机械设计基础知识(doc26页)

1、l2345678910111213蚌埠学院 2012目录设计任务 电动机的选择计算 传动装置的运动和动力参数计算 传动零件的设计计算 齿轮的设计计算 轴的设计计算 减速器高速轴的校核 减速器高速轴滚动轴承的选择及其寿命计算 高速键联接的选择和验算 联轴器的选择 减速器箱体的结构设计 润滑与密封 参考文献 14设计体会一设计任务1总体布置简图6联轴器1 电动机；2 皮带；3齿轮减速器；4 带式运输机；5鼓轮;2工作情况:载荷平稳、单向旋转原始数据鼓轮的扭矩t（n- m :鼓轮的直径 D（ mm）： 420运输带速度 V（ m/s ）: 1.7 带速允许偏差（）: 5 使用年限（年）: 8工作制度

2、（班 /日）: 2 每日工作小时数 16设计内容电动机的选择与运动参数计算；斜齿轮传动设计计算轴的设计滚动轴承的选择键和连轴器的选择与校核；装配图、零件图的绘制设计计算说明书的编写设计任务a）减速器总装配图一张b）齿轮、轴零件图各一张c）设计说明书一份设计进度1、第一阶段:总体计算和传动件参数计算2、第二阶段:轴与轴系零件的设计3、第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制4、第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写电动机的选择计算如图2-1所示的胶带运输带的有效拉力F=5500N,工作速度v=1.7m/s,传动滚动直径 D=420mm载荷平稳，电源为三相交流，空载启动，室内工作有

3、粉尘 , 使用期限 8 年。带速允许误差大于 -5%且小于 5%,试选择电 动机。图2-1选择电动机系列按工作要求及工作条件选用三相异步电动机选择电动机功率卷筒所需的有效功率：FW =传动装置的总效率：V带传动的效率闭式齿轮的传动效率 一对滚动轴承的效率 联轴器的效率传动滚筒效率传动总效率，封闭自扇冷式结构，电压为380V,Y系列FV(5500X1.7)/1000=9.35kw1000n 带=0.96n齿轮=0.97n轴承=0.98n联轴器=0.99n滚筒=0.962n =0.95 X 0.97 X 0.98 X 0.99 X 0.96=0.83所需电动机功率Pr= PW =9.35/0.83

4、=11.26kw由表9-39 （指导书209页）可选用 丫系列三相异步电动机丫180L-6型，额定功率 Po=15kw或选用丫系列三相异步电动机 丫160L-4型，额定功率 P0 =15kw,均满足F0 Pr。选取电动机的转速滚筒转速nW =77.34r/mi nD根据滚筒所需的功率和转速，可选择功率为15KV,同步转速分别为1500r/min和1000r/min两种型号的电动机。电动机数据及传动比方案号电机型号额定功率/KW同步转速/(r/min )满载转速/(r/mi n)总传动比1Y160L-4151500146020.372Y180L-615100097013.54通过比较决定选择第2

5、种方案，电动机型号为丫180L-6,同步转速为1000r/min，所选电动机的数据和安装尺寸如下表额定功率P0/kw15电动机外伸轴直径 D/mm38满载转速门0 (r/min )970电动机外伸轴长度E/mm80额定扭矩1.8电动机中心高 H/mm132三、传动装置的运动及动力参数计算1、分配传动比电动机的满载转数n o=97Or/mi n总传动比i 总二 n o/n w = 970/77.34=12.54取i带=2.5则减速器的传动比i齿轮=i总/i带=12.54/2.5=5.0162、各轴功率、转速和转矩的计算0轴：即电机轴Po=R=11.26kwno=970r/m inT0=9550

6、X P0/n 0=9550X11.26/970=110.86N mI轴：即减速器高速轴采用带联接传动比i带=2.5，带传动效率 n带=0.96 ,P 1 = Po n 01= P0 n 带=11.26 X 0.96=10.81kwni = n o/i 01 =970/2.5=388r/minT1 =9550 X P1/n 1=9550 X 11.26/388=275.67N mII轴：即减速器的低速轴，一对滚动轴承的传动比效率为n轴承=0.98闭式齿轮传动的效率为n齿轮=0.97贝U n 12=0.97=0.980.97=0.95P2=P1 - n 12=10.81 X 0.95=10.27k

7、w门2=门12=388/5.016=77.35r/mi nT2=9550 X P2/n 2 =9550X 10.27/77.35=1267.98 N m皿轴：即传动滚筒轴n轴承=0.98 n联轴器=0.99 n齿轮=0.97n 23=0.980.990.97=0.94P3 =P2 X n 23=10.27 X 0.94=9.65kwn3= n2/i 23 =77.35/1=77.35r/minT3=9550 X P3/n 3=9550X 9.65/77.35=1191.44 N m各轴运动及动力参数轴序号功率P/kw转速 n/(r/min)转矩T/Nm传动型式传动比效率n011.2697011

8、0.86V带传动2.50.96110.81388275.67闭式齿轮传动5.0160.971267.98210.2777.35弹性联轴器1.00.9939.6577.351191.44四、传动零件的设计计算1、V带传动的设计算（1）确定设计功率 Pc,载荷有轻度冲击，2班制，Ka=1.2PC= K A x P=18kw（2）选取V带的型号 根据FC和n,因工作点处于 B型区，故选B型带。（课本图13-15 ）（3）确定带轮基准直径 dd1、dd2选择小带轮直径 dd1由表 10-4 （书 P214 页）确定 dd1 = 140mm验算带速 V （书P211）V=dd1n =7.1m/s60 1

9、000在5m/s 25m/s之间，故合乎要求。（书P220）确定从动轮基准直径dd2（书P211）nidd2=dd1 (1-)=2.5 x 140 (1-0.02)=343mm按表10-5 (书215页)取从动轮基准直径为dd2=355mm 确定中心距a和带的基准长度 Ld初定中心 a0 （书P220）取初定中心距 0.7(d d1+dd2)w a。w 2(d d1+dd2)a0=1.8( dd1+dd2)=1.8(140+355)=891mm确定带的计算基准长度Ld按式L d =2a0+( dd1 +dd2)+22(dd2 dd1)2丄 =24a891(140 355 )355 1 40 =

10、2572.1224 891由表10-2 （书213页）取标准 Ld =2500 mm确定实际中心距a = a0 + Ld4=891+ 250257212 =855 閃2(5)验算包角 11 180(dd2一d) x 57.3 =180譬 x 57.3 。 0= 165 120符合要求确定带根数根据电机的转速n=970和小带轮直径 140mm由图10-7(书P214 页)查得P 0 =2.2kw，再由表 13-5 (书 216 页)得 P0=0.3 (i=2.5)由表13-7(书P217 页)查得K a =0.96由表13-2(书P212 页)查得Kl =1.03Z=(PPC5.5Po) Ka

11、Kl (22=2.20 根0.3) 0.97 1.03取Z=3根、计算作用于轴上的载荷Fr单根V带的初拉力:F=500 P ( 25 -1) +qz Ka=500187.1 3(急1)0.172=686.38N式中q由表10-1 (指导书140 页)查得 q=0.17Kg/m1165Fr=2F0Zs in 丄=2686.383sin =4082.25N2 2带轮结构设计带速V 30m/s 材料用灰铸铁 用HT150或HT200dd1 300mm用轮辐式带轮轮槽尺寸由表 4-2 (指导书 224 页)得 h c=15mm,ha min =3.5mm,e=19mm,f min =11.5mmBd=

12、14mm, min =7.5mmB=(z -1)e+2f=(3-1)19+211.5=61mm图4-1小带轮结构图图4-2大带轮结构图五、齿轮的设计计算:1.选择齿轮材料精度等级小齿轮 45 调质,B=650MPa, S =360Mpa,硬度 217 255HB;大齿轮 45 正火, B=580MPa,s=290MPa,硬度 162 217HB齿轮精度等级为 8级.Ni=60 nj Lh =60 3881(8计算循环次数N36516）=1088000000 （工作八年，两班制）N2 = N1 =1088000000/5.016=2.17108i由图11-1 （书166页）查得由表11-5 (

13、P171页)取载荷系数 SHmin =1.0HLim 1 =600Mpa， HLim 2 =380MPa计算许用接触应力_ Hlim11=SHiT型=600Mpa1.0H lim 22 Sh iH m in型=380Mpa1.0计算中取H 1 = H 2 =380MPa2.按齿面接触强度确定中心距小轮轮距T 1T1 =9.5510 6 旦=9.55106N1(10.81/388)=270000N m由表11-3(P169)取得 K=1.8，由表 11-6（ P175）取得 a =0.8，由表11-4(P171)取得 ZE =188.9atZhZehaU)2(u1)=130.25mm取中心距a=

14、130.25mm取小轮齿数Z1 =21则大齿轮数Z2=110所以 i 实=114/21=5.23计算得到i =( 5.23-5.016 )/5.416=0.04i 在正负 5%之间，故合理。模数 m=d1/ Z1 =6.5mm齿宽 b= ad1=104.2查表 4-1 (P57)，取 m=6.5mmd1=m Z1=136.5mmd2 =m Z2 =715mm圆周速度 v=3.14136.5388/601000=2.77m/s对照表11-2 ( P168)可知，选用8级精度是合适的3 验算齿面接触疲劳强度按电机驱动载荷轻度冲击由表 11-3 得 k A=1.25由图 11-2 (b)(指导书 1

15、77 页)按 8 级精度和 vZ1/100=1.02425/100=0.256m/s 得 kv=1.02齿宽 b a a 0.35 15554.25mm由图 113（a）（指导书 177页）按 b/d154.25/50.9871.064布置，得k1.18由表114（指导书178页）得 k 1.2载荷系数KKaKvK K1.25 1.02 1.181.21.805由表11（指导书178页）Zv2得3Z2/COS10.796，3Zv1 Zcos3127/COS 11.29134.72 0.822325/COS 11.2926.51考虑到轴的刚度较大和 齿轮相对轴承为非对称0.7960.8221.6

16、18b sin54.25 sin 11.29mn3.14 21.69由图11 6（指导书180页）得Z0.754H ZhZeZ2KT1（u 1）bd：u2.45 188.90.754 0.982 1.805 108183 （5.08 1）254.25 50.9875.08611MPa h632.8MPa3校核齿根弯曲疲劳强度按Zv1由图11由表11由图11由图11由图11查得 YFa12.9,YFa22.23134.7由 图 118（书173页）26.51,Z11（指导书 184页）查得 Y；a1 1.58,Ysa2 1.821（书 166页）查的 Yfe1 450MPa, Yfe2 300M

17、Pa, Sf 1.2516（b ）（指导书187页）查得18指导书188页）查得YX117（指导书188页）查得YN1v2Flim1丫X2290MPa,1.0,取 YstFlim2 220MPa20, SFmin1.4YN21.0450 =360MPa1.25300F2 =240MPa1.25F12KT1丫 丫 2 1.8 270000F1 = bm mZ1 Fa1 sa1 =104 6.5 6.5 212.9 1.58=48.27MPa2m/s所以滚动轴承采用油润滑高速轴密封处的圆周速度Vdn60 10003.14 42 38860 10000.844m/ s由于V2m/s,所以米用毡圈密封

18、。低速轴密封处的圆周速度Vdn60 10003.14 65 71.6460 10000.244m/ s由于VPB计算轴承A的寿命PA=ftC60n P158930h 2700)60 3884777.3预期寿命满足要求九.高速轴键联接的选择和验算大带轮装在高速轴轴端，需用键进行周向定位和传递转矩。由前面设计计算得知：V带带轮材料为钢 ，轴的材料为45钢，V带与轴的配 合直径为 35mm V带轮毂长为 70mm 传递转矩 T=114.11Nm选择键的材料、类型和尺寸。键的材料选用45钢，选择最常用的 A型普通平键，因为它具有结构简单，对中性好，装拆方便等优点。c.键的截面尺寸由键所在轴段的直径d=

19、35mm由标准中选定，键的长度由轮毂长确定，查表得bx h=8*7,L=65mm.键联接的强度计算普通平键的主要失效形式是键，轴和轮毂三个零件中较弱零件的压溃。由于带轮材料是钢，许用挤压应力由表9-7 （指导书135页）查得 p =100MPs。键的计算长度l=L-b=65-8=57mm4Tdhl4 114.11 10335 7 5732.68MPa p=100Mpa 安全十联轴器的选择在减速器低速轴与工作机之间需采用联轴器联接。由于工作机和减速器之间 可能产生一定的径向位移和角位移。故选用弹性柱销联轴器。由式Tc=KaT=1.5 x 1310.71=1966.07 N - m n= 71.6

20、4r/min由表2-14-1（课设指导书 114页）LH4 联轴器40X 84 GB/T5014 2003其公称转矩 Tn=1250 N -m 71.64r/min卜一减速器箱体的结构设计第19页表1.5-1可计算得，箱体的结构尺寸如表8.1 :表8.1箱体的结构尺寸减速器箱体采用 HT200铸造，必须进行去应力处理设计内容计 算公式计算结果箱座壁厚度S(0.25 3) 160a 18= (56) mm取S =8mm箱盖壁厚度S 11( 0.8 0.85)8= ( 6.4608)取S 1=8mm机座凸缘厚度bb=1.5 S =1.5 X 8=12mmb=12mm机盖凸缘厚度b1b1=1.5 S

21、 1=1.5 X 8=12mmb1=12mm箱底座凸缘厚度 PP=2.5 S =2.5 X 8=20mmP=20mm地脚螺钉直径和数目Df=16mmn=4Df=16mm n=4通气孔直径Df =20mmDf =20mm地脚沉头座直径 DOD0=45mmD0=45mm底座凸缘尺寸C1min=25mmC1min=25mmC2min=23mmC2min=23mm轴承旁连接螺栓直径 d1d1= 12mmd1=12mm定位销直径d =(0.70.8)9=6.37.2d =7mm箱座盖连接螺栓直径d 2 =(0.50.6)16=89.6mmd 2 =8mm大齿轮顶园与箱内壁距离1=1.2 X 8 9.6mm1 =10mm上下箱连接螺栓通孔直径d 22 8(1015) mm2 =10mm轴承盖螺钉直径和数目n,d3n=4, d 3=8mmn=4 d3=8mm检查孔盖螺钉直径 d4d4= (0.30.4) 16=4.86.4mmd4=6mm轴承端盖外径D1D1=(55.5) X 7+6