机械设计PPTMicrosoft PowerPoint 演示文稿

机械设计基础课程设计任务一、传动方案拟定第二组第三个数据：设计带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器（1）工作条件：使用年限8年，每年按300天计算，每日工作16小时，载荷平稳。（2）原始数据：传送带工作拉力F=5.5KN；带速V=1.7m/s；滚筒直径D=420mm。二、电动机的选择•1、电动机类型和结构型式的选择：按已知的工作要求和条件，选用Y系列三相异步电动机。•2、确定电动机的功率：•（1）传动装置的总效率：•η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒•=0.96×0.99×0.99×0.995×0.96•=0.89•(2)电机所需的工作功率：•Pd=FV/1000η总•=5500×1.7/1000×0.89•=10.5KW•3、确定电动机转速：•滚筒轴的工作转速：•Nw=60×1000V/πD•=60×1000×1.7/π×420•=77.34r/min•根据课本P5表2-1中推荐的合理传动比范围，取V带传动比Iv=2~4，单级圆柱齿轮传动比范围Ic=3~8，则合理总传动比i的范围为i=6~32，故电动机转速的可选范围为nd=i×nw=（6~32）×77.34=464~2474r/min•符合这一范围的同步转速有750r/min和1000r/min,1500r/min.3000r/min。由P108查出有三种适用的电动机型号、如下表•方案电动机型号额定功率电动机转速（r/min）传动装置的传动比•KW同转满转总传动比•1Y160L-66100097018.87•2Y160M-441500146018.87•3Y160M1-223000293018.87•综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，比较两种方案可知：方案1因电动机转速低，传动装置尺寸较大，价格较高,方案3因电动机转速低，传动装置尺寸较大，价格较高。方案2适中。故选择电动机型号Y160M-4。•4、确定电动机型号•根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为•Y160M-4。•其主要性能：额定功率：11KW，满载转速1460r/min，额定转矩2.2。三、计算总传动比及分配各级的传动比•1、总传动比：i总=n电动/n筒=1460/77.34=18.87•2、分配各级传动比•（1）取i带=3.8•（2）∵i总=i齿×i带π•∴i齿=i总/i带=18.87/3.8=4.97四、运动参数及动力参数计算•1、计算各轴转速（r/min）•nI=nm/i带=1460/3.8=384.2(r/min)•nII=nI/i齿=384.2/4.97=77.3(r/min)•滚筒nw=nII=384.2/4.97=77.3(r/min)•2、计算各轴的功率（KW）•PI=Pd×η带=10.5×0.96=10.09KW•PII=PI×η轴承×η齿轮=10.09×0.99×0.99=9.89KW•3、计算各轴转矩•Td=9500Pd/nm=9500×10.5/1460=68.37N•m•TI=Tdi1ɦ=68.37X3.8X0.96=249.43•TII=T1di2ɦ2ɦ3=131.28X4.97X0.99X0.99=1214.99•五、传动零件的设计计算•1、普通V带传动的设计计算•（1）选择普通V带截型•由课本P181表10-8得：kA=1.2•PC=KAP=1.25×10.5ɧ1=12.09KW•据PC=12.09KW和n1=1460r/min•由课本P182图10-12得：选用B型V带•（2）确定带轮基准直径，并验算带速•由课本P182表10-9，取dd1=150mm•dd2=i带dd1(1-ε)=3.8×150×(1-0.02)=558.6mm•由课本P182表10-9，取dd2=500•带速V：V=πdd1n1/60×1000•=π×150×1460/60×1000•=11.46m/s•在5~25m/s范围内，带速合适。•（3）确定带长和中心距•初定中心距a0=500mm•Ld=2a0+π(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0•=2×500+3.14(150+500)+(500-150)2/4×500•=2081.75mm•根据课本P171表10-2选取相近的Ld=2240mm•确定中心距a≈a0+(Ld-Ld0)/2=500+(2240-2081.75)/2•=579.125mm•(4)验算小带轮包角•α1=180°-57.3°×(dd2-dd1)/a•=180°-57.3°×(500-150)/612.5•=147.26°120°（适用）•（5）确定带的根数•i≠1时单根V带的额定功率增量.根据dd1和n1差课本图10-11得△P=2.7KW•查课本p179表10-6，得Kα=0.95；查课本p180表10-7得KL=0.98•Z=PC/[(P1+△P1)KαKL]•=12.6/[(2.7+0.35)×0.95×0.98]•=4.44(取5根)•(6)计算轴上压力•由课本[1]表10-5查得q=0.1kg/m，由课本式（10-20）单根V带的初拉力：•则作用在轴承的压力FQ•FQ=2ZF0sin(α1/2)=2×5×471.13sin(168.12/2)•=4685.96N2、齿轮传动的设计计算•（1）选择齿轮材料与热处理：所设计齿轮传动属于闭式传动，通常•齿轮采用软齿面。查课本表6-7，选用价格便宜便于制造的材料，小齿轮材料为45钢，调质，齿面硬度260HBS；大齿轮材料也为45钢，正火处理，硬度为215HBS；•精度等级：运输机是一般机器，速度不高，故选8级精度。•(2)按齿面接触疲劳强度设计•由d1≥(（590/[σH]）2×kT1(u+1)/4du)1/3•确定有关参数如下：传动比i齿=4.97•取小齿轮齿数Z1=28。则大齿轮齿数：Z2=iZ1=28X4.97=140取z2=140•由课本表6-12取φd=1.1•(3)转矩T1•T1=9.55×106×P1/n1=9.55×106×10.508ɧ1ɧ2ɧ3/384.2=245758N•mm•(4)载荷系数k:取k=1.2•(5)许用接触应力[σH]•[σH]=σHlimZN/SHmin由课本[1]图6-37查得：•σHlim1=610MpaσHlim2=510Mpa•接触疲劳寿命系数Zn：按一年300个工作日，每天16h计算，由公式N=60njtn计算•N1=60×384.2×8×300×16=885196800•N2=N/i=885196800/4.97=178108008•查课本图6-38中曲线1，得ZN1=1ZN2=1.02•按一般可靠度要求选取安全系数SHmin=1.0•[σH]1=σHlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610Mpa•[σH]2=σHlim2ZN2/SHmin=500x1.02/1=510Mpa•故得：•d1≥((590/510)2×kT1(u+1)/4du)1/3•=76.5mm•模数：m=d1/Z1=COS15°78/28=2.69mm•取课本[1]P79标准模数第一数列上的值，m=2.69•(6)校核齿根弯曲疲劳强度•σbb=1.67KT1cosb/b（mn）2z1•确定有关参数和系数•分度圆直径：d1=Mnz1/cosb=2.69X28/0.97=77.65mm•d2=Mnz1/cosb=2.69×140mm/0.97=388.25mm•齿宽：b=φdd1=1.1×28mm=30.8mm•取b2=35mmb1=40mm•(7)复合齿形因数YFs由课本P106图6-39得：YFS1=4.1,YFS2=3.95•(8)许用弯曲应力[σbb]•根据课本[1]P107：•[σbb]=σbblimYN/SFmin•由课本[1]图6-40得弯曲疲劳极限σbblim应为：σbblim1=490Mpaσbblim2=410Mpa•由课本[1]图6-42得弯曲疲劳寿命系数YN：YN1=1YN2=1•弯曲疲劳的最小安全系数SFmin：按一般可靠性要求，取SFmin=1•计算得弯曲疲劳许用应力为•[σbb1]=σbblim1YN1/SFmin=490×1/1=490Mpa•[σbb2]=σbblim2YN2/SFmin=410×1/1=410Mpa•校核计算•σbb1=2kT1YFS1/b1md1=158.26pa[σbb1]•σbb2=2kT1YFS2/b2md1=218.5Mpa[σbb2]•故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够(9)计算齿轮传动的中心矩aa=(d1+d2)/2=(78+388)/2=232.95mm(10)计算齿轮的圆周速度V计算圆周速度V=πn1d1/60×1000=3.14×384.2×77.3/60×1000=1.56m/s因为V＜6m/s，故取8级精度合适．•输出轴设计•1、选择轴的材料确定许用应力•选轴的材料为45号钢，调质处理。查p219表12-1可知：•σb=650Mpa,σs=360Mpa,查[2]表13-6可知：[σb+1]bb=215Mpa•[σ0]bb=100Mpa,[σ-1]bb=60Mpa•2、按扭转强度估算轴的最小直径•单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，•从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为：•d≥CX(P/N)1/3•查P225表12-5可得，45钢取C=106•则d≥106×(9.8868/77.3)1/3mm=53.4mm•考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准，取d=56mm六、轴的设计计算•3、齿轮上作用力的计算•齿轮所受的转矩：T=9.55×106P/n=9.55×106×2.53/121.67=198582N•齿轮作用力：•圆周力：Ft=2T/d=2×9.8869/77.3N=1215078N•径向力：Fr=Fttan20°=6268.78×tan20°=1567.2N•4、轴的结构设计•轴结构设计时，需要考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式，按比例绘制轴系结构草图。•（1）、联轴器的选择•可采用弹性柱销联轴器，查课本p107表可得联轴器的型号为LX4联轴器：56×112GB5014-2003••（2）、确定轴上零件的位置与固定方式•单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置•在齿轮两边。轴外伸端安装联轴器，齿轮靠油环和套筒实现•轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴•承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定，轴通•过两端轴承盖实现轴向定位，联轴器靠轴肩平键和过盈配合•分别实现轴向定位和周向定位•（3）、确定各段轴的直径•将估算轴d=56mm作为外伸端直径d1与联轴器相配（如图），•考虑联轴器用轴肩实现轴向定位，取第二段直径为d2=62mm•齿轮和左端轴承从左侧装入，考虑装拆方便以及零件固定的要求，装轴处d3应大于d2，取d3=67mm，为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径d4应大于d3，取d4=75mm。齿轮左端用用套筒固定,右端用轴环定位,轴环直径d5•满足齿轮定位的同时,还应满足右侧轴承的安装要求,根据选定轴承型号确定.右端轴承型号与左端轴承相同,取d6=67mm.•(4)选择轴承型号.初选深沟球轴承,代号为6012,查手册可得:轴承宽度B=18,安装尺寸D=67,故轴环直径d5=80mm.•(5）确定轴各段直径和长度•Ⅰ段：d1=56mm长度取L1=65mm•II段:d2=60mm•初选用6012深沟球轴承，其内径为67mm,•宽度为18mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为28mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：•L2=64mm•III段直径d3=67mm•L3=32mm•Ⅳ段直径d4=75mm•长度与右面的套筒相同，即L4=88mm•Ⅴ段直径d5=80mm.长度L5=12mm•(6)按弯矩复合强度计算•①求分度圆直径：已知d1