機(jī)械設(shè)計(jì)課程-電動(dòng)絞車(chē)傳動(dòng)裝置.doc
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機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目十七:電動(dòng)絞車(chē)傳動(dòng)裝置 傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖: 原始數(shù)據(jù): 項(xiàng)目 設(shè)計(jì)方案 1 2 3 4 5 剛繩牽引力F(N) 7500 9200 11000 12000 13000 鋼繩速度V(m/s) 0.6 0.65 0.5 0.6 0.55 卷筒直徑D(mm) 250 250 250 250 250 目錄 一 . 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)-------------------------------------------------4 1工作條件與技術(shù)要求-------------------------------------------4 2設(shè)計(jì)內(nèi)容----------------------------------------------------4 3原始數(shù)據(jù)-----------------------------------------------------4 2. 傳動(dòng)方案的擬定-----------------------------------------------4 1傳動(dòng)方案的擬定-----------------------------------------------4 2傳動(dòng)方案的說(shuō)明-----------------------------------------------5 三.電動(dòng)機(jī)的選擇------------------------------------------------ 5 1 選擇電動(dòng)機(jī)類型---------------------------------------------- 5 2 選擇電動(dòng)機(jī)的容量-------------------------------------------- 5 3 選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速-------------------------------------------- 5 四.總傳動(dòng)比確定及各級(jí)傳動(dòng)比分配---------------------------------6 1 計(jì)算總傳動(dòng)比-------------------------------------------------6 2 分配各級(jí)傳動(dòng)比-----------------------------------------------6 五.計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)---------------------------------7 六、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)-------------------------------------------------8 1.高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)--------------------------------------------8 2.低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)-------------------------------------------13 3.開(kāi)式低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)----------------------------------------16 七、 高速軸的設(shè)計(jì)-------------------------------------------------20 1. 求作用在齒輪上的力------------------------------------------20 2.初步確定軸的最小直徑-----------------------------------------20 3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)------------------------------------------------21 4.軸上零件的周向定位-------------------------------------------22 5.確定軸上圓角和倒角尺寸----------------------------------------22 6.求軸上的載荷-------------------------------------------------22 7.按彎扭合成應(yīng)力校正軸的強(qiáng)度-------------------------------------24 八.中速軸的設(shè)計(jì)---------------------------------------------------24 1. 求作用在齒輪上的力--------------------------------------------24 2.初步確定軸的最小直徑-------------------------------------------25 3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-------------------------------------------------25 4.軸上零件的周向定位---------------------------------------------26 5.確定軸上圓角和倒角尺寸-----------------------------------------26 6.求軸上的載荷--------------------------------------------------28 7.按彎扭合成應(yīng)力校正軸的強(qiáng)度--------------------------------------28 9. 低速軸的設(shè)計(jì)---------------------------------------------------28 1.求作用在軸上的力---------------------------------------------28 2.初步確定軸的最小直徑------------------------------------------29 3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-------------------------------------------------30 4.求軸上的載荷-------------------------------------------------30 5.按彎扭合成應(yīng)力校正軸的強(qiáng)度--------------------------------------31 6.精確校核軸的強(qiáng)度---------------------------------------------32 十.軸承的選擇和校核計(jì)算------------------------------------------35 十一.鍵連接的選擇與校核計(jì)算--------------------------------------38 1.輸入軸與聯(lián)軸器的鍵連接---------------------------------------------38 2.齒輪2與軸2的鍵連接-----------------------------------------------38 3.齒輪4與軸3的鍵連接-----------------------------------------------38 4.聯(lián)軸器與軸3的鍵連接------------------------------------------------38 十二、聯(lián)軸器的選擇-----------------------------------------------39 1.輸入軸的聯(lián)軸器的選擇-----------------------------------------------39 2.輸出軸的聯(lián)軸器的選擇-----------------------------------------------39 十三、減速器附件設(shè)計(jì)---------------------------------------------40 1.視孔蓋--------------------------------------------------------------40 2.通氣器-------------------------------------------------------------40 3.油面指示器---------------------------------------------------------40 4.油塞---------------------------------------------------------------40 5.起吊裝置-----------------------------------------------------------40 6.定位銷(xiāo)-------------------------------------------------------------40 7.起蓋螺釘-----------------------------------------------------------40 十四、潤(rùn)滑與密封-------------------------------------------------40 1.齒輪的潤(rùn)滑----------------------------------------------------------40 2. 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑------------------------------------------------------40 3.密封方法的選取------------------------------------------------------40 十五.箱體設(shè)計(jì)-----------------------------------------------------41 總結(jié) ------------------------------------------------------------42 參考文獻(xiàn)----------------------------------------------------------43 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 結(jié)果 一 . 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 1.工作條件與技術(shù)要求:輸送帶速度允許誤差為5%。輸送機(jī)效率為ηw=0.96;工作情況:?jiǎn)伟嘀疲B續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn),有輕微沖擊,工作年限為5年(每年工作300天,每天16小時(shí)),工作環(huán)境:室內(nèi),清潔;動(dòng)力來(lái)源:電力,三相交流,電壓380V ;檢修間隔期間:四年一次大修,二年一次中修,半年一次小修:制造條件極其生產(chǎn)批量:一般機(jī)械廠,小批量生產(chǎn)。 2.設(shè)計(jì)內(nèi)容 (1)確定傳動(dòng)裝置的類型,畫(huà)出機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖; (2)選擇電動(dòng)機(jī),進(jìn)行傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算; (3)傳動(dòng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算; (4)繪制減速器裝配圖草圖和裝配圖各1張(A0); (5)繪制減速器箱體零件圖1張(A1)、齒輪及軸的零件圖各1張(A2) 3.原始數(shù)據(jù) 運(yùn)輸帶曳引力F(KN):9200 運(yùn)輸帶速度V(m/s):0.65 滾筒直徑D (mm):250 二.傳動(dòng)方案的擬定 1.傳動(dòng)方案的擬定:輸送機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),電動(dòng)機(jī)1通過(guò)聯(lián)軸器2將動(dòng)力傳入減速器3,在經(jīng)聯(lián)軸器4傳至輸送機(jī)滾筒5,帶動(dòng)輸送帶6工作。傳動(dòng)系統(tǒng)中采用兩級(jí)分流式圓柱齒輪減速器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,高速級(jí)齒輪相對(duì)于軸承位置對(duì)稱,沿齒寬載荷分布較均勻,高速級(jí)和低速級(jí)分別為斜齒圓柱齒輪和直齒圓柱齒輪動(dòng)。 =24000h F=9200N V=0.65m/s D=250mm 展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器 2.傳動(dòng)方案的說(shuō)明 如圖電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器傳入減速器,減速器采用兩級(jí)展開(kāi)式減速器,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但齒輪位置不對(duì)稱。高速級(jí)齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩的輸入端,可使軸變形以抵消部分齒輪接觸不均現(xiàn)象。 在多級(jí)傳動(dòng)中,各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置順序不僅影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性,而且對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的尺寸有很大影響,此次采用的傳動(dòng)裝置:高速級(jí)采用圓柱斜齒輪傳動(dòng),低速級(jí)采用圓柱直齒輪傳動(dòng),因?yàn)榇蟪叽绲男饼X輪難以制造,且費(fèi)用較高。 減速器采用二級(jí)閉式傳動(dòng),便于潤(rùn)滑,使用壽命長(zhǎng),能適應(yīng)繁重和惡劣的條件下長(zhǎng)期工作。 原動(dòng)機(jī)采用Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī),是適用于一般用途的全封閉的自扇冷式電動(dòng)機(jī),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)錢(qián)便宜,維修方便。 三.電動(dòng)機(jī)的選擇 1 .選擇電動(dòng)機(jī)類型 按已知工作條件和要求,選用Y系列一般用途的三相異步電動(dòng)機(jī) 2 .選擇電動(dòng)機(jī)的容量 1)滾筒所需功率: =FV/1000=92000.65/1000=5.89 kw 滾筒的轉(zhuǎn)速 =601000V/πD=49.66r/min 2)電動(dòng)機(jī)至滾筒之間傳動(dòng)裝置的總效率為η: 其中,, ,分別為傳動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)式齒輪,中聯(lián)軸器,閉式齒輪傳動(dòng)及滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承的效率,是滾筒的效率,=0.95,=0.99,=0.97 ,, 3)確定電動(dòng)機(jī)的額定功率 電動(dòng)機(jī)的輸出功率為 =/η=5.89/0.784=7.63kw 選定電動(dòng)機(jī)的額定功率=11 kw 3.選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 =49.66 r/min 該傳動(dòng)系統(tǒng)為展開(kāi)式圓柱齒輪傳動(dòng),查閱教材表18-1推薦傳動(dòng)比為 3~6 則總傳動(dòng)比可取 27至216之間 則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為 =27=2749.66=1340.82r/min =60=21649.66=10726.56r/min 可見(jiàn)同步轉(zhuǎn)速為1000r/min ,1500r/min ,3000r/min的電動(dòng)機(jī)都符合,這里初選同步轉(zhuǎn)速為1000r/min ,1500r/min ,3000r/min的三種電動(dòng)機(jī)進(jìn)行比較,如下表: 由參考文獻(xiàn)[1]中表16-1查得: 方案 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 (KW) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n/(r/min) 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 1 Y160M1-2 11 3000 2930 2.0 2.2 2 Y160M-4 11 1500 1460 2.2 2.2 3 Y160L-6 11 1000 970 2.0 2.0 4 Y180L-8 11 750 730 1.7 2.0 由表中數(shù)據(jù),綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量,價(jià)格以及總傳動(dòng)比即選方案1 四.總傳動(dòng)比確定及各級(jí)傳動(dòng)比分配 1.計(jì)算總傳動(dòng)比 由參考文獻(xiàn)[1]中表16-1查得: 滿載轉(zhuǎn)速nm=2930 r / min; 總傳動(dòng)比i=nm /=2930/49.66=59.00 2.分配各級(jí)傳動(dòng)比 查閱參考文獻(xiàn)[1]《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》中表2—3各級(jí)傳動(dòng)中分配各級(jí)傳動(dòng)比 取開(kāi)式齒輪傳動(dòng)比=3.15, 取高速級(jí)的圓柱齒輪傳動(dòng)比 ,取則低速級(jí)的圓柱齒輪的傳動(dòng)比為 =3.6 =5.89kw =49.66r/min η=0.784 =7.63kw =11kw =1340.82r/min =10726.5r/min 電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y160M1—2 i=59.00 五.計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 1.各軸轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)軸為軸Ⅰ,減速器高速級(jí)軸為軸Ⅱ,中速軸為軸Ⅲ低速級(jí)軸為軸Ⅳ,滾筒軸為軸Ⅴ,則 2.按電動(dòng)機(jī)額定功率計(jì)算各軸輸入功率 3.各軸轉(zhuǎn)矩 95507.63/2930 =24.38 =95507.18/563.5 =121.68 =95506.90/156.5 =421.05 =95506.76/ 156.5 =412.51 =95505.89/49.68 =1149.54 六、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1.高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) (1)選擇材料、精度及參數(shù) a . 按圖1所示傳動(dòng)方案,選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) b . 帶式運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器,速度不高,故選用7級(jí)精度(GB10095-88) c . 材料選擇。查圖表(P191表10-1),選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì)),硬度為250 HBS,大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì)),硬度為220 HBS,二者的硬度差為30HBS。 d . 初選小齒輪齒數(shù)=26,則大齒輪齒數(shù) =5.226=135 =5.2 e .初選螺旋角β= f .選取齒寬系數(shù):=1.0 (2)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按下式試算 ① 1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 a . 試選=1.6 b. 分流式小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩=24.38 c. 查圖表(P217圖10-30)選取區(qū)域系數(shù)=2.44 (表10-6)選取彈性影響系數(shù)=189.8 d. 查圖表(P215圖10-26)得 =0.76 ,=0.84 =0.76+0.84=1.60 e. 許用接觸應(yīng)力=510MPa,=480MPa f. 由式 N=60nj ② 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) =602930129200=5.1E9 g.由圖10-19查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) h.計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 取失效概率為1%,安全系數(shù)為S=1,由式10-12得 2) 計(jì)算 a. 按式①計(jì)算小齒輪分度圓直徑 mm =40.43mm b. 計(jì)算圓周速度 =3.1440.432930/(601000)m/s =6..20m/s c. 計(jì)算齒寬b及模數(shù) b==1.040.43mm=40.43mm =cosβ/= 1.51mm h =2.25=2.251.51mm=3.39mm b/h=40.43/3.39=11.90 d. 計(jì)算縱向重合度 =0.318tanβ =0.3181.225tan=2.061 e. 計(jì)算載荷系數(shù)K 使用系數(shù)=1,根據(jù)=6.20m/s,7級(jí)精度查圖表(P194圖10-8)得動(dòng)載系數(shù)=1.18 查圖表(P195表10-3)得齒間載荷分布系數(shù)=1.6 查表10-4查的 查圖表(P198圖10-13)得 由式 ④ 得載荷系數(shù)=11.181.61.417=2.68 f. 按實(shí)際載荷系數(shù)校正所得分度圓直徑 由式 ⑤ 得=48.04mm g. 計(jì)算模數(shù) =cosβ/=48.04cos/26 mm =1.79mm (3).按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按式計(jì)算 1) 確定計(jì)算系數(shù) a. 計(jì)算載荷系數(shù) 由式 ⑥ 得K=11.181.61.36=2.57 b. 根據(jù)縱向重合度=2.061查圖表(P圖10-28) 得螺旋角影響系數(shù)=0.88 c. 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 28.46 147.78 d. 查取齒形系數(shù) 查圖表(P表10-5)=2.41 ,=2.142 e. 查取應(yīng)力校正系數(shù) 查圖表(P表10-5)=1.615 ,=1.828 f. 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.80 ,=0.85 。查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500 MPa ,大齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380 MPa ,由式 ⑦ 得=0.80500/1.4 MPa=285.71 MPa =0.85380/1.4 MPa=230.71 MPa g. 計(jì)算大小齒輪的并加以比較 =2.5411.615/285.71=0.01436 =2.1421.828/230.71=0.01697 大齒輪的數(shù)值大 2) 2).設(shè)計(jì)計(jì)算 mm =1.165 mm 由以上計(jì)算結(jié)果,取=1.5 ,按接觸疲勞強(qiáng)度得的分度圓直徑=48.04mm計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù) =48.04cos/1.5=32 取=32 ,則=5.2032=166 (4) 幾何尺寸計(jì)算 1)計(jì)算中心距 153.05mm 將中心距圓整為153mm 2)按圓整的中心距修正螺旋角 因值改變不多,故參數(shù) , ,等不必修正 3)計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑 =321.5/cos =49.45mm =1661.5/ cos =256.54mm 4)計(jì)算齒輪寬度 =1.049.45mm=49.45mm 圓整后取=55mm ,=50mm 5)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由e<2,小齒輪做成齒輪軸 由160mm<<500mm ,大齒輪采用腹板式結(jié)構(gòu) 2. 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) (1)選擇材料、精度及參數(shù) a. 按圖1所示方案,選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng) b. 選用7級(jí)精度(GB10095-85) c. 材料選擇 小齒輪:40Cr(調(diào)質(zhì)),硬度為250HBS 大齒輪:45鋼(調(diào)質(zhì)),硬度為220HBS d. 初選小齒輪齒數(shù)=24 ,=243.60=86 e. 選取齒寬系數(shù)=1.0 (2)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按下式試算 ⑧ 1) 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 a. 試選=1.3 b. 確定小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩=121.68 c. 查圖表(P表10-6)選取彈性影響系數(shù)=189.8 d. 查圖表(P圖10-21d)得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=575MPa ,=550MPa e. 由式②確定應(yīng)力循環(huán)次數(shù) =60563.5124000= = f. 查圖表(P圖10-19)取接觸疲勞壽命系數(shù) =0.90 ,=0.95 g. 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力,取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,由式⑦得 =0.90575MPa=518MPa =0.95550MPa=525MPa 2)計(jì)算 a. 由式⑧試算小齒輪分度圓直徑,代入中的較小值=518MPa得 =69.70mm b. 計(jì)算圓周速度 =3.1469.70563.5/60000m/s=2.05m/s c. 計(jì)算齒寬 =1.069.70mm=69.70 mm d. 計(jì)算模數(shù)、齒寬高比 模數(shù)=/=69.70/24=2.90mm 齒高=2.25=2.252.90 mm=6.53 mm 則/=169.70/6.53=10.67 e. 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)=2.05 m/s ,7級(jí)精度,查圖表(P圖10-8)得動(dòng)載荷系數(shù)=1.12 ,直齒輪=1 ,由=1.0和=69.70 mm ,根據(jù)表10-4得=1.424 由/=10.67和=1.424查圖表(P圖10-13)得=1.35 故根據(jù)式得=1.595 f. 按實(shí)際載荷系數(shù)系數(shù)校正所得分度圓直徑。 得=74.70mm g. 計(jì)算模數(shù) =74.70/24mm=3.11 mm (3)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 計(jì)算公式為 ⑨ 1) 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 a. 查圖表(P圖10-20c)得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500MPa ,大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380MPa 。 b. 查圖表(P圖10-18)取彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.85,=0.88 c. 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)=1.4 ,由式得 =0.85500/1.4MPa=303.57MPa =0.88380/1.4MPa=238.86MPa d. 計(jì)算載荷系數(shù)。由 e. 得=1.121.0611.35=1.512 f. 查取齒形系數(shù)。查圖表(P表10-5)得=2.65 =2.215 g. 查取應(yīng)力校正系數(shù)。查圖表(P表10-5)得 =1.58 ,=1.775 h. 計(jì)算大、小齒輪的,并加以比較 =2.651.58/2303.57 =0.01379 =2.2151.775/238.86=0.01646 大齒輪的數(shù)值大 2) 設(shè)計(jì)計(jì)算 mm=2.19mm 由以上計(jì)算結(jié)果,取模數(shù)=2.5mm。按分度圓直徑=74.70mm計(jì)算應(yīng)有的齒 數(shù)得=74.70/2.5=29.88取=30 ,則=3.6030=108 (4)幾何尺寸計(jì)算 1)計(jì)算中心距 =2.5(30+108)/2 mm=172.5mm 2)計(jì)算分度圓直徑 2.530mm=75mm 2.5108 mm=270mm 3)計(jì)算齒輪寬度 =1.075 mm=75mm 取 4)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小齒輪(齒輪3)采用實(shí)心結(jié)構(gòu) 大齒輪(齒輪4)采用腹板式結(jié)構(gòu) 3. 開(kāi)式低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) (1)選擇材料、精度及參數(shù) a. 按圖1所示方案,選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng) b. 選用7級(jí)精度(GB10095-85) c. 材料選擇 大齒輪小齒輪均為:40Cr(調(diào)質(zhì)和表面淬火), 硬度為48~55HRC d. 初選小齒輪齒數(shù) e. 選取齒寬系數(shù)=0.7 (2)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按下式試算 1)確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 h. 試選=1.3 i. 確定小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩421.05 j. 查圖表(P表10-6)選取彈性影響系數(shù)=189.8 k. 查圖表(P圖10-21e)得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=1000MPa l. 由式②確定應(yīng)力循環(huán)次數(shù) =60156.5124000= = m. 查圖表(P圖10-19)取接觸疲勞壽命系數(shù) =0.95, n. 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力,取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,由式⑦得 =0.951000MPa=950MPa =11000MPa=1000MPa 2)計(jì)算 a. 由式⑧試算小齒輪分度圓直徑,代入中的較小值=950MPa得 =79.53mm b. 計(jì)算圓周速度 =3.1479.53156.5/60000m/s=0.65m/s c. 計(jì)算齒寬 =0.779.53mm=55.67 mm d. 計(jì)算模數(shù)、齒寬高比 模數(shù)=/=79.53/24=3.31mm 齒高=2.253.31 mm=7.46 mm 則 e. 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)=0.65 m/s ,7級(jí)精度,查圖表(P圖10-8)得動(dòng)載荷系數(shù), 直齒輪 ,由=0.7和55.67mm,根據(jù)表10-4得 由和查圖表(P圖10-13)得 故根據(jù)式得 f. 按實(shí)際載荷系數(shù)系數(shù)校正所得分度圓直徑。 得==80.81mm g. 計(jì)算模數(shù) (3)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 計(jì)算公式為 1)確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 a. 查圖表(P圖10-20c)得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限,大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 。 b. 查圖表(P圖10-18)取彎曲疲勞壽命系數(shù) c. 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù),由式得 =0.88600/1.4MPa=377.14MPa =0.90500/1.4MPa=321.43MPa d. 計(jì)算載荷系數(shù)。由 e. 得=1.01.0511.28=1.344 f. 查取齒形系數(shù)。查圖表(P表10-5)得=2.65 2.226 g. 查取應(yīng)力校正系數(shù)。查圖表(P表10-5)得 1.58 ,1.764 h. 計(jì)算大、小齒輪的,并加以比較 =2.651.58/377.14 =0.01110 =2.2261.764/321.43=0.01222 大齒輪的數(shù)值大 2)設(shè)計(jì)計(jì)算 mm=3.23mm 由以上計(jì)算結(jié)果,取模數(shù)=4mm。按分度圓直徑=80.81mm計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù) 得=80.81/4=20.20取=20 ,則3.1520=63 (3) 幾何尺寸計(jì)算 1) 計(jì)算中心距 =4(20+63)/2 mm=166mm 2) 計(jì)算分度圓直徑 420mm=80mm 463mm= 252mm 3) 計(jì)算齒輪寬度 =0.780 mm=56mm 取 4)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小齒輪(齒輪3)采用實(shí)心結(jié)構(gòu) 大齒輪(齒輪4)采用腹板式結(jié)構(gòu) 七.高速軸的設(shè)計(jì) 1. 求作用在齒輪上的力 已知 2.初步確定軸的最小直徑。 ⑩ 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為40cr鋼,調(diào)質(zhì)處理。查圖表 (表15-3),取=112,得 112mm=15.31mm 該軸直徑100mm,有一個(gè)鍵槽,軸頸增大5%~7%,安全起見(jiàn),取軸頸增大5% 則,圓整后取d2=16mm。 輸入軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處的直徑。選取聯(lián)軸器的型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn) 矩公式為 (11) 查圖表(P351表14-1),取=2.3,則=2.324.38 =56.07 根據(jù)=56.07及電動(dòng)機(jī)軸徑D=42mm,查標(biāo)準(zhǔn)GB4323-84,選用HL3型彈柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。確定軸最小直徑=30 mm 3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 擬定軸上零件的裝配方案。經(jīng)分析比較,選用如圖所示的裝配方案 =11kw =10.89 kw =10.245kw =9.639 kw =9.352 kw 421.05 412.51 1149.54 7級(jí)精度(GB10095-88) 小齒輪: 40Cr(調(diào)質(zhì)) 250 HBS 大齒輪: 45鋼(調(diào)質(zhì)) 220HBS =26 = 135 =5.2 β= =1.0 =1.6 =24.38 =2.44 =189. 1.60 = b=40.43 mm =1.51 mm h=3.39mm b/h=11.90 =2.061 =1 =1.18 =1.6 =2.68 =1.79mm K=2.57 =0.88 =2.41 =2.142 =1.615 =1.828 S=1.4 =0.80 =0.85 =285.71 Mpa =230.71 MPa = 0.01436 = 0.01697 =1.5 32 166 153mm 49.45mm 256.54mm 49.45mm =55mm =50mm 7級(jí)精度(GB10095-85) 小齒輪:40Cr(調(diào)質(zhì))250HBS 大齒輪:45鋼(調(diào)質(zhì)) 220HBS;=24 =1.0 =1.3 121.68 =189 =575Mpa =550MPa =0.90 =0.95 =518Mpa=525MPa 69.70mm =1.06 =1.424 =1.35 =1.595 74.70mm 3.11mm =500Mpa =380Mpa =0.85 =0.88 =1.4 296.4MPa 233.4Mpa = 0.01379 = 0.01646 75mm 270mm 7級(jí)精度(GB10095-85) 大小齒輪:40Cr(調(diào)質(zhì)淬火)48~55HBC; =0.7 =1.3 421.05 =189.8 =1000MPa =0.95, =950Mpa=1000MPa 55.67mm =80.81mm 0.01110 0.01222 80mm 252mm 985.05N 396.76 N 248.52 N 15.31mm =30 mm 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 1) 聯(lián)軸器采用軸肩定位,1-2段=30mm ,由式h=(0.07-0.14)d ,取=34mm ,軸端用軸端擋圈固定,查圖表(指導(dǎo)書(shū)表13-19),取擋圈直徑=32mm,=58mm 2) 初步選擇滾動(dòng)軸承。該傳動(dòng)方案沒(méi)有軸向力,高速軸轉(zhuǎn)速較高,載荷不大,故選用深溝球軸承。根據(jù)=34mm,查GB276-89初步取0組游隙,0級(jí)公差的深溝球軸承6307,其尺寸為dDB=35mm80mm21mm ,故=35mm 3) 取=44mm,=55mm 4) 由指導(dǎo)書(shū)表4-1知箱體內(nèi)壁到軸承座孔端面的距離mm ,取=50mm,采用凸緣式軸承蓋,則=70mm 5) 取小齒輪距箱體內(nèi)壁的距離為=20mm,旋轉(zhuǎn)零件的軸向之間的距離=12.5mm,滾動(dòng)軸承端面距箱體內(nèi)壁=5mm則 =20mm ,=34mm,=10mm =110mm 4.軸上零件的周向定位 半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用普通C型平鍵連接,按=30 mm,=58mm 查 圖表(P表6-1)選用鍵=8mm7mm45mm 。滾動(dòng)軸承與軸的周向定 位采用過(guò)渡配合來(lái)保證,選用直徑尺寸公差為m6。 5.確定軸上圓角和倒角尺寸 查圖表(P表15-12),取軸端倒角為1.6,各軸肩處圓角半徑為R1。 6.求軸上的載荷 (1).計(jì)算支撐力 在水平面上: 在垂直面上: 總支承反力: (2) .計(jì)算彎矩并作彎矩圖 水平彎矩: 垂直彎矩: 合成彎矩: (3) .計(jì)算轉(zhuǎn)矩 7.按彎扭合成應(yīng)力校正軸的強(qiáng)度 校核軸上彎矩和扭矩最大的截面的強(qiáng)度,按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力取a=0.6 已經(jīng)選定州的材料為40cr,調(diào)質(zhì)處理,由表15-1查的,因此 ,軸強(qiáng)度安全 6.求軸上的載荷 7.按彎扭合成應(yīng)力校正軸的強(qiáng)度 八.中速軸的設(shè)計(jì) 1.求作用在齒輪上的力 已知 高速大齒輪 低速小齒輪 軸上力的方向如下圖所示 2.初步確定軸的最小直徑 先按式15-2 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為40cr鋼,調(diào)質(zhì)處理。查圖表 (表15-3),取=112,得 112mm=26.16mm 該軸直徑100mm,有一個(gè)鍵槽,軸頸增大5%~7%,安全起見(jiàn),取軸頸增大5% 則,圓整后取d2=40mm。 3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)擬定軸上零件的裝配方案,如圖 (2)確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 1. 初步選擇滾動(dòng)軸承。該傳動(dòng)方案沒(méi)有軸向力,高速軸轉(zhuǎn)速較高,載荷不大,故選用深溝球軸承。根據(jù)=40mm,查GB276-89初步取0組游隙,0級(jí)公差的深溝球軸承6308,其尺寸為dDB=40mm90mm23mm 。 2. 高速級(jí)大齒輪有軸向定位要求,需加裝套筒,低速級(jí)小齒輪軸承有擋油環(huán),故1-2段=40mm ,=54mm,=37mm,由式h=(0.07-0.14)d ,取=48mm ,=54mm,由式h=(0.07-0.14)d,=60mm,做成齒輪軸,=80mm=80mm。 3.取小齒輪距箱體內(nèi)壁的距離為=20mm,旋轉(zhuǎn)零件的軸向之間的距離=12.5mm,滾動(dòng)軸承端面距箱體內(nèi)壁=5mm則=12.5mm,=8mm。 4.軸上零件的周向定位 大齒輪與軸的周向定位采用普通A型平鍵連接,按=48 mm,=48mm 查 圖表(P表6-1)選用鍵=10mm8mm40mm 。滾動(dòng)軸承與軸的周向定 位采用過(guò)渡配合來(lái)保證,選用直徑尺寸公差為m6 5.確定軸上圓角和倒角尺寸 查圖表(P表15-12),取軸端倒角為1.6,各軸肩處圓角半徑為R1 6.求軸上的載荷 (1).計(jì)算支撐力 在水平面上: 在垂直面上: 總支承反力: (4) .計(jì)算彎矩并作彎矩圖 水平彎矩: 垂直彎矩: 合成彎矩: (5) .計(jì)算轉(zhuǎn)矩 7.按彎扭合成應(yīng)力校正軸的強(qiáng)度 校核軸上彎矩和扭矩最大的截面的強(qiáng)度,按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力取a=0.6 已經(jīng)選定州的材料為40cr,調(diào)質(zhì)處理,由表15-1查的,因此 ,軸強(qiáng)度安全 九.低速軸的設(shè)計(jì) 1.求作用在軸上的力 已知=6.90kw ,=156.5r/min ,=421.05 =3118.89N ==1135.18N 軸上力的方向如下圖所示 2.初步確定軸的最小直徑 確定軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理。查圖表(P表15-3)取=112,于是得 112mm=37.09mm 。 又因?yàn)檩S上有兩個(gè)鍵槽,所以=37.09(1+10%)=40.80 該軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器處的直徑,選取聯(lián)軸器的型號(hào)。 根據(jù)式(11),查圖表(P表14-1),取=2.3,則 2.3421.05=968.42 根據(jù)948.42,查標(biāo)準(zhǔn)GB5014-85(指導(dǎo)書(shū)表17-4)選用HL4型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。選取軸孔直徑d=42mm,其軸孔長(zhǎng)度L=112mm,則軸的最小直徑=42mm 3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)擬定軸上零件的裝配方案。經(jīng)比較,選取如下圖所示的方案 (2)根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 1)取=42mm,為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求,采用軸肩定位,由h=(0.07-0.1)d,取=48mm,根據(jù)聯(lián)軸器配合尺寸大小和內(nèi)壁到軸承孔外壁距離大小得. 2)初步選擇滾動(dòng)軸承 根據(jù)軸上受力及軸頸,初步選用0組游隙,0級(jí)公差的深溝球軸承6310,其尺寸為dDB=50mm110mm27mm 故50mm,軸7-8段大齒輪采用套筒定位,. 3)軸承采用套筒定位,查得軸承的最小安裝直徑為60mm,故,根據(jù)箱體內(nèi)壁寬度l=179.5mm,得。 4) 根據(jù)軸頸查圖表(P表15-2,指導(dǎo)書(shū)表13-21)取安裝齒輪處軸段55mm, 齒輪采用軸肩定位,則66mm ,由大齒輪齒寬得,根據(jù)軸向 零件距離要求取。 4.軸上零件的周向定位 齒輪,半聯(lián)軸器與軸的周向定位都采用普通平鍵連接,根據(jù) 查圖表(P表6-1)得 1-2段:bhL=12mm8mm70mm 6-7段:bhL=16mm10mm63mm 滾動(dòng)軸承與軸的周向定位靠過(guò)渡配合來(lái)保證,選用直徑尺寸公差為m6 5.確定軸上圓角和倒角尺寸 查圖表(P表15-12),取軸端倒角尺寸為1.6。 6.求軸上的載荷 (1)求支承反力 已知大齒輪的分度圓直徑為 在水平面上: 在垂直面上: (2)計(jì)算彎矩 7.按彎扭合成應(yīng)力校正軸的強(qiáng)度 校核軸上彎矩和扭矩最大的截面的強(qiáng)度,按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力取a=0.6 已經(jīng)選定州的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,由表15-1查的,因此 ,軸強(qiáng)度安全 8.精確校核軸的強(qiáng)度 截面123只受扭矩的作用,雖然鍵槽及過(guò)度配合所引起的應(yīng)力集中將消弱軸的疲勞強(qiáng)度,但由于軸的最小直徑是按照扭矩強(qiáng)度較為寬松設(shè)計(jì)的,所以無(wú)需校核。又因?yàn)殒I槽應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈配合小,因而只需校核7左右截面即可。 抗彎截面系數(shù) W=0.1d=0.155=16627.5 抗扭截面系數(shù) W=0.2d=0.255=33275 彎矩M及彎曲應(yīng)力 扭矩及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 =421050N.mm =12.65MPa 過(guò)盈配合處的,并取由表15-1與附表3-8查得, =275MPa,,=155MPa. =2.616 軸按磨削加工,由附圖3-4,得表面質(zhì)量系數(shù)為 故得綜合系數(shù)為 =+-1=2.616+1/0.92-1=2.70 =+-1=2.093+1/0.92-1=2.018 又由碳鋼的特性系數(shù)所以軸在7左側(cè)的安全系數(shù)為 故可知其安全 抗彎截面系數(shù) W=0.1d=0.150=12500mm 抗扭截面系數(shù) W=0.2d=0.250=25000mm 彎矩M及彎曲應(yīng)力 扭矩及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 =776390N.mm =16.84MPa 軸的材料為45鋼,由表15-1得=640MPa,截面上由于軸肩形成的理論應(yīng)力集 中系數(shù)按附表3-2查取。因經(jīng)插值法后可查得, 又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為 q=0.81 q=0.85 故有效應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-4為 由附圖3-2的尺寸系數(shù),由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為 過(guò)盈配合處的,由表15-1與附表3-8差得, =275MPa,=155MPa. =1.8- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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