機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書

設(shè)計(jì)任務(wù) 工作狀 原始數(shù) 設(shè)計(jì)內(nèi) 設(shè)計(jì)任 設(shè)計(jì)進(jìn) 電的選 電類型和結(jié)構(gòu)形 電容 電的輸出功率 電額定功率 電的轉(zhuǎn) 卷筒軸轉(zhuǎn) 確定電型 各軸轉(zhuǎn)速 V帶傳 齒輪參數(shù) 軸承的校 通氣 軸承 油面指示 窺視及視 起吊裝 潤(rùn)滑與密 潤(rùn) 密 設(shè)計(jì)小 致 參考文 設(shè)計(jì)任務(wù)書1-1D限（年521-1原始數(shù)據(jù) 器總裝配圖1張（0號(hào)或1號(hào)圖紙齒輪、軸零件圖各一張（23號(hào)圖紙發(fā)題日期：20100712答辯日期：20090730日擬定傳動(dòng)方案圓柱齒輪箱。該方案器橫向尺寸較小，兩大齒輪浸油深度電的選電類型和結(jié)構(gòu)形電容卷筒軸的輸出功率 2×1450×Pw=1000=1000D=1000×0.35=電的輸出功率Pw=Pd=η傳動(dòng)裝置的總效率η=η?η3?η2?η 式中，η1、η2…為從電至卷同軸之間的各傳構(gòu)和0.97；滾動(dòng)軸承η2=0.99；閉式圓柱齒輪傳動(dòng)η3=0.98；聯(lián)軸器η4=0.99；卷筒軸滑動(dòng)軸承η5=0.99；則η=0.97?0.993?0.982?0.99?0.99≈故P=Pw=6.63= 電額定功率《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表20-1選取電額定功率Ped=電的轉(zhuǎn)60× 60×1000×nw 3.14× ≈442-1V帶傳動(dòng)常用傳動(dòng)比范圍i′=2~4，單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比范圍i′=3~6，則電 轉(zhuǎn)速可選范圍為n′=nwi′i′=792~6336 20-1（Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)的參考比較），選取6級(jí)電，同步轉(zhuǎn)速1000r?min，滿970r?min確定電型由額定功率Ped7.5kW，同步轉(zhuǎn)速1000r?min，選取電動(dòng)Y160M-6，主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：Pd=Ped=nw=44電技術(shù)參數(shù)額定額定6DEG表格3-1Y160M-6電技術(shù)參數(shù) i=n=44≈w取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i1=2.45，則二級(jí)圓柱齒輪器級(jí)傳動(dòng)比i=i=√22.05= 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)電軸為0軸，器高速軸為Ⅰ軸，中速軸為Ⅱ軸，n0=nm=970 =n0=970≈396 1 nⅡ= =3≈1322 nⅢ= =3≈443P0=Pd=i=i1=i2=i3=n0=970nⅠ=396nⅡ=132nⅢ=44P0=PⅠ=PⅡ=PⅢ=330.99×0.99×PⅠ=P0η1=7.5×0.97=PⅡ=PⅠη2η3=7.28×0.99×0.98=7.06kWPⅢ=PⅡη2η3=7.06×0.99×0.98= T0=9550n=9550×970=73.84N?0 TⅠ=9550 =9550×396=175.57N?Ⅰ TⅡ=9550 =9550×132=510.78N?Ⅱ TⅢ=9550 =9550×44=1486.76N?Ⅲ表格5- 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力參數(shù)傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算V電：參考表格3-傳動(dòng)比：i12=T0=73.84N?mTⅠ=175.57N?mTⅡ=510.78N?TⅢ=1486.76N?i12=查表得工作情況系數(shù)KA=1.2，故Pca=KAP=1.2X7.5kW=9kWVdd1=140mm。v=πdd1n1=π×140×970=7.11 3）dd2。VaLd1）a0=800mm2） (dd2?dd1Ld0≈2a0+2(dd1+dd2) 0 (355?=[2×800 ×(140+355) ] 4×≈8-2，選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=2500mm。3）計(jì)算實(shí)際中心距a。Ld? 2500?a≈a0 =(800 )mm= PcaAv=7.11a≈α≈180°? ?d) =180?（355? ≈166≥計(jì)算單根V帶的額定功率Prdd1=140mmn1=970r/minP0=1.63kW。n1=970r/min，i=2.45A型帶，8-4b得ΔP0=0.11kW8-5得Kα=0.9682KL=1.09，Pr=(P0+ΔP0)?Kα?=(1.63+0.11)×0.96×=V z=P=1.82=r5計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-3得，A型V（2.5?(F0)min= +(2.5?0.96)×=[500 +0.10×7.112]0.96×5×=208 = α1≈ΔP0=(F0)min=208Az5208v7.11a數(shù)值D=2×5×208×sin2N=6-1V帶傳動(dòng)數(shù)據(jù)匯總由于大帶輪軸與器高速軸配合，故對(duì)大帶輪結(jié)構(gòu)進(jìn)dd2=355mm>300mm，按照手冊(cè)，選擇橢(Fp)min=VLKt=B6-2大帶輪結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)對(duì)同軸式二級(jí)齒輪器，兩對(duì)齒輪完全一樣，因?yàn)榈退佥斎牍β剩篜5=小齒輪轉(zhuǎn)速：n5=132輸入軸扭矩：T5=510.78N傳動(dòng)比：i56=機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，選擇75）初選小齒輪齒數(shù)z5=206）z6=i56z5=320=選取螺旋角。初選螺旋角β=14° 32KtT5u±1ZHZEd5t≥√? ([σ]d 1）a）Kt=小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T5=510.78N10-7?d=εα5=0.760,εα6=εα=εα5+εα6=0.760+0.865=齒數(shù)比μ=z6=61= 1ZE=10-30ZH2.433h）10－21d的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim5=600MPa,大齒輪的接觸疲勞極限σHlim6=550MPaN5==60×132×1×(2×8×300×=3.80× 3.80×N6= =1.27×108 KHN5=0.94,KHN6=KHN5? 0.94×[σH]5 =KHN6? 0.97×[σH]6 =T5=510.78N??d=εα=μ=1ZE=ZHσHlim5=600MPa,σHlim6=550MPaN5=3.80×108N6=1.27×KHN5=0.94,KHN6=[σH]=[σH]5+[σH] =2）32KtT5u±1ZHZEd5t≥√? ([σ]d 32×1.6×510.78× 3.05+ 2.433×189.8= × )1.0× =計(jì)算圓速πd5tn5 π×98.16×v= 60×1000 60×1000=0.68b=?d?d5t=1.0×98.16mm=98.16mmd5tcosβmnt 598.16×cos mm=h=2.25?mnt=2.25×4.76=10.71mm h=10.71=εβ=0.318?dz5tan=0.318×1×20×tan14°=d5t≥v=0.68b=98.16mmmnt=h=10.71mmh=εβ=10-2KA1.00。根據(jù)v=0.68m?s，710-8KV=1.05。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-4KHβ=1.323由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-3KHα=KFα=1.4由b= 查得齒向載荷分配系數(shù)KFβ=1.29因此，載荷系數(shù)K=KAKVKHβKHα=1.0×1.051.3231.4=1.945按實(shí)際的載荷系數(shù)K校正速算的得分度圓直徑d5，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（10-3 3d5=d5t√K=98.16×√1.6=td5cos 104.76×cosmn =532KT5Yβcos2βYFaYSamn≥√ ?z2ε ?[σ]d5 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE5=500MPa，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE6=380MPa。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-18得KFN5=0.90KFN6c）取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝1.4,（10-12）KFN5 0.90×[σF]5 =K=d5=5.0mmnσFE5=500MPaσFE6=380MPaKFN5=0.90KFN6==[σF]6= 0.98×[σF]6 =K=KAKVKFβKFα=1.0×1.05×1.29×=根據(jù)縱向重合度εβ=1.59，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-28的螺旋角影響系數(shù)Yβ=0.88z5 zv5=cos3β=cos314°=z6 zv6=cos3β=cos314°=10-5YFa5=2.72，YFa6=10-5YSa5=1.57，YSa6=計(jì)算大、小齒輪的YFaYSaYFa5YSa5=2.72×1.57= YFa6YSa6=2.25×1.74= 2）32KT5Yβcos2βYFaYSamn≥√ ?z2ε ?[σ]d5 32×1.90×510.78×103×0.88×(cos= ×1.0×202×=為安全起見，取mn=3.5,取分度圓直徑d5=K=εβ=Yβ=zv5=zv6=YFa5=YFa6=YSa5=YSa6===mn≥mn=d5=104.76mmz5=29d5cos 104.76×cosz5 =n取z5=29，則z6=μz5=3.0529=88.4，取z6=(z5+ (29+88)×a 2×cos =(z5+ (29+88)×β= = 2×=13.98°= 3.5×d5=cosβ=cos13.98°=104.6mm 3.5×88d6=cosβ=cos13.98°=b=?dd5=1.0×104.6mm=B6=105mm，B5=110mm徑大于160mm,又小于500mm.故以選用腹板式為宜。其它相關(guān)10-39 z6=a=β=d5=104.6mmd6=B6=105mmB5=中心距模數(shù)齒寬左右右左直徑6-3齒輪參數(shù)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算P3、轉(zhuǎn)速n3低速級(jí)大齒輪分度圓直徑為d6= 2×1486.76×Ft= =6F=Ftanαn=9368 = tcos Fa=Fttanβ=9368×tan13°58′48′′=4515-3，取A0115 A3P311536.85 Ft=Fr=Fa=A0dmin聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩TcaKAT314-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取KA1.3，則 A按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca矩為2500103Nmmd70mm，故IdIII70mmL142mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂長(zhǎng)度L1142mm7-1所示裝配方案7-1低速軸的機(jī)構(gòu)與裝配a）I-II軸段右端需II-III段的直徑dII?III=78mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂長(zhǎng)度L1142mm，I-KAdILdII?III=lIIIL1略短一些，現(xiàn)取lIII140mm作要求并根據(jù)dIIIII78mm0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓dIIIIVdVIIVIII80mm,lVIIVIII28.25mm30216分加工面與非加工面，取dVIVII81mm取安裝齒輪的軸段V-VIdVVI84mm度，故取lVVI102mm。齒輪左端采用軸肩定位，軸肩高度h0.07d,取h6mm，則軸環(huán)處的直徑dIVV96mm，軸環(huán)寬度b1.4h,取lIVV10mml30mm，故lIIIII60mmlIIIIV3）軸上零件的定dVIVIIdVVIlVVIhdIVV96mmlIVV10mmlIIIIIlIIIIVdIII70mmbh20mm12mm k位采用平鍵，按dVVI84mm面bh22mm14mm，與前者相差不大，為減少刀具數(shù)目，也采用bh20mm12mm，鍵槽用鍵90mm，齒輪輪轂與軸的配合為H 此處選軸的直徑尺寸公差為m6；4）確定軸上圓角和倒角尺寸15-2，取軸端倒角245 a30216型圓錐滾子軸承，a=28mm。7-2低速軸載荷分析從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面B是軸的危BMHMV及M的值列于下表。σca=FNH14652NFNH24716FNV26752NFt=3357NFr=1259NFa=836NMH348NMV1497NmMV2243NM34824972607N1M34822432424N2表格7-1截面受力 7-1中的數(shù)值，并取0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力 M2(T)2 6072(0.61487)2 0.1 計(jì)》表（15-1）查得[-160MPa。因此ca-1]，高速級(jí)大齒輪分度圓直徑為d3= 2×175.57×Ft=d =3F=Ftanαn=3357 = tcos Fa=Fttanβ=3357×tan13°58′48′′=數(shù)值數(shù)值dLB4515-3，取A0105，于是得 A3PI10537.28 I4%，取dmin=(1+4%)×27.71=28.830mm。7-2大帶輪結(jié)構(gòu)尺寸大帶輪與軸配合的轂長(zhǎng)度L50mmlI?II=50mm，需 1）dII?III=dVIVIIdVVI7-3為了滿足大帶輪的軸向定位要求，I-II軸段右端需II-III段的直徑dII?III34mm。 作要求并根據(jù)dIIIII34mmdIIIIVdVIIVIII35mm,lVIIVIII18.25mm加工面與非加工面，取dVIVII36mm取安裝齒輪的軸段V-VIdVVI40mm寬度，故取lVVI107mm。齒輪左端采用軸肩定位，軸肩高度h0.07d,取h3mm，則軸環(huán)處的直徑dIVV46mm，軸環(huán)寬度b1.4hlVVIhlIVVlIIIII60mmlIVV5mml20mm，故lIIIII60mmlIIIIV3）軸上零件的定 定位采用平鍵聯(lián)接，按dIII30mm，由手冊(cè)查得平鍵截面bh8mm7mm，鍵槽用鍵H k齒輪 定位采用平鍵，按dVVI40mm，由冊(cè)查得平鍵截面bh12mm8mm大，為減少刀具數(shù)目，也采用bh8mm7mm，H配合 證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6；4）確定軸上圓角和倒角尺寸15-2，取軸端倒角245 a30207型圓錐滾子軸承，a=16mm。FNH11678.5NFNH2FNV22181N10MV1208N2MH136NMV2177N1M1208N2M2136177223N T176N7-4高速軸載荷分析先計(jì)算出兩截面處的MH、MVM表格7- 截面受力σca=Ft5=9766NFr5Fa5=2431NFt4=3219NFr4=1207NFa4=801N 及上表中的數(shù)值，并取0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力 M 223(0.6176) 0.1 15-1查得[-170MPa。因此ca-1]，故安全。5分度圓直徑為d5104.6mm，中速級(jí)大齒輪分度圓直徑為d4=317.4mm 2×510.78×Ft5= =5 =Ftanαn=9766 = t5cos Fa5=Ft5tanβ=9766×tan13°58′48′′= 2×510.78×Ft4= =4 =Ftanαn=3219 = t4cos Fa4=Ft4tanβ=3219×tan13°58′48′′=4515-3，取A0115 A3PII11537.06 4%，取dmin=(1+4%)×43.32=45.150mm。dI?II=dIIIIIdVIVIIdIIIIVdVVI徑，故dI?II=dVII?VIII=50mm。7-5中速軸的結(jié)構(gòu)與作要求并根據(jù)dI?II=dVII?VIII=50mm，由軸承產(chǎn)品中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的30210d×D×lIIIlVIIVIII21.75mm工面與非加工面，取dIIIIIdVIVII52mmdIIIIVdVVI58mm5左端和左軸承5110mm6105mm大齒輪左端采用軸肩定位，軸肩高度h0.07dlVVI102mm,lIIIIVdIVVh4mm，則軸環(huán)處的直徑dIVV66mmc）lIIIII29mm,lIVV97.5mm,lVIVII26mm，3）軸上零件的定小齒輪 定位采用平鍵聯(lián)接按dIIIIV58mm由手冊(cè)查得平鍵截面bh16mm10mm，鍵槽用H大齒輪 定位采用平鍵按 V由手冊(cè)查得平鍵截面bh16mm10mm，鍵槽用H 此處選軸的直徑尺寸公差為m6；4）確定軸上圓角和倒角尺寸15-2，取軸端倒角245 a30210型圓錐滾子軸承，a=20mm。FNH21707NFNV13088NMH178NMV256NM7-6中速軸的載荷分A的左側(cè)是軸的截面。先計(jì)算出截面A處左側(cè)的MH、MV及M的表格7-4截面受力分 σca=FNH24716NFNV26752Fr1=5594NFr2=8236NFd1=1998NFd2=Fa1=及上表中的數(shù)值，并取0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力 M(T) 312(0.6510.78) 0.115-1查得[-170MPa。因此ca-1]，故安全。軸承的校核30216型圓C160kN,C0212kNY1.4計(jì)算兩軸承所受的徑向載荷Fr1和Fr2FNH24716N,FNV13238N,FNV26752NF 2 2 4652232382N F 2 2 4716267522N 計(jì)算兩軸承的計(jì)算軸向力Fa1和FFrY=1.4 FFr155941998N 2 Fr28236 2Fd1FaFd2Fa2=P1=5594NP2=Lh=101712求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷P1和Fa119980.36e Fa243300.53e fp1.0~1.2fp1.11.44330)驗(yàn)算軸 因?yàn)镻1P22 C 16000010Lh ) ( )3h60nP1 6044 4880848h1017(年LhC54.2kN,C063.5kNY1.6（摘自GB/T297-1994）計(jì)算兩軸承所受的徑向載荷Fr1和FNH11678.5N,FNH21678.5N,FNV12986N,FNV22181NFr1=3425NFr2=Fd1=1070NFd2=860NFa1=1607NFa2=860NP1=FNH11678.5NFNH21678.5N，F(xiàn)NV12986NFNV2F 2 21678.5229862N F 2 21678.5221812N2752 計(jì)算兩軸承的計(jì)算軸向力Fa1和FFrY=1.6 FFr134251070 2 Fr22752860 2Fd1FaFd212Fa2Fd2860N軸承當(dāng)量動(dòng)載荷P1和Fa116070.469e Fa28600.313e fp1.0~1.2fp1.11.61607)P2=Lh=40FNH12151NFNH21707NFNV21782NFr1=3763NFr2=2468NFd1=2688NFd2=881N 驗(yàn)算軸 因?yàn)镻1P21 C 5420010Lh ) ( )3h60nP1 60396 190921h40(年Lh30210型圓C73.2kN,C092kNY1.4（摘自GB/T297-1994）計(jì)算兩軸承所受的徑向載荷Fr1和Fr2FNH12151NFNH21707N，F(xiàn)NV21782F 2 2 2151230882N F 2 21707217822N 計(jì)算兩軸承的計(jì)算軸向力Fa1和FFrY=1.4 FFr137632688N 2 Fr22468 2Fa1=2688NFa2=P1=5795NP2=Lh=123Fa4Fd1Fa5Fd22Fa1Fd12688N軸承當(dāng)量動(dòng)載荷P1和 Fa210580.428e fp1.0~1.2fp1.1P1fp(0.4Fr1Ya1 P2fp(0.4Fr2YFa2)1.1(0.424681.41058)驗(yàn)算軸承因?yàn)镻1P21 7320010L ) )3 60n 1592652h123(年Lh聯(lián)軸器的選擇鍵的設(shè)計(jì)與校核[P]120~σP1=σP2=σP1=σP2=σP5=由《機(jī)械設(shè)計(jì)》p1066-2得，[P120~聯(lián)軸器bhL20mm12mm