武漢理工機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計(權(quán)威版)

1、目 錄1. 傳動方案的設(shè)計1.1電機(jī)的選擇 21.2計算各軸的運動及動力參數(shù) 42. 齒輪的設(shè)計2.1齒輪材料的數(shù)據(jù) 5 2.2齒輪的設(shè)計及強(qiáng)度校核 53. 軸的設(shè)計計算3.1軸的材料的選擇和最小直徑的估算 8 3.2軸的強(qiáng)度校核 104. 滾動軸承的選擇與計算4.1滾動軸承的選擇 13 4.2滾動軸承的校核 135. 鍵連接的選擇與計算5.1鍵連接的選擇 15 5.2鍵連接的校核 156. 聯(lián)軸器的選擇6.1聯(lián)軸器的選擇 16 6.2聯(lián)軸器的校核 167. 潤滑方式、潤滑油型號及密封方式的選擇7.1潤滑方式的選擇 16 7.2密封方式的選擇 178. 箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和選擇8.1箱體的結(jié)

2、構(gòu)尺寸 17 8.2附件的選擇 189. 設(shè)計小結(jié) 2010. 參考資料 20設(shè)計題目:帶式輸送機(jī)中單級斜齒圓柱齒輪減速 器。工作條件:兩班制工作,使用年限為 5年,單向 連續(xù)運轉(zhuǎn),載荷平穩(wěn)。已知條件: 1傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計1.1電機(jī)的選擇電動機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)電源種類、工作環(huán)境、工作時間及載荷 的性質(zhì)、大小、啟動性能和過載情況等來選擇。 Y 系列綜合性能好,本課程設(shè)計 采用 Y 系列三相異步電動機(jī)。1.1.1電動機(jī)功率的選擇假設(shè): w p 工作機(jī)所需功率(kw ; e p 電動機(jī)的額定功率(kw ;d p 電動機(jī)工作功率(kw ;工作機(jī)到電動機(jī)之間的總效率(% 。 則:齒輪滾筒聯(lián)軸器軸

3、承=2296. 097. 098. 0, 99. 0=滾筒 齒輪 軸承 聯(lián)軸器 , , 查表可得:,所以: =0.99*0.97*0.99*0.98*0.98*0.96=0.8756, kw P w 5459. 11/P d =。1.1.2電動機(jī)的數(shù)據(jù)及總傳動比 m i n /r 9859. 19022014. 32. 2100060D 100060w =v n 822. 39859. 190730=w m n n i Fv P w.2/1000=10.12kw2 4600 1000 / = =1.2計算各軸的運動及動力參數(shù)1.2.1各軸的轉(zhuǎn)速。 軸二:,軸一:min /986. 190min

4、 /730r n n r n n w m =III1.2.2各軸的輸入功率kW 866. 1098. 097. 0436. 11P P 430. 1199. 0546. 11=IIII軸承 齒輪 聯(lián)軸器 kWP P d1.2.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩m N n P T m N n P T =IIIIIIIII340. 543986. 190866. 1095509550529. 149730430. 11955095501.2.4各軸的運動及動力參數(shù) 2齒輪的設(shè)計2.1齒輪材料的原始數(shù)據(jù) 2.2齒輪的設(shè)計及強(qiáng)度校核(1由上述硬度可知,該齒輪傳動為閉式軟尺面?zhèn)鲃?軟尺面硬度 350HBS ,所 以齒輪的

5、相關(guān)參數(shù)按接觸強(qiáng)度設(shè)計,彎曲強(qiáng)度校核。XN H STF FP WN H H HP Y Y S Y Z Z S minlim minlim=上式中各參數(shù):。 寸系數(shù),一般取 彎曲疲勞強(qiáng)度計算的尺 ; 命系數(shù),一般取 彎曲疲勞強(qiáng)度計算的壽 ;數(shù),取 試驗齒輪額應(yīng)力修正系 ; 數(shù),取 彎曲強(qiáng)度的最下安全系 ;工作硬化系數(shù),取 ; 命系數(shù),取 接觸疲勞強(qiáng)度計算的壽 ; 數(shù),取 接觸強(qiáng)度的最小安全系 1126. 1113. 1min min min min =-=-=-=-=-=-=-X X N N ST ST F F W W N N H H Y Y Y Y Y Y S S Z Z Z Z S S由教材

6、圖 5 29查得:小齒輪:Mpa 6101Hlim =大齒輪:Mpa 3902Hlim =所以:M p aY Y S Y M p aY Y S Y M p aZ Z S M p a Z Z S x N F st F FP x N F st F FP W N H HP W N H H HP 200116. 12160275116. 12220300113. 1390123. 469113. 161011min 2lim 211min 1lim 1Hmin 2lim 2min 1lim 1=(2按接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計:1211712u u KT Z d dHP 式中:正號表示外嚙合,負(fù)號表示內(nèi)嚙合

7、;Z 重合度系數(shù),對于斜齒輪傳動 Z =0.750.88,取 Z =0.8;K 載荷系數(shù), 一般近視取 K=1.31.7, 因是斜齒輪傳動, 故 K 取小 K =1.3; d 齒寬系數(shù),對于軟尺面(350HBS ,齒輪相對于軸承對稱布置時; 1, 4. 18. 0取為 =d ;u 齒數(shù)比,對于斜齒圓柱齒輪, u =67可取為 3.9。mm516. 639. 319. 31529. 1493. 13008. 0u 1u KT Z d 2385, 1. 8422822. 3, 22Z 2d 2121=+ = + =I2HP 則:。, 取為 則 初選 Z(3確定中心距,mm Z d m n 657.

8、 22223cos 516. 63cos 11= mm m n 3=取 。(=+=+=+=+=172923, 917. 02cos 250a 36. 17423cos 285223cos 2Z Z m 2d d a 2121n 21az z m mm mm n 則 ,圓整得中心距 , ( (4計算傳動的幾何尺寸(。,取 ,。取 ,大齒輪:, 小齒輪:mm b mm b b mm b mm d b mm d 808277105729626. 719626. 7110374. 278cos Z m d mm 9626. 71cos Z m d 1212122n 21n 1=+=(5齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度

9、的校核lim minF STFP N XF Y Y Y S =上述式中: st Y 試驗齒輪的應(yīng)力修正系數(shù),取 st Y =2; l i m F 試驗齒輪的齒根的彎曲強(qiáng)度極限應(yīng)力,M p a M p a F F 160, 2202lim 1lim =,6. 10. 36. 1lim lim ,取 數(shù), 彎曲強(qiáng)度的最小安全系 =-F F S SN Y 彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù),取 N Y =1;X Y 彎曲疲勞強(qiáng)度的計算尺寸系數(shù),取 X Y =1。所以:M p aY Y S Y M p aY Y S Y x N F st F FP x N F stF FP 200116. 12160275116.

10、1222011min 2lim 211min 1lim 1=又因為:M P aY Y Z m b KT MPaY Y Z m b KT FS n F FP FS n F 200Mpa 78. 796. 002. 4127372340. 5433. 120002000275Mpa 82. 846. 032. 425372149.5293. 1200020002FP 2222221211221=III式中:FS Y 外齒輪的符合齒形系數(shù);Y 螺旋角系數(shù)。 (其他字符的意義同前。 。 , 48. 11917. 085cos 52. 28917. 022cos 33223311=Z Z Z Z v v

11、由教材圖 5 26可得:, 02. 4, 32. 421=FS FS Y Y =1.88-3.2(1/Z1+1/Z2cos=1.56由教材圖 5 41可得,螺旋角系數(shù) 6. 0=Y 綜上所述 :兩齒輪符合強(qiáng)度條件。2齒輪的相關(guān)參數(shù) 3軸的設(shè)計計算3.1軸的材料選擇和最小直徑估算3.1.1軸的材料選用 45號鋼,調(diào)質(zhì)處理。 3.1.2高速軸直徑和軸長的確定初算直徑時, 若最小直徑段開于鍵槽, 應(yīng)考慮鍵槽對軸強(qiáng)度的影響, 當(dāng)該段 截面上有一個鍵槽時, d 增加 5%7%,兩個鍵槽時, d 增加 10%15%,由教材表 12-2,高速軸 110C 1=,同時要考慮電動機(jī)的外伸直徑 d=48mm。 所

12、以:mmd mmd 454. 66444. 2. 18. 0(D 28.895mm 05. 173001105. 1n P C d 111111=取兩者的最大值,則 電動機(jī)2002/T432311240112487聯(lián)軸器, LT7初選 -GB Y Y LTmmd d mm d d d mm mm d d mm mm mm d d a 5564d mm 64d 6211:355d 5 51(50d , 5247 72(374654323212=-+=+=小齒輪 根據(jù)滾動軸承查 處的軸承類型選擇 則:安裝在 的倍數(shù), 取 取高速軸:l 1 =110mm,l2=45mm,l3=18mm,l4=18m

13、ml 5 =b1=80mm,l6=l4=18,l7=l 3=163.1.3低速軸直徑和軸長的確定 m md d m mh m md d m mm m d d m mm m d d m mn P C d m mm m d m mm m d d d d a a 60754. 14. 1b 1. 007. 0(h 69, d 75d , 1210(65d , 52(50d 44.4205. 1190.985910.86610105. 15045 105(d 55, 51(62123605, mm 10537654543411213233=+=+=-=-=+=IIII軸環(huán)寬度 軸環(huán)定位高度 根據(jù)滾動軸

14、承 取 取 則 取兩者之間的最大值, 取為 處的軸承類型為 則:安裝在 的倍數(shù)為 取 (高速級 2002/T432311245112458LT9-GB Y Y LT 聯(lián)軸器, 低速軸的聯(lián)軸器選擇 所以低速軸的軸長初步確定為m ml m m l m m b l m m b l m m l l l m ml B l m ml m m l l 18, 5. 13, 7, 70, 5245mm 1510110, 32-765243732211=由高速軸確定 ,取 和 由結(jié)構(gòu)定,要保證(取 (聯(lián)軸器3.2軸的強(qiáng)度校核 (低速軸所受轉(zhuǎn)矩大,且兩軸的直徑相差很小,只校核低 速軸(1求齒輪上作用力的大小、方向

15、齒輪上作用力的大小:N453. 1698291723tan 3908.395tan F F 1551.055N 917. 023tan 3908.395cos tan F F 3908.395N 278.037543.352000d T 2000F m 543.35N n P 9550T 2t a2n 2t 2r 222t 222=軸向力:徑向力:圓周力:轉(zhuǎn)矩: (2求軸承的支反力水平面上支力 1954.1975N 2/F F F t2RB RA =垂直面上支力 N 821. 910140/ 702F (F 22a2RA -=+-=r F d N 073. 2462140/ 702F (F 2

16、2a2RB =+=r F d(3畫彎矩圖 水平面上的彎矩m N F M RA C =-136.794101954.197570107033垂直面上的彎矩m 359. 17210 2/70(-63.761070322 23 1 =+=-N d F F M m N F M a RA C RA C合成彎矩 m N M M M m N M M M C C C C C C =+=+=220.046150.9232 2222 121(4 畫轉(zhuǎn)矩圖 m N T =543.352(5畫當(dāng)量彎矩圖因單向回轉(zhuǎn),視轉(zhuǎn)矩為脈動轉(zhuǎn)矩, 10/b b -=, 已知 600B Mpa =,查表 12-1可得 105493p

17、a b b Mpa M -=、, 10/54/930.581b b -= 剖面 C 處的當(dāng)量彎矩:m N T M M m N T M M C C C C =+=+=809. 384 (910. 349(22222 22211 (6判斷危險剖面并驗算強(qiáng)度a 剖面 C 當(dāng)量彎矩最大,而且直徑與相鄰段相差不大,故剖面 C 為危險面。MPa m N M M b C e 0. 54809. 3841 2=-則 Mpa MPa d M b e e 54219. 11701. 01000809. 3841. 0133=- b 軸 1的剖面雖僅受彎矩,但其直徑最小,則該剖面為危險面 。b D e D MPa

18、d M MPa T T M 255. 25501. 01000686. 3151. 0686. 31535. 543581. 0 (133222-=滿足年限要求5鍵連接的選擇與計算5.1鍵連接的選擇選擇普通平鍵: 5.2鍵連接的校核由教材 10-1得鍵連接時的擠壓應(yīng)力 MPa p 110=, 由于低速軸的轉(zhuǎn)矩大于 高速軸,而兩者的直徑相差很小,且對同一個軸來說,只需校核短鍵,所以只需 校核鍵 1863GB/T1096-2003Mpa MPa l d T p p 110549. 67451165100035. 5434h 100042=式中:T 為傳遞的轉(zhuǎn)矩, T=543.35Nm d為軸的直徑

19、 ,d=65mm h為鍵的高度 ,h=11mml 為鍵的工作長度 ,l=L-b=45mm b 為鍵的寬度 ,b=18mm 所以鍵連接符合強(qiáng)度要求。6聯(lián)軸器的選擇6.1聯(lián)軸器的選擇結(jié)合電動機(jī)的外伸直徑 d=55mm, 高速軸和低速軸的最小直徑分別為 45mm和 50mm 。高速軸初選彈性套柱銷聯(lián)軸器 LT8聯(lián)軸器4323/1124511255T GB Y Y ,低 速軸選擇彈性套柱銷聯(lián)軸器 LT8聯(lián)軸器4323/1124511245T GB Y Y 。 6.2聯(lián)軸器的校核因為低速軸所受的轉(zhuǎn)矩較大,只校核低速軸 m N 35. 543T 2=,考慮到轉(zhuǎn)矩 變化很小取 1.3A K =。所以 m N

20、 m N 當(dāng) m/s時,采用油潤滑;當(dāng) m/s時,采用脂潤滑 .m /s 751. 2100060730963. 7114. 3100060n d v 111=所以小齒輪大齒輪均采用油潤滑。7.2密封方式的選擇一般選用接觸式密封:氈圈油封。8箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和選擇 8.1箱體的結(jié)構(gòu)尺寸 2、 與減速器的級數(shù)有關(guān),對于單級減速器,取 =1;3、 0.0250.030,軟尺面取 0.025,硬尺面 0.0304、當(dāng)算出的 和 1小于 8mm 時,取 8mm 。8.2箱體附件的選擇8.2.1窺視孔及窺視蓋的選擇查表 14-4,因為是單級 a 250, 則窺視孔及窺視蓋的相關(guān)尺寸如下表 (mm 8

21、.2.2油標(biāo)指示裝置的選擇 8.2.3通氣器的選擇 8.2.4起吊裝置的選擇起重裝置選為吊耳環(huán)和吊鉤。 對吊耳環(huán) (起吊箱蓋用 , d =(1.82.5 , 取為 16mm , R=(11.2 d 取為 16mm , e=(0.81 d 取為 16mm , b=2取為 16mm 。對吊鉤, B=36mm, H=28.8mm,h=14.4mm,r=9mm,b=16mm。8.2.5螺塞和封油墊的選擇 9設(shè)計小結(jié)六月的雨，瀟瀟灑灑，飄離落地。這本是一個離人消愁的季節(jié)，可是，對我們來說，一 切都完全相反。六月的末旬，我們剛剛考完一系列考試，便火熱的投入到機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)的課 程設(shè)計里。忙碌，緊張是我們的主旋律。 在我們剛開始的時候，一切都是毫無頭緒。在老師的指點引導(dǎo)之后，我們漸漸地理出來 一點頭緒。從數(shù)據(jù)開始，我們?nèi)硇牡耐度脒@場酣暢淋漓的戰(zhàn)斗。開始我們的數(shù)據(jù)總是出現(xiàn) 一點點的小差錯，本著理科生執(zhí)著認(rèn)真、高規(guī)格的自我要求，我們沒有向困難低頭，像那一 步一步鑲嵌的黃牛一樣，慢慢的縷，細(xì)細(xì)的算。沒有什么能難倒自己，只有自己的松懈，才 會產(chǎn)生無限的阻力。人，在做事時，就是和自己在戰(zhàn)斗，和自己的懶惰在斗爭，只有不