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1、South China University of Technology機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書題目:一級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 1.1 機(jī)械課程設(shè)計(jì)的目的 1.2設(shè)計(jì)題目1.3設(shè)計(jì)要求1.4原始數(shù)據(jù)1.5設(shè)計(jì)內(nèi)容二、傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 2.1傳動(dòng)方案2.2電動(dòng)機(jī)選擇類型、功率與轉(zhuǎn)速 2.3確定傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及其分配 2.4計(jì)算傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩三、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 3.1.1計(jì)算功率3.1.2帶型選擇3.1.3帶輪設(shè)計(jì)3.1.4驗(yàn)算帶速3.1.5確定 V帶的傳動(dòng)中心距和基準(zhǔn)長(zhǎng)度 3.1.6包角及其驗(yàn)算3.1.7帶根數(shù)3.1.8預(yù)緊力
2、計(jì)算3.1.9壓軸力計(jì)算 3.1.10帶輪的結(jié)構(gòu)3.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.2.1選擇齒輪類型、材料、精度及參數(shù) 3.2.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度或齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 3.2.3按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度或齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 3.2.4齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算 四、鑄造減速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸 五、軸的設(shè)計(jì)5.1高速軸設(shè)計(jì)5.1.1選擇軸的材料5.1.2初步估算軸的最小直徑 5.1.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),初定軸徑及軸向尺寸 5.2低速軸設(shè)計(jì)5.2.1選擇軸的材料5.2.2初步估算軸的最小直徑 5.2.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),初定軸徑及軸向尺寸 5.3校核軸的強(qiáng)度5.3.1按彎扭合成校核高速軸的強(qiáng)度 5.3.2按彎扭合成校核
3、低速軸的強(qiáng)度 六、滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算 6.1高速軸上的滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)-6.1.1 軸上徑向、軸向載荷分析 6.1.2軸承選型與校核 6.2 低速軸上的滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì) 6.2.1 軸上徑向、軸向載荷分析6.2.2 軸承選型與校核 七、聯(lián)軸器的選擇和計(jì)算7.1 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 7.2 許用轉(zhuǎn)速 7.3 配合軸徑 7.4 配合長(zhǎng)度 八、鍵連接的選擇和強(qiáng)度校核8.1 高速軸 V 帶輪用鍵連接 8.1.1 選用鍵類型 8.1.2鍵的強(qiáng)度校核 8.2 低速軸與齒輪用鍵連接 8.2.1 選用鍵類型 8.2.2 鍵的強(qiáng)度校核 8.3 低速軸與聯(lián)軸器用鍵連接 8.3.1 選用鍵類型 8.3.2 鍵的強(qiáng)度校核 九
4、、減速器的潤(rùn)滑9.1 齒輪傳動(dòng)的圓周速度 9.2 齒輪的潤(rùn)滑方式與潤(rùn)滑油選擇9.3 軸承的潤(rùn)滑方式與潤(rùn)滑劑選擇 十、繪制裝配圖及零件工作圖 十一、設(shè)計(jì)小結(jié) 十二、參考文獻(xiàn) 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1機(jī)械課程設(shè)計(jì)的目的課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程中的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),也是第一次對(duì)學(xué)生進(jìn)行較全面的 機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練。其目的是:1. 通過(guò)課程設(shè)計(jì),綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程和其他先修課程的理論和實(shí)際知識(shí),來(lái)解決工程實(shí)際中的具體設(shè)計(jì)問(wèn)題。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)踐,掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律,培養(yǎng)分析和解 決實(shí)際問(wèn)題的能力。2. 培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)的能力,通過(guò)傳動(dòng)方案的擬定,設(shè)計(jì)計(jì)算,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范及編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書等各個(gè)環(huán)節(jié)
5、,要求學(xué)生掌握一般機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)內(nèi)容、步驟和方法,并在設(shè)計(jì)構(gòu)思設(shè)計(jì)技能等方面得到相應(yīng)的鍛煉。1.2設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)運(yùn)送原料的帶式運(yùn)輸機(jī)用的一級(jí)圓柱齒輪減速器。1.3設(shè)計(jì)要求根據(jù)給定的工況參數(shù),選擇適當(dāng)?shù)碾妱?dòng)機(jī)、選取聯(lián)軸器、設(shè)計(jì)v帶傳動(dòng)、設(shè)計(jì)一級(jí)齒輪減速器(所有的軸、齒輪、軸承、減速箱體、箱蓋以及其他附件)和與輸送帶連接的聯(lián)軸 器。滾筒及輸送帶效率(含滾動(dòng)軸承)=0.96。工作時(shí),載荷有輕微沖擊,產(chǎn)品生產(chǎn)批量為成批生產(chǎn),允許總傳動(dòng)比誤差 4%,要求齒輪使用壽命為 10年,二班工作制,軸承使用壽 命不小于15000小時(shí)。1.4原始數(shù)據(jù)表1原始數(shù)據(jù)輸送帶拉力F (N)輸送帶速度v (m/s)輸送帶滾
6、筒直徑D (m)37501.250.3151.5設(shè)計(jì)內(nèi)容1.5.1 繪制傳動(dòng)裝置中一級(jí)圓柱齒輪減速器裝配圖一張( A1 )。1.5.2 繪制低速軸、大齒輪零件圖二張(建議 A3 )。1.5.3 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書一份。傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)2.1傳動(dòng)方案根據(jù)本課程設(shè)計(jì)要求,采用一般的單級(jí)圓柱齒輪(斜齒)傳動(dòng)方案,其傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如下:圖1傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖2.2電動(dòng)機(jī)選擇類型、功率與轉(zhuǎn)速(1 )功率計(jì)算運(yùn)輸機(jī)主軸上所需要的功率:Fv10003750 1.251000= 4.6875kW(2)選擇電動(dòng)機(jī)選擇電動(dòng)機(jī)類型按工作條件和要求,選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)選擇電動(dòng)機(jī)功率:Pd二巴傳動(dòng)裝置的總效率:n1, V帶傳動(dòng)的
7、效率1=0.95n 2, 閉式圓柱斜齒輪的效率,n 2= 0.97n 3,深溝球軸承的效率(精度等級(jí)8),3= i-.8n4, 十字滑塊聯(lián)軸器的效率,v.i-0.98n w, 工作機(jī)效率,所以-,“ ,:,:&】 0.98 0.96=0.8326電動(dòng)機(jī)所需功率: R二衛(wèi)=5.630kwd n查附表K.1,選取電動(dòng)機(jī)額定功率 Fe 7.5 kw選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速根據(jù)輸送機(jī)主軸轉(zhuǎn)速,查附表K.1,現(xiàn)選用同步轉(zhuǎn)速 1500r/min,滿載轉(zhuǎn)速1440r/min的電動(dòng)機(jī),查附表 K.2,得其型號(hào)和主要數(shù)據(jù)如下:表2 電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)型號(hào)額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額 定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額 定轉(zhuǎn)矩Y132
8、M-27.5kw1500 r/mini440r/min2.22.2表3電動(dòng)機(jī)安裝及有關(guān)尺寸主要參數(shù)中心高外形尺寸L( AC/2+AD) 乂HD底腳安裝尺寸A汨地腳螺栓直徑K軸伸尺寸D漢E鍵公稱尺寸FS132515mm x 345mm x315mm216mm x278mm12mm38mm x80mm10mm x8mm2.3確定傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及其分配取電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min,按表5.2,V可知,普通V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比24,單 級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比為 36因此,可計(jì)算得到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的總傳動(dòng)比為:v 漢6010001.25漢 60 心000.nw75.59 r/min兀D3.14 漢315
9、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍:n d 二 nwi)2 =75.59 (24) (3 6) = 433051814.16r/mi n選擇電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速為1440r/min合適。傳動(dòng)裝置得總傳動(dòng)比:匚=匹二!440 19.05nw 75.59取單級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比:i2 =5i 19 05則V帶傳動(dòng)比:h二丄二竺5 =3.81i252.4計(jì)算傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩各軸輸入功率:電動(dòng)機(jī)軸輸出功率:Pd =5.630kw軸I (減速器高速軸)輸入功率:R =只=0.95漢5.630= 5.35kw軸II (減速器低速軸)輸入功率:P2 = 2 3P1 =0.97 0.98 5.35 =5.09kw各軸
10、轉(zhuǎn)速:電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)速:nm =144 0/mi n軸 I 轉(zhuǎn)速:山 4 =1440 =377.95 r/minii 3.81軸 II 轉(zhuǎn)速:= 377J5 = 75.59 r/mini25各軸轉(zhuǎn)矩:電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)矩:Td =9550旦=9550 竺3 =37.34 N mnm1440軸 I 轉(zhuǎn)矩:Ti=9550 -=9550 135.18N mni377.95軸 II 轉(zhuǎn)矩:T2=9550 p=9550 643.07N mn275.59表4各級(jí)傳動(dòng)功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩參數(shù)輸入功率(kW)轉(zhuǎn)速n (rpm)輸入轉(zhuǎn)矩T( N m)傳動(dòng)比i效率H電動(dòng)機(jī)軸P 5.630144037.343.810.95軸15.
11、35377.95135.18軸II5.0975.59643.0750.96三、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.1.1 計(jì)算功率Pc根據(jù)V帶傳動(dòng)工作條件,查表8.3,可得工作情況系數(shù) Ka =1.2,所以:巳=KAPd =1.2 5.630 =6.756kw3.1.2 帶型選擇根據(jù)Pc及n1,由圖8.11,選用B型V帶3.1.3 帶輪設(shè)計(jì)dd1、dd2由表8.4選dd1 =140 mm,根據(jù)式(8.10),從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑為:dd2 = dcM = 3.81 1 4 0 5 3 31mm3.1.4 驗(yàn)算帶速v二ddi nm60 10003.14 140 144060 1000=10.5
12、 5 0 4n/s初選傳動(dòng)中心距范圍為:0.5(dd1 dd2)- a _ 2(dd 1dd2)在5m/s25m/s之間。故帶的速度合適。3.1.5 確定V帶的傳動(dòng)中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld即 335 乞 a0 豈1340,初定 a0=500mmV帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度:兀(dd2ddj23.143902Lq =2a(dd1 dd2) 咚 巴 2 500(140 530)2127.95mm24ao24 500選取帶的基準(zhǔn)直徑長(zhǎng)度。Ld = 2240mm按式(12-20)計(jì)算實(shí)際中心距:L0 - Lda = a0556.025mm23.1.6 包角及其驗(yàn)算M由式(8.4)得:0 dd? dd10 530140
13、000=180 咚 史 57.3 =18057.3 =139.811 20a556.025故主動(dòng)輪上的包角合適。3.1.7 帶根數(shù)Z由 nm =1440r/min,dd1 =140mm,查表(8.2)得 KL =1.00,查表(8.5),得 PQ =1.00kw,查表(8.6)得 :P0=0.17kw,查表(8.7)得 K :. =0.89,所以由式(8.21)得:PC6.756z6.49(PoPQ)K -Kl(1.00 0.17) 0.89 1.00取z=7根。3.1.8 預(yù)緊力計(jì)算Fq查表8.1得q=0.19kg/m,所以由式(8.22)得:500Pc.5-1) qvaFoFK500 6.
14、7561)0.19 10.5504 103.89 N7 10.5504 0.893.1.9 壓軸力計(jì)算Fq由式(8.23)得:ct1139.81Fq =2zF0Si 2 =2 7 103.89Sin1365.92N2 23.1.10帶輪的結(jié)構(gòu)表5帶輪結(jié)構(gòu)尺寸(mm)小帶輪 外徑da1大帶輪外徑da2基準(zhǔn) 寬度bd基準(zhǔn)線槽深 hamin基準(zhǔn)線下 槽深hamax槽間距e槽邊 距 fmin最小輪 緣厚酩in帶輪寬B槽 型147537143.510.81911.57.5137BV帶輪采用HT200制造,允許最大圓周速度為25m/s。圖2V帶大帶輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.2.1 選擇齒輪類型、材料
15、、精度及參數(shù)選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)(外嚙合)選擇齒輪材料(考慮到齒輪使用壽命較長(zhǎng))小齒輪材料取為45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì),HBS1=250 ( GB699-1988)大齒輪材料取為45號(hào)鋼,正火,HBS2=200 (GB699-1988) 選取齒輪為8級(jí)的精度 (GB10095-1998) 初選螺旋角1=14 選小齒輪齒數(shù)z1 =24;大齒輪的齒數(shù)z2 = 24 5=1203.2.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度或齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)I 中心距a(u 1)3(30狀V &H普aU式中:-雹m:t H l=540MPa由表7.4,選用K=1.1許用接觸應(yīng)力:由圖7.26查得:小齒輪:!齊J=580MPa 大齒輪: X
16、 2=540MPa 選用K,載荷系數(shù),因載荷比較平穩(wěn),齒輪相對(duì)軸承對(duì)稱布置, 弓a,齒寬系數(shù),輕型減速器宇a =0.3U,齒數(shù)比,U=5大齒輪齒寬(大齒輪)b2=70mma _ (5 1)3(345)21.1 135.18 10000.3 域 5=192.59 mm 計(jì)算模數(shù)mn2aCos:2 192.59Cos142.60 Z z224 120取標(biāo)準(zhǔn)值mn=3.0mm,按-=14估算中心距mn(Z1 Z2)2Cos :3 (24 120)=222.16 mm圓整中心距,取a = 225mm 修正螺旋角R口(乙匕2)3x(24+120)-=arcCos - - arcCos16.2602a2漢
17、195 驗(yàn)算模數(shù)2aCosPmn3.00Z1 Z2又因?yàn)? -16.260在820之間,合適。 計(jì)算兩齒輪分度圓直徑mnz3 24小齒輪 d1:75mmCosP Cos16.260m-Z23 120大齒輪 d?3 7 mmCosE Cos16.2 6 0 計(jì)算齒寬b - a =0.3 225=67.5mm小齒輪齒寬(齒輪軸)b|=75mm323 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度或齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核-1.6KTYfCosB二Fbmn Z| t J其中L f型Sf當(dāng)量齒數(shù):ZiCos3 :324 =27.13Cos316.260Zv2Z2120Cos _Cos316.26= 135.63安全系數(shù)由表7.5取S
18、f -1.3 ,齒形系數(shù):查圖 7.23 得Yfi=2.65,Yf2=2.21彎曲疲勞強(qiáng)度極限:cFlim1 =200MPa,匚Fiim2 =180MPa則:-Fl1.6KT1Cos-Zbm;Yfi-=6 135180Cos16.2602.65MPa 二.37.365 MPa75 32 24;F2=6.68MPa 4F21Yfs均滿足彎曲疲勞強(qiáng)度要求。3.2.4 齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算表6齒輪幾何尺寸名稱代號(hào)計(jì)算公式與結(jié)果法向模數(shù)mn設(shè)計(jì)和校核得出。3端面模數(shù)mtg = mn / CosP3.12螺旋角一般為8 2016.260法向壓力角叫標(biāo)準(zhǔn)值20 端面壓力角tat =arcta n(ta
19、na*/cos P) =20.73分度圓直徑di、d2d = m, Z75.00mm375.00mm齒頂咼haha = mn3mm齒根高h(yuǎn)fhf =1.25mn3.75mm全齒高h(yuǎn)h = ha +hf6.75mm頂隙c0.75mm齒頂圓直徑dal、da2da =d +2mn81mm 381mm齒根圓直徑dfl、df2df =d 2.5mn67.5mm367.5mm中心距aa =(乙 +Z2)m“/2Cos0225mm傳動(dòng)比i = z2lz =5壓力角Otn標(biāo)準(zhǔn)值20=齒數(shù)z1、z225125齒寬m、b275mm 70mm螺旋方向左旋 右旋325齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒頂圓直徑與軸徑接近,把小齒輪做成齒輪
20、軸。齒頂圓直徑da三500mm,用鍛造齒輪。小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu),大齒輪采用腹板式大齒輪。大齒輪尺寸:代號(hào)計(jì)算公式結(jié)果ds65D31.6 ds104D2(0.250.35)( Do- D3)60Di(D0 + D3)12222da380df318.75d375b70Doda- (ioi4) mn340c0.20.3b14四、鑄造減速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸表7鑄造減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算結(jié)果名稱代號(hào)尺寸(mm)底座壁厚68箱蓋壁厚&8座上部凸緣厚度ho12底座下部凸緣厚度h120軸承座連接螺栓凸緣厚度h212底座加強(qiáng)肋厚度e8箱底加強(qiáng)肋厚度e17地腳螺栓直徑d16地腳螺栓數(shù)目n6軸承座連接螺栓直
21、徑d212底座與箱蓋連接螺栓直徑d38軸承蓋固定螺釘直徑d48視孔蓋固定螺釘直徑d56軸承蓋螺釘分布直徑D1110 150軸承座凸緣端面直徑D2130170螺栓孔凸緣的配置尺寸、C2、D 0222030地腳螺栓孔凸緣的配置尺寸c1、c2、D 0282445箱體內(nèi)壁與齒頂圓的距離12箱體內(nèi)壁與齒輪端面的距離A112底座深度H195底座咼度H1215木目高度H2185外箱壁至軸承座端面距離I13224箱底內(nèi)壁橫向?qū)挾萀1468其他圓角R0、r1、r 2163 12五、軸的設(shè)計(jì)5.1高速軸設(shè)計(jì)5.1.1 選擇軸的材料選取45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì),HBS=2305.1.2 初步估算軸的最小直徑根據(jù)表(10.2)
22、,取C=110,得:d _C3 Pl =1103 5.35 = 26.61mmY 口 377.955.1.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),初定軸徑及軸向尺寸因?yàn)榕cV帶聯(lián)接處有一鍵槽,所以直徑應(yīng)增大 5%,考慮帶輪的機(jī)構(gòu)要求和 軸的剛度,取裝帶輪出軸徑dmin =30mm,根據(jù)密封件的尺寸,選取裝軸承處的軸 徑為 d=40mm。1) 兩軸承致電見(jiàn)的距離:= B 2 計(jì) 2:2 B,式中:耳,小齒輪齒寬,B1 =75mm冷,箱體內(nèi)壁與小齒輪端面的間隙, M=12mm厶2,箱體內(nèi)壁與軸承端面的距離,2=10mmB,軸承寬度,選取 6308深溝球軸承,B=23mm由此,解得,L1=75+24+20+23=142mm
23、2) 帶輪對(duì)稱線到軸承支點(diǎn)的距離:L2l2 l3 k 邑2 2式中:l2,軸承蓋高度 12 =、 C c 5 t - 2 - B =8+22+20+5+10-10-23=32mm t,軸承蓋凸緣厚度,t=1.2d4=9.6mm,取10mmI3,螺栓頭端面至帶輪端面的距離,b=15mmk,軸承蓋M8螺栓頭的高度,查表可得k=5.3B3,帶輪寬度 B3=2f (n- 1)e = 80mmBB3 2380解得,L2l2 l3 k 332 15 5.3103.8mm2222取 L2=104mm.5.2低速軸設(shè)計(jì)5.2.1 選擇軸的材料選擇45號(hào)鋼,正火,HBS=2305.2.2 初步估算軸的最小直徑根
24、據(jù)教材公式,取C=110,得:d J止=110卯 5.09 = 44.75mm丫門2V 68.57523軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),初定軸徑及軸向尺寸初定軸徑及軸向尺寸:考慮聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)要求及軸的剛度,所以直徑應(yīng)增大 5%,取裝聯(lián)軸器處軸 dmin =50mm。聯(lián)軸器LX4處軸徑取50mm。安裝長(zhǎng)度L=112mm。按軸的結(jié)構(gòu)和 強(qiáng)度要求選取軸承處的軸徑d=60mm,初選軸承型號(hào)為6312深溝球軸承。D=130,B=31.考慮到要求箱體內(nèi)壁平整,根據(jù)高速軸尺寸計(jì)算低速軸尺寸為:L4 =70 14.5 2 10 2 3 150mm聯(lián)軸器配合對(duì)稱線至軸承支點(diǎn)的距離L3 = B l2 l3 k L2 2式中:12,
25、軸承蓋的凸緣厚度,12 二 c2 5 t - 2 - B=8 22 205 10 -10 -31 =24mmI3,螺栓頭端面至帶輪端面的距離,15mmk,軸承蓋M8螺栓頭的高度,查表可得k=5.3L,聯(lián)軸器配合長(zhǎng)度,L=112mmBL 31112L3l2 l3 k24 15 5.3115.8mm2222取 L3 = 116mm圖3兩軸在減速箱中的裝配簡(jiǎn)圖5.3校核軸的強(qiáng)度531 按彎扭合成校核高速軸的強(qiáng)度 小齒輪受力分析圓周力:2T12 燈 35180Tt113 6 0.&Nd175徑向力:Ft1 ta nr 3604.8ta n20F r11366.70 NCosCo 16.260軸向力:F
26、a1=Ft1tan : =3604.8 tan16.260 “051.39N(1 )水平平面支反力Rah =Rbh 工甩=1802.4N2(2 )垂直平面支反力ZMb =0Rav 142-Fr1 71-Fa1 4,2-0(104 142) =0得:Rav =3327.32NQ,傳送帶作用在軸上的壓力,Q=1365.92NZF =0Rbv 二 Rav 一 Q 一 Fr1 = 594.70N(3) 水平平面彎矩Mch 二-Rbh 142/2 =-127970.4(N mm)(4) 垂直平面彎矩Mav104 = -142055.68(N mm)MCV1 = -Q(104 142/2) Rav 142
27、/2=2796.28(N mm)McV2 - -Rbv 142/2 - -4 2 2 27?N mm)(5 )合成彎矩M A = M AV = T42055.68(N mm)M C1 = . M CH M CV1=127970.42 2796.282 =128000.95(N mm)22M C2 =. M CH M CV2h127970.42 42223.72 =134756.31(N mm)(6)扭矩扭轉(zhuǎn)矩=135180 N mm(7 )計(jì)算彎矩當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)變力時(shí),取系數(shù) :=0.6,貝U:M eDmD (: T1)2=.02(0.6 135180)2 =81108(N mm)Me
28、A=142055.682 (0.6 135180)2 =163579.72(N mm)M eC1=151534.65(N mm)M eC27C2 +(5)2= 134756.31(N mm)(8 )繪制彎矩、扭矩圖軸的材料是45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理,其拉伸強(qiáng)度極限 匚b=650MPa,對(duì)稱循環(huán)應(yīng)變力時(shí)的許 用應(yīng)力 L 4 b=60MPa。由彎矩圖可以知道,A剖面的計(jì)算彎矩最大,該處的計(jì)算應(yīng)力為:-caA皿;,.二 163579.72 : 25.56MPa 二 60MPa (安全)W0.1dA0.1 403二 caDM caD M caD 81108st =D剖面的軸徑最小,該處的計(jì)算應(yīng)力為:33 狂
29、 30.04MPa &斗=60MPa (安全)W0.1dD 0.1 30lllllllllilllHIIIIIIIIIIIUI圖4高速軸的受力、彎矩、合成彎矩、轉(zhuǎn)矩、計(jì)算彎矩圖532按彎扭合成校核低速軸的強(qiáng)度圓周力:Ft2d2375徑向力:Fr2Ft2 tan: nCos:3429.71 tan20Cos16.260=130Q32N軸向力:Fa2 二Ft2tan =3429.7 tan16.260 = 1000.32N(1 )水平平面支反力Rah 二 Rbh 二壓=3429.71 =1714.86N2 2(2 )垂直平面支反力1MB =0Rav 150-Fr2 150/2-Fa2 d2/2=o
30、得:RAv 二-883.57NiF =0Rbv = Rav - Fr2 - -2183.89N(3 )水平平面彎矩。Mch 二-Rbh 150/2 =-128614.5(N mm)(4)垂直平面彎矩M AV =0M CV1 = Rav 1 4 02-66267 .75( N mm)McV2 - -Rbv 150/2 =163791.75(N mm)(5 )合成彎矩M A = M AV =0M C1 = . M CH M CV1二 128614.52 66267.752 =144682.77(N mm)CH M CV2=12861452 163791.752 =208253.28(N mm)(6
31、)扭矩扭轉(zhuǎn)矩 T2 = 643070N mm(7 )計(jì)算彎矩M eD = JM; +(口)2=.02(0.6 643070)2 = 385842 ( N mm)=.02 (0.6 643070 )2 =385842 (N mm)Med = JMC1 +(呵1)2=412076.63(N mm)MeC2 二 JmC?CT2=208253.28(N mm)(8 )繪制彎矩、扭矩圖軸的材料是45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理,其拉伸強(qiáng)度極限;b =650MPa,對(duì)稱循環(huán)應(yīng)變力時(shí)的許用應(yīng)力-b =60MPa。由彎矩圖可以知道,C剖面的計(jì)算彎矩最大,該處的計(jì)算應(yīng)力為:M c a C ftWM c a C0.1dC412
32、076.630.1 703:12.01M P a:二 60M P a (安全)D剖面的軸徑最小,該處的計(jì)算應(yīng)力為:(Qi f WWWM c a D0.1dD38584230.1 7011.25M P a:二 b =60M Pa仗)蚤百唱的蔻力和直矩!3圖5低速軸的受力、彎矩、合成彎矩、轉(zhuǎn)矩、計(jì)算彎矩圖六、滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算6.1高速軸上的滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)6.1.1 軸上徑向、軸向載荷分析軸承A的徑向載荷:Ra =J(Rah )2 (Rav)2 1802.423327.322 =3784.1N軸承B的徑向載荷:Rb 二(Rbh )2 (Rbv)2 二 1802.42 594.72 =1897.98
33、N6.1.2 軸承選型與校核(1)軸承選型與安裝方式初步選取的軸承:6308深溝球軸承(高速軸上安裝一對(duì))查附表 H.2 得 Cr=40.8kN,Co=24.0kN安裝方式:加熱配合;通過(guò)加熱軸承或軸承座,利用熱膨脹將緊配合轉(zhuǎn)變?yōu)樗膳浜系陌惭b方法。是一種常用和省力的安裝方法。此法適于過(guò)盈量較大的軸承的安裝,熱裝前把軸承或可分離型軸承的圈套放入油箱中均勻加熱80-100 C ,然后從油中取出盡快裝到軸上,為防止冷卻后內(nèi)圈斷面和軸肩貼合不緊,軸承冷卻后可以再進(jìn)行軸向緊固。軸承外圈與輕金屬制的軸承座配合時(shí),采用加熱軸承座的熱裝方法,可以避免配合面收到擦傷。用油箱加熱軸承時(shí),在距箱底一定距離處應(yīng)有一網(wǎng)
34、柵,或者用鉤子吊著軸承,軸承不能放到箱底上,以防止雜質(zhì)進(jìn)入軸承內(nèi)或不均勻的加熱,油箱中必須有溫度計(jì),嚴(yán)格控制油溫不得超過(guò)100C,以防止發(fā)生回火效應(yīng),使套圈的硬度降低(2)軸承內(nèi)部軸向力與軸承載荷計(jì)算由5.1.4知軸向力大小為:Fa -1051.39N而且該力指向軸承 A方向,所以軸承A的實(shí)際軸向載荷 A= Fa =1051.39N,軸承B的 軸向力為0.(3)軸承當(dāng)量載荷對(duì)于軸承 A,A/Co =0.0438,查表 12.11 得 e=0.26且 A/Ra= 0.262 e,所以 x=0.56,Y=1.71Pa 二 XRa YA = 0.56 3784.14 1.71 1051.39 = 3
35、917.00NPb -Rb -1897.98N(4)軸承壽命校核因兩端選擇同樣尺寸的軸承,選軸承A的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷 F ( F =PA )為計(jì)算依據(jù)。工作溫度正常,查表12.8得fr -1,按中等沖擊載荷,查表12.9得fF =1.2,按設(shè)計(jì)要求,軸承的壽命為L(zhǎng)h = 15000hhr106 (fTCr)360n(_fFF)106(40800 )360 377.95(1.2 3917.00)=28839hLhr - Lh選取的軸承合適。6.2低速軸上的滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)6.2.1 軸上徑向、軸向載荷分析軸承A的徑向載荷:Ra = ,(Rah )2 (Rav)2 二.1714.862 883.572
36、=1929.10N軸承B的徑向載荷:Rb (撿)2 (Rbv)2 二 1714.862 2183.892 =2776.71N6.2.2 軸承選型與校核(1)軸承選型與安裝方式初步選取的軸承:6312深溝球軸承(低速軸上安裝一對(duì))查附表 H.2 得 Cr=81.8kN,Co=51.8kN安裝方式:加熱配合;通過(guò)加熱軸承或軸承座,利用熱膨脹將緊配合轉(zhuǎn)變?yōu)樗膳浜系陌惭b方法。是一種常用和省力的安裝方法。此法適于過(guò)盈量較大的軸承的安裝,熱裝前把軸承或可分離型軸承的圈套放入油箱中均勻加熱80-100 C ,然后從油中取出盡快裝到軸上,為防止冷卻后內(nèi)圈斷面和軸肩貼合不緊,軸承冷卻后可以再進(jìn)行軸向緊固。軸承外
37、圈與輕金屬制的軸承座配合時(shí),采用加熱軸承座的熱裝方法,可以避免配合面收到擦傷。用油箱加熱軸承時(shí),在距箱底一定距離處應(yīng)有一網(wǎng)柵,或者用鉤子吊著軸承,軸承不能放到箱底上,以防止雜質(zhì)進(jìn)入軸承內(nèi)或不均勻的加熱,油箱中必須有溫度計(jì),嚴(yán)格控制油溫不得超過(guò)100C,以防止發(fā)生回火效應(yīng),使套圈的硬度降低。(2)軸承內(nèi)部軸向力與軸承載荷計(jì)算由5.2.4知軸向力大小為:Fa2 N000.32N而且該力指向軸承B方向,所以軸承 B的實(shí)際軸向載荷A二Fa2 -1000.32N,軸承A的軸向力為0.(3)軸承當(dāng)量載荷對(duì)于軸承 B,A/Co =0.019,查表 12.11 得 e=0.19A/ RB =0.36 e ,所
38、以 X=0.56,Y=203PA =Ra =1929.10NPb =XRb YA = 0.56 2776.71 2.30 1000.32 = 3855.69N(4) 軸承壽命校核因兩端選擇同樣尺寸的軸承,選軸承A的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷 F ( F = Pb )為計(jì)算依據(jù)。工作溫度正常,查表12.8得仃,按中等沖擊載荷,查表12.9得1.2,按設(shè)計(jì) 要求,軸承的壽命為 Lh =15000hLhr106(2)360n ( fF F )106(81800 )1218412.23h60 75.59 1.2 3855.69Lhr - Lh選取的軸承合適。表8滾動(dòng)軸承參數(shù)參數(shù)軸承型號(hào)基本額定動(dòng)載荷(N )高速軸
39、軸承630840800低速軸軸承631281800七、聯(lián)軸器的選擇和計(jì)算7.1聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩查表16.1取工作情況系數(shù)Kca =1.5,因前面計(jì)算得到的低速軸轉(zhuǎn)速在計(jì)算 電動(dòng)機(jī)功率時(shí)考慮功率備用系數(shù)K=1.2,故計(jì)算轉(zhuǎn)矩為:Tea 二 KcaT2/K 5 643.07/1.2 =803.84(N m)7.2許用轉(zhuǎn)速根據(jù)工作條件,選用彈性柱銷聯(lián)軸器LX4,查表J.3,得十字滑塊聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)矩T2500N m,許用轉(zhuǎn)速3870r/min。7.3配合軸徑配合軸徑d=50mm7.4配合長(zhǎng)度配合長(zhǎng)度 L=112mm表9聯(lián)軸器參數(shù)聯(lián)軸器型號(hào)許用轉(zhuǎn)矩許用轉(zhuǎn)速配合軸徑配合長(zhǎng)度LX42500387050112八、鍵連接的選擇和強(qiáng)度校核8.1高速軸V帶輪用鍵連接8.1.1 選用鍵類型選用圓頭普通平鍵(A型鍵),軸徑 d=5mm,輪觳長(zhǎng) B=45mm,查表 14.1 選鍵 A8 70 (GB/T1096-2003)8.1.2 鍵的強(qiáng)度校核鍵的材料選為45號(hào)鋼。因v25m/s; V帶輪材料為鑄鐵HT150。載荷輕微 沖擊,鍵聯(lián)接的許用應(yīng)力b L =5060MPa。鍵的工乍長(zhǎng)度占一:86mm,擠壓應(yīng)力cb二滿足強(qiáng)度要求。4T, 1000hld4 138.80 10007 66 30=40.06 MPa : L_- b8.2低速軸齒輪用鍵連接8.2.1 選用鍵類型選用圓頭普通
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