簡(jiǎn)易拉床傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)

1、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)方向課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)用于拉削花鍵孔的簡(jiǎn)易拉床傳動(dòng)裝置，如圖8-1所示。圖8-1 簡(jiǎn)易拉床傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)參考圖原始數(shù)據(jù)拉刀切削力F（）14400拉刀拉削速度5.42絲杠螺距12工作條件：兩班制工作，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)。使用期限：工作期限為5年。生產(chǎn)批量：小批量生產(chǎn)。設(shè)計(jì)任務(wù)1）完成拉床總體傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)和論證，繪制總體設(shè)計(jì)原理方案圖。2）完成拉床主要傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3）完成裝配圖1張（或），零件圖2張（）。4）編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)1份。二、傳動(dòng)方案的擬定與分析傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)裝置和工作機(jī)組成。傳動(dòng)裝置圖如下圖所示：該方案首先是帶傳動(dòng)，然

2、后是錐齒輪傳動(dòng)。帶傳動(dòng)有過(guò)載保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，還可以緩和沖擊和振動(dòng)。錐齒輪傳動(dòng)采用閉式傳動(dòng)，主要作用是換向。齒輪、軸和軸承等都裝在封閉箱體內(nèi)，潤(rùn)滑條件良好，灰塵不易進(jìn)入。絲杠將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)螺母轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng),由普通絲杠或滾珠絲杠傳動(dòng)，可獲得很高的精度和平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)，從而滿足工作機(jī)的要求。三、電動(dòng)機(jī)的選擇1、電動(dòng)機(jī)類型的選擇選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，380V電壓。2、電動(dòng)機(jī)功率選擇（1）傳動(dòng)裝置的總效率：（2）電機(jī)所需的功率：3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算絲杠工作轉(zhuǎn)速：按機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)P7表1推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取圓錐齒輪傳動(dòng)減速器傳動(dòng)比范圍，取V帶傳動(dòng)比，則總傳動(dòng)比合理范圍為I總=29。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

3、的可選范圍為：。符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有1000、1500和3000r/min。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊(cè)查出有兩種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有三種傳動(dòng)比方案，綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，可見(jiàn)第2方案比較適合，則選n=1500r/min。4、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)以上選用的電動(dòng)機(jī)類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y100L2-4。其主要性能：額定功率3KW；滿載轉(zhuǎn)速1420r/min；額定轉(zhuǎn)矩2.2。四、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比1、總傳動(dòng)比2、分配各級(jí)傳動(dòng)比（1） 據(jù)指導(dǎo)書(shū)P7表1，取帶傳動(dòng)（2）五、動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算1、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速2、計(jì)算各軸的

4、功率P1=P電機(jī)=1.46KWP2=P1×帶=1.5×0.96=1.40 KWP3=P2×軸承×齒輪=1.44×0.98×0.96=1.31KW3、計(jì)算各軸扭矩T1(電動(dòng)機(jī)軸)=9.55×106P1/n1=9.55×106×1.46/1420=9819 N·mmT2(帶輪軸)=9.55×106P2/n2=9.55×106×1.40/710=18831 N·mmT3(齒輪軸)=9.55×106P3/n3=9.55×106×1.3

5、1/449.4=27838 N·mm六、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算Ø V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1、選擇普通V帶截型由教材P156表8-7取kA=1.2PC=KAP=1.2×3=3.6KW由教材P157圖8-11選用A型V帶2、確定帶輪基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速由教材教材P157圖8-11推薦的小帶輪基準(zhǔn)直徑為：80100mm，則取dd1=90mm>dmin=75 mm dd2=n1/n2·dd1=1420/710×90=180mm由教材P157表8-8，取dd2=180mm 實(shí)際從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2=n1·dd1/dd2=1400×90/180

6、=710r/min帶速V：V=dd1n1/60×1000=×90×1420/60×1000=6.7m/s在525m/s范圍內(nèi)，帶速合適3、確定帶長(zhǎng)和中心矩由圖示知：中心距a=1065mm 由教材P158式（8-22）L d0=2a+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4a得：L d0=2556mm根據(jù)教材P146表（8-2）取Ld=2500mm4、驗(yàn)算小帶輪包角1=1800-（dd2-dd1）/a×57.30 =1800-（180-90）/1065×57.30=1800-5.90=174.10>1200（適用）5、

7、確定帶的根數(shù)根據(jù)教材P152表（8-4a）查得：P0=1.07KW根據(jù)教材P153表（8-4b）查得：P0=0.17KW根據(jù)教材P155表（8-5）查得：K=0.99根據(jù)教材P146表（8-2）查得：KL=0.9由教材P158式（8-26）得：Z=PC/Pr=PC/(P0+P0) KKL=3.6/(1.07+0.17) ×0.99×1.09=2.69取Z=36、計(jì)算軸上壓力由教材P149表8-3查得q=0.10kg/m，由教材P158式（8-27）單根V帶的初拉力：F0=500PC/ZV（2.5/K-1）+qV2=500×3.6/（3×6.7）×

8、;(2.5/0.99-1)+0.10×6.72=141.07N則作用在軸承的壓力Fp，由教材P159式（8-28）得：Fp=2ZF0sin1/2=2×3×141.07×sin174.10/2=845.29NØ 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1、選擇齒輪材料、精度等級(jí)及齒數(shù)選用閉式直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，根據(jù)課本表10-1，小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。根據(jù)課本表10-8，選擇7級(jí)精度。齒面粗糙度Ra1.63.2m按齒形制齒形角，頂隙系數(shù)，齒頂高系數(shù)，螺旋角，軸夾角，不變位，齒高用頂隙收縮齒。傳動(dòng)

9、比u=/=1.58節(jié)錐角，不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)：=15.292選=16，=u=1.58×16=252、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式： 2.92選載荷系數(shù)=2，小齒輪傳遞的扭矩=95.5×10/=1.88×10N·mm，選取齒寬系數(shù)=0.3，由課本表10-6查得材料彈性影響系數(shù)。由圖10-21d按齒面的硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞極限。計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 試算小齒輪的分度圓直徑 代入中的較小值得2.92=75.788mm計(jì)算圓周速度v mmm/s計(jì)算載荷系數(shù)齒輪的使用系數(shù)載荷狀態(tài)均勻

10、平穩(wěn)，查表10-2得=1.0。由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)=1.1。由表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)=1.1。依據(jù)大齒輪兩端支承，小齒輪懸臂布置，查表10-9得軸承系數(shù)=1.25由公式=1.5=1.5×1.25=1.875接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)=1×1.1×1.1×1.875=2.27按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑=75.788×=79.06mmm=/=79.06/18=4.39mm取標(biāo)準(zhǔn)值m = 5 mm計(jì)算齒輪的相關(guān)參數(shù)=5×16=80mm =5×25=125mm 確定并圓整齒寬b=R=0.3×72.28=21.6

11、8mm圓整取 3、校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù)K=2.06計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)=/cos=16/cos=17.89=/cos=54/cos=55.90查表10-5得 =2.85,=1.54,=2.13,=1.85計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.82，=0.87取安全系數(shù)=1.4 由圖10-20c查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500Mpa =380Mpa 按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力確定許用彎曲應(yīng)力校核彎曲強(qiáng)度根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件公式滿足彎曲強(qiáng)度要求，所選參數(shù)合適。七、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算Ø 輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、按扭矩初算軸徑選用45調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS根據(jù)教材P370（

12、15-2）式，并查表15-3，取A0=115d115 (1.40/710)1/3mm=20.4mm考慮有兩個(gè)鍵槽，將直徑增大10%-15%，則：d=20.4×(1+10%)mm=22.44mm選d=24mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）軸上零件的定位，固定和裝配輸入軸為懸浮軸，軸的左端安裝大帶輪，右端安裝齒輪，帶輪和齒輪周向用平鍵固定，齒輪左面由軸肩定位，右面用軸端擋圈軸向固定，帶輪左面由軸肩定位，右面由套筒定位。中間軸承由軸承端蓋定位。（2）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度I段：取L1=50mm d1=24mmII段：h=2c c=1.5mmd2=d1+2h=24+2×2×1.5=

13、30mm初選用30206型圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑為30mm，寬度為16mm。取套筒長(zhǎng)為20mm，通過(guò)軸承端蓋軸段長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)軸承端蓋的寬度，并考慮齒輪和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離而定，故II段長(zhǎng)：L2=（2+20+16+25）=63mmIII段：直徑d3= d2+2h=30+2×2×1.5= 36mm L3=70mmIV段：取 d4=40mm（3）按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算小錐齒輪分度圓直徑：已知d1=80mm 平均分度圓直徑mm 求轉(zhuǎn)矩：已知T2=18831N·mm求圓周力Ft：根據(jù)教材P225（10-22）式得= 2×18831/68=553.85N求徑向力Fr根據(jù)教材

14、P225（10-22）式得n 求支反力FAX、FAZFAX =Fr=180.30NFAZ =Ft=553.85Nn 截面C在垂直面彎矩為MC1=FAX/2=180.30×25=4507.60N·mmn 截面C在水平面彎矩為MC2=FAZ/2=553.85×25=13846.25N·mmn 計(jì)算合成彎矩MC=（MC12+MC22）1/2=14561.49 Nmmn 計(jì)算當(dāng)量彎矩：根據(jù)教材選=1Mec=MC2+(T)21/2=23804.28N·mmn 校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度由式（15-5）e=Mec/（0.1d3）=23804.28/(0.1

15、15;243)=17.2Mpa<-1b=60Mpa此軸強(qiáng)度足夠Ø 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度（217255HBS）根據(jù)教材P370頁(yè)式（15-2），表（15-3）取c=115dc(P3/n3)1/3=115(1.31/449.4)1/3=21.4mm，取=24mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）軸上的零件定位，固定和裝配將小錐齒輪安排在箱體左側(cè)，齒輪左面由套筒定位，右面用軸肩軸向固定，周向用平鍵連接。兩軸承分別以軸承端蓋和套筒定位。半聯(lián)軸器由軸肩定位（2）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度I段：輸出軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔直相適應(yīng)，故

16、需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查課本表14-1，故取，則查指導(dǎo)書(shū)表6-101，選LT4彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為63。半聯(lián)軸器的孔徑=24mm，故取=24mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度選安裝軸承處直徑d=30mm，因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力，故選用圓錐滾子軸承。初步選用30206圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑為30mm，寬度為16mm。套筒長(zhǎng)為20mm，所以a段長(zhǎng)度；c段長(zhǎng)度；b段長(zhǎng)度可根據(jù)箱體的總體尺寸和小錐齒輪的直徑確定取150mm，直徑取36mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為50mm，所以d段長(zhǎng)度為。（3）按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算大錐齒輪平均分度圓直徑： 求轉(zhuǎn)矩：已知T3=27838N·m

17、m求圓周力Ft：根據(jù)教材P225（10-22）式得求徑向力Fr根據(jù)教材P225（10-22）式得n 求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY =/2=262NFAZ=FBZ =/2=42.65Nn 截面D在垂直面彎矩為MC1=FAXL/2=262×110=28.82N·mn 截面D在水平面彎矩為MC2=FAZL/2=42.65×110=4.69N·mn 計(jì)算合成彎矩MC=（MC12+MC22）1/2=（28.822+4.492）1/2=29.20N·mn 計(jì)算當(dāng)量彎矩：根據(jù)教材選=1Mec=MC2+(T3)21/2=29.202+(

18、1×61.65)21/2 =68.22N·mn 校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度由式（15-5）e=Mec/（0.1d3）=68.22/(0.1×243)=4.93Mpa<-1b=60Mpa八、滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命：2×8×360×5=28800h1、輸入軸上的軸承計(jì)算已知=710r/min 初選軸承為30206圓錐滾子軸承，e=0.37，Y=1.6（1）求軸承的軸向力： （2）求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 由教材P321表13-6查得fP=1.5根據(jù)教材P320式13-5a得 P=1.5=270.45N（3）計(jì)算軸承壽命

19、LH>28800此軸承合格2、輸出軸上的軸承計(jì)算已知=449.4r/min 初選軸承為30206圓錐滾子軸承，e=0.37，Y=1.6（1）求軸承的軸向力： （2）求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 由教材P321表13-6查得fP=1根據(jù)教材P320式13-5a得 P=85.29N（3）計(jì)算軸承壽命LH>21900此軸承合格九、鍵連接的選擇及校核計(jì)算1、大帶輪與軸連接采用平鍵連接軸徑d=36mm，L=70mm查手冊(cè)P51 選用A型平鍵，得：b=10 h=8 L=70即：鍵10×70 GB/T1096-2003 l=L-b=70-10=60mm T2=18831N·mm 根據(jù)教材

20、P106式6-1得p=4T2/dhl=4×18831/36×8×60=4.36Mpa<p(120Mpa)2、小齒輪與軸連接采用平鍵連接軸徑d1=24mm，L1=50mm查手冊(cè)P51 選用C型平鍵，得：b=8 h=7 L=50即：鍵C8×50 GB/T1096-2003 l=L-b=50-8=42mm T2=18831N·mm 根據(jù)教材P106式6-1得p=4T2/dhl=4×18831/24×7×42=10.67Mpa<p(110Mpa)3、大齒輪與軸連接采用平鍵連接軸徑d=30mm，L=86mm查手冊(cè)

21、P51 選用C型平鍵，得：b=8 h=7 L=40即：鍵C8×40 GB/T1096-2003 l=L-b=40-8=32mm T3=27838N·mm根據(jù)教材P106式6-1得p=4T3/dhl=4×27838/30×7×32=15.78Mpa<p(110Mpa)3、聯(lián)軸器與軸連接采用平鍵連接軸徑d=24mm，L=50mm查手冊(cè)P51 選用C型平鍵，得：b=8 h=7 L=50即：鍵C8×50 GB/T1096-2003 l=L-b=50-8=42mm T3=27838N·mm根據(jù)教材P106式6-1得p=4T3/d

22、hl=4×27838/30×7×42=15.78Mpa<p(110Mpa)十、聯(lián)軸器的選擇及校核計(jì)算1.類型選擇在軸的計(jì)算中已選定聯(lián)軸器型號(hào)，選LT4彈性套柱聯(lián)軸器。其公稱轉(zhuǎn)矩為，許用轉(zhuǎn)速為5700 r/min。軸徑為20-42mm之間，故合用。2.載荷計(jì)算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查課本表14-1，取，則十一、減速器的潤(rùn)滑與密封1、齒輪的潤(rùn)滑采用浸油潤(rùn)滑，浸油潤(rùn)滑不但起到潤(rùn)滑的作用，同時(shí)有助箱體散熱。為了避免浸油的攪動(dòng)功耗太大及保證齒輪嚙合區(qū)的充分潤(rùn)滑，傳動(dòng)件浸入油中的深度不宜太深或太淺2、滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑軸承部分采用脂潤(rùn)滑3、密封軸承蓋上均裝墊片，透蓋上裝密封圈，十二、箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、減速器結(jié)構(gòu)減速器由箱體、軸系部件、附件組成，其具體結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)裝配圖及零件圖。2、注意事項(xiàng)（1）裝配前，所有的零件用煤油清洗，箱體內(nèi)壁涂上兩層不被機(jī)油浸蝕的涂料；（2）齒輪的齒側(cè)間隙最小= 0.09mm，齒面接觸斑點(diǎn)高度>45%，長(zhǎng)度>60%；（3）圓錐滾子軸承的軸向游隙均為0.100.15mm；用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑；（4