机械设计课程设计说明书仅供参考.doc
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1、 机械设计课程设计 目录1: 设计任务书.22: 传动方案的拟定及说明.43: 电动机的选择.54: 传动装置的运动和动力参数.65: 传计算动零件的设计及计算.76: V带传动计算.87: 高速齿轮设计.108: 低速齿轮设计169: 减速器轴与轴承的装配设计与校核22 1:输入轴及其轴承装置、键的设计22 2:中间轴及其轴承装置、键的设计26 3:输出轴及其轴承装置、键的设计2910:联轴器的选择3411:润滑和密封3512:减速器附件的选择. .351:设计小结381:参考资料38一:设计任务书1:工作数据运输带工作拉力F(N)运输带工作速度(m/s)卷筒直径D(mm)28001.435
2、02:工作条件工作情况:两班制,连续单向运转,载荷较平稳。运输带速度允许误差正负5%。使用期限10年3:工作环境工作环境:室内,环境最高温度35度左右。4:传动方案图二:传动方案的拟定及说明 1、传动系统方案的分析; 2、电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算; (1)各轴转速n: (2)各轴传递功率P; (3)各轴转矩T; 3、传动零件的设计计算; 4、轴的设计计算; 5、轴承及其组合部件选择和轴承寿命校核; 6、键联接和联轴器的选择及校核; 7、减速器箱体,润滑及附件的设计; 8、装配图和零件图的设计; 9、设计小结; 10、参考文献三:电动机的选择电动机类型选择:三相鼠笼异步电动机,
3、Y系列,额定电压380V.皮带转速v: 工作机的功率kW F-工作机阻力 v-工作机线速度 电动机输出功率kW确定电动机的额定功率 因载荷平稳,电动机额定功率略大于即可。所以可以暂定电动机的额定功率为5Kw。确定电机转速:确定工作机的转速: 查表知V带传动常用传动比范围为24,二级圆柱齿轮减速器传动比i=840所以电动机转速的可选范围是:符合这一范围的转速有:1500、3000可见同步转速为1500r/min ,3000r/min 的电动机都符合,根据电动机所需功率和转速。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格及总传动比。 表2 电动机方案电动机型号额定功率同步转速r/min额定转速r/m
4、inY132S1-25.5KW300029202.02.2四:传动装置总传动比的计算和各级传动比的分配传动系统的总传动比 传动系统的总传动比:是电动机的满载转速: r/min工作机输入轴的转速, r/min计算如下: 为使V带传动外部尺寸不要太大,初取 则减速器传动比为: 取高速级 ,则低速级 结果: 五: 计算传动装置的运动和动力参数:从电动机到输送滚筒轴分别为O轴、1轴、2轴、3轴、4轴;依次为电机与轴1,轴1与轴2,轴2与轴3,轴3与轴4之间的传动效率。对应于各轴的转速分别为 、 、 、 、 ;对应于电动机轴的输出功率和其余各轴的输入功率分别为 、 、 、 、 。运动和动力参数结果如下表
5、:轴名功率P KW转矩T Nm 转速电动机轴 4.85 2920轴轴轴轴六: V带传动的设计已知电动机功率=4.85kw,转速=2920r/min,传动比=3.05。1、由于载荷平稳,选用普通V带。2、确定计算功率(查课本表8-7选择)1.14.85=5.335KW3、选择带型 根据与=2920r/min,由机械设计(第八版)图 8-11 确定选用A型4、确定带轮基准直径并验算带速 由 机械设计第八版)表8-6和8-8初取主动轮的基准直径 =90mm 验算带速:13.75 m/s因为5m/sV30m/s,所以带速合适。 于是从动轮基准直径 =90 3.05=274.5mm 根据机械设计第八版)
6、表8-8,应圆整为280mm5、确定普通V带的基准长度和传动中心距 根据0.7(+ )a02(),即255.5 因此,主动轮上的包角合适。7计算普通V带的根数Z 由 r/min,=90 mm,i=3.05,查机械设计手册得 PO= 1.682 Kw PO= 0.355 Kw查机械设计(第八版)表8-5得=0.942,表8-2得= 0.99 3.12故取Z=48.计算预紧力F0 查表8-3,得q=0.10kg/m,故 应使带的实际拉力。 9.计算作用在轴上的压轴力 =2 499.14sin=778.55N10.V带轮的选择由主、从动轮的基准直径,选用轮辐式V带轮 其宽度B=(Z-1)e+2f=(
7、4-1)12+27=50mm七:高速级大小齿轮的设计选精度等级材料和齿数:1:选用直齿圆柱齿轮传动2:选用级精度3:材料选择。小齿轮材料为(调质),硬度为,大齿轮材料为钢(调质),硬度为HBS,二者材料硬度差为HBS。4:选小齿轮齿数24,大齿轮齿数324=72按齿面接触强度设计由机械设计(第八版)式(109a)试算,即 式中:小齿轮传递的转矩,N.mm -小齿轮的节圆直径,mm -载荷系数 -齿宽系数 -接触疲劳强度许用应力 - 材料的弹性影响系数)确定公式内的各计算数值()试选 (为载荷系数)(2)计算小齿轮传递的转矩 (3)由机械设计(第八版)表10-7选取齿宽系数(4)由机械设计(第八
8、版)表10-6查得材料的弹性影响系数 (5)由机械设计(第八版)图10-21按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮的接触疲劳强度极限(6)由机械设计(第八版)式10-13计算应力循环次数:(7)由机械设计(第八版)图10-19查得接触疲劳强度寿命系数(8)计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为,安全系数为S=1,由机械设计(第八版)式10-12得 )计算()试算小齿轮分度圆直径,代入中较小的值,由计算公式得 ()计算圆周速度()计算齿宽()计算齿宽与齿高比模数:齿高: ()计算载荷系数K已知使用系数根据,级精度,由机械设计(第八版)图10-8查得动载荷系数 直齿轮:查表得 由机械设计(第
9、八版)表10-2查的使用系数=1;由表10-4用插值法查的7级精度,小齿轮相对支承非对称布置时, 故载荷系数()按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由式10-10a得 ()计算模数m 按齿面接触强度设计,模数m=2.26mm按齿根弯曲强度设计由式10-5得弯曲强度的设计公式 K-载荷系数 -齿形系数 -应力校正系数) 确定计算参数()计算载荷系数(2)查取齿形系数由机械设计(第八版)表10-5查得 (3)查取应力校正系数由机械设计(第八版)表10-5查得 (4)由机械设计(第八版)图10-20查得 小齿轮的弯曲疲劳强度极限 : 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 : (5)由机械设计(第八版)图10
10、-18查得弯曲疲劳强度寿命系数(6)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S1.4,由式10-12得(7)计算大小齿轮的对比计算结果1)设计计算对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径(即模数与齿数的乘积)有关,可取由弯曲强度算得的模数2.01并就近圆整为标准值m=2.5mm,按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。于是由则按齿根弯曲强度设计,得模数m2.01,综合比较可得高速级两齿数: 几何尺寸计算(1)计算分度圆直径 (2)计算中心距 (3)计
11、算齿轮宽度 取;验算轮齿弯曲强度 66.77MP安全适用高速级圆柱直齿齿轮参数名称符号计算公式及结果模数mm=2.5mm压力角选取标准值分度圆直径齿顶高齿根高全齿高齿顶圆直径齿根圆直径 基圆直径齿距基圆齿距齿厚齿槽宽顶隙标准中心距齿轮宽度取,八:设计低速级齿轮 选精度等级、材料和齿数1:选用直齿圆柱齿轮传2:选用级精度3:材料选择。小齿轮材料为(调质),硬度为,大齿轮材料为钢(调质),硬度为HBS,二者材料硬度差为HBS。4:选小齿轮齿数,大齿轮齿数 取故小齿轮材料为(调质),硬度为,大齿轮材料为钢(调质),硬度为HBS 按齿面接触强度设计按式(1021)试算,即 式中:小齿轮传递的转矩,N.
12、mm -小齿轮的节圆直径,mm -载荷系数 -齿宽系数 -接触疲劳强度许用应力 - 材料的弹性影响系数)确定公式内的各计算数值()试选 (2)计算小齿轮传递的转矩(3)由机械设计(第八版)表10-7选取齿宽系数(4)由机械设计(第八版)表10-6查得材料的弹性影响系数(5)由机械设计(第八版)图10-21按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮的接触疲劳强度极限(6)由机械设计(第八版)式10-13计算应力循环次数(7)由图10-19查得接触疲劳强度寿命系数(8)计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为,安全系数为S=1,由式得)计算()试算小齿轮分度圆直径,由计算公式得 ()计算圆周速度
13、()计算齿宽()计算齿宽与齿高比模数 ()计算载荷系数K已知使用系数根据,级精度,由图查得动载荷系数 查表得 故载荷系数()按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由式得 ()计算模数m 按齿根弯曲强度设计由式51)确定计算参数()计算载荷系数(2)查取齿形系数由表查得 (3)查取应力校正系数由表查得 (4)由图查得,小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限 (5)由图查得弯曲疲劳强度寿命系数 (6)计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S1.4,由式得 7)计算大小齿轮的 大齿轮的数据大) 设计计算模数对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于
14、齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径(即模数与齿数的乘积)有关,可取由弯曲强度算得的模数2.15mm,并取为标准值m=2.5mm,按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。于是由则 几何尺寸计算(1)计算分度圆直径 mm mm(2)计算中心距 (3)计算齿轮宽度取 验算轮齿弯曲强度 129.6 109.35 安全适用低速级直齿圆柱齿轮参数名称符号计算公式及结果模数mm=2.5mm压力角选取标准值分度圆直径齿顶高齿根高全齿高齿顶圆直径齿根圆直径 基圆直径齿距基圆齿距齿厚齿槽宽顶隙标准中心距齿轮宽度取,九:减速器轴及轴承装置、键
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