1、機(jī)械工程-課程設(shè)計(jì)作者:日期:二、傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)1. 傳動(dòng)方案的擬定及說(shuō)明采用普通V和圓柱直齒輪組合，滿足傳動(dòng)要求，同時(shí)由于帶傳動(dòng)具有良好的緩沖及吸震能力，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單， 成本低，易于維護(hù)和使用。2. 選擇電動(dòng)機(jī)(1) 電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。(2) 傳動(dòng)裝置的總效率：由課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表 2-3查得:V帶傳動(dòng)n仁0.96，滾動(dòng)軸承n 2=0.99,圓柱齒輪閉式與開式傳動(dòng)分別為n 3=0.97, n 4=0.96。所以總效率 n =0.96 x 0.99A3 x 0.97 x 0.96=0.8674(3) 電動(dòng)機(jī)功率 Pd=Pw/ n =6.2

2、/0.8674=7.148kw(4) 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：查表2.2得：普通V帶傳動(dòng)比i=24,圓柱齒輪i=35，單級(jí)圓柱減速器i=35，則總傳動(dòng)比 i=18100。轉(zhuǎn)速 nd=i x n= (18100)x 50=(9005000)r/min查表的電動(dòng)機(jī)型號(hào)為： Y132S2-2電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功 率ped kw滿載轉(zhuǎn)速nmr/min堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 矩/定轉(zhuǎn) 矩最大轉(zhuǎn) 矩/額定 轉(zhuǎn)矩Y132S2-27.529002.02.23. 傳動(dòng)比分配!總傳動(dòng)比誤差為土5%,單向回轉(zhuǎn)，輕微撞擊根據(jù)電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 n可得總傳動(dòng)比i。i=nm/n=2900/ 50=58總傳動(dòng)比 i=i1 x i2x i3.得 i1=3

3、.45i2=4.1i3=4.14. 運(yùn)動(dòng)條件及運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析計(jì)算(1) 各軸輸入功率P仁 Pd=7.148kwP2=P1n 1=7.148x 0.96=6.862kwP3=P2n 2n 3=6.862 x 0.99x 0.97=6.590kwP4=P3n 2 n 4=6.590 x 0.99x 0.96=6.263kw(2) 各軸轉(zhuǎn)速I :n 1= nm=2900r/minn :n2=n 1/i1=2900/ 3.45=840.580r/min川：n3=n2/i2=840.580/4.1=205.019r/minIV :n4=n3/i3=205.019/ 4.1=50.005r/min(3) 各

4、軸轉(zhuǎn)矩Td=9550Pd/nm=9550 x 電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩：I各軸輸入轉(zhuǎn)矩：n T2=T1 x n 1 x i仁23.539 x 0.96 x 川 T3=T2x n 2x n 3x i2=77.962 x 0.99x 0.97x V t4=T3 x n 2 x n 4 x i3=306.952 x 0.99 x 0.96 x 軸號(hào)功率PKw轉(zhuǎn)速nr/min傳動(dòng)比i效率nIPd=7.148290023.539580.96n6.862840.58077.9623.450.99出6.590205.019306.9524.10.97IV6.26350.0051196.0834.10.96三、傳動(dòng)零件

5、的設(shè)計(jì)1. V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)(1) 因?yàn)檩d荷變化較小且工作時(shí)間為8h/天，查設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 13-8得工作情況系數(shù) KA=1.1Pc=KAX P=1.1 X 7.148=7.863kw(2) 選擇V帶型號(hào)查設(shè)計(jì)基礎(chǔ)219頁(yè)圖13-15得 選A型普通V帶。(3) 確定帶輪直徑 d1 , d2查表13-9得d1應(yīng)不小于75mm取d1=100mm & =0.01 d2=d1 X i1 X (1- £ )=100 X 3.45 X 0.99=341.55mm 取 d2=355mm 大輪轉(zhuǎn)速 n2=nmx d1 X (1- £ )/d2=2900x100x0.99/355=808.7

6、32r/min 誤差為3.809%v 5%,誤差較小，允許。(4 )驗(yàn)算帶速V= n X d1 X nm/(60x1000)=3.14x100x2900/(60x1000)=15.177m/s 在525m/s范圍內(nèi)，所以帶適合。(5) 求V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld和實(shí)際中心距 a初步選定中心距 a0=1.5 (d1+d2) =1.5x(100+355)=682.5mm取 a0=700mm 符合 0.7(d1+d2) v a0 v 2(d1+d2)L0=2a0+ n (d1+d2)/2+(d2-d1)A2/4a0=2x700+3.14x(100+355)/2+(355-100)A2/(4x700)=213

7、7.57mm 查表 13-2，選用 Ld=2240mm實(shí)際中心距 a a0+(Ld-L0)/2=700+(2240-2137.57)/2=751.215mm=752mm(6) 驗(yàn)算小帶輪的包角a 1a 仁 180° -(d2-d1)x57.3° /a=180 ° -(355-100)x57.3° /751.215=160.55 °> 120° ,合格。(7) 確定V帶根數(shù)z傳動(dòng)比 i=d2/d1(1-& )=355/100(1-0.01)=3.59, 查表 13-5 得厶 P0=0.34kw由 n1=2900r/min,

8、d仁 100mm 查表 13-3 得 P0=2.05kw由 a 1=160.55。查表 13-7Ka=0.95,由 Ld=2240mm查表 13-2 得 Kl=1.06得 z=Pc/(P0+ P0)KaKI=7.863/(2.05+0.34)x0.95x1.06=3.45,取4根，即z=4(8) 求作用在呆兩年軸上的壓力Fq查表 13-1 得 q=0.1Kg/m得 Fq=(500Pc/zv)x(2.5/Ka-1)+qv2=(500x7.863/4/15.177)x(2.5/0.95-1)+0.1x15.772=110.57N(9) 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(略)2. 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算減速器齒輪設(shè)計(jì)：電動(dòng)機(jī)

9、驅(qū)動(dòng)，單向回轉(zhuǎn)，載荷有輕微沖擊。(1) 選定齒輪材料及精度等級(jí)齒輪的材料，精度和齒數(shù)選擇，因傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速不高，材料按設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-1選取，小齒輪選硬齒面，大齒輪選軟齒面，小齒輪的材料為45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 250HBS大齒輪選用45號(hào)鋼正火，齒面硬度為 200HBS齒輪精度初選8級(jí)。(2) 確定許用應(yīng)力查表 11-1 得 dHlim1=585MPa, cFE1=445MPa,刖lim2=375MPa,oEE2=310MPa查表11-5得安全系數(shù) SH=1.0 ,SF=1.25 ,dH1= dHlim1/SH=585MPa ,刖2= dHlim2/SH=375MPa ,(tF1= c

10、FE1/SF=356MPa ,(tF2= cFE2/SF=248MPa。(3)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪按8級(jí)精度制造。查表11-3得取載荷系數(shù) K=1.1，查表11-6得齒寬系數(shù) d=0.8小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：T仁 9.55x10A3xp/n1=9.55x10A3x6.862/840.580=77.96x10A3N.mm查表 11-4 取 Ze=118，傳動(dòng)比 i=4.1，又 Zh=2.5D仁 3V ( 2KT1/ d)(卩 +1 ) /) ( ZeZh/ dH2 2) =3V 2x1.1x77.96x10 3x5.1x(188x2.5)2/(0.8x4.1x375 2)=74.82mm選取小齒輪齒

11、數(shù) Z1=19，則大齒輪齒數(shù) Z2=ixZ仁4.1x19=77.9疋78實(shí)際齒數(shù)比i=78/19=4.105模數(shù) m=d1/Z仁74.82/19=3.94mm查表 4-1 得 m=4mm(4) 主要尺寸計(jì)算|實(shí)際分度圓直徑 d仁 mZ 仁4x19=68mm,d2=mZ2=4x78=312mm齒寬 b= dxd仁0.8x74.82=59.86mm, 取 b2=60 , b1=b2+5=65mm_|中心距 a=0.5xm(Z1+Z2)=0.5x4x(19+78)=194mm(5) 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核：由圖 11-8 得 Yfa1=2.97 ,Yfa2=2.26 , 由圖 11-9 得 Ysa1

12、=1.55 ,Ysa2=1.76oF1=2KT1Ysa1Yfa1/(bm 2Z1)=2x1.1x77.96x1.55x2.97/(60x42x19)=43.29MPa v oF1oF2=(tF1 Ysa2Yfa2/ Ysa1Yfa仁心.55x2.97)=37.40MPav oF2合格。(6 )驗(yàn)算齒輪的圓周速度：V= n xd1xn2/ (60x1000 ) =3.14x68x840.580/(60x1000)=2.99m/s< 6m/s查表得選8級(jí)精度合適。(7)齒輪幾何尺寸的確定查設(shè)計(jì)基礎(chǔ)4-2得：齒頂高系數(shù) ha*=1 ,齒隙系數(shù)c*=0.25 齒頂圓直徑Da1=d1+2ha1=(

13、Z1+2h*)m=(19+2x1)x4=84mm Da2=d2+2ha2=(Z2+2h*)m=(78+2x1)x4=320mm 齒根圓直徑：|Dr1=(Z1-2h*-2c*)m=(19-2x1-0.25)x4=67mm Dr1=(Z2-2h*-2c*)m=(78-2x1-0.25)x4=302mm 齒距： P= n m=3.14x4=12.56mm 齒頂高：ha=ha *m=4mm齒根高：hf=(ha*+c *)m=5mm(8 )齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)(da2 < 500mm )。大齒輪：(設(shè)計(jì)基礎(chǔ)182頁(yè))軸孔直徑：ds=55mm輪轂直徑：d

14、h=1.6ds=1.6x55=88mm|_輪轂長(zhǎng)度：Lh= (1.21.5 ) ds=6682.5mm，取 77mm輪緣厚度：j=(34)m=(1216)mm ，取 o=16mm輪緣內(nèi)經(jīng)：D2=da2-2h-2 o=320-2x4.5-2x16=279mm，取 280mm腹板厚度：c=0.3b2=0.3x45=13.5mm ，取 c=15mm副班中心孔直徑：D0=0.5(dh+D2)=0.5x(88+280)=184mm 腹板孔直徑：d0=0.25(D2-dh)=0.25x(280-88)=48mm齒輪倒角：n=0.5m=23. 開式齒輪設(shè)計(jì)：| (1 )選定齒輪的材料及精度齒輪的材料，精度和

15、齒數(shù)選擇，因傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速不高，材料按設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-1選取，小齒輪的材料為38siMnMo表面淬火，齒面硬度為4555HRC大齒輪選用45鋼表面淬火，齒面硬度為4045HRC 齒輪精度初選9度。(2)接觸許用應(yīng)力查表 11-1 得 dHIim仁1170MPa,oFE1=705MPa, dHlim2=1135MPa, oFE2=690MPa查表11-5得安全系數(shù) SH=1.0 ,SF=1.25 ,dH1=dHlim1/SH=1170MPa,罔2=oHIim2/SH=1135MPa ,(tF1=cFE1/SF=564MPa ,十2=(rFE2/SF=552MPa。(3)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪

16、按9級(jí)精度制造。查表11-3得取載荷系數(shù) K=1.1，查表11-6得齒寬系數(shù) d=0.8小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：T仁 9.55x10A5xp/n2=9.55x10A5x6.590/205.019=306.970x103N.mm查表 11-4 取 Ze=188，傳動(dòng)比 i=4.1，又 Zh=2.5D仁 3V ( 2KT1/ d)(卩 +1 ) / ) ( ZeZh/ dH2 2) =3V 2x1.1x306.97x10 3x5.1x(188x2.5)2/(0.8x4.1x1135 2)=56.469mm選取小齒輪齒數(shù) Z1=19，則大齒輪齒數(shù) Z2=ixZ仁4.1x19=77.9 沁78實(shí)際齒數(shù)比i=7

17、8/19=4.105模數(shù) m=d1/Z仁56.469/19=2.97mm查表 4-1 得 m=3mm(4) 主要尺寸計(jì)算實(shí)際分度圓直徑 d仁 mZ 仁3x19=57mm, d2=mZ2=3x78=234mm齒寬 b= dxd仁0.8x56.469=45.175mm, 取 b2=50 , b1=b2+5=55mm中心距 a=0.5xm(Z1+Z2)=0.5x4x(19+78)=194mm(5) 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核：由圖 11-8 得 Yfa1=2.97 ,Yfa2=2.26 , 由圖 11-9 得 Ysa1=1.55 ,Ysa2=1.76oF1=2KT1Ysa1Yfa1/(bm 2Z1)=2

18、x1.1x306.970x10A3x1.55x2.97/(50x32x19)=363.614MPa v 十1oF2=(tF1 Ysa2Yfa2/ Ysa1Yfa仁心.55x2.97)=314.176 MPav oF2合格。(6 )驗(yàn)算齒輪的圓周速度：V= n xd1xn2/ (60x1000 ) =3.14x57x205.019/(60x1000)=0.612m/s< 2m/s查表得選9級(jí)精度合適。(7)齒輪幾何尺寸的確定查設(shè)計(jì)基礎(chǔ)4-2得：齒頂高系數(shù) ha*=1 ,齒隙系數(shù)c*=0.25齒頂圓直徑Da1=d1+2ha1=(Z1+2h*)m=(19+2x1)x3=63mm Da2=d2+

19、2ha2=(Z2+2h*)m=(78+2x1)x3=240mm齒根圓直徑：Dr1=(Z1-2h*-2c*)m=(19-2x1-0.25)x3=50.25mmDr1=(Z2-2h*-2c*)m=(78-2x1-0.25)x3=227.25mm齒距： P= n m=3.14x3=12.56mm齒頂高： ha=ha *m=3mm齒根高：hf=(ha *+c *)m=3.75mm(8 )齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)(da2 < 500mm )。大齒輪：(設(shè)計(jì)基礎(chǔ)182頁(yè))軸孔直徑：ds=55mm輪轂直徑：dh=1.6ds=1.6x55=88mm輪轂長(zhǎng)度：Lh

20、= (1.21.5 ) ds=6682.5mm，取 77mm輪緣厚度：j=(34)m=(912)mm ，取 o=12mm輪緣內(nèi)經(jīng)：D2=da2-2h-2 o=320-2x4.5-2x12=287mm，取 290mm腹板厚度：c=0.3b2=0.3x45=13.5mm ，取 c=15mm副班中心孔直徑：D0=0.5(dh+D2)=0.5x(88+290)=189mm腹板孔直徑：d0=0.25(D2-dh)=0.25x(290-88)=48mm齒輪倒角：n=0.5m=1.5總結(jié)：高速級(jí) z1=19 z2=78m=4低速級(jí)z1=19 z2=78m=3四軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 減速器輸入軸n的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)

21、 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力：由已知條件可知此減速器的傳遞功率屬中小功率，對(duì)材料無(wú)特殊要求，故選用45鋼調(diào)制。由設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表14-1得：硬度為217255HBS強(qiáng)度極限r(nóng) B=650MPa屈服極限r(nóng) s=360MPa彎曲疲勞極限 d _1=300MPa 由表 14-2 得：t = (3040) MPa C= (118107) MPa(2) 按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算周徑(最小直徑)D1=Cx 3Vp/n=(107118) x 3V6.862/840.58=21.54523.760mm考慮到軸的最小直徑出要安裝帶輪，會(huì)有鍵槽存在，故需要將估算直徑加大3%5%取22.19124.948mm,由設(shè)計(jì)手冊(cè)附表 1.

22、12取標(biāo)準(zhǔn)直徑d仁24mm(3 )確定各軸段直徑和長(zhǎng)度外伸段 d1= 24mm L1= 60mmn 段 d2=d1+2h=24+2x4=32mm初步定選深溝球軸承6906K,內(nèi)徑為32mm寬度9mm取套筒長(zhǎng)為18mmL2=2+10+18+45=75mm川段直徑 d3=40mm L3=60-2=58mm(3) 軸的強(qiáng)度校核小齒輪分度圓直徑 d仁68mm d2=312mm轉(zhuǎn)矩：T仁圓周力：Ft=2T1/d 仁2x77.962x10A3/68=2293N徑向力：Fr=Ft1tan a =Ftxtan20 ° =903.44N因?yàn)檩S對(duì)稱所以La=Lb=50mm 繪制軸受力簡(jiǎn)圖(圖 a) 繪制

23、垂直面彎矩圖(圖 b)Fay=Fby=Fr/2=451.72N Faz=Fbz=Ft/2=1146.5N由于兩邊對(duì)稱知截面C的彎矩也對(duì)稱，截面 C在垂直面的彎矩為 Me仁 繪制水平彎矩圖(圖 c)截面 C在水平面的彎矩為 繪制合彎矩圖(圖d)Mc=2V(Mc1A2+Mc2A2)= 2V 繪制轉(zhuǎn)矩圖(圖e) 繪制當(dāng)量彎矩圖(圖f)取轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭切應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力這和系數(shù)a =0.6Mec=2V(Mc2+( a T) 2)=2V查表 14-3 得o_1b=60MPa校核危險(xiǎn)截面 C 的強(qiáng)度 oe= Mec/0.1d 3=77.359/(0.1x243)=0.056MPa o_1b=60MPa所以

24、該軸滿足強(qiáng)度I受力簡(jiǎn)圖：2. 減速器輸出軸川的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1) 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力：由已知條件可知此減速器的傳遞功率屬中小功率，對(duì)材料無(wú)特殊要求，故選用45鋼調(diào)制。由設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表14-1得：硬度為217255HBS強(qiáng)度極限r(nóng) B=650MPa屈服極限r(nóng) s=360MPa彎曲疲勞極限 d _1=300MPa 由表 14-2 得：t = (3040) MPa C= (118107) MPa(2) 按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算周徑(最小直徑)D3=Cx 3Vp/n=(107118) x 3V6.590/205.019=34.02137.512mm考慮到軸的最小直徑出要安裝齒輪，會(huì)有鍵槽存在，故需要將估算直徑加

25、大3%5%取35.04139.388mm,由設(shè)計(jì)手冊(cè)附表 1.12取標(biāo)準(zhǔn)直徑d3=40mm(3 )確定各軸段直徑和長(zhǎng)度外伸段d仁40mm L1= 70mmn段 d2=d1+2h=40+2x4=48mm初步定選深溝球軸承 6910,內(nèi)徑為50mm寬度18mm取套筒長(zhǎng)為20mmL2=2+10+20+55=87mm川段直徑 d3=55mm L3=70-2=68mm(3) 軸的強(qiáng)度校核齒輪分度圓直徑 d仁57mm d2=234mm 轉(zhuǎn)矩：圓周力：Ft=2T1/d仁2x306.952x10 3 /57=10770N徑向力：Fr=Ft1tan a =Ftxtan20 ° =3920N因?yàn)檩S對(duì)稱所

26、以La=Lb=50mm 繪制軸受力簡(jiǎn)圖 繪制垂直面彎矩圖Fay=Fby=Fr/2=1860N Faz=Fbz=Ft/2=5385N由于兩邊對(duì)稱知截面 C的彎矩也對(duì)稱，截面 C在垂直面的彎矩為 Me仁FayxL/2=1860X50=93N.M 繪制水平彎矩圖截面 C在水平面的彎矩為 繪制合彎矩圖Mc=2V(Mc1A2+Mc2A2)= 2V(93 繪制轉(zhuǎn)矩圖 繪制當(dāng)量彎矩圖取轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭切應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力這和系數(shù)a =0.6Mec=2V(Mc2+( a T) 2)=2V查表 14-3 得o_1b=60MPa校核危險(xiǎn)截面 C 的強(qiáng)度 oe= Mec/0.1d 3=339.24x10A3/(0.1x

27、403)=52.97MPa c_1b=60MPa所以該軸滿足強(qiáng)度3. W的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1) 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力：由已知條件可知此減速器的傳遞功率屬中小功率，對(duì)材料無(wú)特殊要求，故選用45鋼調(diào)制。由設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表14-1得：硬度為217255HBS強(qiáng)度極限 d B=650MPa屈服極限 d s=360MPa彎曲疲勞極限 d _1=300MPa 由表 14-2 得：t = (3040) MPa C= (118107) MPa(2) 按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算周徑(最小直徑)D=Cx 3Vp/n=(107118) x 3V6.263/50.005=53.53759.041mm?？紤]到軸的最小直徑出要安裝齒輪，會(huì)

28、有鍵槽存在，故需要將估算直徑加大 3%5%取 55.14361.993mm,由設(shè)計(jì)手冊(cè)附表 1.12取標(biāo)準(zhǔn)直徑d=63mm五、滾動(dòng)軸承的選擇及壽命計(jì)算1. 輸入軸承型號(hào)選擇：I干 已知n2=840.58r/min兩軸承徑向反力 FR仁FR2=903.44NFa=O因?yàn)檫x用了圓柱直齒輪，只要是徑向力，所以選擇深溝球軸承。根據(jù)前面計(jì)算知軸的內(nèi)徑為32m，所以內(nèi)徑代號(hào)為 06 (用軸承實(shí)際公稱內(nèi)徑尺寸除以5的商數(shù)表示)，得軸型代號(hào)為6906K。 FA1/FR1 v e, FA2/FR2 v e ,所以 X1=X2=1 , 丫仁Y2=0滾動(dòng)軸承當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷P仁P2=XFr=903.44N , 因軸承需要工作8年每天24小時(shí)，用工作小時(shí)數(shù)表示軸承的壽命有公式Lh=( 10A6/60n )x(ft