)功率2確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速選定電動(dòng)機(jī)計(jì)算總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比參數(shù)題號(hào)9輸送帶工作拉力F/KN輸送帶工作速度v(m/s)滾筒直徑D(mm)450選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)工作機(jī)的效率傳動(dòng)裝置中各局部的效率，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表1-78級(jí)精度的一般齒輪傳動(dòng)效率高速級(jí)彈性聯(lián)軸器傳動(dòng)效率低速級(jí)齒式聯(lián)軸器傳動(dòng)效率滾子軸承傳動(dòng)效率電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率工作機(jī)所需功率所需電動(dòng)機(jī)功率采用同步轉(zhuǎn)速1500r/min查出電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y160L-4,其額定功率為11kW，滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速1460r/min。根本符合題目所需的要求。設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果工作機(jī)轉(zhuǎn)速分配各級(jí)傳動(dòng)比計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算各軸輸入功率總傳動(dòng)比i=i1i2i1=(1.3～1.5)i2取i12那么i1=5.2，i2式中:nm—為電動(dòng)機(jī)滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速,r/min;nⅠ、nⅡ、nⅢ—分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸轉(zhuǎn)速,r/min;Ⅰ為高速軸,Ⅲ為低速軸.式中:Pd—為電動(dòng)機(jī)輸出功率,KW;PⅠ、PⅡ、PⅢ—分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸輸入功率,KW；—依次為電動(dòng)機(jī)與Ⅰ軸Ⅱ軸Ⅲ軸的傳動(dòng)效率。i1i2設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果計(jì)算各軸輸入轉(zhuǎn)矩齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算〔1〕初步計(jì)算轉(zhuǎn)矩T1齒寬系數(shù)ψd接觸疲勞極限初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力值因該機(jī)構(gòu)傳動(dòng)尺寸無(wú)嚴(yán)格限制，且進(jìn)行小批量生產(chǎn)，故小齒輪用40Cr,調(diào)質(zhì)處理,硬度241HB～286HB,平均取為260HB,大齒輪用45鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度229HB～286HB，平均取為240HB。由圖〔式12.15〕=710Mpa=580Mpa設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果初步計(jì)算小齒輪直徑d1初步齒寬b〔2〕較核計(jì)算圓周速度v精度等級(jí)齒數(shù)z各模數(shù)m使用系數(shù)KA動(dòng)載系數(shù)Kv驗(yàn)算傳動(dòng)比誤差〔式12.14〕初取齒數(shù)z1=30;z2=iz1×30=156m=d1/z1z1=d1z2=iz1×取d1=57mmb=57mmv=/s選8級(jí)精度z1=23;z2=120KA設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果齒間載荷分配系數(shù)Kha載荷系數(shù)K〔式12.5〕K=2.15設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果總工作時(shí)間th應(yīng)力循環(huán)系數(shù)NL接觸壽命系數(shù)ZN許用接觸應(yīng)力驗(yàn)算th=8×300×16(式12.11)計(jì)算結(jié)果說(shuō)明,接觸疲勞強(qiáng)度較為適宜,齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整.th=38400hZN1ZN2設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果〔3〕確定傳動(dòng)主要尺寸實(shí)際分度圓直徑d中心距a齒寬b齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算齒間載荷分配系數(shù)KFa齒向載荷分布系數(shù)載荷系數(shù)K齒形系數(shù)Yfa因模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值時(shí),齒數(shù)已重新確定，但并未圓整,故分度圓直徑不會(huì)改變，即d1=mz1×23=d2=mz2=×120=300mm×K=×××d1=57mmd2=300mma=取b1=67mmb2=57mmKFa設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果應(yīng)力修正系數(shù)YSa彎曲疲勞極限彎曲最小平安系數(shù)Sfmin應(yīng)力循環(huán)系數(shù)NL彎曲壽命系數(shù)YN尺寸系數(shù)YX許用彎曲應(yīng)力由圖YSa1YSa2SfYN1YN2YX設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算〔1〕初步計(jì)算轉(zhuǎn)矩T1齒寬系數(shù)ψd接觸疲勞極限初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力值傳動(dòng)無(wú)嚴(yán)重過(guò)載，故不作靜強(qiáng)度校核由圖〔式12.15〕=710Mpa=580Mpa設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果初步計(jì)算小齒輪直徑d1初步齒寬b〔2〕較核計(jì)算圓周速度v精度等級(jí)齒數(shù)z各模數(shù)m驗(yàn)算傳動(dòng)比誤差使用系數(shù)KA動(dòng)載系數(shù)Kv〔式12.14〕 初取齒數(shù)z3=30;z4=iz3×30=105m=d3/z3=97/30=3.23由表12.3,取m=3z3=d3z4=iz3×取d3=97mmb=97mmv=/s選9級(jí)精度Z3=33Z4=116KA設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果齒間載荷分配系數(shù)Kha載荷系數(shù)K總工作時(shí)間th〔式12.5〕th=8×300×16th=38400h設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果應(yīng)力循環(huán)系數(shù)NL接觸壽命系數(shù)ZN許用接觸應(yīng)力驗(yàn)算〔3〕確定傳動(dòng)主要尺寸實(shí)際分度圓直徑d中心距a齒寬b(式12.11)計(jì)算結(jié)果說(shuō)明,接觸疲勞強(qiáng)度較為適宜,齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整.因模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值時(shí),齒數(shù)已重新確定，但并未圓整,故分度圓直徑不會(huì)改變，即D3=mz3=3×33=99mmD4=mz4=3×116=348mmZN1ZN2d3=99mmd4=348mma=取b3=1B4=99mm設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算齒間載荷分配系數(shù)KFa齒向載荷分布系數(shù)載荷系數(shù)K齒形系數(shù)Yfa應(yīng)力修正系數(shù)YSa彎曲疲勞極限彎曲最小平安系數(shù)Sfmin應(yīng)力循環(huán)系數(shù)NL彎曲壽命系數(shù)YN尺寸系數(shù)YX許用彎曲應(yīng)力×K=×××由圖KFaYSa1YSa2SfYN1YN2YX設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果驗(yàn)算第Ⅰ軸軸徑第Ⅱ軸軸徑第Ⅲ軸軸徑傳動(dòng)無(wú)嚴(yán)重過(guò)載，故不作靜強(qiáng)度校核在畫(huà)裝配草圖前需初估軸徑,從而提高設(shè)計(jì)效率,減少重復(fù)設(shè)計(jì)的工作量,并盡可能的降低生產(chǎn)本錢(qián)。由于減速器傳遞的功率不大，對(duì)其重量和尺寸也無(wú)特殊要求，應(yīng)選擇常用材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。聯(lián)軸器除聯(lián)接兩軸并傳遞轉(zhuǎn)矩外,有些還具有補(bǔ)償兩軸因制造和安裝誤差而造成的軸線(xiàn)偏移的功能,以及具有緩沖、吸振、平安保護(hù)等功能。電動(dòng)機(jī)軸和減速器高速軸聯(lián)接用的聯(lián)軸器,由于軸的轉(zhuǎn)速較高,為減小啟動(dòng)載荷,緩和沖擊,應(yīng)選用具有較小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和具有彈性的聯(lián)軸器,該設(shè)計(jì)選用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。減速器低速軸與工作機(jī)聯(lián)接用的聯(lián)軸器,由于軸的轉(zhuǎn)速較低,不必要求具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,但傳遞轉(zhuǎn)矩較大,又因減速器與工作機(jī)不在同一底座上,要求具有較大的軸線(xiàn)偏移補(bǔ)償,因此選用齒史聯(lián)軸器。根據(jù)上述分析并考慮到實(shí)際情況,聯(lián)軸器選擇如下:電動(dòng)機(jī)軸和減速器高速軸聯(lián)接用的聯(lián)軸器選用LT6聯(lián)軸器；取=30mm取=50mm取=65mm設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果第Ⅰ軸軸承第Ⅱ軸軸承第Ⅲ軸軸承箱座壁厚δ箱蓋壁厚δ1箱蓋凸緣厚度b1箱座凸緣厚度b箱座底凸緣厚度b2地腳螺釘直徑df地腳螺釘數(shù)目n軸承聯(lián)接螺栓直徑d1蓋與座聯(lián)接螺栓直徑d2聯(lián)接螺栓d2的間距l(xiāng)軸承端蓋螺釘直徑d3視孔蓋螺釘直徑d4定位銷(xiāo)直徑ddf,d1,d2到外箱壁距離C1，C2df所對(duì)應(yīng)的c1和c2減速器低速軸與工作機(jī)聯(lián)接用的聯(lián)軸器選用GIGL4聯(lián)軸器8854—2001。軸承是支承軸頸的部件。由于該傳動(dòng)裝置采用兩對(duì)直齒輪傳動(dòng)，經(jīng)比擬選擇，采用三對(duì)深溝球軸承。深溝球軸承6308深溝球軸承6310深溝球軸承6313均為10均為10121525mm24mm420mm12mm150mm10mm10mm10mmC1=34，c2=28設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果d1所對(duì)應(yīng)的c1和c2d2所對(duì)應(yīng)的c1和c2軸承旁凸臺(tái)半徑R1凸臺(tái)高度h外箱壁至軸承座端面距離l1鑄造過(guò)渡尺寸x、y大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離Δ1齒輪端面與內(nèi)箱壁距離Δ2箱蓋,箱座肋厚m1、m軸承端蓋外徑D2軸承旁聯(lián)接螺栓距離S計(jì)算齒輪受力齒輪直徑d齒輪受力轉(zhuǎn)矩圓周力徑向力受力圖C1=26，c2=24C1=18,c2=1624根據(jù)低速軸承外徑確定以便扳手操作60mmX=3,y=1515mm10mmD21=130mm，D22=160mm,D23=190mmS1=160mm,S2=190mmd=348mmd=348mm=2124N設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果計(jì)算支承反力水平面反力水平面(xy)受力圖垂直面反力垂直面(xz)受力圖水平面彎矩圖垂直面彎矩圖合成彎矩圖軸受轉(zhuǎn)矩許用應(yīng)力許用應(yīng)力值應(yīng)力校正系數(shù)當(dāng)量轉(zhuǎn)矩低速軸材料選用45鋼調(diào)質(zhì),T=T3用插入法由表16.3,查得應(yīng)力校正系數(shù)設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果當(dāng)量轉(zhuǎn)矩圖當(dāng)量彎矩當(dāng)量彎矩圖校核軸徑齒根圓直徑軸徑平安系數(shù)校核計(jì)算對(duì)稱(chēng)循環(huán)疲勞極限脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限等效系數(shù)在齒輪Ⅳ中間處在靠近輸出端軸頸中間處經(jīng)檢驗(yàn)軸所用尺寸合格。以截面Ⅳ為例進(jìn)行平安系數(shù)校核。軸材料選用45鋼，，。設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果截面I上的應(yīng)力水平面彎矩垂直面彎矩合成彎矩彎曲應(yīng)力幅彎曲平均應(yīng)力扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力應(yīng)力集中系數(shù)有效應(yīng)力集中系數(shù)外表狀態(tài)系數(shù)尺寸系數(shù)平安系數(shù)彎曲平安系數(shù)因在此截面處，有軸徑變化，過(guò)渡圓角半徑r=2mm，由和，從附錄表1中查出。由附錄5查出由附錄6查出設(shè)為無(wú)限壽命，=29472設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果扭轉(zhuǎn)平安系數(shù)復(fù)合平安系數(shù)壽命計(jì)算受力圖左邊軸承徑向力右邊軸承徑向力沖擊載荷系數(shù)當(dāng)量動(dòng)載荷根本額定壽命靜載荷計(jì)算當(dāng)量靜載荷經(jīng)檢驗(yàn)軸所用尺寸合格。查表18..8得,取，查?機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?第64頁(yè)表6-1，得r=7000r/min,，。因，只計(jì)算右邊軸承故高速級(jí)軸承滿(mǎn)足壽命要求。設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果平安系數(shù)S0計(jì)算額定靜載荷許用轉(zhuǎn)速驗(yàn)算載荷系數(shù)f1靜載荷分布系數(shù)許用轉(zhuǎn)速N壽命計(jì)算受力圖左邊軸承徑向力右邊軸承徑向力沖擊載荷系數(shù)當(dāng)量動(dòng)載荷根本額定壽命正常使用深溝球軸承，查表18.14，得〔＜，只算軸承Ⅱ〕由,查圖18.19，得由，查圖18.19，得經(jīng)檢驗(yàn)該軸承合格。查表18..8得,取，查?機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?第64頁(yè)表6-1，得r=6000r/min,，。因，只計(jì)算右邊軸設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果靜載荷計(jì)算當(dāng)量靜載荷平安系數(shù)S0計(jì)算額定靜載荷許用轉(zhuǎn)速驗(yàn)算載荷系數(shù)f1靜載荷分布系數(shù)許用轉(zhuǎn)速N壽命計(jì)算受力圖左邊軸承徑向力右邊軸承徑向力承故中速級(jí)軸承滿(mǎn)足壽命要求。正常使用深溝球軸承，查表18.14，得〔＜，只算軸承Ⅱ〕由,查圖18.19，得由，查圖18.19，得經(jīng)檢驗(yàn)該軸承合格。設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果沖擊載荷系數(shù)當(dāng)量動(dòng)載荷根本額定壽命靜載荷計(jì)算當(dāng)量靜載荷平安系數(shù)S0計(jì)算額定靜載荷許用轉(zhuǎn)速驗(yàn)算載荷系數(shù)f1靜載荷分布系數(shù)許用轉(zhuǎn)速N查表18..8得,取，查?機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?第64頁(yè)表6-1，得r=4500r/min,，。因，只計(jì)算右邊軸承故中速級(jí)軸承滿(mǎn)足壽命要求。正常使用深溝球軸承，查表18.14，得〔＜，只算軸承Ⅱ〕由,查圖18.19，得由，查圖18.19，得經(jīng)檢驗(yàn)該軸承合格。設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果6鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算7.1高速軸與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算7.2中間軸與大齒輪鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算高速軸與連軸器鍵連接的軸的直徑為30mm,查表4-1，可知時(shí)可選用，即鍵寬8mm、高7mm，鍵長(zhǎng)。鍵的接觸長(zhǎng)度。聯(lián)軸器采用45鍛鋼制造，〔載荷平穩(wěn)，故取最大值〕。校核鍵的聯(lián)接強(qiáng)度：，，符合要求。鍵標(biāo)記：。材料選用45鋼。中間軸與大齒輪鍵聯(lián)接的軸的直徑為55mm，查表4-1，可知當(dāng)時(shí)可選用，即鍵寬16mm、高10mm，鍵長(zhǎng)47mm。鍵的接觸長(zhǎng)度l，〔載荷平穩(wěn)，故取最大值〕。齒輪采用45鋼制造，那么此聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為：滿(mǎn)足使用要求。鍵標(biāo)記：。材料選用45鋼。設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果低速軸與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算中間軸與小齒輪鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算低速軸與大齒輪鍵聯(lián)接的軸的直徑為70mm，查表4-1，可知當(dāng)時(shí)可選用，即鍵寬20mm、高12mm，鍵長(zhǎng)89mm。鍵的接觸長(zhǎng)度l，〔載荷平穩(wěn)，故取最大值〕。齒輪采用45鋼制造，那么此聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為：滿(mǎn)足使用要求。鍵標(biāo)記：。材料選用45鋼。低速軸與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接的軸的直徑為55mm，查表4-1，可知當(dāng)時(shí)可選用，即鍵寬16mm、高10mm，鍵長(zhǎng)84mm。鍵的接觸長(zhǎng)度。，〔載荷平穩(wěn)，故取最大值〕。聯(lián)軸器采用45鍛鋼制造，，那么此聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為：滿(mǎn)足使用要求。鍵標(biāo)記：。材料選用45鋼。中間軸與小齒輪鍵聯(lián)接的軸的直徑為55mm，查表4-1可知當(dāng)時(shí)可選用，即鍵寬16mm、高10mm，鍵長(zhǎng)99mm。設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果8.齒