《机械设计课程设计手册》PDF版 第三版 高等教育出版社By吴宗泽
《机械设计课程设计手册》PDF版 第三版 高等教育出版社By吴宗泽
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内容简介 · · · · · ·
《机械设计课程设计手册(第3版)》是在第2版的基础上充分吸收机械设计课程设计教学改革的成果,并结合众多院校在实际使用过程中提出的改进意见修订而成的。为适应目前国内高校将机械原理、机械设计两门课程的课程设计整合的趋势,本手册增加了机械系统方案设计的内容。为了满足不同类型的学校进行机械设计课程设计的需要,本手册还新增了一些参考图例与设计题目。由于计算机辅助设计在本课程中的广泛应用,本手册新增了光盘一张,内容包括计算机辅助设计软件与参考资料两部分。本手册全部采用了最新国家标准。本手册共3篇20章。第一篇机械设计常用标准和规范;第二篇机械设计课程设计指导书;第三篇参考图例与设计题目。本手册可作为高等工科学校机械类专业的教材,也可供相关工程技术人员参考。
以下仅供参考
一、前言
(一)
设计目的:
通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用,培养结构设计,计算能力,熟悉一般的机械装置设计过程。
(二)
传动方案的分析
机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要,是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外,还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。
本设计中原动机为电动机,工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动,第一级传动为带传动,第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。
带传动承载能力较低,在传递相同转矩时,结构尺寸较其他形式大,但有过载保护的优点,还可缓和冲击和振动,故布置在传动的高速级,以降低传递的转矩,减小带传动的结构尺寸。
齿轮传动的传动效率高,适用的功率和速度范围广,使用寿命较长,是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。
减速器的箱体采用水平剖分式结构,用HT200灰铸铁铸造而成。
二、传动系统的参数设计
原始数据:运输带的工作拉力F=0.2 KN;带速V=2.0m/s;滚筒直径D=400mm(滚筒效率为0.96)。
工作条件:预定使用寿命8年,工作为二班工作制,载荷轻。
工作环境:室内灰尘较大,环境最高温度35°。
动力来源:电力,三相交流380/220伏。
1
、电动机选择
(1)、电动机类型的选择: Y系列三相异步电动机
(2)、电动机功率选择:
①传动装置的总效率:
=0.98×0.99 ×0.96×0.99×0.96
②工作机所需的输入功率:
因为 F=0.2 KN=0.2 KN= 1908N
=FV/1000η
=1908×2/1000×0.96
=3.975KW
③电动机的输出功率:
=3.975/0.87=4.488KW
使电动机的额定功率P =(1~1.3)P ,由查表得电动机的额定功率P = 5.5KW 。
⑶、确定电动机转速:
计算滚筒工作转速:
=(60×v)/(2π×D/2)
=(60×2)/(2π×0.2)
=96r/min
由推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’ =3~6。取V带传动比I’ =2~4,则总传动比理时范围为I’ =6~24。故电动机转速的可选范围为n’ =(6~24)×96=576~2304r/min
⑷、确定电动机型号
根据以上计算在这个范围内电动机的同步转速有1000r/min和1500r/min,综合考虑电动机和传动装置的情况,同时也要降低电动机的重量和成本,最终可确定同步转速为1500r/min ,根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y132S-4 ,满载转速 1440r/min 。
其主要性能:额定功率:5.5KW,满载转速1440r/min,额定转矩2.2,质量68kg。
2
、计算总传动比及分配各级的传动比
(1)、总传动比:i =1440/96=15
(2)、分配各级传动比:
根据指导书,取齿轮i =5(单级减速器i=3~6合理)
=15/5=3
3
、运动参数及动力参数计算
⑴、计算各轴转速(r/min)
=960r/min
=1440/3=480(r/min)
=480/5=96(r/min)
⑵计算各轴的功率(KW)
电动机的额定功率Pm=5.5KW
所以
P =5.5×0.98×0.99=4.354KW
=4.354×0.99×0.96 =4.138KW
=4.138×0.99×0.99=4.056KW
⑶计算各轴扭矩(N•mm)
TI=9550×PI/nI=9550×4.354/480=86.63N•m
=9550×4.138/96 =411.645N•m
=9550×4.056/96 =403.486N•m
三、传动零件的设计计算
(一)齿轮传动的设计计算
(1)选择齿轮材料及精度等级
考虑减速器传递功率不大,所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质,齿面硬度为240~260HBS。大齿轮选用45#钢,调质,齿面硬度220HBS;根据指导书选7级精度。齿面精糙度R ≤1.6~3.2μm
(2)确定有关参数和系数如下:
传动比i
取小齿轮齿数Z =20。则大齿轮齿数:
=5×20=100
,所以取Z
实际传动比
i =101/20=5.05
传动比误差:(i -i)/I=(5.05-5)/5=1%<2.5% 可用
齿数比:
u=i
取模数:m=3 ;齿顶高系数h =1;径向间隙系数c =0.25;压力角 =20°;
则
h *m=3,h )m=3.75
h=(2 h )m=6.75,c= c
分度圆直径:d =×20mm=60mm
d =3×101mm=303mm
由指导书取
φ
齿宽:
b=φ =0.9×60mm=54mm
=60mm ,
b
齿顶圆直径:d )=66,
d
齿根圆直径:d )=52.5,
d )=295.5
基圆直径:
d cos =56.38,
d cos =284.73
(3)计算齿轮传动的中心矩a:
a=m/2(Z )=3/2(20+101)=181.5mm 液压绞车≈182mm
(二)轴的设计计算
1
、输入轴的设计计算
⑴、按扭矩初算轴径
选用45#调质,硬度217~255HBS
根据指导书并查表,取c=110
所以 d≥110 (4.354/480) 1/3mm=22.941mm
d=22.941×(1+5%)mm=24.08mm
∴选d=25mm
⑵、轴的结构设计
①轴上零件的定位,固定和装配
单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,齿轮左面由轴肩定位,右面用套筒轴向固定,联接以平键作过渡配合固定,两轴承分别以轴肩和大筒定位,则采用过渡配合固定
②确定轴各段直径和长度
Ⅰ段:d =25mm
, L =(1.5~3)d ,所以长度取L
∵h=2c
c=1.5mm
+2h=25+2×2×1.5=31mm
考虑齿轮端面和箱体内壁,轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm,通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度,并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定,为此,取该段长为55mm,安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长:
L =(2+20+55)=77mm
III段直径:
初选用30207型角接触球轴承,其内径d为35mm,外径D为72mm,宽度T为18.25mm.
=d=35mm,L =T=18.25mm,取L
Ⅳ段直径:
由手册得:c=1.5
h=2c=2×1.5=3mm
此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑,应便于轴承的拆卸,应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取:d =(35+3×2)=41mm
因此将Ⅳ段设计成阶梯形,左段直径为41mm
+2h=35+2×3=41mm
长度与右面的套筒相同,即L
Ⅴ段直径:d =50mm. ,长度L =60mm
取L
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=80mm
Ⅵ段直径:d =41mm, L
Ⅶ段直径:d =35mm, L <L3,取L
2
、输出轴的设计计算
⑴、按扭矩初算轴径
选用45#调质钢,硬度(217~255HBS)
根据课本P235页式(10-2),表(10-2)取c=110
=110× (2.168/76.4) =38.57mm
考虑有键槽,将直径增大5%,则
d=38.57×(1+5%)mm=40.4985mm
∴取d=42mm
⑵、轴的结构设计
①轴的零件定位,固定和装配
单级减速器中,可以将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,齿轮左面用轴肩定位,右面用套筒轴向定位,周向定位采用键和过渡配合,两轴承分别以轴承肩和套筒定位,周向定位则用过渡配合或过盈配合,轴呈阶状,左轴承从左面装入,齿轮套筒,右轴承和皮带轮依次从右面装入。
②确定轴的各段直径和长度
初选30211型角接球轴承,其内径d为55mm,外径D=100mm,宽度T为22.755mm。考虑齿轮端面和箱体内壁,轴承端面与箱体内壁应有一定矩离,则取套筒长为20mm,则该段长42.755mm,安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。
则
d =42mm
L
= 50mm
L
= 55mm
L
= 60mm
L
= 68mm
L
=55mm
L
四、滚动轴承的选择
1
、计算输入轴承
选用30207型角接触球轴承,其内径d为35mm,外径D为72mm,宽度T为18.25mm.
2
、计算输出轴承
选30211型角接球轴承,其内径d为55mm,外径D=100mm,宽度T为22.755mm
五、键联接的选择
1
、输出轴与带轮联接采用平键联接
键的类型及其尺寸选择:
带轮传动要求带轮与轴的对中性好,故选择C型平键联接。
根据轴径d =42mm ,L =65mm
查手册得,选用C型平键,得: 卷扬机
装配图中22号零件选用GB1096-79系列的键12×56
则查得:键宽b=12,键高h=8,因轴长L =65,故取键长L=56
2
、输出轴与齿轮联接用平键联接
=60mm,L
查手册得,选用C型平键,得:
装配图中 赫格隆36号零件选用GB1096-79系列的键18×45
则查得:键宽b=18,键高h=11,因轴长L =53,故取键长L=45
3
、输入轴与带轮联接采用平键联接
=25mm
L
查手册
选A型平键,得:
装配图中29号零件选用GB1096-79系列的键8×50
则查得:键宽b=8,键高h=7,因轴长L =62,故取键长L=50
4
、输出轴与齿轮联接用平键联接
=50mm
L
查手册
选A型平键,得:
装配图中26号零件选用GB1096-79系列的键14×49
则查得:键宽b=14,键高h=9,因轴长L =60,故取键长L=49
六、箱体、箱盖主要尺寸计算
箱体采用水平剖分式结构,采用HT200灰铸铁铸造而成。箱体主要尺寸计算如下:
七、轴承端盖
主要尺寸计算
轴承端盖:HT150 d3=8
n=6 b=10
八、减速器的
减速器的附件的设计
1
、挡圈 :GB886-86
查得:内径d=55,外径D=65,挡圈厚H=5,右肩轴直径D1≥58
2
、油标 :M12:d =6,h=28,a=10,b=6,c=4,D=20,D
3
、角螺塞
M18
×
1.5 :JB/ZQ4450-86
九、
设计参考资料目录
1、吴宗泽、罗圣国主编.机械设计课程设计手册.北京:高等教育出版社,1999.6
2、解兰昌等编著.紧密仪器仪表机构设计.杭州:浙江大学出版社,1997.11
传动设计算:
由已知设计条件:P'=7.35KW,N'=90 r/min。
圆柱齿轮的传动效率为0.97~0.98,取0.98,则齿轮减速器的输入功率为
P=P'/0.98=7.5 kw
查表,选择电动机,型号Y160L-8,额定功率7.5kw,额定转速720r/min
传动比i=720/90=8
减速器设计为单级圆柱直齿轮传动。
图纸还是你自己出吧,这是一个机械专业的学生应该掌握的基本知识。
我也是学机械出身的,当时做课程设计,最初也是无从下手,不过最后面还是自己做出来了。
我们当时资料只能从图书馆查,图纸用手绘,设计说明书用笔写。
现在想起来也挺有意思的,每天背一个绘图板,拿着绘图工具(丁字尺、三角板、圆规、铅笔),
从早上8点开始,晚上10:30结束,累啊。
不过,当时的女朋友经常会跑过来,很“崇拜”看着我,哎,现在她已经是为人妻为人母了。
而现在,资料可以从网上查,图纸用CAD,说明书WORD来就行了。
如果这还做不出来,那毕业之后,工作了,怎么办呢?
机械设计的前途还是光明的,努力吧~~
以下是用机械设计手册电子版的齿轮传动设计程序的数据,仅供你参考:
渐开线圆柱齿轮传动设计报告
一、设计信息
设计者 VIP
设计单位 VIP
设计日期 Date=2008-6-20
设计时间 Time=8:57:53
二、设计参数
传递功率 P=7.50(kW)
传递转矩 T=99.47(N·m)
齿轮1转速 n1=720(r/min)
齿轮2转速 n2=90(r/min)
传动比 i=8.00
原动机载荷特性 SF=均匀平稳
工作机载荷特性 WF=轻微振动
预定寿命 H=58000(小时)
三、布置与结构
结构形式 闭式
齿轮1布置形式 对称布置
齿轮2布置形式 对称布置
四、材料及热处理
齿面啮合类型硬齿面
热处理质量级别 MQ
齿轮1材料及热处理 40Cr<表面淬火>
齿轮1硬度取值范围 HBS=48~55
齿轮1硬度 HBS1=52
齿轮2材料及热处理 45<表面淬火>
齿轮2硬度取值范围 HBS=45~50
齿轮2硬度 HB=48
五、齿轮精度7级
六、齿轮基本参数
模数(法面模数) Mn=3
端面模数 Mt=3.00
螺旋角 β=0(度)
基圆柱螺旋角 βb=0(度)
齿轮1齿数 Z1=19
齿轮1变位系数 X1=0.00
齿轮1齿宽 B1=23(mm)
齿轮2齿数 Z2=152
齿轮2变位系数 X2=0.00
齿轮2齿宽 B2=23(mm)
标准中心距 A0=256.500(mm)
实际中心距 A=256.500(mm)
齿数比 U=8.0
齿轮1分度圆直径 d1=57.00(mm)
齿轮1齿顶圆直径 da1=63.00(mm)
齿轮1齿根圆直径 df1=49.50(mm)
齿轮1齿顶高 ha1=3.00(mm)
齿轮1齿根高 hf1=3.75(mm)
齿轮1全齿高 h1=6.75(mm)
齿轮1齿顶压力角 αat1=31.766780(度)
齿轮2分度圆直径 d2=456.00(mm)
齿轮2齿顶圆直径 da2=462.00(mm)
齿轮2齿根圆直径 df2=448.50(mm)
齿轮2齿顶高 ha2=3.00(mm)
齿轮2齿根高 hf2=3.75(mm)
齿轮2全齿高 h2=6.75(mm)
齿轮2齿顶压力角 αat2=21.953309(度)
齿轮1公法线跨齿数 K1=3
齿轮1公法线长度 Wk1=22.93930(mm)
齿轮2公法线跨齿数 K2=17
齿轮2公法线长度 Wk2=152.51703(mm)
齿顶高系数 ha*=1.00
顶隙系数 c*=0.25
压力角 α*=20(度)
端面齿顶高系数 ha*t=1.00
端面顶隙系数 c*t=0.25
端面压力角 α*t=20(度)
七、检查项目参数
齿轮1齿距累积公差 Fp1=0.04259
齿轮1齿圈径向跳动公差 Fr1=0.03600
齿轮1公法线长度变动公差 Fw1=0.02861
齿轮1齿距极限偏差 fpt(±)1=0.01560
齿轮1齿形公差 ff1=0.01171
齿轮1一齿切向综合公差 fi'1=0.01639
齿轮1一齿径向综合公差 fi''1=0
齿轮1齿向公差 Fβ1=0.01229
齿轮1切向综合公差 Fi'1=0.05430
齿轮1径向综合公差 Fi''1=0.05040
齿轮1基节极限偏差 fpb(±)1=0.01466
齿轮1螺旋线波度公差 ffβ1=0.01639
齿轮1轴向齿距极限偏差 Fpx(±)1=0.01229
齿轮1齿向公差 Fb1=0.01229
齿轮1x方向轴向平行度公差 fx1=0.01229
齿轮1y方向轴向平行度公差 fy1=0.00615
齿轮1齿厚上偏差 Eup1=-0.06239
齿轮1齿厚下偏差 Edn1=-0.24958
齿轮2齿距累积公差 Fp2=0.10401
齿轮2齿圈径向跳动公差 Fr2=0.06305
齿轮2公法线长度变动公差 Fw2=0.04545
齿轮2齿距极限偏差 fpt(±)2=0.01870
齿轮2齿形公差 ff2=0.01670
齿轮2一齿切向综合公差 fi'2=0.02124
齿轮2一齿径向综合公差 fi''2=0
齿轮2齿向公差 Fβ2=0.00630
齿轮2切向综合公差 Fi'2=0.12071
齿轮2径向综合公差 Fi''2=0.08828
齿轮2基节极限偏差 fpb(±)2=0.01758
齿轮2螺旋线波度公差 ffβ2=0.02124
齿轮2轴向齿距极限偏差 Fpx(±)2=0.00630
齿轮2齿向公差 Fb2=0.00630
齿轮2x方向轴向平行度公差 fx2=0.00630
齿轮2y方向轴向平行度公差 fy2=0.00315
齿轮2齿厚上偏差 Eup2=-0.07482
齿轮2齿厚下偏差 Edn2=-0.29927
中心距极限偏差 fa(±)=0.03645
八、强度校核数据
齿轮1接触强度极限应力 σHlim1=1186.4(MPa)
齿轮1抗弯疲劳基本值 σFE1=672.0(MPa)
齿轮1接触疲劳强度许用值 [σH]1=1496.1(MPa)
齿轮1弯曲疲劳强度许用值 [σF]1=834.8(MPa)
齿轮2接触强度极限应力 σHlim2=1150.0(MPa)
齿轮2抗弯疲劳基本值 σFE2=640.0(MPa)
齿轮2接触疲劳强度许用值 [σH]2=1450.2(MPa)
齿轮2弯曲疲劳强度许用值 [σF]2=795.1(MPa)
接触强度用安全系数 SHmin=1.00
弯曲强度用安全系数 SFmin=1.40
接触强度计算应力 σH=864.8(MPa)
接触疲劳强度校核 σH≤[σH]=满足
齿轮1弯曲疲劳强度计算应力 σF1=225.2(MPa)
齿轮2弯曲疲劳强度计算应力 σF2=197.4(MPa)
齿轮1弯曲疲劳强度校核 σF1≤[σF]1=满足
齿轮2弯曲疲劳强度校核 σF2≤[σF]2=满足
九、强度校核相关系数
齿形做特殊处理 Zps=特殊处理
齿面经表面硬化 Zas=表面硬化
齿形 Zp=一般
润滑油粘度 V50=120(mm^2/s)
有一定量点馈 Us=允许
小齿轮齿面粗糙度 Z1R=Rz>6μm(Ra≤1μm)
载荷类型 Wtype=静强度
齿根表面粗糙度 ZFR=Rz≤16μm (Ra≤2.6μm)
刀具基本轮廓尺寸
圆周力 Ft=3490.175(N)
齿轮线速度 V=2.149(m/s)
使用系数 Ka=1.250
动载系数 Kv=1.065
齿向载荷分布系数 KHβ=1.000
综合变形对载荷分布的影响 Kβs=1.000
安装精度对载荷分布的影响 Kβm=0.000
齿间载荷分布系数 KHα=1.100
节点区域系数 Zh=2.495
材料的弹性系数 ZE=189.800
接触强度重合度系数 Zε=0.872
接触强度螺旋角系数 Zβ=1.000
重合、螺旋角系数 Zεβ=0.872
接触疲劳寿命系数 Zn=1.30000
润滑油膜影响系数 Zlvr=0.97000
工作硬化系数 Zw=1.00000
接触强度尺寸系数 Zx=1.00000
齿向载荷分布系数 KFβ=1.000
齿间载荷分布系数 KFα=1.100
抗弯强度重合度系数 Yε=0.687
抗弯强度螺旋角系数 Yβ=1.000
抗弯强度重合、螺旋角系数 Yεβ=0.687
寿命系数 Yn=1.73925
齿根圆角敏感系数 Ydr=1.00000
齿根表面状况系数 Yrr=1.00000
尺寸系数 Yx=1.00000
齿轮1复合齿形系数 Yfs1=4.42487
齿轮1应力校正系数 Ysa1=1.53717
齿轮2复合齿形系数 Yfs2=3.87834
齿轮2应力校正系数 Ysa2=1.78561
设计计划任务书 ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎1
传动方案说明﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎2
电动机的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎3
传动装置的运动和动力参数﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎5
传动件的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎6
轴的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎8
联轴器的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎10
滚动轴承的选择及计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎13
键联接的选择及校核计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎14
减速器附件的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎15
润滑与密封﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16
设计小结﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16
参考资料﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎17
1.拟定传动方案
为了估计传动装置的总传动比范围,以便选择合适的传动机构和传动方案,可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速nw,即
v=1.1m/sD=350mm
nw=60*1000*v/(∏*D)=60*1000*1.1/(3.14*350)
一般常选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机作为原动机,因此传动装置总传动比约为17或25。
2.选择电动机
1)电动机类型和结构形式
按工作要求和工作条件,选用一般用途的Y(IP44)系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。
2)电动机容量
(1)卷筒轴的输出功率Pw
F=2800r/min
Pw=F*v/1000=2800*1.1/1000
(2)电动机输出功率Pd
Pd=Pw/t
传动装置的总效率 t=t1*t2^2*t3*t4*t5
式中,t1,t2,…为从电动机到卷筒之间的各传动机构和轴承的效率。由表2-4查得:
弹性联轴器 1个
t4=0.99
滚动轴承 2对
t2=0.99
圆柱齿轮闭式 1对
t3=0.97
V带开式传动 1幅
t1=0.95
卷筒轴滑动轴承润滑良好 1对
t5=0.98
则
t=t1*t2^2*t3*t4*t5=0.95*0.99^2*0.97*0.99*0.98=0.8762
故
Pd=Pw/t=3.08/0.8762
(3)电动机额定功率Ped
由第二十章表20-1选取电动机额定功率ped=4KW。
3)电动机的转速
为了便于选择电动事,先推算电动机转速的可选范围。由表2-1查得V带传动常用传动比范围2~4,单级圆柱齿轮传动比范围3~6,
可选电动机的最小转速
Nmin=nw*6=60.0241*6=360.1449r/min
可选电动机的最大转速
Nmin=nw*24=60.0241*24=1440.6 r/min
同步转速为960r/min
选定电动机型号为Y132M1-6。
4)电动机的技术数据和外形、安装尺寸
由表20-1、表20-2查出Y132M1-6型电动机的方根技术数据和
外形、安装尺寸,并列表刻录备用。
电机型号 额定功率 同步转速 满载转速 电机质量 轴径mm
Y132M1-6 4Kw 1000 960 73 28
大齿轮数比小齿轮数=101/19=5.3158
3.计算传动装置总传动比和分配各级传动比
1)传动装置总传动比
nm=960r/min
i=nm/nw=960/60.0241=15.9936
2)分配各级传动比
取V带传动比为
i1=3
则单级圆柱齿轮减速器比为
i2=i/i1=15.9936/3=5.3312
所得i2值符合一般圆柱齿轮和单级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。
4.计算传动装置的运动和动力参数
1)各轴转速
电动机轴为0轴,减速器高速轴为Ⅰ轴,低速轴为Ⅱ轴,各轴转速为
n0=nm
n1=n0/i1=60.0241/3=320r/min
n2=n1/i2=320/5.3312=60.0241r/min
2)各轴输入功率
按机器的输出功率Pd计算各轴输入功率,即
P0=Ped=4kw
轴I 的功率
P1=P0*t1=4*0.95=3.8kw
轴II功率
P2=P1*t2*t3=3.8*0.99*0.97=3.6491kw
3)各轴转矩
T0=9550*P0/n0=9550*4/960=39.7917 Nm
T1=9550*P1/n1=9550*3.8/320=113.4063 Nm
T2=9550*P2/n2=9550*3.6491/60.0241=580.5878 Nm
二、设计带轮
1、计算功率
P=Ped=4Kw
一班制,工作8小时,载荷平稳,原动机为笼型交流电动机
查课本表8-10,得KA=1.1
计算功率
Pc=KA*P=1.1*4=4.4kw
2选择普通V带型号
n0 =960r/min
根据Pc=4.4Kw,n0=960r/min,由图13-15(205页)查得坐标点位于A型
d1=80~100
3、确定带轮基准直径
表8-11及推荐标准值
小轮直径
d1=100mm
大轮直径
d2=d1*3.5=100*3.5=350mm
取标准件
d2=355mm
4、验算带速
验算带速
v=∏*d1*n0/60000=3.14*100*960/60000=5.0265m/s
在5~25m/s范围内
从动轮转速
n22=n0*d1/d2=960*100/355=270.4225m/s
n21=n0/3.5=960/3.5=274.2857m/s
从动轮转速误差=(n22-n21)/n21=270.4225-274.2857/274.2857
=-0.0141
5、V带基准长度和中心距
初定中心距
中心距的范围
amin=0.75*(d1+d2)=0.75*(100+355)=341.2500mm
amax=0.8*(d1+d2)=0.8*(100+355)=364mm
a0=350mm
初算带长
Lc=2*a0+pi*(d1+d2)/2+(d2-d1)^2/4/a0
Lc = 1461.2mm
选定基准长度
表8-7,表8-8查得
Ld=1600mm
定中心距
a0+(Ld-Lc)/2=(1600-1461.3)/2=419.4206mm
a=420mm
amin=a-0.015*Ld=420-0.015*1600=396mm
amax=a+0.03*Ld=420+0.03*1600=468mm
6、验算小带轮包角
验算包角
=180-(d2-d1)*57.3/a=180-(355-100)*57.3/a
145.2107 >120度 故合格
7、求V带根数Z
由式(13-15)得
查得 n1=960r/min , d1=120mm
查表13-3 P0=0.95
由式13-9得传动比
i=d2/(d1(1+0.0141)=350/(100*(1+0.0141)=3.5
查表(13-4)得
由包角145.21度
查表13-5得Ka=0.92
KL=0.99
z=4.4/((0.95+0.05)*0.92*0.99)=3
8、作用在带上的压力F
查表13-1得q=0.10
故由13-17得单根V带初拉力
三、轴
初做轴直径:
轴I和轴II选用45#钢 c=110
d1=110*(3.8/320)^(1/3)=25.096mm
取d1=28mm
d2=110*(3.65/60)^(1/3)=43.262mm
由于d2与联轴器联接,且联轴器为标准件,由轴II扭矩,查162页表
取YL10YLd10联轴器
Tn=630>580.5878Nm 轴II直径与联轴器内孔一致
取d2=45mm
四、齿轮
1、齿轮强度
由n2=320r/min,P=3.8Kw,i=3
采用软齿面,小齿轮40MnB调质,齿面硬度为260HBS,大齿轮用ZG35SiMn调质齿面硬度为225HBS。
因 ,
SH1=1.1, SH2=1.1
,
,
因: , ,SF=1.3
所以
2、按齿面接触强度设计
设齿轮按9级精度制造。取载荷系数K=1.5,齿宽系数
小齿轮上的转矩
按 计算中心距
u=i=5.333
mm
齿数z1=19,则z2=z1*5.333=101
模数m=2a/(z1+z2)=2.0667 取模数m=2.5
确定中心矩a=m(z1+z1)/2=150mm
齿宽b=
b1=70mm,b2=60mm
3、验算弯曲强度
齿形系数YF1=2.57,YF2=2.18
按式(11-8)轮齿弯曲强度
4、齿轮圆周速度
按162页表11-2应选9做精度。与初选一致。
五、轴校核:
圆周力Ft=2T/d1
径向力Fr=Ft*tan =20度 标准压力角
d=mz=2.5*101=252.5mm
Ft=2T/d1=2*104.79/252.5=5852.5N
Fr=5852.5*tan20=2031.9N
1、求垂直面的支承压力Fr1,Fr2
由Fr2*L-Fr*L/2=0
得Fr2=Fr/2=1015.9N
2、求水平平面的支承力
FH1=FH2=Ft/2=2791.2N
3、画垂直面弯矩图
L=40/2+40/2+90+10=140mm
Mav=Fr2*L/2=1015.9*140/2=71.113Nm
4、画水平面弯矩图
MaH=FH*L/2=2791.2*140/2=195.384Nm
5、求合成弯矩图
6、求轴传递转矩
T=Ft*d2/2=2791.2*2.5*101/2=352.389Nm
7、求危险截面的当量弯矩
从图可见a-a截面是最危险截面,其当量弯矩为
轴的扭切应力是脉动循环应力
取折合系数a=0.6代入上式可得
8、计算危险截面处轴的直径
轴的材料,用45#钢,调质处理,由表14-1查得
由表13-3查得许用弯曲应力 ,
所以
考虑到键槽对轴的削弱,将轴的最小危险直径d加4%。
故d=1.04*25.4=26.42mm
由实际最小直径d=40mm,大于危险直径
所以此轴选d=40mm,安全
六、轴承的选择
由于无轴向载荷,所以应选深沟球轴承6000系列
径向载荷Fr=2031.9N,两个轴承支撑,Fr1=2031.9/2=1015.9N
工作时间Lh=3*365*8=8760(小时)
因为大修期三年,可更换一次轴承
所以取三年
由公式
式中 fp=1.1,P=Fr1=1015.9N,ft=1 (工作环境温度不高)
(深沟球轴承系列)
由附表选6207型轴承
七、键的选择
选普通平键A型
由表10-9按最小直径计算,最薄的齿轮计算
b=14mm,h=9mm,L=80mm,d=40mm
由公式
所以
选变通平键,铸铁键
所以齿轮与轴的联接中可采用此平键。
八、减速器附件的选择
1、通气器:
由于在外界使用,有粉尘,选用通气室采用M18 1.5
2、油面指示器:
选用油标尺,规格M16
3、起吊装置:采用箱盖吊耳,箱座吊耳
4、放油螺塞:选用外六角细牙螺塞及垫片M16 1.5
5、窥视孔及视孔盖
选用板结构的视孔盖
九、润滑与密封:
1、齿轮的润滑:采用浸油润滑,由于低速级大齿轮的速度为:
查《课程设计》P19表3-3大齿轮浸油深度为六分之一大齿轮半径,所以取浸油深度为30mm。
2、滚动轴承的润滑
采用飞溅润滑在箱座凸缘面上开设导油沟,并设挡油盘,以防止轴承旁齿轮啮合时,所挤出的热油溅入轴承内部,增加轴承的阻力。
3、润滑油的选择
齿轮与轴承用同种润滑油较为便利,考虑到该装置用于小型设备选用
L-AN15润滑油
4、密封方式选取:
选用凸缘式端盖,易于调整轴承间隙,采用端盖安装毡圈油封实现密封。
轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承外径决定。
设计小结:
二、课程设计总结
设计中运用了Matlab科学工程计算软件,用notebook命令调用MS—Word来完成设计说明书及设计总结,在设计过程中用了机械设计手册2.0 软件版辅助进行设计,翻阅了学过的各种关于力学,制图,公差方面的书籍,综合运用了这些知识,感觉提高许多,当然尤其是在计算机软件CAD 方面的运用,深切感到计算机辅助设计给设计人员带来的方便,各种设计,计算,制图全套完成。
由于没有经验,第一次做整个设计工作,在设计过程中出现了一些错误比如线形,制图规格,零件设计中的微小计算错误等都没有更正,设计说明书的排版也比较混乱等等。对图层,线形不熟悉甚至就不确定自己画出的线,在出图到图纸上时实际上是什么样子都不知道 ,对于各种线宽度,没有实际的概念。再比如标注较混乱,还是因为第一次做整个设计工作,没有经验,不熟悉。
这次设计的目的是掌握机械设计规律,综合运用学过的知识,通过设计计算,绘图以及运用技术标准,规范设计手册等有关设计资料进行全面的机械设计技能训练。目的已经达到,有许多要求、标准心中虽然明确理解掌握但是要全力,全面的应用在实际中,还有待于提高水平。
特别感谢—程莉老师。
参考资料目录
[1]《机械设计基础》,机械工业出版社,任成高主编,2006年2月第一版;
[2]《简明机械零件设计实用手册》,机械工业出版社,胡家秀主编,2006年1月第一版;
[3]《机械设计-课程设计图册》,高等教育出版社,龚桂义主编,1989年5月第三版;
[3]《设计手册软件》,网络上下载;
[4] 湖南工院学生论坛----机械制图专栏---bbs.yeux.cn
Nw=60.0241r/min
Pw=3.08Kw
效率t=0.8762
Pd = 3.5150
Ped=4Kw
i=15.9936
i1=3
i2=5.3312
n0=960r/min
n1=320r/min
n2=60.0241r/min
P0=4Kw
P1=3.8Kw
P2=3.6491Kw
T0=39.7917Nm
T1=113.4063Nm
T2=589.5878Nm
KA=1.1
Pc=4.4Kw
d1=100mm
d2=355mm
初定中心距
a0=350mm
Lc=1461.3mm
Ld=1600mm
中心距
a=420mm
z=3根
预紧力
FQ=274.3N
d1=28mm
d2=45mm
YL10YLd10
T1=113.4063Nm
m=2.5
a=150mm
=20度
Ft=5582.5N
Fr=2031.9N
FH1=FH2=2791.2N
Mav=71.113Nm
MaH=195.38Nm
Ma=216.16Nm
Me=457.15Nm
Fr1=1015.9N
Lh=8760小时
6207型
b h L=14 9 80
输送带拉力 F=2800 N
输送带速度 V=1.1 m/s
滚筒直径 D=350 mm
《机械设计课程设计指导书电子扫描件宋宝玉第二版》百度网盘pdf最新全集下载:
链接: https://pan.baidu.com/s/1ZtVJZ7CXfaxoGVNBz4_Q1g
?pwd=rvs5 提取码: rvs5简介:全书分为两篇:第一篇为机械设计课程设计指导书,以减速器设计为例,着重介绍了一般机械传动装置的设计内容、方法和步骤;第二篇为机械设计常用标准、规范和其他设计资料,
作为一个机械设计专业的必须会
我给你点提示吧
工作拉力是用来选电机的,减速机的输出转速n=1000*1.5/(3.14*310)=1.54r/min
你可以根据选定的电机转矩跟转速来确定减速机的速比,然后再查机械设计手册3卷(我现在手边没有设计手册,不大确定),确定齿轮的中心距,然后再确认模数等,所有的资料都可以在机械设计手册上直接查到的,电机的资料在第五册。求人不如求己,祝你成功:)