电动卷扬机传动装置的设计

电动卷扬机传动装置的设计 xxx学院机械设计课程设计(论文) 设计任务 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 学生课程设计(论文) 题 目:电动卷扬机传动装置的设计 学生姓名: 学 号: 所在院(系): xxx学院 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: xxx机械电子 指 导 教 师: xxx 职称:xxx x年 x 月 x 日 xx学院教务处制 xx学院本科学生课程设计任务书 1 xxx学院机械设计课程设计(论文) 设计任务书 题 目 设计电动卷扬机传动装置 1、课程设计的目的 本课程设计为学生提供了一个既动手又动脑，自学，查资料，独立实践的机会。将本学期课本上的理论知识和实际有机的结合起来，锻炼学生实际分析问题和解决问题的能力，提高学生综合运用所学知识的能力，装配图、零件图的设计绘图能力。 2、课程设计的 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等) 工作条件: 间歇工作，每班工作时间不超过15,，每次工作时间不超过10min，满载起动，工作有中等振动，，两班制工作，小批量生产，钢?速度允许误差?5,。设计寿命10年。 要求: (1)随时复习教科书、听课笔记及习题。 (2)及时了解有关资料，做好准备工作，充分发挥自己的主观能动性和创造性。 (3)认真计算和制图，保证计算正确和图纸质量。 (4)按预定计划循序完成任务。 (5)按学校规定格式书写说明书，交电子和纸质文档。 3、主要参考文献 [1]所学相关课程的教材 [2]《机械设计课程设计》 [3]《机械设计手册》 [4]《电动机手册》 4、课程设计工作进度计划 (1)准备阶段(1天) (2)设计计算阶段(3天) (3)减速器的装配图一张(4天) (4)绘零件图三张(3天) (5)编写设计说明书(3天) (6)答辩或考察阶段。(1天) 指导教师(签字) 日期 年 月 日 教研室意见: 年 月 日 学生(签字): 接受任务时间: 年 月 日 注:任务书由指导教师填写。 2 xxx学院机械设计课程设计(论文) 成绩评定表 课程设计(论文)指导教师成绩评定表 题目名称 设计电动卷扬机传动装置 分得评分项目 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 内涵 值 分 遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工01 学习态度 6 工作态度。 作 通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠表02 科学实践、调研 7 道获取与课程设计有关的材料。 现 按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。 03 课题工作量 7 20% 能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题， 能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，04 综合运用知识的能力 10 得出有价值的结论。 能独立查阅相关文献和从事其他调研;能提出并 较好地论述课题的实施 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ;有收集、加工各种05 应用文献的能力 5 能信息及获取新知识的能力。 力 能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、设计(实验)能力，方案水操作等实验工作，数据正确、可靠;研究思路清06 5 的设计能力 平 晰、完整。 具有较强的数据运算与处理能力;能运用计算机35% 07 计算及计算机应用能力 5 进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。 对计算或实验结果的分析 具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。 08 能力(综合分析能力、技10 术经济分析能力) 插图(或图纸)质量、篇符合本专业相关规范或规定要求;规范化符合本成09 幅、设计(论文)规范化5 文件第五条要求。 果 程度 质综述简练完整，有见解;立论正确，论述充分，10 设计说明书(论文)质量 30 量 结论严谨合理;实验正确，分析处理科学。 45% 对前人工作有改进或突破，或有独特见解。 11 创新 10 成绩 指 导 教 师 指导教师签名: 年 月 日 评 语 3 xx学院机械设计课程设计(论文) 题目 xxx学院本科学生课程设计任务书 题目6 设计电动卷扬机传动装置 1、课程设计的目的 本课程设计为学生提供了一个既动手又动脑，自学，查资料，独立实践的机会。将本学期课本上的理论知识和实际有机的结合起来，锻炼学生实际分析问题和解决问题的能力，提高学生综合运用所学知识的能力，装配图、零件图的设计绘图能力。 2、课程设计的内容和要求(包括:传动装置简图、原始数据、技术要求、工作要求等) 传动装置简图: 原始数据: 数据编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 钢?拉力F/KN 10 12 14 15 16 18 20 11 13 17 钢?速度(v/m/min) 12 12 10 10 10 8 8 12 12 8 卷筒直径D/mm 450 460 400 380 390 310 320 440 480 330 工作条件: 间歇工作，每班工作时间不超过15,，每次工作时间不超过10min，满载起动，工作有中等振动，，两班制工作，小批量生产，钢?速度允许误差?5,。设计寿命10年。 要求: (1)随时复习教科书、听课笔记及习题。 (2)及时了解有关资料，做好准备工作，充分发挥自己的主观能动性和创造性。 (3)认真计算和制图，保证计算正确和图纸质量。 (4)按预定计划循序完成任务。 (5)按学校规定格式书写说明书，交电子和纸质文档。 3、主要参考文献 [1]所学相关课程的教材 [2]《机械设计课程设计》 [3]《机械设计手册》 [4]《电动机手册》 4 xx学院机械设计课程设计(论文) 题目 4、课程设计工作进度计划 (1)准备阶段(1天) (2)设计计算阶段(3天) (3)减速器的装配图一张(4天) (4)绘零件图三张(3天) (5)编写设计说明书(3天) (6)答辩或考察阶段。(1天) 指导教师(签日期 年 月 日 字) 教研室意见: 年 月 日 学生(签字): 接受任务时间: 年 月 日 注:任务书由指导教师填写。 5 xx学院机械设计课程设计(论文) 目录 目录 一. 电动机的选择 ................................................................................................. 8 1.1选择电动机的总类、类型和结构形式 ................................................................................. 8 1.1.1选择电动机系列 .............................................................................................................. 8 1.1.2电动机容量的确定 .......................................................................................................... 8 1.1.3选择电动机的转速 .......................................................................................................... 9 1.1.4计算总传动比并分配各级传动比 .................................................................................. 9 1.2传动比的分配及传动装置的运动和动力参数 ..................................................................... 9 1.2.1 各轴的转速 ..................................................................................................................... 9 1.2.2 各轴功率 ....................................................................................................................... 10 1.2.3 各轴的转距 ................................................................................................................... 10 二. 蜗轮蜗杆的设计计算 ....................................................................................... 11 2.1蜗杆蜗轮参数选择计算 ....................................................................................................... 11 2.1.1蜗轮蜗杆材料 ................................................................................................................ 11 2.1.2根据齿面接触疲劳强度计算蜗轮蜗杆 ........................................................................ 11 2.1.3蜗轮参数 ........................................................................................................................ 12 2.1.4蜗杆参数 ........................................................................................................................ 12 2.2蜗轮蜗杆弯曲疲劳强度校核 ............................................................................................... 12 三. 直齿圆柱齿轮设计计算 ...................................................................................13 3.1齿轮材料精度等级齿数选择 ............................................................................................... 13 3.1.2材料选择 ........................................................................................................................ 13 3.2按齿面接触疲劳强度设计 ................................................................................................... 13 3.2.1设计计算 ........................................................................................................................ 13 3.2.2计算循环次数 ................................................................................................................ 14 b3.2.3计算齿宽与齿高之比 ............................................................................................... 14 h 3.2.4计算载荷系数 ................................................................................................................ 15 3.2.5按实际载荷系数校正所算得分度圆直径 .................................................................... 15 3.3 按齿根弯曲疲劳强度设计 .................................................................................................. 15 3.3.1确定式中的各计算参数 ................................................................................................ 15 YYFaSa3.3.2计算大小齿轮的并加以比较 .......................................................................... 16 ,,,F 3.3.3设计计算 ........................................................................................................................ 16 3.4几何尺寸计算 ....................................................................................................................... 16 四. 轴的设计计算 ...................................................................................................17 4.1蜗轮轴的设计计算 ............................................................................................................... 17 4.1.1按扭转强度计算轴的最小直径 .................................................................................... 17 4.1.2确定轴的各段直径和长度 ............................................................................................ 17 4.1.3按弯扭合成应力校核轴的强度 .................................................................................... 18 4.1.4判断危险截面 ................................................................................................................ 19 ,4.1.5精确校核截面左侧 ................................................................................................... 19 ,4.1.6精确校核截面右侧 ................................................................................................... 20 6 xx学院机械设计课程设计(论文) 目录 4.2 蜗杆轴的强度设计计算 ...................................................................................................... 21 4.2.1蜗杆的设计 .................................................................................................................... 21 4.2.3确定蜗杆上的作用力 .................................................................................................... 22 4.2.4蜗杆结构设计 ................................................................................................................ 22 4.2.5求蜗杆上的载荷 ............................................................................................................ 22 4.2.6按弯扭合成应力校核蜗杆的强度 ................................................................................ 24 4.3 小齿轮轴的设计计算 .......................................................................................................... 24 4.3.1选用轴的材料及许用应力 ............................................................................................ 24 4.3.2按轴的扭转强度确定轴的最小直径 ............................................................................ 24 4.3.3确定轴的各段直径和长度 ............................................................................................ 24 4.3.4按弯扭合成应力校核轴的强度 .................................................................................... 25五. 滚动轴承的选择计算和校核 ..........................................................................26 5.1 蜗杆轴承的选择计算及校核 .............................................................................................. 26 5.1.1作用在轴上的载荷 ........................................................................................................ 26 5.1.2计算轴承当量载荷 ........................................................................................................ 27 5.1.5计算轴承寿命 ................................................................................................................ 27 5.2 蜗轮轴上轴承校核计算 ...................................................................................................... 27 5.2.1作用在轴承上的载荷 .................................................................................................... 27 5.2.3计算当量载荷 ................................................................................................................ 28 5.2.4计算寿命 ........................................................................................................................ 28 六. 键的联接强度计算 .........................................................................................28 6.1电机轴上键的连接强度计算 ............................................................................................... 28 6.2蜗杆轴上键的连接强度计算 ............................................................................................... 28 6.3 蜗轮轴与蜗轮连接键的强度计算 ...................................................................................... 29 6.4蜗轮轴与联轴器相联键的强度计算 ................................................................................... 29 6.5 小齿轮与联轴器相联的键的强度计算 .............................................................................. 29 七. 箱体的设计计算 .............................................................................................30 八. 减速器及轴承的润滑和密封 ..........................................................................30 8.1 减速器的润滑 .................................................................................................................... 30 8.2减速器的密封 ....................................................................................................................... 30 8.3 视孔盖及通气塞的选择 .................................................................................................... 31 8.4 轴承的润滑 .......................................................................................................................... 31 九. 热平衡校核 .......................................................................................................31 参 考 书 目 ......................................................................................................31 7 xx学院机械设计课程设计(论文) 电机的选择 一. 电动机的选择 1.1选择电动机的总类、类型和结构形式 1.1.1选择电动机系列 按工作要求选择和条件选择Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电 动机。 1.1.2电动机容量的确定 PW如上图所示，电动机所需要的功率是 式(1.1-1) ,P0,W式中 —电动机所需要功率， Pokw —工作功率， Pkww —传动总效率。 ,W F，V10000，0.2其中，工作机所需要的工作功率: P,,,2KWW10001000 222传动的总效率 式(1.1-2) ,,,,,,,,4W12356 式中: —联轴器效率0.97 ,1 —蜗轮啮合效率0.75， ,2 —齿轮啮合效率0.94， ,3 —深沟球轴承效率0.98 ,4 —卷筒效率0.96 ,5 —圆锥滚子轴承0.98 ,6 则传动装置的总效率由式(1.1-2)得 222 ,,0.97，0.75，0.94，0.98，0.96，0.98,0.5479w P2W所以电动机的功率由式(1.1-1得) P,,,3.65KW0,0.5479W根据选取电动机的额定功率P 使=(11.3)=(3.44.5) PoPmPokwm 所以取额定功率为4kw 8 xx学院机械设计课程设计(论文) 电机的选择 1.1.3选择电动机的转速 60v60，0.2 计算滚筒的转速: n,,,8.5r/minw,3,D3.14，450，10查机械手册取蜗轮的传动比，单级圆柱齿轮减速器的传动比i,10,801 ，总的 i,0~82 传动比范围 i,0,640 所以电动机转速的范围为 ' ，，n,n，0,640,0,5440r/minw 在这个范围的电动机转速有:720r/min,960r/min,1440r/min 表2.1 方案电动机型号额定功率同步转速满载转号 /KW /(r/min) /(r/min) 速 /(r/min ) 1 Y160M1-8 4.0 750 720 2 Y132M1-6 4.0 1000 960 3 Y112M-4 4.0 1500 1440 由上数据选择方案2,型号Y132M1-6 查表10-111可得电动机的中心高度H=132mm 1.1.4计算总传动比并分配各级传动比 n总的传动比: i,,112.94nw 各级传动比: 取 ， ; i,20.59i,5.512 1.2传动比的分配及传动装置的运动和动力参数 1.2.1 各轴的转速 n,n,960r/min 1电机 n电机 n,,46.60r/min2i1 9 xx学院机械设计课程设计(论文) 电机的选择 n,n,46.60r/min32 n3 n,8.5r/min4i2 1.2.2 各轴功率 P,P,,3.54kw11电机 2 P,P,,,2.43KW2142 2 P,P,,,2.31KW3214 2 P,P,,,2.13KW4334 1.2.3 各轴的转距 P电机 T,9550,36.31N,md960 T,T,,35.21N,m11电机 2 T,Ti,,,532.85N,m21124 2 T,T,,,506.53N,m3214 2 T,T,,i,2566.39N,m43432 运动和动力参数计算结果整理如下: 表1.1 轴号 功率 转速 转矩 KW (r/min) N?m 电动机轴 4 960 36.31 轴1 3.47 960 34.5 轴2 2.38 46.60 522.19 轴3 2.26 46.60 496.39 轴4 2.087 8.5 2515.06 10 x学院机械设计课程设计(论文) 蜗轮蜗杆的设计计算 二. 蜗轮蜗杆的设计计算 2.1蜗杆蜗轮参数选择计算 2.1.1蜗轮蜗杆材料 查表:取蜗杆齿数，传动比，蜗杆材料为 z,2i,20.5911 45钢高频淬火，，蜗轮材料为铝青铜。 ,,,,350MPa,,,,180MPa 2.1.2根据齿面接触疲劳强度计算蜗轮蜗杆 KFn根据公式: 式(2.1-1) ,,,ZHEl0P, 式中:—啮合齿面上的法向载荷，N; Fn —接触线总长，; lmm0 —载荷系数; K1 2 —材料弹性影响系数，;查表得; Z,162ZMPaEE ZZ2EP3 式(2.1-2) ,()aKT2,,,H 5式中: —蜗轮上转矩，; TT,5.328，10N,mmN,mm22 —接触系数，; zz,2.7pp 162，2.6523根据式2.1-2 a,1.2，5.328，10(),151.8mm180中心距取160;因为;取;取蜗杆; ammd,63.mmi,20.59m,6.31 d1此时，查表得出故可用; ,0.448Z,2.4,2.7Pa 变位系数为; x,(,0.1032) ZZm11导程角; tan,,,,1.9qd1 0''';; Z,2,Z,41,,11183612 Z20.5,20.592;传动误差为; ,0.4%i,,20.5Z20.591 11 x学院机械设计课程设计(论文) 蜗轮蜗杆的设计计算 2.1.3蜗轮参数 蜗轮分度圆直径:; d,mZ,d,258mm22w2 ,蜗轮喉圆直径:，; ，，d,d，2h,270mmh,mh，xa22a2a2a2 ,,蜗轮齿根圆直径:，，，; h,mh,x，cd,d,2h,242.88mmf22f2f2a2 节圆直径:; D,d，1.5m,280mmW2a2 蜗轮宽度:，取整; B,0.75d,57.6B,56mma1 2.1.4蜗杆参数 蜗杆直径:; d,qm,63mm1 蜗杆节圆直径:; ，，d,mq，2x,64mmW1 蜗杆齿顶圆直径:; d,d，2h,76.6mma11a1 蜗杆齿根圆直径:; d,d,2h,48.88mmf11f1 蜗杆齿宽:，取110; ，，b,11，0.0622m,84.798mmbmm11蜗杆轴向齿距:; p,,m,19.8mma 2.2蜗轮蜗杆弯曲疲劳强度校核 KT1.532根据公式: 式(2.2-1) ,YY,,FFa2ddm12 式中: Y—蜗轮齿形系数; Fa2 Y—螺旋角影响系数; , Z2;，，; x,,0.1032,,43.34Z2V23,(cos) 查表得:Y,2.45; Fa2 ,; Y,1,,0.922,140 ' 式(2.2-2) ,,,,,,,,,,KFFFN 查表:铝青铜金属模铸造，,,; ,,90MPaF 12 x学院机械设计课程设计(论文) 直齿圆柱齿轮设计计算 8公式:; N,60nt,1.662，10l 7109; K,,0.73FN81.662，10 '.2-2) ; 根据公式(2,,,,,,0.73,,66MPaFF 1.53KT'2根据公式(2.2-1) 弯曲强度满,,YY,21.58MPa,,,,FFa,F2ddm12 足要求; 式中:K,1.2;T,532.85;Y,2.45;Y,0.922;d,63;d,258;m,6.32Fa2,12 三. 直齿圆柱齿轮设计计算 3.1齿轮材料精度等级齿数选择 由于是开式齿轮，故选用7级精度; 3.1.2材料选择 小齿轮选用30GrMnSi调质，硬度为330HBS; 大齿轮选用20GrMnTi,渗碳淬火，硬度为300HBS; 由于，故选小齿轮齿数，大齿轮齿数; Z,18Z,99i,5.512 3.2按齿面接触疲劳强度设计 3.2.1设计计算 ZKT,u12E13由设计计算公式: 式(3.2-1) ,d2.32()t1,,,,udH式中: K—载荷系数，K=1.2; T,506.53mm;1 —齿宽系数，取; ,d,d,1.2 13 x学院机械设计课程设计(论文) 直齿圆柱齿轮设计计算 1 2—材料弹性影响系数，取; ZZ,189.8MPaEE Z2 u,,5.5Z1 式(3.2-2) ,,,,K,HNHlim 3.2.2计算循环次数 8 N,60tn,1.632，10111 7 N,60tn,2.98，10222 7109接触疲劳寿命系数: K,,0.73N1N1 7109 K,,0.89N2N2查表: 小齿轮接触疲劳强度极限 ,,860MPaHlim1 大齿轮接触疲劳强度极限 ,,840MPaHlim2由公式(3.2-2): ,,,,627MPaH1 ,,,,747MPaH2 KTZ,1u2E13将，中较小的带入式(3.2-1): ,,,,,,,2.32(),87.84dtH1H21,,,,duH1 dn,1t1 v,,0.21m/s60，1000 b,,dd,105mm1t b3.2.3计算齿宽与齿高之比 h d1t模数 m,,4.88mmtZ1齿高 h,2.25m,10.98mm b105 ,,9.56h10.98 14 x学院机械设计课程设计(论文) 直齿圆柱齿轮设计计算 3.2.4计算载荷系数 根据，7级精度等级，查表的动载荷系数为 K,1v,0.21m/sV直齿轮，; K,K,1H,F, 查表得使用系数; K,1A 查表，用插值法查得7级精度，小齿轮相对支撑非对称布置是，; K,1.328H, b由查图得; K,1.32,9.56,K,1.328F,H,h 故载荷系数为 K,KKKK,1.328AVH,H, 3.2.5按实际载荷系数校正所算得分度圆直径 1.3283 d,d,90mmt111.2 d1 m,,5Z1 3.3 按齿根弯曲疲劳强度设计 ,,YS2KTFaSa13,, 式(3.3-1) ,m2,,,,,,dZF,,1 3.3.1确定式中的各计算参数 查表的小齿轮的弯曲疲劳强度极限; ,,600MPaFE1 大齿轮的弯曲疲劳强度极限; ,,520MPaFE2 齿宽系数; ,d,1.2 取安全系数; S,1.4 K,FN1FE1弯曲疲劳许用应力为: ,,,,313MPa,F1S K,FN2FE2 ,,,,330MPa,F2S 15 x学院机械设计课程设计(论文) 直齿圆柱齿轮设计计算 载荷系数K取1.2; 查取齿形系数: ，; Y,2.91Y2.19Fa1Fa2 查取应力校正系数: ，; Y,1.53Y,1.78Sa2Sa1 YYFaSa3.3.2计算大小齿轮的并加以比较 ,,,F YYFa1Sa1; ,0.010165,,,F1 YYFa2Sa2; ,0.008423,,,F2小齿轮的数值较大; 3.3.3设计计算 2，1.2，5065303根据式(3.3-1): ; m,，0.010165,3.161.2，18，18 故齿轮模数; m,5 ; Z,18;Z,9012 3.4几何尺寸计算 d,Zm,90mm11 d,Zm,495mm22 d，d2 a,,292.5mm2 b,,d,108mmd1 取; B,113mm;B,108mm12 16 x学院机械设计课程设计(论文) 轴的设计计算 四. 轴的设计计算 4.1蜗轮轴的设计计算 材料选用45钢调质， ,,45MPaT 4.1.1按扭转强度计算轴的最小直径 根据公式: p3 式(4.1-1) d,A,44.8mmI0n 式中:—轴的传递功率，; pKW —轴的转速，; nr/min 取; A,1200 输出轴的最小直径是安装联轴器处轴的直径，为了与联轴器的孔相适应，故选 取联轴器型号;联轴器转矩，查表，转矩变化小，故; T,KTK,1.5caA3A则: T,KT,783585N,mmcaA3 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手册，选用LU10型Y型轮Tca 胎联轴器，公称转矩为800000;半联轴器的孔径;半联轴器d,50mmN,mm1的长度;半联轴器与轴配合的孔长; L,110mmL,112mm14.1.2确定轴的各段直径和长度 为了满足联轴器，故,-A需要一轴肩，故;半联轴器与轴配合，D,57mmAB 长 ，故;初步选择轴承，因承受径向力，有很小的轴向力，L,110mmL,112mm1 故选用深沟球轴承，因，故选用6012型深够球轴承;D,57mm2 故，，由于安装轴承，故d,d,60mml,l,18mmd，D，T,60，95，183737 ;安装蜗轮处，轴环处直径;由于安装联轴器，d,68mmd,66mmd,74mm6 故，由于安装轴承和套筒，故;安装蜗轮壶;l,52mml,62mml,78mm324抵紧蜗轮故;由于抵紧轴承故;见图4.1-1; l,13mml,20mm65 17 x学院机械设计课程设计(论文) 轴的设计计算 图4.1-1 4.1.3按弯扭合成应力校核轴的强度 2T2蜗轮受水平力 F,,4130N2td2 0蜗轮受垂直力;式中; F,Ftan,,1342N,,20r2t2 绘制弯矩扭矩图4.1-2: 图4.1-2 载荷 水平面H 垂直面V 支反力F F,F,2069NF,F,671NH1H2V1V2 55弯矩M M,1.715，10N,mm M,1.476，10N,mmVH 18 x学院机械设计课程设计(论文) 轴的设计计算 5总弯矩 M,1.9，10N,mm扭矩 T,532850N,mm校核轴上最大弯矩和扭矩的截面(C截面);扭转应力为脉动循环应力，取 ,,0.6 根据公式: 22MT，，，, 式(4.1-2) ,,caW 3式中: W,0.1d 由式4.1-2得: ,,13.54MPaca 此轴材料为45钢调质，查表得;故安全; ,,,,,,40MPa,,,,1ca,14.1.4判断危险截面 从应力集中对轴的疲劳强度影响来看，截面V和应力最集中。从受载的情况, 来看，截面C上的应力最大。截面V的应力集中的影响和相近，但截面V不,受扭矩作用，同时轴径也比较大，故不必做强度校核。截面C上虽然应力最大，但应力不集中而且这里轴比较大，故C截面也不必校核。故只需校核截面,左右两侧即可。 4.1.5精确校核截面左侧 , 33抗弯截面系数: W,0.1d,21600mm 33抗扭截面系数: W,0.2d,43200mmT 353截面左侧弯矩: ,M,171.57，10，,44154.04N,mm136 截面,左侧扭矩: T,532850N,mm M,截面左侧弯曲应力: ,,,2.044MPabW T截面,左侧扭矩应力: ,,,12.33MPaTWT 材料为45钢调质，查表得: ;; ,,640MPa,,275MPa,,155MPaB,1,1 rD截面上轴肩形成的理论应力集中系数;因;查表取 ,,,,0.033,,1.07,,dd,,2.0,,,1.31; ,, 由图可得材料的敏感系数为: q,0.82,q,0.85 ,, 19 x学院机械设计课程设计(论文) 轴的设计计算 故有效应力集中系数按式为: ，，K,1，q,,1,1.82,,, ，，K,1，q,,1,1.26,,,查表得:尺寸系数;扭转尺寸系数; ,,0.67,,0.82,,轴按磨削加工，查表得表面质量系数为: ,,,,0.92,,轴表面未经强化处理，即; ,,1q k1,综合系数为: ,，,1,2.80K,,,,, 1k, ,，,1,1.62K,,,,,碳钢的特性系数: ;取 ,,0.1,0.2,,0.1,, ;取 ,,0.05,0.1,,0.05,, ,,1计算安全系数值，则得: SS,,48.05,caK,,,，,,am ,,1 S,,15.37,K,,,，,,am SS,, S,,14.64,S,1.8ca22S，S,,故可知其安全。 4.1.6精确校核,截面右侧 33抗弯截面系数: W,0.1d,27462mm 33抗扭截面系数: W,0.2d,54925mmT 353,截面右弯矩: M,171.57，10，,44154.04N,mm136 ,截面右侧扭矩: T,532850N,mm M,截面右侧弯曲应力: ,,,1.60MPabW T,截面右扭矩应力: ,,,9.7MPaTWT 20 x学院机械设计课程设计(论文) 轴的设计计算 KKK,,,过盈配合处，用插值法查表求出，并取; ,0.8,,,,,, KKK,,,于是得: ,3.16,0.8,2.53,,,,,,轴按磨削加工，边面质量系数为: ,,,,0.92,, k1,故得综合系数为: ,，,1,3.25K,,,,, ,,1的安全系数为: 所以轴在截面,S,,52.88,K,,,，,,am ,,1 S,,11.97,K,,,，,,am SS,, S,,11.7,S,1.8ca22S，S,, 故该轴在截面右侧强度也是足够的。 , 4.2 蜗杆轴的强度设计计算 4.2.1蜗杆的设计 蜗杆的工作条件如下表: 输入功率P1 3.54Kw 转速n1 960r/min 由资料1-370p表15-3取A0=120，由公式: P3d,A,18.54 0n 为蜗杆的最小直径，由装配关系可知，最小处的直径为装联轴器的直径。 查资料1-351p表14-1得 T,KTK,1.7caA1A 则 T,59840N,mm ca 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，机械设计手册Tca (GB/T5014-2003),选用UL6型轮胎式联轴器，轴孔长度为。 l,82mm 21 x学院机械设计课程设计(论文) 轴的设计计算 4.2.3确定蜗杆上的作用力 蜗杆受力情况如下表: 切向力 1095N 2T1 ,,FF12tad1 轴向力 4047N 2T2 ,,FF12atd2 径向力 1472N F,F,Ftan,r1r2t2 由上表可知，蜗杆受的轴向力较大，故与蜗杆配合的轴承选择圆锥滚子轴承， 由于此处轴径为，选择轴承型号为30308，其尺寸为 ,40mm40，23，90 4.2.4蜗杆结构设计 拟定设计方案，如4.2-1图所示: 图4.2-1 根据定位要求确定个轴段轴径和长度: 为了满足联轴器要求，,段轴径由联轴器确定为，而用于联轴器轴d,30mm1向定位的轴肩高度为7mm，故2段轴径为，3段是装轴承段，根据载d,37mm2荷去圆锥滚子轴承，型号为30308，故，根据圆锥滚子轴承的d,d,40mm37轴向定位要求，取4段轴径为。根据联轴器的要求，取d,d,47mm46 ，根据安装联轴器的方便，故。由轴承确定l,l,23mml,80mml,55mm3712由蜗杆齿宽确定，综合考虑蜗杆与蜗轮的装配关系，即蜗杆旋齿部l,110mm5 分处于减速器中间，取。与联轴器配合的键选择类型为半圆键，l,l,70mm46 标记为8×7×45 4.2.5求蜗杆上的载荷 首先根据结构简图作出轴的计算简图: 22 x学院机械设计课程设计(论文) 轴的设计计算 图4.2-2 简支梁支承跨度: L=273mm 根据蜗杆所受载荷作出其受力图和弯矩图如下: 图4.2-3 支反力F F,F,547.6F,269NNH1NH2NV1 F,1203NNV2 弯矩M M,36718N,mmM,74747.4N,mmV1H M,164209N,mmV2 总弯矩 M,82600N,mm1 M,180184N,mm2 扭矩T T,35210N,mm 23 x学院机械设计课程设计(论文) 轴的设计计算 4.2.6按弯扭合成应力校核蜗杆的强度 进行校核时，只需对危险截面进行校核，(即截面C)，根据上表中的数 22,M，T，，2据和公式: ,,,14.24MPa,,,,ca,1W 式中,,0.6 []60,,1,MPa 由于蜗杆的材料前面已选择为45钢，表面高频淬火， 4.3 小齿轮轴的设计计算 4.3.1选用轴的材料及许用应力 材料选用45钢，; ,,,,40MPa 4.3.2按轴的扭转强度确定轴的最小直径 p根据公式: 式(4.3-1) d,A,44.08mm,0n 式中:—轴传递的功率， pKW —轴的转速， nr/min 取 A,1200 轴的最小直径是安装联轴器处轴的直径，为了与联轴器的孔相适应，故选取联 轴器型号;联轴器转矩，查表，转矩变化小，故; T,KTK,1.5caA3A则: T,KT,744585N,mmcaA3 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手册，选用LU10型Y型轮Tca 胎联轴器，共称转矩为800000;半联轴器的孔径;半联轴器d,50mmN,mm1的长度;半联轴器与轴配合的孔长; L,110mmL,112mm1 4.3.3确定轴的各段直径和长度 ,为了满足联轴器，故-A需要一轴肩，故;半联轴器与轴配合，D,57mmAB 长 ，故;初步选择轴承，因承受径向力，有很小的轴向力，L,110mmL,112mm1 故选用深沟球轴承，因，故选用6012型深够球轴承;D,57mm2 故d,d,60mm，l,l,18mm，由于安装轴承，故d，D，T,60，95，183737 ;安装蜗轮处，轴环处直径;由于安装联轴器，d,68mmd,66mmd,74mm6 24 x学院机械设计课程设计(论文) 轴的设计计算 故，由于安装轴承和套筒，故;安装蜗轮故;l,62mml,52mml,78mm234抵紧蜗轮故;由于抵紧轴承故; l,13mml,20mm65 见图4.3-1: 图4.3-1 4.3.4按弯扭合成应力校核轴的强度 2T2蜗轮受水平力 F,,11256.6N2td2 0蜗轮受垂直力;式中; F,Ftan,,3657N,,20r2t2 绘制弯矩扭矩图4.3-2: 水平方向 垂直方向 图4.3-2 载荷 水平面H 垂直面V 支反力F F,F,1828NF,F,5628NV1V2H1H2 55弯矩M M,11.53，10N,mmM,4.72，10N,mmVH 5总弯矩 M,4.96，10N,mm 25 x学院机械设计课程设计(论文) 轴的设计计算 扭矩 T,506530N,mm校核轴上最大弯矩和扭矩的截面(C截面);扭转应力为脉动循环应力，取 ,,0.6 22MT，，，,根据公式: 式(4.3-2) ,,caW 3式中: W,0.1d ,,12.49MPaca 此轴材料为45钢调质，查表得;故安全; ,,,,,,,,,40MPaca,1,1 五. 滚动轴承的选择计算和校核 5.1 蜗杆轴承的选择计算及校核 选用轴承型号为30308，查手册得， G,90.9KNG,108KNror5.1.1作用在轴上的载荷 图5.1-1 轴所受轴向载荷: F,4047Na 轴所受径向载荷: F,2568Nr 两轴承受到的径向载荷 F,435Nr1V F,1037Nr2V F,F,547Nr2Hr1H 22F,F，F,699N rrVrH111 22 F,F，F,1172Nr2Vr2Hr2 两轴承所受的轴向力 26 x学院机械设计课程设计(论文) 轴的设计计算 Fr对于圆锥滚子轴承，派生力; F,d2Y查手册得 ;， e,0.37Y,1.7 ;; F,205NF,344Nd2d1 按公式: F,F，F,4252Na1acd2 F,F,205Na2d2 F1a ,0.036,eC0 F2a ,0.0054,eC0故取; x,0.4 5.1.2计算轴承当量载荷 因轴承运转中有中等冲击载荷，按表查得，取; f,1.2,1.8f,1.5pp 计算当量载荷: ，， P,fXF，YF,1048N1p1r11a1 ，， P,fXF，YF,1758N2p2r22a2 5.1.5计算轴承寿命 因为，所以按轴承2计算; P,P21 ,6,,10C,, L,,2400007hh,,60nP2,, 由以上计算可知所选轴承符合要求。 5.2 蜗轮轴上轴承校核计算 选用轴承型号6012，查手册得， C,24.2KNC,31.7KNOrr 5.2.1作用在轴承上的载荷 27 x学院机械设计课程设计(论文) 轴的设计计算 轴承受径向载荷: F,2175Nr 轴承受轴向载荷: F,279.5Na 求相对轴承载荷对应的值和值 Ye Fa相对轴承载荷为: ,0.0115C0 Fa轴承最小;故取; Y,2,X,0.56,e,0.22,0.025C0 5.2.3计算当量载荷 根据公式:，， P,fXF，YF,2469Npra 5.2.4计算寿命 ,610C,, 所选轴承满足寿命要求。 L,,3300000h,,h60，nP,, 六. 键的联接强度计算 6.1电机轴上键的连接强度计算 型号: b，h，l,10，8，25 ,,材料为铸铁， ,,50MPap 电机输出轴: d,38mm 扭矩: T,36.31N,m 32T，10,,根据公式: 式(6.1-1) ,,,8.53MPa,,ppkld故安全。 6.2蜗杆轴上键的连接强度计算 型号: b，h，l,8，7，60 28 xx学院机械设计课程设计(论文) 键的联结强度计算 材料为铸铁， ,,,,50MPap 轴: d,30mm 扭矩: T,35.21N,m 32T，10根据公式6.1-1: ,,,,,11.7MPa,,ppkld故安全。 6.3 蜗轮轴与蜗轮连接键的强度计算 型号: b，h，l,18，11，63 材料为45钢，,, ,,105MPap 轴径: d,66mm 扭矩: T,522.19N,m 3T2，10根据公式6.1-1: ,, ,,,56.51,,ppkld故安全。 6.4蜗轮轴与联轴器相联键的强度计算 型号: b，h，l,14，9，90 ,,材料为45钢， ,,105MPap 轴径: d,50mm 扭矩: T,522.19N,m 32T，10,,根据公式6.1-1: ,,,79.4MPa,,ppkld故安全。 6.5 小齿轮与联轴器相联的键的强度计算 型号: b，h，l,14，9，90 ,,材料为45钢， ,,105MPap 轴径: d,50mm 扭矩: T,506.53N,m 32T，10,,根据公式6.1-1: ,,,77.3MPa,,ppkld 29 xx学院机械设计课程设计(论文) 箱体的设计计算 故安全。 七. 箱体的设计计算 机座壁厚:; ,,0.04a，3,10mm 机盖壁厚:; ,,0.85,,8mm1 机座凸缘厚度:; b,1.5,,15mm 机盖凸缘厚度:; b,1.5,,12mm11 地脚螺钉直径: d,0.036a，12,16mmf 地脚螺钉数目:4 轴承旁联结螺栓直径:; d,0.75d,12mm1f 机盖与机座联接螺栓直径:; d,0.6d,10mm2f 联结螺栓的间距:; dl,200mm2 轴承端盖螺钉直径:; d,0.5d,8mm3f 窥视孔盖螺钉直径:; d,0.4d,6mm4f 定位销直径:; d,0.7d,6mm2 轴承端盖凸缘厚度:; t,1，d,8mm3 八. 减速器及轴承的润滑和密封 8.1 减速器的润滑 H齿轮圆周速度V，,采用浸油润滑方式。传动件浸在油中的深度，V,12m/s 最少为1个齿高。润滑油的选择: 00C0C机械油 运动黏度中心值=30，凝点=，闪点= AN2240C,5170 8.2减速器的密封 轴伸出端的密封选择O型圈密封，据JB/ZQ4606-1986选用，;d,53mm1 。不伸出端的密封则采用防油垫片，按端盖尺寸要求设计大小。 d,77mm2 30 xx学院机械设计课程设计(论文) 热平衡校核 8.3 视孔盖及通气塞的选择 观察孔盖板长为98宽为69厚为5的型号，通气塞尺寸选用mmmmmm 类型(在机械设计课程设计参考书上查取)。 M16，1.5 8.4 轴承的润滑 轴颈径 转速 d,40mm,d,60mmn,960r/min12 5 ，，d,40，960,1.5,2，10n ，因其转速较不高，故采用和减速器同样的润滑剂AN22，相关参数同上。 九. 热平衡校核 ,P，，10001,根据公式: tt 式(9-1) ,，a0,Sd 式中: 20—箱体的表面热传递系数，取; ,，，,,15W/m,Cdd S—内表面能被润滑油飞溅到，外表面又为空气所冷却的箱体表面面积; 0—油的工作温度，; tt,55C00 0t—周围空气温度， t,20Caa ,1000P，，1,0 t,t，,53C,ta00,Sd 故可用。 参 考 书 目 1、巩云鹏 田万禄 张祖立 黄秋波 主编. 《机械设计课程设计》 沈阳:东北大学 出半版社，2004 2、龚溎义 主编. 《机械设计课程设计指导书》第二版 北京:高等教育出版社，2004 31 xx学院机械设计课程设计(论文) 参考书目 3、西北工业大学机械原理及机械零件教研室编 濮良贵 纪名刚 主编. 《机械设计》第七版 北京:高等教育出版社，2004 4、龚溎义 主编. 机械设计课程设计图册 第三版 北京:高等教育出版社，1989 5、机械设计手册编委会 主编. 《机械设计手册》新版 第3卷 北京:高等教育出版社， 2004 6、机械设计手册编委会 主编.《机械设计手册》新版 第4卷 北京:高等教育出版社，2004 32 xx学院机械设计课程设计(论文) 参考书目 33 xx学院机械设计课程设计(论文) 参考书目 34