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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 計(jì)算說(shuō)明書</b></p><p> 設(shè)計(jì)題目 : 減 速 器</p><p> 機(jī)電學(xué)院 系 專業(yè) 班</p><p><b> 目 錄&l
2、t;/b></p><p> 一、電動(dòng)機(jī)選擇……………………………………………………… 4</p><p> 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)……………………………………………… 6</p><p> ?。ㄒ唬X輪的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………… 6</p><p> 1高速級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………
3、… 6</p><p> 2低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………… 10</p><p> ?。ǘp速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸…………………………… 15</p><p> (三)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………… 16 </p><p> 1 高速軸
4、設(shè)計(jì)計(jì)算及校核………………………………………… 16</p><p> 2中間軸設(shè)計(jì)計(jì)算及校核………………………………………… 21</p><p> 3低速軸設(shè)計(jì)計(jì)算及校核………………………………………… 28</p><p> 三、其他附件的選擇………………………………………………… 32</p><p> 四、密封與
5、潤(rùn)滑…………………………………………………… 33</p><p> 五、總 結(jié)………………………………………………………… 33</p><p> 六、參考文獻(xiàn)……………………………………………………… 35</p><p><b> 設(shè)計(jì)目的:</b></p><p> ?。?)通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生
6、綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程及有關(guān)先修課程的知識(shí),起到鞏固深化,融會(huì)貫通及擴(kuò)展有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面知識(shí)的運(yùn)用,樹立正確的設(shè)計(jì)思想;</p><p> ?。?)通過課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐,培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力,使學(xué)生掌握機(jī)械零件,機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡(jiǎn)單機(jī)械的一般設(shè)計(jì)方法和步驟。</p><p> (3)通過課程設(shè)計(jì),學(xué)習(xí)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范,手冊(cè),圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料等,培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能
7、。</p><p><b> 2. 設(shè)計(jì)方案:</b></p><p> 設(shè)計(jì)運(yùn)輸機(jī)的蝸桿-圓柱齒輪減速器;</p><p> ?。?) 已知條件:運(yùn)輸帶工作拉力F=6500N,運(yùn)輸帶工作速度V=0.45m/s,卷筒直徑D=350mm.</p><p> (2) 傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖,如下:</p><
8、;p> (3) 相關(guān)情況說(shuō)明</p><p> 工作條件:?jiǎn)伟嘀?,連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn),載荷較穩(wěn)定,室內(nèi)工作,清潔;</p><p> 使用壽命:8年,四年一大修,二年一中修,半年一小修;</p><p> 生產(chǎn)條件:一般機(jī)械廠制造,小批量生產(chǎn)力;</p><p> 動(dòng)力來(lái)源:電力,三相交流,電壓380V;</p>&
9、lt;p> 輸送帶速度允許誤差 5%。</p><p><b> 3. 設(shè)計(jì)要求:</b></p><p><b> 減速器裝配圖1張;</b></p><p> 零件圖2張(低速級(jí)齒輪,低速級(jí)軸);</p><p> 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書一份。</p><p>&
10、lt;b> 一、電動(dòng)機(jī)的選擇</b></p><p><b> 1. 總體傳動(dòng)方案</b></p><p> 初步確定傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案如圖1所示。</p><p> 蝸桿-圓柱齒輪減速器。傳動(dòng)裝置的總效率ηa</p><p> ?。?.992×0.80×0.992×
11、0.97×0.96=0.717;</p><p> =0.99為軸承的效率,=0.80為蝸輪的效率,=0.99為彈性聯(lián)軸器的效率,=0.97為齒輪的效率,=0.96為輸送機(jī)效率。</p><p><b> 電動(dòng)機(jī)的選擇</b></p><p> 按工作要求和工作條件選用Y系列三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī),電壓為380v</p>
12、;<p> 工作機(jī)有效功率為: =3kw</p><p> 工作機(jī)所需工作功率為:=4.25kw</p><p> 工作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速為:=24.5kw</p><p> 所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為:=9(10~40)×(3~6)×24.5=750~6000r/min</p><p> 因此選擇Y1
13、32S-4電機(jī)其主要性能如表1所示,安裝尺寸如表2所示。</p><p> 表1 Y123S-4型電動(dòng)機(jī)的主要性能</p><p> 表2 Y123S-4電動(dòng)機(jī)的安裝尺寸</p><p> 3.傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和傳動(dòng)比分配</p><p><b> ?。?)總傳動(dòng)比</b></p><p>
14、;<b> =59</b></p><p><b> ?。?) 分配傳動(dòng)比</b></p><p> =(0.03~0.06)×59=3</p><p><b> =19.7</b></p><p> 4.傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算</p&g
15、t;<p><b> ?。?)各軸轉(zhuǎn)速</b></p><p> Ⅰ軸 nI==1440r/min</p><p> ?、蜉S nII=nI/ i1=73 r/min</p><p> ?、筝S nIII=nII/ i2=24r/min</p><p> 卷筒軸 nIV=nIII=24</
16、p><p><b> ?。?)各軸輸入功率</b></p><p> ?、褫S PI=P0×=4.25×0.99=4.22 kW</p><p> Ⅱ軸 PII=PI×=4.22×0.8=3.37kW</p><p> ?、筝S PIII=PII××
17、=3.37×0.99×0.97=3.24 kW</p><p> 卷筒軸 PIV= PIII××=3.24×0.99×0.96=3.08 kW</p><p><b> ?。?)各軸輸入轉(zhuǎn)矩</b></p><p> 電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩 =2.82×N·㎜<
18、;/p><p> ?、褫S TI=×=2.8× N·㎜</p><p> ?、蜉S TII=TI×i1×=44.128 N·㎜</p><p> Ⅲ軸 TIII=TII×i2××=12.7× N·㎜</p>
19、<p> 卷筒軸 TIV= TIII××=12.08× N·㎜</p><p> 表3 蝸桿-圓柱齒輪傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)</p><p><b> 二、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 1.齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><
20、p> ?。ㄒ唬└咚偌?jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p> 1.選擇蝸桿傳動(dòng)類型</p><p> 根據(jù)GB/T10085—1988推薦,采用漸開線蝸桿(ZI)</p><p> 2.齒輪材料,熱處理及精度</p><p> 蝸桿:45鋼淬火,螺旋齒面要求淬火,淬火后硬度為45—55HRC</p><p&g
21、t; 蝸輪:鑄錫磷青銅ZCuSn10Pl,金屬模制造,齒芯用灰鑄鐵HT100 </p><p> 3.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)</p><p> 根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì),再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度,傳動(dòng)中心距 </p><p> 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T</p><p> 按z=2, 估取效率渦輪=0
22、.8,則</p><p> =574857N·㎜</p><p> ?。?)確定載荷系數(shù)K</p><p> 取載荷分布不均系數(shù)K =1,選取選用系數(shù)K=1,取動(dòng)載系數(shù)K=1.05,則</p><p> K= KK K=1.05</p><p> ?。?)確定彈性影響系數(shù)Z=160MPa</p&g
23、t;<p><b> (4)確定彈性系數(shù)</b></p><p> 設(shè)蝸桿分度圓直徑d和傳動(dòng)中心距a的比值d/a=0.35,因此=2.9</p><p> (5)確定許用接觸應(yīng)力[]</p><p> 根據(jù)蝸輪材料為ZCnSn10Pl,金屬模制造,蝸桿螺旋齒面硬度>45HRC,查得蝸輪的基本許用應(yīng)力[]?=268Mp
24、a</p><p> 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60j nL=60×1××19200=8.42×10</p><p> 壽命系數(shù)=0.7662</p><p> 則,[]=×[]?=0.7662×268=205.3Mpa</p><p><b> (6)計(jì)算中心距</b
25、></p><p><b> =145.55mm</b></p><p> 取中心距a=160mm,i=19.7,</p><p> 因此,取m=6.3,蝸桿分度圓直徑d=63mm。這時(shí)d/a=0.39, 查圖11—18可查得接觸系數(shù)?=2.72</p><p> 因?yàn)? ?< 因此,以上計(jì)算結(jié)果可
26、用</p><p> 4.蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)及尺寸</p><p><b> 蝸桿:</b></p><p> 軸向齒距P=m=3.14×6.3=19.792㎜;直徑系數(shù)q=d/m=10;齒頂圓直徑d= d+2×m=63+2×1×6.3=75.6㎜;齒根圓直徑= d-2m(h+)=63-2
27、5;6.3(1+0.2)=47.88㎜;分度圓導(dǎo)程角=11?18´36";蝸桿軸向齒厚S=m/2=9.896㎜。</p><p><b> 蝸輪:</b></p><p> 蝸輪齒數(shù)z=41;變位系數(shù)x=-0.1032;</p><p> 驗(yàn)算傳動(dòng)比i= z/z=41/2=20.5,傳動(dòng)比誤差(20.5-19.7)/1
28、9.7=4.06%,是允許的。</p><p> 蝸輪分度圓直徑d=mz=6.3×41=258.3㎜</p><p> 蝸輪喉圓直徑 d= d+2h==258.3+2×6.3(1-0.1032)=269.6㎜</p><p> 蝸桿齒根圓直徑 = d-2h==258.3-2×6.3×(1-0.1032+0.2)=24
29、1.88㎜</p><p> 蝸輪咽喉母圓半徑 r=a- d/2=160-269.6/2=25.2㎜</p><p> 5.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度</p><p> 當(dāng)量齒數(shù)z= z/(cos)=41/(cos11.31?)³=43.48</p><p> 根據(jù)x=-0.1032, z=43.48 ,因此,=2.46<
30、/p><p> 螺旋角系數(shù)Y=1-=1-11.31?/140?=0.9192</p><p> 許用彎曲應(yīng)力[]=[]´·</p><p> 由ZCuSn10Pl制造的蝸輪的基本許用應(yīng)力[]´=56Mpa</p><p> 壽命系數(shù)=0.611</p><p> []=56×
31、;0.611=34.216MPa</p><p><b> =20MPa</b></p><p><b> 彎曲強(qiáng)度滿足。</b></p><p><b> 6.驗(yàn)算效率</b></p><p> =(0.95~0.96)tan/tan(+)</p>&l
32、t;p> 已知=11?18´36"=11.31?;=arctanf</p><p> 用插值法得f=0.00223、=1.2782</p><p> 代入得=0.855,大于原估計(jì)值,因此不用計(jì)算</p><p><b> 蝸桿速度:</b></p><p><b> 因此選
33、用上置蝸桿</b></p><p><b> 7.熱平衡計(jì)算</b></p><p> 取t=20°C </p><p> 從K=14-17.5 取K=17W/(m²·C)</p><p> 由式(8-14) </p><p&g
34、t; =67.57°C〈 85°C </p><p> ?。ǘ┑退偌?jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p> 1.選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)</p><p> ?。?)按圖所示的傳動(dòng)方案,選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。</p><p> ?。?)運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī),速度不高,故選用7級(jí)精度(GB 10095-88)。&
35、lt;/p><p> ?。?)材料選擇。由表10-1選擇小齒輪材料為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,二者材料硬度差為40HBS。</p><p> (4)選小齒輪齒數(shù)=24,大齒輪齒數(shù)=3×24=72,初選螺旋角=14?。</p><p> 2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>
36、; 按式(10—21)試算,即 </p><p> (1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值</p><p> 1)試選Kt=1.6</p><p> 2)由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)=2.433</p><p> 3)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩=44.128N·㎜</p><p> 4)由表10-7選取尺寬系數(shù)
37、=1</p><p> 5)由圖10-26查得=0.78,=0.87,則=+=1.65</p><p> 6)由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)=189.8Mpa</p><p> 7)由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限;大齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限=550MPa。</p><p> 8)由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
38、</p><p> =60×73×1×19200=8.4×</p><p><b> ?。?.8×</b></p><p> 9)由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)=0.98;=0.97</p><p> 10)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力</p><p
39、> 取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,由式(10-12)得</p><p> =588MPa </p><p><b> =533.5MPa</b></p><p> =560.75MPa</p><p><b> 計(jì)算</b></p><p> 1)
40、試算小齒輪分度圓直徑,由計(jì)算器公式得</p><p><b> =91.8㎜</b></p><p><b> 2)計(jì)算圓周速度</b></p><p> v==0.351m/s</p><p> 3)計(jì)算齒寬b及模數(shù)</p><p><b> b=91.
41、8㎜</b></p><p><b> =3.71㎜</b></p><p> h=2.25=2.25×3.7mm=8.35㎜</p><p> b/h=91.8/8.35=10.994</p><p><b> 計(jì)算縱向重合度</b></p><p
42、> ==0.318×1×24×tan14?=1.903</p><p><b> 5)計(jì)算載荷系數(shù)K</b></p><p> 已知載荷平穩(wěn),所以取使用系數(shù)=1</p><p> 根據(jù)v=0.318m/s,7級(jí)精度,由表10—8查得動(dòng)載系數(shù)=1.01;由表10—4查得=1.429,由圖10—13查得=
43、1.36,由表10—3查得=1.4。故載荷系數(shù)</p><p> =1×1.01×1.4×1.429=2.02</p><p> 6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑,由式(10—10a)得</p><p><b> =99.24㎜</b></p><p><b> 7
44、)計(jì)算模數(shù)</b></p><p><b> ==4.01㎜</b></p><p> 3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p><b> 由式(10—17)</b></p><p><b> 確定計(jì)算參數(shù)</b></p><p>&l
45、t;b> 1)計(jì)算載荷系數(shù)</b></p><p> =1×1.01×1.4×1.36=1.923</p><p> 根據(jù)縱向重合度=1.903,從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)=0.88</p><p><b> 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)</b></p><p><b&
46、gt; ?。?6.27</b></p><p><b> =78.82</b></p><p><b> 4)查取齒型系數(shù)</b></p><p> 由表10-5查得=2.5919;=2.222</p><p> 5)查取應(yīng)力校正系數(shù)</p><p>
47、由表10-5查得=1.596;=1.7676</p><p> 6)由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500 Mpa,;大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380Mpa</p><p> 7)由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.94,=0.98</p><p> 8)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力</p><p> 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1
48、.4,由式(10-12)得</p><p><b> =335.71</b></p><p><b> =266</b></p><p> 9)計(jì)算大、小齒輪的并加以比較</p><p><b> ==0.01232</b></p><p>&l
49、t;b> ==0.01477</b></p><p><b> 大齒輪的數(shù)值大。</b></p><p><b> ?。?)設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p><b> =2.8㎜</b></p><p> 對(duì)比計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)
50、大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù),取=3,已可滿足彎曲強(qiáng)度。但是為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度,需按接觸強(qiáng)度算分度圓直徑=99.24來(lái)計(jì)算=32.1</p><p> 取=32,=u×=96</p><p><b> 4.幾何尺寸計(jì)算</b></p><p><b> ?。?)計(jì)算中心距</b></p&g
51、t;<p><b> a=197.88㎜</b></p><p> 將中心距圓整為198㎜</p><p> ?。?)按圓整后的中心距修正螺旋角</p><p><b> =14?8´28"</b></p><p> 因β值改變不多,故參數(shù)等不必修正,<
52、;/p><p> ?。?)計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑</p><p><b> =99㎜</b></p><p><b> =297㎜</b></p><p><b> (4)計(jì)算齒輪寬度</b></p><p><b> ?。?×
53、99=99㎜</b></p><p><b> 圓整后取</b></p><p> 減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸</p><p> 按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算,其結(jié)果列于表4:</p><p><b> 表 4</b></p><p> 表5 連接螺栓扳手空間、值和
54、沉頭直徑表 ㎜</p><p><b> 3.軸的設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p> ?。ㄒ唬㊣軸的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p> 軸I上的功率=4.216kw, 轉(zhuǎn)速=1440r/min,轉(zhuǎn)矩=2.80×N·㎜,軸II上的轉(zhuǎn)距=44.128×</p><p> 2.求作
55、用在蝸桿蝸輪上的力</p><p> 已知蝸桿的分度圓直徑=63㎜,蝸輪分度圓直徑=258.3㎜</p><p><b> 而</b></p><p> 3初步確定軸的最小直徑,取=112,于是得</p><p><b> ㎜</b></p><p> 計(jì)算聯(lián)軸器的
56、轉(zhuǎn)矩,取=1.5</p><p><b> N·㎜</b></p><p> 選用LT4彈性套柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩為63000N·㎜。半聯(lián)軸器的孔徑=20㎜,故取=20㎜,半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=52㎜,半聯(lián)軸器與配合的轂孔長(zhǎng)度=38㎜</p><p><b> 4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p&g
57、t;<p> ?。?)擬定軸上零件的裝配方案</p><p><b> 如圖所示的裝配方案</b></p><p> (2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度</p><p> 1)為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求,I-II軸段右端需制定一軸肩,軸肩高度h=2.5mm,=25mm;左端用軸端擋圈定位,按軸端直徑取擋圈直徑
58、=30mm,半聯(lián)軸器與軸配合的孔長(zhǎng)度=38mm,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器而不壓在軸的端面上,故I-II段的長(zhǎng)度略短一些,現(xiàn)取=36mm</p><p> 2)初步選擇滾動(dòng)軸承,因軸承同時(shí)承受徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承,并根據(jù)=25mm,選取32306,其尺寸,故=30㎜,而=50mm,軸肩高度h=3mm,,因此=36㎜</p><p> 3)取蝸桿軸軸段直徑㎜,
59、蝸桿齒寬=79㎜,經(jīng)磨削后=79+25=104㎜,即=141㎜</p><p> 4)軸承端蓋的總寬度為25mm,由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定,根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑要求,取端蓋的外端面于半聯(lián)軸器左端面間的距離15mm,故=40mm</p><p> 5)為保證蝸桿與蝸輪嚙合,取=65㎜</p><p> 至此已初步確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。
60、</p><p> ?。?)軸上零件的周向定位</p><p> 為了保證半聯(lián)軸器與軸的連接,選用平鍵按直徑查表查得平鍵截面,長(zhǎng)為,半聯(lián)軸器與軸的配合為;滾動(dòng)軸承的配合是由過盈配合來(lái)保證的</p><p> (4)確定軸上圓角和倒角尺寸</p><p> 參考表15-2取軸端倒角1×45?。各軸肩處的圓角半徑取R1。</
61、p><p><b> 軸的強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p> ?。?) 求兩軸承受到的徑向載荷和</p><p> 將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個(gè)平面力系:則</p><p><b> ,</b></p><p><b> 1081N</
62、b></p><p><b> =514.3N</b></p><p> ?。?) 求兩軸承的計(jì)算軸向力和</p><p> 對(duì)于圓錐滾子軸承,按表13-7,軸承的派生軸向力,其中,Y是對(duì)應(yīng)表13-5中的Y值,其值由軸承手冊(cè)查出。手冊(cè)上查的32306的基本額定載荷C=81500N, =96500N。e=0.31,Y=1.9。</
63、p><p><b> 因此可得</b></p><p><b> =284.5N</b></p><p><b> =135.3N</b></p><p> 按式(13—11)得 =3552.3N</p><p><b> =135.3
64、N</b></p><p> 因?yàn)椋蔢=0.40, Y=1.9;</p><p> , 故X=1, Y=0;</p><p> 因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過程中載荷較平穩(wěn),按表13—6,=1.1。則</p><p><b> =7899.9N</b></p><p><b&
65、gt; =565.7N</b></p><p> ?。?) 驗(yàn)算軸承壽命</p><p> 因?yàn)椋园摧S承1的的受力大小驗(yàn)算</p><p> 故所選選軸承滿足壽命要求。</p><p> 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí),應(yīng)從手冊(cè)中查取a值。對(duì)于30313型圓錐滾子軸承,由手冊(cè)中查得a=18.
66、9mm。因此,根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。</p><p> 從軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及彎矩和扭矩圖中</p><p> 6)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度</p><p> 進(jìn)行校核時(shí),通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面(即危險(xiǎn)截面)的強(qiáng)度。根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù),以及軸單向旋轉(zhuǎn),扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)變。應(yīng)取,軸的計(jì)算應(yīng)力為</p>
67、;<p><b> =9.28MPa</b></p><p> 已知選用軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,由表15-1查得[]=60MPa。因此,故安全。</p><p><b> II軸的設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p> 1.軸II上的功率,轉(zhuǎn)速 ,轉(zhuǎn)矩=44.128×</p>
68、<p> 軸III上的功率,轉(zhuǎn)速 ,轉(zhuǎn)矩=12.7×</p><p> 2.求作用在齒輪上的力</p><p><b> 蝸輪:</b></p><p> 小齒輪:已知大齒輪的分度圓直徑=297㎜</p><p> 3.初步確定軸的最小直徑,取=112</p><p>
69、;<b> ㎜4軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p> 1)擬定軸上零件的裝配方案</p><p><b> 如圖所示的裝配方案</b></p><p> 2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度</p><p> ?。?)初步選擇滾動(dòng)軸承,因軸承同時(shí)承受徑向力和軸向力的作用,故選用角接
70、觸球軸承,參照工作要求并根據(jù)=50mm,選取7310B,其尺寸故 ==50㎜,</p><p> ?。?)取安裝齒輪處的軸段直徑==55mm,齒輪的又端與軸承之間采用套筒定位,加擋油環(huán),為了使套筒可靠的壓緊齒輪,此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度,蝸輪寬度㎜,取其寬度為56㎜,故取=52mm,小齒輪=106㎜,故取=102mm,齒輪的采用軸肩定位,軸肩高度h=5mm,=65mm,=40㎜</p><p&g
71、t; (3)為了保證蝸輪蝸桿的嚙合,取為了保證斜齒的嚙合,取蝸輪端面到內(nèi)機(jī)壁的距離;為了保證斜齒的嚙合,取小齒輪端面到內(nèi)機(jī)壁的距離;考慮到箱體的鑄造誤差,在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離,取=10mm,已知滾動(dòng)軸承寬度,則=T+++(56-52)=63mm, =T+++(106-102)=50mm</p><p> 至此已初步確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。</p><p> ?。?)
72、軸上零件的周向定位</p><p> 按由表查得平鍵截面,長(zhǎng)為,按由表查得平鍵截面,長(zhǎng)為,同時(shí)為了保證齒輪和軸配合有良好的對(duì)中性,故選擇齒輪輪轂與軸的配合為;滾動(dòng)軸承的配合是由過盈配合來(lái)保證的</p><p> (5)確定軸上圓角和倒角尺寸</p><p> 參考表15-2取軸端倒角2×45?。各軸肩處的圓角半徑取R2。</p><
73、;p><b> 軸的強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p> ?。?) 求兩軸承受到的徑向載荷和</p><p> 將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個(gè)平面力系:則</p><p><b> ,</b></p><p><b> ,</b></p>
74、;<p><b> 6748.4N</b></p><p><b> ?。?908N</b></p><p> ?。?) 求兩軸承的計(jì)算軸向力和及軸上軸向力</p><p> 對(duì)于角接觸球軸承7310B,按表13-7,軸承的派生軸向力,其中,Y是對(duì)應(yīng)表13-5中的Y值,其值由軸承手冊(cè)查出。手冊(cè)上查的731
75、0B的基本額定載荷C=68200N, =48000N;e=1.14。=1265.7N</p><p><b> 因此可得</b></p><p><b> =7693N</b></p><p><b> =2175N</b></p><p> 按式(13—12)得
76、=7693N</p><p><b> =6427.3N</b></p><p> 因?yàn)?,故X=1, Y=0;</p><p> , 故X=0.35,Y=0.57;</p><p> 因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過程中載荷較平穩(wěn),按表13—6,=1.1。則</p><p><b> =7423
77、N</b></p><p><b> =4764.5N</b></p><p> ?。?) 驗(yàn)算軸承壽命</p><p> 因?yàn)?,所以按軸承1的的受力大小驗(yàn)算</p><p> 故所選選軸承滿足壽命要求。</p><p> 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在確定軸承的支點(diǎn)位
78、置時(shí),應(yīng)從手冊(cè)中查取a值。對(duì)于角接觸球軸承7310B,由手冊(cè)中查得a=47.5mm。因此,根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。</p><p> 從軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及彎矩和扭矩圖中</p><p> 6)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度</p><p> 進(jìn)行校核時(shí),通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面(即危險(xiǎn)截面)的強(qiáng)度。根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù),以及
79、軸單向旋轉(zhuǎn),扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)變。應(yīng)取,軸的計(jì)算應(yīng)力為</p><p><b> =22.58MPa</b></p><p> 已知選用軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,由表15-1查得[]=60MPa。因此,故安全。</p><p> 7、精確校核軸的疲勞強(qiáng)度</p><p> 1判斷截面II左右兩側(cè)為危險(xiǎn)截面&
80、lt;/p><p><b> 2、截面II左側(cè)</b></p><p> 抗彎截面系數(shù)W=0.1d=0.1×50=12500mm</p><p> 抗扭截面系數(shù)W=0.2 d=0.2×50=25000 mm</p><p> 截面II左側(cè)的彎矩M為M=111579.6×24/52=514
81、98.3N·mm</p><p> 截面II上的扭矩T=441280N·mm</p><p> 截面上的彎曲應(yīng)力=M/W=13.9Mpa</p><p> 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力= T/ W=209000/18225=4.12Mpa</p><p> 軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理。查表15-1得=640Mpa,=275M
82、pa,=155Mpa</p><p> 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按表查取,因r/d=2.0/50=0.04,D/d=55/50=1.1,,經(jīng)插值后可查得=2.0,=1.36</p><p> 軸的材料的敏性系數(shù)為q=0.82 q=0.85</p><p> 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為k=1+ q(-1)=1.82</p><p
83、> k=1+ q(-1)=1.306</p><p> 由尺寸系數(shù)=0.63.扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)=0.78</p><p> 軸按磨削加工,可得表面質(zhì)量系數(shù)==0.92</p><p> 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理,即=1,則得綜合系數(shù)為</p><p> K= k/+1/-1=2.99</p><p> K= k
84、/+1/-1=1.76</p><p> 碳鋼的特性系數(shù)=0.1~0.2,取=0.1</p><p> =0.05~0.1,取=0.05</p><p> 計(jì)算安全系數(shù)S值,則得:</p><p> S=/(K+)=6.62 </p><p> S=/(K+)=14.93</p&
85、gt;<p> S=(SS)/(S+ S)=6.05>>S=1.5</p><p><b> 故可知其安全</b></p><p><b> ③截面II右端</b></p><p> 抗彎截面系數(shù)W=0.1d=0.1*55=16638mm</p><p> 抗扭截
86、面系數(shù)W=0.2 d=0.2*55=33275mm</p><p> 彎矩M及彎曲應(yīng)力為: M=51498.3N·mm</p><p> =M/W=113.9Mpa</p><p> 扭矩T及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為:T=441280N·mm</p><p> = T/ W=4.12Mpa</p><p&
87、gt; 過盈配合處的k/,用插值法求出,并取k/=0.8 k/ ,得 k/=3.16 k/=0.8 k/=2.53</p><p> 軸按磨削加工,得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92</p><p> 故得綜合系數(shù)為:K= k/+1/-1=3.25</p><p> K= k/+1/-1=2.62</p><p> 因此,軸在截面
88、IV右側(cè)的安全系數(shù)為:</p><p> S=/(K+)=6.09</p><p> S=/(K+)=15.3</p><p> S=(SS)/(S+ S)=5.66>>S=1.5</p><p> 故該軸在截面II右側(cè)的強(qiáng)度也足夠</p><p><b> III軸的設(shè)計(jì)計(jì)算</
89、b></p><p> 1軸III上的功率,轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)矩=12.7×</p><p> 2求作用在齒輪上的力</p><p> 已知大齒輪的分度圓直徑=297㎜</p><p> 3初步確定軸的最小直徑,取=112</p><p><b> ㎜</b></p>
90、<p> 計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩,取=1.3</p><p><b> N·㎜</b></p><p> 選用HL5型彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩為2000000N·㎜。半聯(lián)軸器的孔徑=60㎜,故取=60㎜,半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=142㎜,半聯(lián)軸器與配合的轂孔長(zhǎng)度=107㎜</p><p><b> 4軸的機(jī)
91、構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p> ?。?)擬定軸上零件的裝配方案</p><p><b> 如圖所示的裝配方案</b></p><p> (2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度</p><p> 1)為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求,I-II軸段左端需制定一軸肩,軸肩高度h=3mm,d=66mm;
92、 右端用軸端擋圈定位,按軸端直徑取擋圈直徑=68mm,半聯(lián)軸器與軸配合的孔長(zhǎng)度=107mm,故I-II段的長(zhǎng)度略短一些,現(xiàn)取=104mm</p><p> 2)初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)承受徑向力和軸向力的作用,故選用角接觸球軸承,根據(jù)=66㎜,選取7214AC軸承,其尺寸</p><p><b> 故=70㎜</b></p><p>
93、 3)取安裝大齒輪處的軸段直徑=55mm,齒輪的左端與軸承之間采用套筒定位,加擋油環(huán),為了使套筒可靠的壓緊齒輪,此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度,其寬度為100㎜,故取=96mm,齒輪的采用軸環(huán)定位,軸環(huán)高度h=6mm,=87mm,=9㎜</p><p> 4)軸承端蓋的總寬度為47mm,由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定,根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑要求,取端蓋的外端面于半聯(lián)軸器左端面間的距離15mm,故=62
94、mm</p><p> 5)為了保證斜齒的嚙合,取齒輪端面到內(nèi)機(jī)壁的距離;考慮到箱體的鑄造誤差,在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離,取=10mm,已知滾動(dòng)軸承寬度,則=B++=46mm, =B+++(100-96)=50mm</p><p> 至此已初步確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。</p><p> 至此已初步確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。</p>
95、<p> 6)軸上零件的周向定位</p><p> 為了保證半聯(lián)軸器與軸的連接,按由表查得平鍵截面,長(zhǎng)為,半聯(lián)軸器與軸的配合為;按由表查得平鍵截面,長(zhǎng)為,同時(shí)為了保證齒輪和軸配合有良好的對(duì)中性,故選擇齒輪輪轂與軸的配合為;滾動(dòng)軸承的配合是由過盈配合來(lái)保證的</p><p> 7)確定軸上圓角和倒角尺寸</p><p> 參考表15-2取軸端倒角2&
96、#215;45?。各軸肩處的圓角半徑取R2。</p><p> 5精確校核軸的疲勞強(qiáng)度</p><p> 1判斷截面VII左右兩側(cè)為危險(xiǎn)截面</p><p><b> 2、截面VII右側(cè)</b></p><p> 抗彎截面系數(shù)W=0.1d=0.1×70=34300mm</p><p&
97、gt; 抗扭截面系數(shù)W=0.2 d=0.2×50=68600 mm</p><p> 截面VII右側(cè)的彎矩M為M=[510009.7×(86-48)]/86=225353.13N·mm</p><p> 截面VII上的扭矩T=1270000N·mm</p><p> 截面上的彎曲應(yīng)力=M/W=6.57Mpa</p
98、><p> 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力= T/ W=209000/18225=18.51Mpa</p><p> 軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理。查表15-1得=640Mpa,=275Mpa,=155Mpa</p><p> 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按表查取,因r/d=2.0/70=0.03,D/d=75/70=1.07,,經(jīng)插值后可查得=2.0,=1.32&
99、lt;/p><p> 軸的材料的敏性系數(shù)為q=0.82 q=0.85</p><p> 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為k=1+ q(-1)=1.82</p><p> k=1+ q(-1)=1.272</p><p> 由尺寸系數(shù)=0.68,扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)=0.81</p><p> 軸按磨削加工,可得表面質(zhì)量系數(shù)==0
100、.92</p><p> 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理,即=1,則得綜合系數(shù)為</p><p> K= k/+1/-1=2.76</p><p> K= k/+1/-1=1.66</p><p> 碳鋼的特性系數(shù)=0.1~0.2,取=0.1</p><p> =0.05~0.1,取=0.05</p>&l
101、t;p> 計(jì)算安全系數(shù)S值,則得:</p><p> S=/(K+)=14.42 </p><p> S=/(K+)=9.79</p><p> S=(SS)/(S+ S)=8.1>>S=1.5</p><p><b> 故可知其安全</b></p><
102、;p><b> ③截面VII左端</b></p><p> 抗彎截面系數(shù)W=0.1d=0.1×75=42188mm</p><p> 抗扭截面系數(shù)W=0.2 d=0.2×75=84375mm</p><p> 彎矩M及彎曲應(yīng)力為:M=225353.1N·mm</p><p>
103、 =M/W=5.34Mpa</p><p> 扭矩T及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為:T=12700000N·mm</p><p> = T/ W=15Mpa</p><p> 過盈配合處的k/,用插值法求出,并取k/=0.8 k/ ,得</p><p> k/=3.16 k/=0.8 k/=2.53</p><p&
104、gt; 軸按磨削加工,得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92</p><p> 故得綜合系數(shù)為:K= k/+1/-1=3.25</p><p> K= k/+1/-1=2.62</p><p> 因此,軸在截面VII左側(cè)的安全系數(shù)為:</p><p> S=/(K+)=15.1</p><p> S=/(K+)=7.
105、74</p><p> S=(SS)/(S+ S)=6.97>>S=1.5</p><p> 故該軸在截面VII左側(cè)的強(qiáng)度也足夠。</p><p><b> 三、其他附件的選擇</b></p><p><b> 1.視孔蓋</b></p><p> 選用
106、A=140mm的視孔蓋。</p><p><b> 2.通氣器</b></p><p> 選用簡(jiǎn)易通氣器M20×1.5</p><p><b> 3.油面指示器</b></p><p> 根據(jù)指導(dǎo)書表14.13,選用桿式油標(biāo)M20</p><p><b
107、> 4.油塞</b></p><p> 根據(jù)指導(dǎo)書表14.14,選用M20×1.5型油塞和墊片</p><p><b> 5.起吊裝置</b></p><p> 根據(jù)指導(dǎo)書,箱蓋選用吊耳d=16mm</p><p><b> 6.定位銷</b></p>
108、;<p> 根據(jù)指導(dǎo)書表11.30,選用銷GB/T 117-2000 A8×35</p><p><b> 7.起蓋螺釘</b></p><p> 選用螺釘M12×30</p><p><b> 四、密封與潤(rùn)滑</b></p><p><b>
109、1.齒輪的潤(rùn)滑</b></p><p> 采用浸油潤(rùn)滑,由于高速級(jí)蝸桿浸油深度30~50mm,取深h=32mm。根據(jù)指導(dǎo)書表16-1,選用全損耗系統(tǒng)用油 L-AN22。</p><p><b> 2.滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑</b></p><p> 選用脂潤(rùn)滑。根據(jù)表16-4 ,選用滾動(dòng)軸承脂ZGN69-2。密封方法的選取由于凸緣式軸
110、承端蓋易于調(diào)整軸向游隙,軸的軸承兩端采用凸緣式端蓋。</p><p><b> 五、總結(jié)</b></p><p> 機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)電類專業(yè)的主要課程之一,它要求學(xué)生能結(jié)合課本的學(xué)習(xí),綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)和技術(shù)知識(shí),聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際和機(jī)器的具體工作條件,去設(shè)計(jì)合用的零部件及簡(jiǎn)單的機(jī)械,起到從基礎(chǔ)課程到專業(yè)課程承先啟后的橋梁作用,有對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)工作者進(jìn)行基礎(chǔ)素質(zhì)培養(yǎng)的啟蒙作用。
111、 </p><p> 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的過程是艱辛而又充滿樂趣的,在這短暫的三個(gè)星期里,我們不僅對(duì)機(jī)械的設(shè)計(jì)的基本過程有了一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)和了解,即初步接觸到了一個(gè)真機(jī)器的計(jì)算和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),也通過查閱大量的書籍,對(duì)有關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)的各種標(biāo)準(zhǔn)有了一定的認(rèn)識(shí),也加強(qiáng)了對(duì)課本的學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)。</p><p> 通過這次的設(shè)計(jì),我認(rèn)識(shí)到一些問題是我們以后必須注意的。第一,設(shè)計(jì)過程決非只是計(jì)算過程,當(dāng)
112、然計(jì)算是很重要,但只是為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供一個(gè)基礎(chǔ),而零件、部件、和機(jī)器的最后尺寸和形狀,通常都是由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取定的,計(jì)算所得的數(shù)字,最后往往會(huì)被結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所修改。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)工作中一般占較大的比重。</p><p> 第二,我們不能死套教材,教材中給出的一些例題或設(shè)計(jì)結(jié)果,通常只是為表明如何運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)資料去解決一個(gè)實(shí)際問題的范例,而不是唯一正確的答案。所以我們必須要學(xué)會(huì)查閱各種書籍和手冊(cè),利用現(xiàn)有的資源再加上
113、自己的構(gòu)想和創(chuàng)新,才能真正完成一個(gè)具有既有前景和使用價(jià)值又能普遍推廣,價(jià)格低廉的新產(chǎn)品。因此,全力追索不斷增殖的設(shè)計(jì)能力才是學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的中心思想。</p><p> 第三,創(chuàng)新是一個(gè)民族的靈魂,是我們國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力。創(chuàng)新在機(jī)械設(shè)計(jì)過程當(dāng)中體現(xiàn)的更是淋漓盡致,我們所設(shè)計(jì)出來(lái)的東西必須得超過以前的才具有社會(huì)實(shí)用價(jià)值,因此我們首先要有敢于突破束縛、突破慣例和大膽否定現(xiàn)有的一些東西,同時(shí)也要有寬廣而堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)
114、知識(shí)和創(chuàng)新思維與細(xì)心觀察的能力。雖然在這次的設(shè)計(jì)過程當(dāng)中大部分都是參照教材和手冊(cè)所設(shè)計(jì),只有小部分是通過自己創(chuàng)新所形成,但在選用各種零部件時(shí)是個(gè)人根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選定的,以使各種零部件組裝成最好的一個(gè)減速器。因此也體現(xiàn)了創(chuàng)新的思想。</p><p><b> 六、參考文獻(xiàn)</b></p><p><b> 參考書目</b></p>&l
115、t;p> 王連明,宋寶玉主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).3版.哈爾濱:哈樂濱工業(yè)大學(xué)出版社,2007</p><p> 濮良貴,紀(jì)名剛主編. 機(jī)械設(shè)計(jì). 8版. 北京:高等教育出版社,2006</p><p> 孫恒,陳作模主編. 機(jī)械原理. 6版. 北京:高等教育出版社,2005</p><p> 徐紹軍主編.工程制圖. 長(zhǎng)沙:中南大學(xué)出版社.,2003&
116、lt;/p><p> 王昆,何小柏,汪信遠(yuǎn)主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì). 北京:高等教育出版社,2002</p><p> 濮良貴,紀(jì)名剛主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)指南. 4版. 北京:高等教育出版社.,2002</p><p> 王伯平主編.互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社.,2002</p><p> 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì).
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