15春郑大机械设计基础概要

#TOC\o"1-5"\h\z18、其他条件相同时，旋绕比C若选择过小会有缺点。 （C）A.弹簧易产生失稳现象 B.簧丝长度和重量过大C.卷绕弹簧困难19、造成回转件不平衡的原因是 。 （B）A.回转件转速过高 B.回转件质心偏离其回转轴线C.回转件形状不规则20、在正常条件下，滚动轴承的主要失效形式是 。 （B）A.工作表面疲劳点蚀 B.滚动体破裂C.滚道磨损（二）判断题（在正确的试题后面打J,错误的试题后面打X。每题1分，共15分）机构具有确定运动的条件是机构的自由度大于零。 （V）2．当曲柄为主动件时，曲柄滑块机构存在死点和急回特性。 （X）3.直动从动件盘形凸轮机构可以用减小基圆半径的方法减小其推程压力角。 （V）4．斜齿圆柱齿轮的螺旋角越大越好。 （X）5．一对能正确啮合传动的渐开线直齿圆柱齿轮，其啮合角一定为20度。 （X）6．所谓过桥齿轮就是在轮系中不起作用的齿轮。 （V）7、设计V带传动时，可以通过增大传动中心距来增大小带轮的包角。 （V）8、带传动的弹性滑动是可以避免的。 （V）9、滚子链设计中，由于链节数一般选用偶数，考虑到均匀磨损，链轮齿数也最好采用偶数。（X）10、选择链条型号时，依据的参数是传递的功率。 （X）11、设计键联接时，键的截面尺寸通常根据传递转矩的大小来确定。 （X）12、轴的各段长度取决于轴上零件的轴向尺寸。为防止零件的窜动，一般轴头长度应稍大于轮毂的长度。 （V）13、选用滑动轴承润滑剂和润滑方式的主要依据是载荷大小。 （X）14、若两轴刚性较好，且安装时能精确对中，可选用刚性凸缘联轴器。 （V）15、机械式钟表中的发条属于环形弹簧。 （V）（三）计算分析题（共35分）1．（7分）计算图示机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度、虚约束必须指出。解：局部自由度F虚约束：、中有一个为虚约束解：局部自由度F虚约束：、中有一个为虚约束活动构件数：4个低副：AC高副：、自由度：=2．（8分）一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，正常齿制，小齿轮损坏需配制，已知：d=408mm,z=100,标准中心距a=310mm,试求：（i）m,z；（2）d,d1 fz；（2）d,d1 f1a1解：齿顶圆直径（ ） （ ）顶高系数 齿顶高系数一般为分度圆直径所以计算出计算出齿顶高1齿0数齿顶高齿分度圆直径是齿顶高，就是分度圆到齿顶圆的距离公式为（da）-3（分）有一个钢制液压油缸（如图），缸体内油压为p=2N/mm2，缸径为D=200mm，缸盖上联接螺栓共有个（扳手空间满足要求）。已知螺栓材料为5钢[j]=120N/mm2，试计算所需螺栓的最小直径4。解：1）每个螺栓承受的横向工作载荷为：Fs=4R与二4K一一，一、、〜，，八―，一「、CF 1.2x4 “小,2）每个螺栓要想承受这种横向载荷需要的轴向预紧力为：F'N京"2X015二16K3）1.3F'承受轴向预紧力的螺栓强度条件为：诉＜[°]14）：4x1.3F .'4X13X16000\KX120=14.86mm4．（10分）根据工作条件，决定在某传动轴上安装一对角接触球轴承，如图所示，轴承型号为7208，已知轴承的径向载荷分别为Fri=2200N，Fr2=2000N,作用在轴上的轴向的外载荷FA=1000N,判别系数e=0.7,FS=0.7Fr计算轴承的当量动载荷匕、P2。试画出内部轴向力FS1、FS2的方向，并F(注：当a>e时，x=0.41,Y=0.87；当FrFa<e时，X=1,Y=0)Fr解：（1）如图所示两个附加轴向力的方向(2)VF'=0.7Fr.\F=0.7F=0.7x2200=1540NTOC\o"1-5"\h\z1 r1F=0.7F=0.7x2000=1400N2 r2又•:F'+K=1544)100=0254N>F'=140N1a 2・•・轴承1被放松，轴承2压紧。・•・轴承1的轴向力F=F'=1540Na1 1轴承2的轴向力F=F'4K=15440100=0254N0a2 1aF又F又•・•言Fr1 =0.7>e=0.68 AX=0.41,Y=0.872200：.P1=XFr1+YFa1=0.41*2200+0.87*1540=2241.8NF又F又•北Fr2 =1.27>e=0.68AX=0.41,Y=0.872000二P2=XFr2+YFa2=0.41*2000+0.87*2540=3029.8（四）课程设计题（30分）1、绘制一级直齿圆柱齿轮减速器装配图、齿轮轴零件图；2、书写设计计算说明书。带式运输机传动装置中的同轴式1级圆柱齿轮减速器目录设计任务书„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1传动方案的拟定及说明„„„„„„„„„„„„„„„7电动机的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7计算传动装置的运动和动力参数„„„„„„„„„„„7传动件的设计计算„„„„„„„„„„„„„„„„„8轴的设计计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9滚动轴承的选择及计算„„„„„„„„„„„„„„„11键联接的选择及校核计算„„„„„„„„„„„„„„12连轴器的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13减速器附件的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„13润滑与密封„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13设计小结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14参考资料目录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14机械设计课程设计任务书题目设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器一总体布置简图1—电动机2—联轴器3—齿轮减速器4—带式运输机5—鼓轮6—联轴器二工作情况载荷平稳、单向旋转三原始数据鼓轮的扭矩TN•m850鼓轮的直径Dmm350运输带速度Vm/s0.7带速允许偏差5使用年限年5工作制度班/日2四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五设计任务减速器总装配图一张齿轮、轴零件图各一张设计说明书一份六设计进度第一阶段总体计算和传动件参数计算第二阶段轴与轴系零件的设计第三阶段轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制第四阶段装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写传动方案的拟定及说明由题目所知传动机构类型为同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。本传动机构的特点是减速器横向尺寸较小两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较复杂轴向尺寸大中间轴较长、刚度差中间轴承润滑较困难。电动机的选择1电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式YIP44系列的电动机。2电动机容量的选择1工作机所需功率PwPw3.4kW2电动机的输出功率PdP/n0.904Pd3.76kW3电动机转速的选择ndi1’•i2’„in’nw初选为同步转速为1000r/min的电动机4电动机型号的确定由表201查出电动机型号为Y132M1-6,其额定功率为4kW满载转速960r/min。基本符合题目所需的要求计算传动装置的运动和动力参数传动装置的总传动比及其分配3计算齿宽b及模数mntb=dd1t=1x67.85mm=67.85mmmnt===3.39h=2.25mnt=2.25x3.39mm=7.63mmb/h=67.85/7.63=8.894计算纵向重合度8B£B==0.318x1xtan14=1.595计算载荷系数K已知载荷平稳所以取KA=1根据v=0.68m/s,7级精度由图10—8查得动载系数KV=1.11由表10—4查的KHB的计算公式和直齿轮的相同故KH0=1.12+0.18（1+0.6X1）1X1+0.23X1067.85=1.42由表10—13查得KF0=1.36由表10—3查得KHa=KHa=1.4。故载荷系数K=KAKVKHKH=1x1.03x1.4x1.42=2.056按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径由式10—10a得d1==mm=73.6mm7计算模数mnmn=mm=3.743按齿根弯曲强度设计由式（10—17mn三1确定计算参数1）算载荷系数K=KAKVKFKF=1x1.03x1.4x1.36=1.962）根据纵向重合度£B=0.3185dz1tanB=1.59从图1028查得螺旋角影响系数YB0。883）算当量齿数z1=z1/cos=20/cos14=21.89z2=z2/cos=100/os14=109.474）查取齿型系数由表105查得YFa1=2.724Yfa2=2.1725）查取应力校正系数由表105查得Ysa1=1.569Ysa2=1.7986）算。F]aF1=500MpaaF2=380MPaKFN1=0.95KFN2=0.98[F1]=339.29Mpa[F2]=266MPa7）计算大、小齿轮的并加以比较==0.0126==0.01468大齿轮的数值大。2设计计算mn三二2.4mn=2.54几何尺寸计算）算中心距z1=32.9取z1=33z2=165a=255.07mma圆整后取255mm）圆整后的中心距修正螺旋角B=ar s=135550）算大、小齿轮的分度圆直径d1=85.00mmd2=425mm）算齿轮宽度b=dd1b=85mmB1=90mmB2=85mm5）结构设计以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm而又小于500mm故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。轴的设计计算拟定输入轴齿轮为右旋II轴1初步确定轴的最小直径d三二34.2mm2求作用在齿轮上的受力Ft1==899NFr1=Ft=337NFa1二Fttan=223NFt2=4494NFr2=1685NFa2=1115N3轴的结构设计1拟定轴上零件的装配方案I-II段轴用于安装轴承30307故取直径为35mm。II-III段轴肩用于固定轴承查手册得到直径为44mm。III-IV段为小齿轮外径90mm。IV-V段分隔两齿轮直径为55mm。V-VI段安装大齿轮直径为40mm。VI-VIII段安装套筒和轴承直径为35mm。2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度I-II段轴承宽度为22.75mm所以长度为22.75mm。II-III段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm轴承和箱体的间隙4mm所以长度为16mm。III-IV段为小齿轮长度就等于小齿轮宽度90mm。IV-V段用于隔开两个齿轮长度为120mm。V-VI段用于安装大齿轮长度略小于齿轮的宽度为83mm。VI-VIII长度为44mm。4求轴上的载荷66207.563.5Fr1=1418.5NFr2=603.5N查得轴承30307的Y值为1.6Fd1=443NFd2=189N因为两个齿轮旋向都是左旋。故Fa1=638NFa2=189N5精确校核轴的疲劳强度判断危险截面由于截面IV处受的载荷较大直径较小所以判断为危险截面2截面IV右侧的截面上的转切应力为由于轴选用40cr调质处理所以[2]P355表15-1综合系数的计算由经直线插入知道因轴肩而形成的理论应力集中为[2]P38附表3-2经直线插入轴的材料敏感系数为[2]P37附图3-1故有效应力集中系数为查得尺寸系数为扭转尺寸系数为[2]P37附图3-2[2]P39附图3-3轴采用磨削加工表面质量系数为[2]P40附图3-4轴表面未经强化处理即则综合系数值为碳钢系数的确定碳钢的特性系数取为安全系数的计算轴的疲劳安全系数为故轴的选用安全。I轴1作用在齿轮上的力FH1=FH2=337/2=168.5Fv1=Fv2=889/2=444.52初步确定轴的最小直径3轴的结构设计确定轴上零件的装配方案2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度由于联轴器一端连接电动机另一端连接输入轴所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制选为25mm。e）考虑到联轴器的轴向定位可靠定位轴肩高度应达2.5mm所以该段直径选为30。f）该段轴要安装轴承考虑到轴肩要有2mm的圆角则轴承选用30207型即该段直径定为35mm。g）该段轴要安装齿轮考虑到轴肩要有2mm的圆角经标准化定为40mm。h）为了齿轮轴向定位可靠定位轴肩高度应达5mm所以该段直径选为46mm。i）轴肩固定轴承直径为42mm。j）该段轴要安装轴承直径定为35mm。各段长度的确定各段长度的确定从左到右分述如下a）该段轴安装轴承和挡油盘轴承宽18.25mm该段长度定为8.25mm。b）该段为轴环宽度不小于7mm定为11mm。c）该段安装齿轮要求长度要比轮毂短2mm齿轮宽为90mm定为88mm。d）该段综合考虑齿轮与箱体内壁的距离取13.5mm、轴承与箱体内壁距离取4mm采用油润滑轴承宽18.25mm定为41.25mm。e）该段综合考虑箱体突缘厚度、调整垫片厚度、端盖厚度及联轴器安装尺寸定为57mm。f）该段由联轴器孔长决定为42mm4按弯扭合成应力校核轴的强度W=62748N.mmT=39400N.mm45钢的强度极限为又由于轴受的载荷为脉动的所以。III轴1作用在齿轮上的力FH1=FH2=4494/2=2247NFv1=Fv2=1685/2=842.5N2初步确定轴的最小直径3轴的结构设计轴上零件的装配方案据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度I-IIII-IVIV-VV-VIVI-VIIVII-VIII直径607075877970长度105113.758399.533.255求轴上的载荷Mm=316767N.mmT=925200N.mm6.弯扭校合滚动轴承的选择及计算I轴1求两轴承受到的径向载荷轴承30206的校核径向力派生力轴向力由于所以轴向力为当量载荷由于所以。由于为一般载荷所以载荷系数为故当量载荷为轴承寿命的校核II轴轴承30307的校核径向力派生力轴向力由于所以轴向力为当量载荷由于所以。由于为一般载荷所以载荷系数为故当量载荷为轴承寿命的校核III轴轴承32214的校核径向力派生力轴向力由于所以轴向力为当量载荷由于所以。由于为一般载荷所以载荷系数为故当量载荷为轴承寿命的校核键连接的选择及校核计算代号直径mm工作长度mm工作高度mm转矩N•m极限应力MPa高速轴8X7X60单头25353.539.826.012X8X80单头4068439.87.32中间轴12X8X70单头4058419141.2低速轴20X12X80单头75606925.268.518X11X110单头601075.5925.252.4由于键采用静联接冲击轻微所以许用挤压应力为所以上述键皆安全。连轴器的选择由于弹性联轴器的诸多优点所以考虑选用它。二、高速轴用联