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機械設計課程設計
計算說明書
設計題目: 設計帶式輸送機中的傳動裝置
專業(yè)年級:
學 號:
學生姓名:
指導教師:
機械設計課程設計任務書
學生姓名: 學號: 專業(yè):
任務起止時間:
設計題目:設計帶式輸送機中的傳動裝置
傳動方案如圖1所示:
1軸
圖1 帶式輸送機減速裝置方案
二、原始數據
滾筒直徑d /mm
800
傳送帶運行速度v /(m/s)
1.8
運輸帶上牽引力F /N
2200
每日工作時數T /h
24
傳動工作年限
5
單向連續(xù)平穩(wěn)轉動,常溫空載啟動。
三、設計任務:
1.減速器裝配圖1張(A0圖紙)
2.低速軸零件圖1張(A3圖紙)
3.低速軸齒輪零件圖1張(A3圖紙)
4.設計說明書1份
在三周內完成并通過答辯
參考資料:《機械設計》 《機械設計基礎》 《課程設計指導書》 《機械設計手冊》 《工程力學》 《機械制圖》
指導教師簽字:
2017年 12月 17 日
目錄
一、電機的選擇 1
二、傳動裝置的運動和動力參數計算 2
三、V帶傳動設計 4
四、設計減速器內傳動零件(直齒圓柱齒輪) 6
五、軸的結構設計計算 18
六、軸的強度校核 24
七、校核軸承壽命 33
八、鍵連接的選擇和計算 34
九、箱體的設計 35
十、心得體會 36
一、電機的選擇
1.1 選擇電機的類型和結構形式:
依工作條件的要求,選擇三相異步電機:
封閉式結構
U=380 V
Y型
1.2 電機容量的選擇
工作機所需的功率PW=Fv /1000= 3.96 kW
V帶效率h1: 0.96
滾動軸承效率(一對)h2: 0.99
閉式齒輪傳動效率(一對)h3: 0.97
聯軸器效率h4: 0.99
工作機(滾筒)效率h5(hw): 0.96
傳輸總效率h= h1×h24×h32 × h4 ×h5 = 0.825
則,電動機所需的輸出功率Pd=Pw/h= 4.8 kW
1.3 電機轉速確定
卷筒軸的工作轉速= 42.97 r/min
V帶傳動比的合理范圍為2~4,兩級圓柱齒輪減速器傳動比的合理范圍為8~40,則總傳動比的合理范圍為=16~160,故電動機轉速的可選范圍為:= 688 ~ 6875 r/min
在此范圍的電機的同步轉速有: 750 1000 1500 3000 r/min
依課程設計指導書表18-1:Y系列三相異步電機技術參數(JB/T9616-1999)選擇電動機
型 號: Y132S-4 額定功率Ped: 5.5kw
同步轉速n: 1500 滿載轉速nm: 1440
二、傳動裝置的運動和動力參數計算
總傳動比: 33.51
2.1 分配傳動比及計算各軸轉速
取V帶傳動的傳動比i0= 4
則減速器傳動比i=i/i0= 8.38
取兩級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比 3.43
則低速級傳動比 8.38
2.2 傳動裝置的運動和動力參數計算
0軸(電動機軸) 4.8 kW
1440 r/min
31.83 N×m
1軸(高速軸) 4.608 kW
360 r/min
122.24 N×m
2軸(中間軸) 4.43 kW
104.96 r/min
403.07 N×m
3軸(低速軸) 4.25 kW
43.02 r/min
943.46 N×m
4軸(滾筒軸) 4.17 kW
43.02 r/min
925.70 N×m
以上功率和轉矩為各軸的輸入值,1~3軸的輸出功率或輸出轉矩為各自輸入值與軸承效率的乘積。各軸運動和動力參數如下表:
表2-1 各軸運動和動力參數
軸名
功率P/kW
轉矩T/N×m
轉速
n/(r/min)
傳動比i
效率h
輸入
輸出
輸入
輸出
0軸
4.8
31.83
1440
1
1
1軸
4.608
4.562
122.24
121
360
4
0.96
2軸
4.43
4.39
403.07
398.97
104.96
3.43
0.96
3軸
4.25
4.21
943.46
934
43.02
2.44
0.96
4軸
4.17
4.13
925.70
916.4
43.02
1
0.98
三、V帶傳動設計
3.1 確定計算功率
根據已知條件結合教材《 機械設計 》由表 8-8 得到工作情況系數KA= 1.3 ,故Pca=KA×Pd= 6.24 kW。
3.2 選擇普通V帶型號
已知Pca,nm,結合教材《 機械設計 》由圖 8-11 確定所使用的V帶為 A 型。
3.3 確定帶輪基準直徑并驗算帶速
(1) 結合教材《 機械設計 》由表 8-9 ,初選小帶輪直徑dd1= 100 mm。
(2) 驗算帶速: 7.54 m/s,滿足5m/s
120°合格。
3.6 計算V帶根數Z
由nm,dd1結合教材《 機械設計 》查表 8-4 得P0= 1.32 kW。
由nm,i0, A 型帶,查表 8-5 得DP0= 0.17 kW。
已知a1查表 8-6 得Ka= 0.93 ,已知Ld查表 8-2得KL= 1.09
則V帶根數 4.03 ,取z= 4 。
3.7 計算壓軸力
由教材《 機械設計 》表 8-3 ,可知 A 型帶單位長度質量q= 0.105 kg/m。
單根V帶的初拉力最小值:
= 180.61 N。
壓軸力的最小值:
= 1417.31 N。
四、設計減速器內傳動零件(直齒圓柱齒輪)
4.1 高速級齒輪傳動設計
4.1.1選定齒輪類型、等級精度、材料及齒數
1.按照圖1中所示的傳動方案,選用直齒圓柱齒輪傳動,壓力角取為20°。
2.帶式輸送機為一般工作機器,參考表10-6,選7級精度。
3.材料選擇:由表10-1,選擇小齒輪材料為40Cr(調質),齒面硬度280HBS,大齒輪材料為45鋼(調質),齒面硬度240HBS。
4.選小齒輪齒數z1=34,大齒輪齒數z2=i1z1=3.3234=116.62,取z2=117。
4.1.2按齒面接觸疲勞強度設計
1.由式(10-11)計算小齒輪分度圓直徑,即
(1)確定公式中的各參數值
1)試選KHt=1.3。
2)計算小齒輪傳遞的轉矩。
3)由表10-7選取齒寬系數。
4)由圖10-20查得區(qū)域系數ZH=2.5。
5)由表10-5查得材料的彈性影響系數ZE=189.8MPa1/2。
6)由式(10-9)計算接觸疲勞強度用重合度系數。
7)計算接觸疲勞許用應力。
由圖10-25d查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為=600MPa、=550MPa。
由式(10-15)計算應力循環(huán)次數:
由圖10-23查取接觸疲勞壽命系數KHN1=1.02,KHN2=1.1。
取失效概率為1%、安全系數S=1,由式(10-14)得
取和中較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應力,即
(2)試算小齒輪分度圓直徑
=57.19mm
2.調整小齒輪分度圓直徑
(1)計算實際載荷系數前的數據準備。
1)圓周速度v。
2)齒寬b。
(2)計算實際載荷系數KH。
1)由表10-2查得使用系數KA=1.00。
2)根據v=1.08m/s、7級精度,由圖10-8查得動載系數Kv=1.04。
3)齒輪的圓周力。
查表10-3得齒間載荷分配系數=1.2。
4)由表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時,得齒向載荷分布系數=1.421。
由此,得到實際載荷系數
(3)由式(10-12),可得按實際載荷系數算得的分度圓直徑
及相應的齒輪模數
4.1.3按齒根彎曲疲勞強度設計
1.由式(10-7)試算模數,即
(1)確定公式中的各參數值
1)試選KFt=1.3。
2)由式(10-5)計算彎曲疲勞強度用重合系數。
3)計算。
由圖10-17查得齒形系數YFa1=2.16,YFa2=2.05。
由圖10-18查得應力修正系數Ysa1=1.46,Ysa2=1.68。
由圖10-24c查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞強度極限分別為=500MPa、=380MPa。
由圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數KFN1=0.92,KFN2=0.98。
取彎曲疲勞安全系數S=1.4,由式(10-14)得
因為大齒輪的大于小齒輪,所以取
(2)試算模數
=1.411mm
2.調整齒輪模數
(1)計算實際載荷系數前的數據準備。
1)圓周速度v。
2)齒寬b。
3)寬高比b/h。
b/h=47.974/3.174=15.11
(2)計算實際載荷系數KF。
1)根據v=0.904m/s,7級精度,由圖10-8查得動載系數Kv=1.03。
2)由,,查表10-3得齒間載荷分配系數=1.0。
3)由表10-4用插值法查得=1.419,結合b/h=15.11查圖10-13,得=1.3。
則載荷系數為
(3)由式(10-13),可得按實際載荷系數算得的齒輪模數
對比計算結果,由齒面接觸疲勞強度計算的模數m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數,由于齒輪模數m的大小主要取決于彎曲疲勞強度所決定的承載能力,而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力,僅與齒輪直徑有關,可取由彎曲疲勞強度算得的模數1.425mm并就近圓整為標準值m=2mm,按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d1=63.39mm,算出小齒輪齒數z1=d1/m=63.39/2=31.695。
取z1=32,則大齒輪齒數,取z2=109,z1與z2互為質數。
這樣設計出的齒輪傳動,既滿足了齒面接觸疲勞強度,又滿足了齒根彎曲疲勞強度,并做到結構緊湊,避免浪費。
4.1.4幾何尺寸計算
1.計算分度圓直徑
2.計算中心距
3.計算齒輪寬度
考慮不可避免的安裝誤差,為了保證設計齒寬b和節(jié)省材料,一般將小齒輪略為加寬(5~10)mm,即
取b1=70mm,而使大齒輪的齒寬等于設計齒寬,即b2=b=64mm。
4.1.5圓整中心距后的強度校核
1.齒面接觸疲勞強度校核
按前述類似做法,先計算式(10-10)中的各參數。KH=1.77, ,,d1=64mm,i1=3.43,ZH=2.5,ZE=189.8MPa1/2,。將它們代入式(10-10),得到
齒面接觸疲勞強度滿足要求。
2.齒根彎曲疲勞強度校核
按前述類似做法,先計算式(10-6)中的各參數。KF=1.339, ,YFa1=2.16,YSa1=1.46,YFa2=2.05,YSa2=1.76,,,m=2mm,z1=32。將它們代入式(10-6),得到
齒根彎曲疲勞強度滿足要求。
4.1.7主要設計結論
齒數z1=32、z2=1079,模數m=2mm,壓力角=20°,中心距a=141mm,齒寬b1=70mm、b2=64mm。小齒輪選用40Cr(調質),大齒輪選用45鋼(調質)。齒輪按7級精度設計。
4.2 低速級齒輪傳動設計
4.2.1選定齒輪類型、等級精度、材料及齒數
1.按圖1所示傳動方案,選用直齒圓柱齒輪傳動, 壓力角取為20°。
2.帶式輸送機為一般工作機器,參考表10-6,選7級精度。
3.材料選擇:由表10-1,選擇小齒輪材料為40Cr(調質),齒面硬度280HBS,大齒輪材料為45鋼(調質),齒面硬度240HBS。
4.選小齒輪齒數z1=34,大齒輪齒數z2=i2z1=2.4434=82.96,取z2=83。
4.2.2按齒面接觸疲勞強度設計
1.由式(10-11)試算小齒輪分度圓直徑,即
(1)確定公式中的各參數值
1)試選KHt=1.3。
2)計算小齒輪傳遞的轉矩。
3)由表10-7選取齒寬系數。
4)由圖10-20查得區(qū)域系數ZH=2.5。
5)由表10-5查得材料的彈性影響系數ZE=189.8MPa1/2。
6)由式(10-9)計算接觸疲勞強度用重合度系數。
7)計算接觸疲勞許用應力。
由圖10-25d查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為=600MPa、=550MPa。
由式(10-15)計算應力循環(huán)次數:
由圖10-23查取接觸疲勞壽命系數KHN1=1.06,KHN2=1.13。
取失效概率為1%、安全系數S=1,由式(10-14)得
取和中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應力,即
(2)試算小齒輪分度圓直徑
=87.10mm
2.調整小齒輪分度圓直徑
(1)計算實際載荷系數前的數據準備。
1)圓周速度v。
2)齒寬b。
(2)計算實際載荷系數KH。
1)由表10-2查得使用系數KA=1。
2)根據v=0.479m/s、7級精度,由圖10-8查得動載系數Kv=1.02。
3)齒輪的圓周力。
查表10-3得齒間載荷分配系數=1.1。
4)由表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時,得齒向載荷分布系數=1.428。
由此,得到實際載荷系數
(3)由式(10-12),可得按實際載荷系數算得的分度圓直徑
及相應的齒輪模數
4.2.3按齒根彎曲疲勞強度設計
1.由式(10-7)試算模數,即
(1)確定公式中的各參數值
1)試選KFt=1.3。
2)由式(10-5)計算彎曲疲勞強度用重合系數。
3)計算。
由圖10-17查得齒形系數YFa1=2.46,YFa2=2.26。
由圖10-18查得應力修正系數Ysa1=1.65,Ysa2=1.78。
由圖10-24c查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞強度極限分別為=500MPa、=380MPa。
由圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數KFN1=0.92,KFN2=0.88。
取彎曲疲勞安全系數S=1.4,由式(10-14)得
因為大齒輪的大于小齒輪,所以取
(2)試算模數
=2.192mm
2.調整齒輪模數
(1)計算實際載荷系數前的數據準備。
1)圓周速度v。
2)齒寬b。
3)寬高比b/h。
b/h=74.528/4.932=15.11
(2)計算實際載荷系數KF。
1)根據v=0.33m/s,7級精度,由圖10-8查得動載系數Kv=1.02。
2)由,,查表10-3得齒間載荷分配系數=1.0。
3)由表10-4用插值法查得=1.423,結合b/h=15.11查圖10-13,得=1.45。
則載荷系數為
(3)由式(10-13),可得按實際載荷系數算得的齒輪模數
對比計算結果,由齒面接觸疲勞強度計算的模數m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數,由于齒輪模數m的大小主要取決于彎曲疲勞強度所決定的承載能力,而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力,僅與齒輪直徑有關,可取由彎曲疲勞強度算得的模數2.33mm并就近圓整為標準值m=3mm,按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d1=93.3mm,算出小齒輪齒數z1=d1/m=93.3/3=31.1。
取z1=31,則大齒輪齒數,取z2=79,z1與z2互為質數。
這樣設計出的齒輪傳動,既滿足了齒面接觸疲勞強度,又滿足了齒根彎曲疲勞強度,并做到結構緊湊,避免浪費。
4.2.4幾何尺寸計算
1.計算分度圓直徑
2.計算中心距
3.計算齒輪寬度
考慮不可避免的安裝誤差,為了保證設計齒寬b和節(jié)省材料,一般將小齒輪略為加寬(5~10)mm,即
取b1=100mm,而使大齒輪的齒寬等于設計齒寬,即b2=b=96mm。
4.2.5圓整中心距后的強度校核
1.齒面接觸疲勞強度校核
按前述類似做法,先計算式(10-10)中的各參數。KH=1.602, ,,d1=96mm,i2=2.44,ZH=2.5,ZE=189.8MPa1/2,。將它們代入式(10-10),得到
齒面接觸疲勞強度滿足要求。
2.齒根彎曲疲勞強度校核
按前述類似做法,先計算式(10-6)中的各參數。KF=1.566, ,YFa1=2.46,YSa1=1.65,YFa2=2.26,YSa2=1.78,,,m=2.5mm,z1=32。將它們代入式(10-6),得到
齒根彎曲疲勞強度滿足要求。
4.2.7主要設計結論
齒數z1=32、z2=79,模數m=3mm,壓力角=20°,中心距a=166.5mm,齒寬b1=100mm、b2=96mm。小齒輪選用40Cr(調質),大齒輪選用45鋼(調質)。齒輪按7級精度設計。
4.3 傳動齒輪的主要參數
表4-3 傳動齒輪的主要參數
高速級
低速級
齒數 z
32
109
32
79
中心距a /mm
141
166.5
模數 m /mm
2
3
齒寬b /mm
70
64
100
96
分度圓直徑d/mm
64
218
96
237
齒頂高ha /mm
2
2
3
3
齒根高hf /mm
2.5
2.5
3.75
3.75
齒高h /mm
5
5
6.75
6.75
齒頂圓直徑da /mm
68
222
102
243
齒根圓直徑df /mm
79
213
88.5
229.5
五、軸的結構設計計算
5.1 高速軸的計算(1軸)
根據表 15-1 得,高速軸材料為: 45鋼 ,熱處理方式: 調質 ,許用彎曲應力[σ-1b]= 60 MPa。
初估軸徑
初選軸徑,根據扭轉強度計算初估。由表 15-3 得常數A0= 120
12034.608/360 =28.1 mm
考慮到鍵槽的作用,軸徑增加3%為 0.843 mm,圓整后暫取d1= 30 mm。
軸的徑向尺寸設計
根據軸及軸上零部件的固定、定位、安裝要求,確定軸的結構如下圖:
圖2 高速軸徑向尺寸圖
表5-1 高速軸徑向尺寸確定
軸段直徑d /mm
確定方法
說明
d1= 30
初估軸徑并圓整
d2= 37
d2= d1+(3~4)C1
定位軸間,C1=2.0
d3= 40
查指導書取標準件軸承
根據尺寸要求選取6208軸承
d4= 46
d4= d3+(3~4)C1
定位軸間,參考軸承安裝尺寸
d5= 68
齒頂圓直徑
da=68mm
d6= 46
同d4
d7= 40
查指導書取標準件軸承
根據尺寸要求選取6208軸承
軸的軸向尺寸設計
軸的結構圖如下(結構草圖,標注軸段長度及支撐點距離,表格內用充分的文字說明支撐計算結果):
圖3 高速軸軸向尺寸圖
經驗值的計算與選?。?
軸承端蓋至箱外傳動件間的距離L¢= 20mm
箱座壁厚d= 8mm
聯接螺栓至外箱壁的距離C1= 20mm ;至凸緣邊距離C2= 18mm
軸承座寬度L=C1+C2+d+(5~10)= 52mm
齒輪至機體內壁的距離D2= 10mm
大齒輪齒輪端面的距離D3= 10mm
軸承內側至箱體內壁的距離D4= 12mm r(指導書38頁圖5-12)
表5-2 高速軸軸向尺寸確定
軸段長度L /mm
確定方法
說明
L1= 46.8
L=(1.5~ 2)d1
L2= 49.6
L’+e+L-B-D4
e =1.2d3=9.6mm d3:螺釘直徑
L3= 20
軸承寬B+D
6208軸承B=18mm D取2mm
L4= 127
滿足整體尺寸要求
L5= 70
高速級小齒輪齒厚b1
L6= 20
滿足齒輪端面與箱座內壁距離
L7= 18
軸承寬B
6208軸承B=18mm
l1= 64
齒輪及軸承安裝位置確定
l2= 169
齒輪及軸承安裝位置確定
l3= 84
帶輪及軸承安裝位置確定
5.2 中間軸的計算(2軸)
根據表 15-1 得,中間軸材料為: 45鋼 ,熱處理方式: 調質 ,許用彎曲應力[σ-1b]= 60 MPa。
初估軸徑
初選軸徑,根據扭轉強度計算初估。由表 15-3 得常數A0= 115
11534.43104.96 =40.04 mm
軸的徑向尺寸設計
根據軸及軸上零部件的固定、定位、安裝要求,確定軸的結構如下圖:
圖4 中間軸徑向尺寸圖
表5-3 中間軸徑向尺寸確定
軸段直徑d /mm
確定方法
說明
d1= 45
參考初估軸徑,選取軸承6209
軸承內徑為45mm
d2= 48
d2= d1+(1~3)
過渡軸肩
d3= 54
d3= d2+(3~4)C1
定位軸間,C1=2.0
d4= 48
同d2
d5= 45
6209軸承內徑45mm
軸的軸向尺寸設計
軸的結構圖如下(結構草圖,標注軸段長度及支撐點距離,表格內用充分的文字說明支撐計算結果):
圖5 中間軸軸向尺寸圖
經驗值的計算與選?。?
輪轂寬度與軸段長度之差D= 2 (指導書38頁圖5-10)
齒輪至機體內壁的距離D2= 10
大齒輪齒輪端面的距離D3= 10
軸承內側至箱體內壁的距離D4= 12(指導書38頁圖5-12)
表5-4中間軸軸向尺寸確定
軸段長度L /mm
確定方法
說明
L1=42
B+D2+D4+2-(b3-b4)/2
軸承寬B=19mm
L2=98
b3-D
b3=100mm
L3=8
D3-(b3-b4)/2
軸肩
L4=62
b2-D
b2=64mm
L5=42
B+D2+D4+(b1-b2)/2
齒輪安裝位置
l1=64.5
L1+L2-B/2- b3/2
齒輪及軸承安裝位置確定
l2=90
b2/2+D3+ b4/2
齒輪相對位置確定
l3=82.5
D2+D4++B/2+ b3/2
齒輪及軸承安裝位置確定
5.3 低速軸的計算(3軸)
根據表 15-1 得,低速軸材料為: 45鋼 ,熱處理方式: 調質 ,許用彎曲應力[σ-1b]= 60 MPa。
初估軸徑
初選軸徑,根據扭轉強度計算初估。由表 15-3 得常數A0= 110
50.85 mm
考慮到鍵槽的作用,軸徑增加3%為 1.5255 mm,圓整后暫取d1= 53 mm。
軸的徑向尺寸設計
根據軸及軸上零部件的固定、定位、安裝要求,確定軸的結構如下圖:
圖6 低速軸徑向尺寸圖
表5-5 低速軸徑向尺寸確定
軸段直徑d /mm
確定方法
說明
d1=55
參考初估軸徑,選取聯軸器
HL4
d2=63
d2= d1+(3~4)C1
C1=2.5
d3=65
選取6213軸承
軸承內徑=65mm
d4=74
軸承安裝尺寸
查表得6213軸承安裝尺寸
d5=82
d5= d6+(3~4)C1
定位軸肩,C1=2.5
d6=68
d6= d7+(1~3)
過渡軸肩
d7=65
同d3
6213軸承
表5-6 所選用聯軸器的主要參數
型號
公稱轉矩Tn /N×m
許用轉速n /mm
軸孔直徑d /mm
軸孔長度L /mm
軸孔長度L1 /mm
HL4
1250
2800
55
112
84
D
D1
D2
b
A
195
16
軸的軸向尺寸設計
軸的結構圖如下:
圖7 低速軸軸向尺寸圖
經驗值的計算與選取:
軸承端蓋至箱外傳動件間的距離L¢= 20mm
箱座壁厚d= 8mm
聯接螺栓至外箱壁的距離C1= 20mm ;至凸緣邊距離C2= 18mm
軸承座寬度L=C1+C2+d+(5~10)= 52mm
齒輪至機體內壁的距離D2= 10mm
大齒輪齒輪端面的距離D3= 10mm
軸承內側至箱體內壁的距離D4= 12mm (指導書38頁圖5-12)
表5-7 低速軸軸向尺寸確定
軸段長度L /mm
確定方法
說明
L1=110
由聯軸器轂長確定,略短
選用HL4型聯軸器
L2=46.6
e=1.2×8
L3=38.8
B+D4
B=23mm
L4=70
滿足整體尺寸要求
L5=11.2
1.4h
根據《機械設計手冊》
L6=94
比齒輪輪轂寬度小1~2mm
L7=49
齒輪及軸承安裝位置確定
l1=113
聯軸器與軸承相對位置確定
l2=156.5
齒輪及軸承安裝位置確定
l3=90
齒輪及軸承安裝位置確定
六、軸的強度校核
6.1 高速軸校核
軸的受力分析如下圖:
圖8 高速軸受力分析
齒輪的受力
3820 N; 1390.4 N
水平面內軸承約束力
列方程:
解得:
FNH1=2770.7N
FNH2=1049.3N
圖9 高速軸水平面軸承約束力
豎直面內軸承約束力
列方程:
解得:
FNV1=1008.5N
FNV2=381.9N
圖10 高速軸豎直面軸承約束力
彎矩圖和扭矩圖
水平面內彎矩圖
圖11 高速軸水平面內彎矩圖
豎直面內彎矩圖
圖12 高速軸豎直面內彎矩圖
扭矩圖
圖13 高速軸扭矩圖
合成彎矩(考慮最不利的情況下)
帶輪的壓軸力FP在支點產生的反力
圖14 高速軸壓軸力作用反力
列方程:
解得:
FNV1=1928.3N
FNV2=511N
解得:
=119056N·mm
MaFp=
解得:
MaFp=32702N·mm
彎矩圖
圖15 高速軸壓軸力產生彎矩
合成彎矩
2.21×105 N×mm (注意單位換算)
按第三強度理論校核
18.6 MPa <
滿足強度要求。
6.2 中間軸校核
軸的受力分析如下圖:
圖16 中間軸受力分析
齒輪的受力
大齒輪 3698 N; 1346 N
小齒輪 8397.3 N; 3056.4 N
水平面內軸承約束力
列方程:
解得:
FNH1=5320N
FNH2=6527.6N
圖17 中間軸水平面軸承約束力
豎直面內軸承約束力
列方程:
解得:
FNV1=173.6N
FNV2=1626.9N
圖18 中間軸豎直面軸承約束力
彎矩圖和扭矩圖
水平面內彎矩圖
解得:
MaH1=3.54×105N·mm
MaH2=5.39×105N·mm
圖19 中間軸水平面內彎矩圖
豎直面內彎矩圖
解得:
MaV1=1.115×104N·mm
MaV2=1.34×105N·mm
圖20 中間軸豎直面內彎矩圖
扭矩圖
圖21 中間軸扭矩圖
最危險截面的合成彎矩
555407 N×mm (注意單位換算)
按第三強度理論校核
54.8 MPa <
滿足強度要求。
6.3 低速軸校核
軸的受力分析如下圖:
圖22 低速軸受力分析
齒輪的受力
7962 N; 2898 N
水平面內軸承約束力
列方程:
解得:
FNH1=2907N
FNH2=5055N
圖23 低速軸水平面軸承約束力
豎直面內軸承約束力
列方程:
解得:
FNV1=1058.1N
FNV2=1840N
圖24 低速軸豎直面軸承約束力
彎矩圖和扭矩圖
水平面內彎矩圖
解得:
MaH=4.55×105N·mm
圖25 低速軸水平面內彎矩圖
豎直面內彎矩圖
解得:
MaV=1.66×105N·mm
圖26 低速軸豎直面內彎矩圖
扭矩圖
圖27 低速軸豎直面內彎矩圖
最危險截面的合成彎矩
4.84×105 N×mm (注意單位換算)
按第三強度理論校核
18.4 MPa <
滿足強度要求。
七、校核軸承壽命
表7-1 所選用的軸承主要參數
軸名稱
軸承代號
d / mm
D / mm
B /mm
Cr / kN
高速軸
6208
40
80
18
29.5
中間軸
6209
45
85
19
31.5
低速軸
6213
65
120
23
57.2
軸承設計要求壽命 365*24*5=43800 h
7.1 高速軸
根據軸的受力情況可知,高速軸上所受徑向力大的軸承作用在軸段 7 , 2948.5 N。
46366 h >
滿足要求。
7.2 中間軸
根據軸的受力情況可知,中間軸上所受徑向力大的軸承作用在軸段 1 , 6727 N。
48297 h >
滿足要求。
7.3 低速軸
根據軸的受力情況可知,低速軸上所受徑向力大的軸承作用在軸段 7 , 5379 N。
466083 h >
滿足要求。
八、鍵連接的選擇和計算
本設計減速器共需鍵:5 個。
表8-1 鍵的主要參數
軸名
安裝直徑 d / mm
類型
h / mm
b /mm
輪轂長度
/ mm
鍵長L /mm
高速軸
30
A
7
8
46.8
40
中間軸
48
A
9
14
98
80
48
A
9
14
62
45
低速軸
55
A
10
16
110
100
68
A
12
20
94
70
九、箱體的設計
表9-1 鑄鐵減速器箱體的主要結構尺寸(mm)
名稱
符號
尺寸
機座壁厚
d
8
機蓋壁厚
d1
8
機座凸緣厚度
b
12
機蓋凸緣厚度
b1
12
機座底凸緣厚度
b2
20
地腳螺釘直徑
df
18
地腳螺釘數目
n
4
軸承旁聯接螺栓直徑
d1
14
蓋與座聯接螺栓直徑
d2
10
連接螺栓d2的間距
l
160
軸承端蓋螺釘直徑
d3
8
窺視孔蓋螺釘直徑
d4
6
定位銷直徑
d
8
df, d1, d2至外機壁距離
C1
24,20,16
df, d2至凸緣邊緣距離
C2
18,14
軸承旁凸臺半徑
R1
18
凸臺高度
h
45
外機壁與軸承座端面距離
l1
50
大齒輪端面圓與內機壁距離
D1
10
齒輪端面與內機壁距離
D2
10
機蓋,機座筋厚
m1,m
7,7
軸承端蓋外徑
D2
120,125,170
軸承旁聯接螺栓距離
s
180
十、心得體會
漫長而短暫的課程設計即將結束,通過這三個周的課程設計,我學到了非常多。這三個周是非常充實的,時間雖然不長,卻讓我充分了解了設計的一般過程,將多門課程學到的知識通過這次實踐很好的串聯在一起。在這個過程中,我也遇到很多難題,感謝各位指導老師和同學給我耐心的解答。
在這次的設計過程中,我也出了一些錯誤和設計缺陷,充分認識到設計的過程是充滿艱難險阻的,每個步驟都不能馬虎大意。我會用這次課程設計中學到的知識和經驗,對待以后的每一個機械專業(yè)上的問題。而且通過這次的課程設計,我清楚的認識到自己知識面的狹窄,這也激勵這我要加倍學習各方面知識,為以后的設計打下堅實的基礎。
總 成 績:
指導教師簽字:
2018 年 1月 3 日
36