V帶——單級圓柱減速器機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說明書

1、機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書一、傳動方案擬定.2二、電動機(jī)的選擇.2三、計算總傳動比及分配各級的傳動比.4四、運(yùn)動參數(shù)及動力參數(shù)計算.5五、傳動零件的設(shè)計計算.6六、軸的設(shè)計計算.12七、滾動軸承的選擇及校核計算.19八、鍵聯(lián)接的選擇及計算22設(shè)計題目：V帶一一單級圓柱減速器機(jī)電系01機(jī)電工程班設(shè)計者：魏煥輝學(xué)號：29號指導(dǎo)教師：夏耘二。三年六月十四日計算過程及計算說明一、傳動方案擬定第三組：設(shè)計單級圓柱齒輪減速器和一級帶傳動(1)工作條件：使用年限8年，工作為二班工作制，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。(2)原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力F=1000N;帶速V=2.0m/s;滾筒直徑D=500mm;滾筒長度L=50

2、0mm。二、電動機(jī)選擇1、電動機(jī)類型的選擇：Y系列三相異步電動機(jī)2、電動機(jī)功率選擇：(1)傳動裝置的總功率：2刀總一"帶X”軸承X”齒輪X”聯(lián)軸器XX滾筒=0.96X0.982X0.97X0.99X0.96=0.85(2)電機(jī)所需的工作功率：P工作=FV/10004總=1000X2/1000X0.8412F=1000NV=2.0m/sD=500mmL=500mmn滾筒=76.4r/min“總=0.8412P工作=2.4KW=2.4KW13、確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速：計算滾筒工作轉(zhuǎn)速:n筒=60X1000V/兀D=60X1000X2.0/；：X50=76.43r/min按手冊P7表1推薦的傳動比

3、合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍Ia=36o取V帶傳動比I1=24,則總傳動比理時范圍為I3=624。故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為n'd=Iaxnw=(624)X76.43=4591834r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、和1500r/min。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出有三種適用的電動機(jī)型號：因此有三種傳支比方案：如指導(dǎo)書P15頁第一表。綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見第2方案比較適合，則選n=1000r/min。4、確定電動機(jī)型號根據(jù)以上選用的電動機(jī)類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動機(jī)型號為Y132S-6。其主

4、要性能：額定功率：3KW,滿載轉(zhuǎn)速960r/min,額定轉(zhuǎn)矩2.0。質(zhì)量63kg。三、計算總傳動比及分配各級的傳動比1、總傳動比：i總二門電動/n筒=960/76.4=12.572、分配各級偉動比(1)據(jù)指導(dǎo)書P7表1,取齒輪i齒輪=6(單級減速器i=36合理)(2)i總=齒輪xI帶i帶=i總/i齒輪=12.57/6=2.095四、運(yùn)動參數(shù)及動力參數(shù)計算電動機(jī)型號Y132S-6i總=12.57據(jù)手冊得i齒輪=6i<=2.0951、計算各軸轉(zhuǎn)速(r/min)ni=n電機(jī)=960r/minni產(chǎn)ni/i帶=960/2.095=458.2(r/min)nII產(chǎn)nII/i齒輪=458.2/6=7

5、6.4(r/min)2、計算各軸的功率(KW)PI=P工作=2.4KWPII=PIxt帶=2.4x0.96=2.304KWPIII=PIIx”軸承x刀齒輪=2.304X0.98X0.96=2.168KW3、計算各軸扭矩(N-mm)TI=9.55x106PI/nI=9.55x106x2.4/960=23875NmmTII=9.55xi06PII/nII=9.55x106x2.304/458.2=48020.9NmmTIII=9.55x106PIII/nIII=9.55x106x2.168/76.4=271000Nmm五、傳動零件的設(shè)計計算1、 皮帶輪傳動的設(shè)計計算nI=960r/minnII=4

6、58.2r/minnIII=76.4r/minPI=2.4KWPII=2.304KWPIII=2.168KWTI=23875NmmTII=48020N-mmTIII=271000N-mm(1)選擇普通V帶截型由課本P83表5-9得：kA=1.2Pc=KaP=1.2x3=3.9KW由課本P82圖5-10得：選用A型V帶(2)確定帶輪基準(zhǔn)直徑，弁驗算帶速由課本圖5-10得，推薦的小帶輪基準(zhǔn)直徑為75700mm貝U取ddi=100mm>dmin=75dd2=ni/n2“1=960/458.2x100=209.5m11由課本P74表5-4,取dd2=200mm實際從動輪轉(zhuǎn)速=1dd1/dd2=9

7、60x100/200=480r/min轉(zhuǎn)速誤差為：出52'/=458.2-480/458.2=-0.048<0.05(允許)帶速V:V=兀dd1n1/60x1000=兀x100x960/60x1000=5.03m/s在525m/s范圍內(nèi)，帶速合適。(3)確定帶長和中心矩根據(jù)課本P84式(5-14)得0.7(dd1+dd2)<ac<2(dd1+dd2)dd2=209.5mm取標(biāo)準(zhǔn)值dd2=200mmn2'=480r/minV=5.03m/s210mmOo<600mm取ao=5000.7(100+200)0a002x(100+200)所以有：210mmwa0

8、0600mm由課本P84式（5-15）得：Lo=2ao+1.57（ddi+dd2）+（dd2-ddi）/4a0=2x500+1.57（100+200）+（200-100）2/4x500=1476mm根據(jù)課本P71表（5-2）取Ld=1400mm根據(jù)課本P84式（5-16）得：Ld=1400mmac=462mmaac+Ld-Lq/2=500+1400-1476/2=500-38=462mm（4）驗算小帶輪包角民1=180Q-dd2-dd"ax57.3Q=1800-200-100/462x57.3°=180Q-12.4Q=167.6°>120Q（適用）（5）確定

9、帶的根數(shù)根據(jù)課本P78表（5-5）P1=0.95KW根據(jù)課本P79表（5-6）R=0.11KW根據(jù)課本P81表（5-7）K民=0.96根據(jù)課本P81表（5-8）Kl=0.96由課本P83式（5-12）得Z=Pc/P'=P(Pi+APi)KaKl=3.9/(0.95+0.11)x0.96x0.96=3.99(6)計算軸上壓力由課本P70表5-1查得q=0.1kg/m,由式(5-18)單根V帶的初拉力：Fo=500Pc/ZV(2.5/Ka-1)+qV2=500x3.9/4x5.03x(2.5/0.96-1)+04乂5.032N=158.01N則作用在軸承的壓力Fq,由課本P87式(5-19

10、)FQ=2ZFosin民i/2=2x4x158.01sin167.6/2=1256.7N2、齒輪傳動的設(shè)計計算(1)選擇齒輪材料及精度等級考慮減速器傳遞功率不在，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240260HBS。大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度220HBS;根據(jù)課本P139表6-12選7級精度。齒面精糙度Ra<1.63.2m(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計Z=4根Fo=158.01NFq=1256.7N由d176.43(kT1(u+1)/1dU(TH2)1/3由式(6-15)確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動比i齒=6取小齒輪齒數(shù)Zi=20。則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZi=6x20=

11、120實際傳動比Io=120/2=60傳動比誤差：i-io/I=6-6/6=O%<2.5%可用齒數(shù)比：u=io=6由課本P138表6-10取4d=0.9轉(zhuǎn)矩T1Ti=9.55x106xP/n1二9.55x106x2.4/458.2=50021.8N.mm(4)載荷系數(shù)k由課本P128表6-7取k=1(5)許用接觸應(yīng)力(TH。h=(THlimZNT/SH由課本P134圖6-33查得:CTHlimZ1=570MpaCTHlimZ2=350Mpa由課本P133式6-52計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NlNli=60n1rth=60x458.2x1x(16x365x8)一一9=1.28x109Nl2=Nl/=

12、1.28x109/6=2.14x108由課本P135圖6-34查得接觸疲勞的壽命系數(shù)：i齒=6Zi=20Z2=120u=6Ti=50021.8NmmaHlimZ1=570Mpa民HlimZ2=350MpaNli=1.28x1098Nl2=2.14x108Znti=0.92Znt2=0.98Znti=0.92ZNT2=0.98通用齒輪和一般工業(yè)齒輪，按一般可靠度要求選取安全系數(shù)Sh=1.0CThi=(THlimlZnti/SH=570x0.92/1.0Mpa=524.4Mpa(Th2=。Hlim2ZNT2/SH=350X0.98/1.0Mpa=343Mpa故得：di)76.43(kTi(u+1)

13、/M.2)"3=76.431x50021.8X(6+1)/0.9x6x34321/3mm=48.97mm模數(shù)：m=di/Zi=48.97/20=2.45mm根據(jù)課本P107表6-1取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=2.5mm(6)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度根據(jù)課本P132(6-48)式(TF=(2kTi/bm2Zi)YFaYsaW(Th確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)分度圓直徑：d1二mZ1=2.5x20mm=50mmd2=mZ2=2.5x120mm=300mm齒寬：b=(|)dd二0.9x50mm=45mm取b=45mmb1=50mm(7)齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修正系數(shù)YSa(TH1=524.4Mpa(TH2=343Mp

14、ad1=48.97mmm=2.5mmd1=50mmd2=300mmb=45mmb二50mm根據(jù)齒數(shù)Zi=20,Z2=120由表6-9相得YFa1=2.80Ysai=1.55YFa2=2.14Ysa2=1.83(8)許用彎曲應(yīng)力of根據(jù)課本P136(6-53)式：(TF=(TFlimYstYnt/Sf由課本圖6-35C查得：CTFliml=290Mpa(TFlim2=210Mpa由圖6-36查得：Ynti=0.88Ynt2=0.9試驗齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)Yst=2按一般可靠度選取安全系數(shù)Sf=1.25計算兩輪的許用彎曲應(yīng)力(Tfi=(TFiimiYsTYNTi/SF=290x2x0.88/1.25

15、Mpa=408.32Mpa(Tf2=(TFiim2YstYnt2/Sf=210x2x0.9/1.25Mpa=302.4Mpa將求得的各參數(shù)代入式(6-49)(TF1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1二(2x1x50021.8/45x2.52x20)x2.80x1.55Mpa=77.2Mpa<(tfi"2=(2kT1/bm2Z2)YFa1YSa1二(2x1x50021.8/45x2.52x120)x2.14x1.83MpaYFa1=2.80YSa1=1.55YFa2=2.14YSa2=1.83(TFlim1=290Mpa0-Flim2=210MpaYnti=0.88Ynt

16、2=0.9Yst=2Sf=1.25(TF1=77.2Mpa(TF2=11.6Mpa=11.6Mpa<"2故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠(9)計算齒輪傳動的中心矩aa=m/2(Zi+Z2)=2.5/2(20+120)=175mm(10)計算齒輪的圓周速度VV=兀dini/60x1000=3.14x50x458.2/60x1000=1.2m/s六、軸的設(shè)計計算輸入軸的設(shè)計計算1、按扭矩初算軸徑選用45黜質(zhì)，硬度217255HBs根據(jù)課本P235(10-2)式，弁查表10-2,取c=115d>115(2.304/458.2)1/3mm=19.7mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%,則d=

17、19.7x(1+5%)mm=20.69選d=22mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(1)軸上零件的定位，固定和裝配a=175mmV=1.2m/sd=22mm單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過渡配合固定(2)確定軸各段直徑和長度工段：di=22mm長度取Li=50mmh=2cc=1.5mmII段:d2=di+2h=22+2x2x1.5=28mm.=d2=28mm初選用7206c型角接觸球軸承，其內(nèi)徑為30mm,寬度為16mm.考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取套筒

18、長為20mm,通過密封蓋軸段長應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，弁考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定，為此，取該段長為55mm,安裝齒輪段長度應(yīng)比輪轂寬度小2mm,故II段長：L2=(2+20+16+55)=93mmIII段直徑d3=35mmL3=Li-L=50-2=48mmIV段直徑d4=45mm由手冊得：c=1.5h=2c=2x1.5=3mmd4=d3+2h=35+2x3=41mmdi=22mmL1=50mmd2=28mmL2=93mmd3=35mmL3=48mmd4=41mmL4=20mm長度與右面的套筒相同，即L4=20mm但此段左面的滾動軸承的定位軸肩考慮，應(yīng)便于軸承的拆卸，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)查取由手冊得

19、安裝尺寸h=3.該段直徑應(yīng)取：(30+3x2)=36mm因此將IV段設(shè)計成階梯形，左段直徑為36mmV段直徑d5=30mm.長度L5=19mm由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=100mm(3)按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計算求分度圓直徑：已知d1=50mm求轉(zhuǎn)矩：已知T2=50021.8Nmm求圓周力：Ft根據(jù)課本P127(6-34)式得Ft=2T2/d2=50021.8/50=1000.436N求徑向力Fr根據(jù)課本P127(6-35)式得Fr=Fttana=1000.436xtan200=364.1N因為該軸兩軸承對稱，所以：LA=LB=50mm(1)繪制軸受力簡圖(如圖a)(2)繪制垂直面彎矩圖(如圖

20、b)軸承支反力：Fay=Fby=Fr/2=182.05Nd5=30mmL=100mmFt=1000.436NFr=364.1NFay=182.05NFby=182.05NFaz=500.2NFAZ=FBZ=Ft/2=500.2N由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面CMci=9.1Nm在垂直面彎矩為MekFAyL/2=182.05x50=9.1Nm繪制水平面彎矩圖(如圖c)MC2=25NmMe=26.6NmT=48Nm截面e在水平面上彎矩為：Mc2=FazL/2=500.2x50=25Nm(4)繪制合彎矩圖(如圖d)Me=(Mei2+MC22)1/2=(9.12+252)1/2=26.6Nm(

21、5)繪制扭矩圖(如圖e)轉(zhuǎn)矩：T=9.55x小2他)x106=48Nm(6)繪制當(dāng)量彎矩圖(如圖f)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪文治武功力按脈動循環(huán)變化，取Mec=99.6Nma=1,截面C處的當(dāng)量彎矩：Mec=Mc2+(aT)2"2=26.62+(1x48)21/2=54.88Nm(7)校核危險截面C的強(qiáng)度(re=14.5MPa<(T-1b由式(6-3)(Te=Mec/0.1d33=99.6/0.1x413=14.5MPa<(r-1b=60MPa該軸強(qiáng)度足夠。輸出軸的設(shè)計計算1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度(217255HBS)根據(jù)課本P235頁式(10-2),表(10-2)

22、取c=115d>c(P3/n3)1/3=115(2.168/76.4)1/3=35.08mmd=35mm取d=35mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(1)軸的零件定位，固定和裝配單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承和皮帶輪依次從右面裝入。(2)確定軸的各段直徑和長度初選7207c型角接球軸承，其內(nèi)徑為35mm,寬度為17mm。考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離，則取套筒長為20mm,則該段

23、長41mm,安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mmo(3)按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計算求分度圓直徑：已知d2=300mm求轉(zhuǎn)矩：已知T3=271NmFt=1806.7N求圓周力Ft：根據(jù)課本P127(6-34)式得Ft=2T3/d2=2x271x103/300=1806.7N求徑向力Fr根據(jù)課本P127(6-35)式得Fr=Fttana=1806.7x0.36379=657.2N;兩軸承對稱二LA=LB=49mm(1)求支反力Fax、fby、faz、fbzFax=Fby=328.6NFaz=Fbz=903.35NFax=Fby=Fr/2=657.2/2=328.6NFaz=FBz=Ft/2=1806.7/2=

24、903.35N(2)由兩邊對稱，書籍截C的彎矩也對稱截面C在垂直面彎矩為MekFayL/2=328.6x49=16.1NmMc1=16.1NmMc2=44.26N-mMe=47.1Nm(3)截面C在水平面彎矩為Mc2=FazL/2=903.35x49=44.26Nm(4)計算合成彎矩Me=(Mei2+Mc22)"2=(16.12+44.262)1/2=47.1Nm(5)計算當(dāng)量彎矩：根據(jù)課本P235得a=1Mec=Me2+(民T)21/2=47.12+(1x271)2"2Mec=275.06N-m=275.06Nm(6)校核危險截面C的強(qiáng)度由式(10-3)(Te=Mec/(

25、0.1d)=275.06/(0.1x453)(Te=1.36Mpa<CT-1b=1.36Mpa<(r-1b=60Mpa此軸強(qiáng)度足夠七、滾動軸承的選擇及校核計算軸承預(yù)計壽命根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命48720h16x365x8=48720小時1、計算輸入軸承(1)已知nn=458.2r/min兩軸承徑向反力：Fr產(chǎn)Fr2=500.2N初先兩軸承為角接觸球軸承7206AC型Fsi=Fs2=315.1N根據(jù)課本P265(11-12)得軸承內(nèi)部軸向力Fs=0.63Fr則Fs1=Fs2=0.63Fr1=315.1N(2).Fs1+Fa=Fs2Fa=0故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端Fa

26、1=Fs1=315.1NFa2=Fs2=315.1N(3)求系數(shù)x、yFa1/Fr1=315.1N/500.2N=0.63Fa2/Fr2=315.1N/500.2N=0.63Xi=1y1=0X2=1y2=0根據(jù)課本P263表(11-8)得e=0.68Fa1/FR1<eX1=1FA2/FR2<eX2=1y1=0y2=0(4)計算當(dāng)量載荷R、P2根據(jù)課本P263表(11-9)取fp=1.5根據(jù)課本P262(11-6)式得PkfP(x1FR1+yFA1)=1.5x(1x500.2+0)=750.3NPi=750.3NP2=750.3NP2=fp(X2FRi+y2FA2)=1.5X(1X5

27、00.2+0)=750.3N(5)軸承壽命計算Pi=P2故取P=750.3N丁角接觸球軸承£=3根據(jù)手冊得7206AC型的Cr=23000N由課本P264(11-10C)式得LH=16670/n(ftCr/P)£LH=1047500h預(yù)期壽命足夠=16670/458.2x(1x23000/750.3)3=1047500h>48720h.預(yù)期壽命足夠2、計算輸出軸承(1)已知nm=76.4r/minFa=0Fr=Faz=903.35N試選7207AC型角接觸球軸承Fr=903.35NFsi=569.1N根據(jù)課本P265表(11-12)得Fs=0.063Fr,則Fsi=F

28、s2=0.63Fr=0.63x903.35=569.1N(2)計算軸向載荷Fai、Fa2.Fsi+Fh=Fs2Fa=0任意用一端為壓緊端，1為壓緊端，2為放松端兩軸承軸向載荷：Fai=Fa2=Fsi=569.1N(3)求系數(shù)x、yFai/Fri=569.1/903.35=0.63Fa2/Fr2=569.1/930.35=0.63根據(jù)課本P263表(11-8)得：e=0.68X1=1y1=0X2=1y2=0Fai/FRi<eXi=1yi=0FA2/FR2<e.X2=1y2=0(4)計算當(dāng)量動載荷Pi、P2根據(jù)表(11-9)取fp=1.5根據(jù)式(11-6)得P1=1355NP2=135

29、5NP1=fp(X1FR1+yFA1)=1.5x(1x903.35)=1355NP2=fP(X2FR2+y2FA2)=1.5x(1x903.35)=1355N(5)計算軸承壽命Lh.P1=P2故P=1355£=3根據(jù)手冊P717207AC型軸承Cr=30500N根據(jù)課本P264表(11-10)得：ft=1根據(jù)課本P264(11-10c)式得Lh=16670/n(ftCr/P)£Lh=2488378.6h故軸承合格=16670/76.4x(1x30500/1355)3=2488378.6h>48720h此軸承合格A型平鍵8x7(Tp=29.68MpaA型平鍵10x8(r

30、p=101.87MpaA型平鍵16x10八、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算軸徑di=22mm,Li=50mm查手冊得，選用C型平鍵，得：鍵A8x7GB1096-79l=Li-b=50-8=42mmT2=48Nmh=7mm根據(jù)課本P243(10-5)式得(Tp=4T2/dhl=4x48000/22x7x42=29.68Mpa<(TR(110Mpa)2、輸入軸與齒輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接軸徑ds=35mmLs=48mmT=271Nm查手冊P51選A型平鍵鍵10x8GB1096-79l=L3-b=48-10=38mmh=8mm(Tp=4T/dhl=4x271000/35x8x38=101.87Mpa<

31、(rp(110Mpa)3、輸出軸與齒輪2聯(lián)接用平鍵聯(lián)接軸徑d2=51mmL2=50mmT=61.5Nm查手冊P51選用A型平鍵鍵16x10GB1096-79l=L2-b=50-16=34mmh=10mm據(jù)課本P243式(10-5)得(Tp=4T/dhl=4x6100/51x10x34=60.3Mpa<op(Tp=60.3Mpa情感語錄1 .愛情合適就好，不要委屈將就，只要隨意，彼此之間不要太大壓力2 .時間會把最正確的人帶到你身邊，在此之前，你要做的，是好好的照顧自己3 .女人的眼淚是最無用的液體，但你讓女人流淚說明你很無用4 .總有一天，你會遇上那個人，陪你看日出，直到你的人生落幕5 .最美的感動是我以為人去樓空的時候你依然在6 .我莫名其妙的地笑了，原來只因為想到了你7 .會離開的都是廢品，能搶走的都是垃圾8 .其實你不知道，如果可以，我愿意把整顆心都刻滿你的名字9 .女人誰不愿意青春永駐，但我愿意用來換一個疼我的你10 .我們和好吧，我想和你拌嘴吵架，想鬧小脾氣，想為了你哭鼻子