機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
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機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 第31頁(yè) 共31頁(yè) 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目:設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的雙級(jí)圓柱齒輪減速器 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及條件 輸送帶有效拉力牛; 輸送帶工作速度米/秒; 輸送帶滾筒直徑毫米; 傳動(dòng)比允許誤差(2%——4%); 生產(chǎn)規(guī)模:?jiǎn)渭? 工作環(huán)境:清潔; 載荷特性:稍有沖擊; 工作期限:5年2班制 其他條件:無(wú)。 總體方案設(shè)計(jì) 傳動(dòng)系統(tǒng)的方案擬定 帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系方案如下圖1所示。 圖1 帶式輸送機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)1通過(guò)連軸器2將動(dòng)力傳入減速器3,再經(jīng)連軸器4及開式齒輪5將動(dòng)力傳至輸送機(jī)滾筒6,帶動(dòng)輸送帶7工作。傳動(dòng)系統(tǒng)中采用兩級(jí)展開式圓柱齒輪減速器,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但齒輪相對(duì)軸承位置不對(duì)稱,因此要求軸有較大的剛度,高速級(jí)和低速級(jí)都采用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 二.電動(dòng)機(jī)的選擇 (1)電動(dòng)機(jī)的功率 由已知條件可以計(jì)算出工作機(jī)所需的有效功率 設(shè):輸送機(jī)滾筒軸至輸送帶間的傳動(dòng)效率 連軸器效率=0.99 閉式圓柱齒輪傳動(dòng)效率=0.97 開式齒輪傳動(dòng)效率=0.95 一對(duì)滾動(dòng)軸承的效率=0.99 輸送機(jī)滾筒效率=0.96 估算傳動(dòng)系統(tǒng)總效率 式中 總效率 工作機(jī)所需電動(dòng)機(jī)效率 (2)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 輸送機(jī)滾筒軸的工作轉(zhuǎn)速 考慮到整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)為三級(jí)減速,總傳動(dòng)比可適當(dāng)取大一些,選同步轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)為宜。 (3)電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇 根據(jù)工作條件:工作環(huán)境清潔、兩班制連續(xù)工作,工作機(jī)所需功率及電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速等,選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī),臥式封閉結(jié)構(gòu),型號(hào)為Y132M-4,其主要性能數(shù)據(jù)如下: 電動(dòng)機(jī)的額定功率 電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)軸伸直徑 D=38mm 電動(dòng)機(jī)軸伸長(zhǎng)度 E=60mm 三.傳動(dòng)比的分配 帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比 由傳動(dòng)系統(tǒng)方案知; 按書『1』表3-1查取開式圓柱齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比 由計(jì)算可得兩級(jí)圓柱齒輪減速器的總傳動(dòng)比 為便于兩級(jí)圓柱齒輪減速器采用浸油潤(rùn)滑,當(dāng)兩對(duì)齒輪的配對(duì)材料相同、齒面硬度、齒寬系數(shù)相等時(shí),考慮齒面接觸強(qiáng)度接近相等的條件,取高速級(jí)傳動(dòng)比 低速級(jí)傳動(dòng)比 傳動(dòng)系統(tǒng)各傳動(dòng)比分別為: 四.傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 傳動(dòng)系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩計(jì)算如下: 0軸(電動(dòng)機(jī)軸) 1軸(減速器高速軸) 2軸(減速器中間軸) 3軸(減速器低速軸) 4軸(開式圓柱齒輪傳動(dòng)高速軸) 5軸(開式圓柱齒輪傳動(dòng)低速軸) 五.開式齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)選擇齒輪材料、熱處理方式 大小齒輪材料均選用20CrMnTi滲碳淬火,齒面硬度58-62HRC (2)確定許用應(yīng)力 ①確定極限應(yīng)力和 按齒面硬度查書『2』圖3-6得,,;查書『2』圖3-7得,,。 ②計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)、確定壽命系數(shù)、 查書『2』的圖3-8得,;查書『2』的圖3-9得, ③計(jì)算許用應(yīng)力 由書『2』的表3-2取,,從而 取,則 (3)分析失效形式、確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 由于設(shè)計(jì)的是硬齒面開式齒輪傳動(dòng),其主要失效是齒面磨損和輪齒折斷,按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度準(zhǔn)則設(shè)計(jì),再將求出的模數(shù)加大10%--15%后取標(biāo)準(zhǔn)值。 (4)初步確定齒輪的基本參數(shù)和主要尺寸 ①小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩 ②選擇齒輪類型 初步估計(jì)齒輪圓周速度 根據(jù)齒輪傳動(dòng)的工作條件,選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) ③選擇齒輪傳動(dòng)的的精度等級(jí) 由書『2』表3-3初選8級(jí)精度 ④初選:,由書『2』的表3-6取。 ⑤初步計(jì)算齒輪的主要尺寸 由書『2』式(3-16)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),需要先確定系數(shù) 因其是用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),稍有沖擊,齒輪速度不高,非對(duì)稱布置,取 因當(dāng)量齒數(shù)由書『2』圖3-18和3-19查得 因 取小齒輪參數(shù)代入設(shè)計(jì)式 將加大10%--15%后取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)=4mm 則中心距 圓整后取 調(diào)整螺旋角 計(jì)算分度圓直徑: 計(jì)算齒輪圓周速度: 滿足初估齒輪圓周速度 計(jì)算齒寬: 大齒輪 ,圓整后??; 小齒輪~ 六.減速器傳動(dòng)零件(齒輪)的設(shè)計(jì)計(jì)算 高速級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)選擇齒輪材料、熱處理方式 小齒輪(齒輪1右旋):45鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度為217~255HBS;大齒輪(齒輪2左旋):45鋼,正火處理,硬度為169~217HBS。取小齒輪齒面硬度為230HBS,大齒輪為200HBS。 (2)確定許用應(yīng)力 ①確定極限應(yīng)力和 按齒面硬度查書『2』的圖3-6得,,;查參考資料的圖3-7得,,。 ②計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)、確定壽命系數(shù)、 查書『2』的圖3-8得,;查書『2』的圖3-9得, ③計(jì)算許用應(yīng)力 由書『2』的表3-2取,,從而 取,則 (2)分析失效形式、確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 由于設(shè)計(jì)的是軟齒面閉式齒輪傳動(dòng),其主要失效是齒面疲勞點(diǎn)蝕,若模數(shù)過(guò)小,也可能發(fā)生輪齒疲勞折斷。因此,該齒輪傳動(dòng)應(yīng)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)、確定主參數(shù),然后再校核輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度。 (3)初步確定齒輪的基本參數(shù)和主要尺寸 ①小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩 ②選擇齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí) 初估齒輪圓周速度 按估計(jì)的圓周速度,由書『2』的表3-3初步選用8級(jí)精度。 ③初選參數(shù) 初選:,由書『2』的表3-6取。 ④初步計(jì)算齒輪的主要尺寸 因電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),載荷稍有沖擊,非對(duì)稱布置,軸的鋼性較小,取。由書『2』的圖3-15查得;查書『2』的表3-5得;??;;,從而 按書『2』的表3-7,取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),則中心距 圓整后取: 調(diào)整螺旋角: 計(jì)算分度圓直徑: 計(jì)算齒輪圓周速度: 滿足初估齒輪圓周速度 計(jì)算齒寬: 大齒輪 ,圓整后??; 小齒輪~ (4)驗(yàn)算輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 查書『2』的圖3-18得,,;查書『2』 的圖3-19得,, 計(jì)算彎曲應(yīng)力 強(qiáng)度滿足要求。 (5)齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ①齒輪1的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于齒輪1的直徑太小,故應(yīng)該將齒輪1做成齒輪軸的形式。 選用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)參數(shù)(參看書『4』的110頁(yè)和書『5』的109頁(yè)),從而壓力角,齒頂高系數(shù),頂隙系數(shù)。 ②齒輪2的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于齒輪2的直徑在200~500范圍內(nèi),故應(yīng)該將齒輪2與軸分開來(lái)制造,且做成鍛造腹板圓柱齒輪的形式(腹板上開6個(gè)孔)。由于是單件生產(chǎn),故采用自由鍛,此時(shí)沒(méi)有拔模斜度。同樣,壓力角,齒頂高系數(shù),頂隙系數(shù)。結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算如下(是齒根圓直徑,其它參數(shù)符號(hào)說(shuō)明如右圖2所示): 因?yàn)?軸上滾動(dòng)軸承的內(nèi)徑為(參見軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分),故取 取 ~~~,又~,故 ,圓整后取 ,圓整后取 取, 圖2 低速級(jí)斜齒圓柱齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)選擇齒輪材料、熱處理方式 小齒輪(齒輪3左旋):45鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度為217~255HBS;大齒輪(齒輪4右旋):45鋼,正火處理,硬度為169~217HBS。取小齒輪齒面硬度為230HBS,大齒輪為200HBS。 (2)確定許用應(yīng)力 根據(jù)高速級(jí)的確定方法可得 (3)分析失效形式、確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 由于設(shè)計(jì)的是軟齒面閉式齒輪傳動(dòng),其主要失效是齒面疲勞點(diǎn)蝕,若模數(shù)過(guò)小,也可能發(fā)生輪齒疲勞折斷。因此,該齒輪傳動(dòng)應(yīng)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)、確定主參數(shù),然后再校核輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度。 (4)初步確定齒輪的基本參數(shù)和主要尺寸 ①小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩 ②選擇齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí) 初估齒輪圓周速度 按估計(jì)的圓周速度,由書『2』的表3-3初步選用8級(jí)精度。 ③初選參數(shù) 初選:,由書『2』的表3-6取。 ④初步計(jì)算齒輪的主要尺寸 因電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),載荷稍有沖擊,非對(duì)稱布置,軸的鋼性較小,取。由書『2』的圖3-15查得;查書『2』的表3-5得;?。?;,從而 按書『2』的表3-7,取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),則中心距 圓整后?。? 調(diào)整螺旋角: 計(jì)算分度圓直徑: 計(jì)算齒輪圓周速度: 滿足初估齒輪圓周速度 計(jì)算齒寬: 大齒輪 ,圓整后取; 小齒輪~ (5)驗(yàn)算輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 查書『2』的圖3-18得,,;查書『2』的圖3-19得, , 計(jì)算彎曲應(yīng)力 強(qiáng)度滿足要求。 (6)齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ①齒輪3的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于齒輪3的直徑較小,根據(jù)書『3』19章關(guān)于圓柱齒輪的論述,應(yīng)該將齒輪3做成實(shí)心式的。 選用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)參數(shù)(參看書『4』的110頁(yè)和書『5』的109頁(yè)),從而壓力角,齒頂高系數(shù),頂隙系數(shù)。 ②齒輪4的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于齒輪4的直徑在200~500范圍內(nèi),故應(yīng)該將齒輪4與軸分開來(lái)制造,且做成鍛造腹板圓柱齒輪的形式(腹板上開6個(gè)孔)。由于是單件生產(chǎn),故采用自由鍛,此時(shí)沒(méi)有拔模斜度。同樣,壓力角,齒頂高系數(shù),頂隙系數(shù)。結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算如下(是齒根圓直徑,其它參數(shù)符號(hào)說(shuō)明如圖2所示): 因?yàn)?軸上滾動(dòng)軸承的內(nèi)徑為(參見軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分),故取 圓整后取101mm 取 ~~~,又~,故 ,圓整后取 ,圓整后取 取, 七.軸及軸上零件(軸承,鍵)的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 (1)聯(lián)軸器和滾動(dòng)軸承的型號(hào)以及鏈輪輪轂寬度是根據(jù)軸端直徑確定的,而且軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在初步計(jì)算軸徑的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,故先要初算軸徑,如下: 軸的材料選45號(hào)鋼, 對(duì)于1軸(減速器高速軸),根據(jù)受載情況取C=118,則 考慮到該軸段截面上有一個(gè)鍵槽,增大5%,即 圓整后, 對(duì)于2軸(減速器中間軸),根據(jù)受載情況取C=113,則 圓整后, 對(duì)于3軸(減速器低速軸),根據(jù)受載情況取C=107,則 考慮到該軸段截面上有一個(gè)鍵槽,增大5%,即 圓整后, 對(duì)于4軸(開式齒輪傳動(dòng)的高速軸),根據(jù)受載情況取C=107,則 考慮到該軸段截面上有一個(gè)鍵槽,增大5%,即 圓整后, (2)聯(lián)軸器的選用 選擇聯(lián)軸器的類型 由于軸的轉(zhuǎn)速較高且稍有沖擊,為了減小進(jìn)去載荷,緩和沖擊,應(yīng)選用具有較小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和具有彈性的聯(lián)軸器,由于彈性柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、耐久性好,故選用彈性柱銷聯(lián)軸器。 選擇聯(lián)軸器的型號(hào) 查書『2』的表9-1得工作情況系數(shù),下面分別對(duì)電機(jī)外伸軸(0軸)與1軸的聯(lián)接和3軸與4軸的聯(lián)接選擇聯(lián)軸器: ①對(duì)于電機(jī)外伸軸與1軸的聯(lián)接 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 由于電機(jī)外伸軸徑()遠(yuǎn)大于I軸的最小直徑(),故按電機(jī)外伸軸徑選擇。查書『3』的表13-7,選用HL3型彈性柱銷聯(lián)軸器。其技術(shù)參數(shù):公稱轉(zhuǎn)矩,滿足;其許用轉(zhuǎn)速,滿足;結(jié)構(gòu)參數(shù):其軸孔直徑最小為,大于1軸的最小直徑,故聯(lián)軸器輸出端軸徑選擇;考慮到電機(jī)軸外伸長(zhǎng)度,主動(dòng)端選用有沉孔的短圓柱形軸孔(J型),因無(wú)特殊要求,選用結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的平鍵單鍵槽(C型),電機(jī)輸出端孔徑及孔長(zhǎng)為;因?yàn)闊o(wú)特殊要求,從動(dòng)端選用結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的長(zhǎng)圓柱形孔(Y型),A型鍵槽,減速器輸入端孔徑及孔長(zhǎng)為。該聯(lián)軸器標(biāo)記為 GB5014-85 ②對(duì)于3軸與4軸的聯(lián)接 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 同樣,根據(jù)軸徑和轉(zhuǎn)矩,查書『3』的表13-7,選用HL5型彈性柱銷聯(lián)軸器。其技術(shù)參數(shù):公稱轉(zhuǎn)矩,滿足;其許用轉(zhuǎn)速,滿足;孔徑范圍~,故孔徑大小與相應(yīng)的軸相同。結(jié)構(gòu)參數(shù):因無(wú)特殊要求,兩半聯(lián)軸器均選結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的Y型軸孔和C型鍵槽,減速器輸出端孔徑及孔長(zhǎng)為;4軸轉(zhuǎn)矩輸入端孔徑及孔長(zhǎng)為。該聯(lián)軸器標(biāo)記為 GB5014-85 (3)選擇變速器中各根軸上的支承軸承 滾動(dòng)軸承類型選擇 根據(jù)書『2』的表7-2,由于1、2軸轉(zhuǎn)速較高,載荷較小且同時(shí)存在徑向載荷和軸向載荷,先選用角接觸球軸承,接觸角取;由于3軸的轉(zhuǎn)速較低,徑向載荷較大,先選用深溝球軸承 各軸軸承具體選用 1軸:根據(jù)上面計(jì)算出的最小軸徑及軸1與連軸器相聯(lián)軸徑知,選用內(nèi)徑為35mm的軸承比較恰當(dāng),查書『3』表12-6,先選用7207C的角接觸球軸承,其內(nèi)徑,外徑,寬度,安裝尺寸,。 2軸:查參書『3』的表12-6根據(jù)軸2的最小直徑()初步選擇軸承代號(hào)為7307C,其內(nèi)徑,外徑,寬度,安裝尺寸,。 3軸:查書『3』的表12-6根據(jù)軸的最小直徑()及軸3與外傳動(dòng)連軸器連接軸徑值50初步選擇軸承代號(hào)為6211,其內(nèi)徑,外徑,寬度,安裝尺寸,。 (4)軸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)以上軸最小直徑的計(jì)算,聯(lián)軸器的選用,滾動(dòng)軸承的選用,以及齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算,初步設(shè)計(jì)軸的基本結(jié)構(gòu)如下: 1軸:如圖3 圖3 2軸:如圖4 圖4 3軸:如圖5 圖5 以上各軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是綜合考慮三根軸在箱體中的布置和軸上各安裝件后綜合考慮調(diào)整的結(jié)果(其中參考了書『1』的第五章和書『3』的第五章),詳細(xì)論述略。 針對(duì)以上設(shè)計(jì)結(jié)果,本說(shuō)明書選第3根軸進(jìn)行軸承、鍵、軸的校核計(jì)算: (5)軸3——低速軸的受力分析 軸的受力簡(jiǎn)圖,如圖6所示 圖6 圖中 計(jì)算齒輪嚙合力 求水平面內(nèi)的支反力,作水平面內(nèi)的受力簡(jiǎn)圖如圖7所示: 圖7 軸在水平面內(nèi)的彎矩圖如圖8所示: 圖8 求垂直面的支承反力,作垂直面內(nèi)的受力簡(jiǎn)圖如圖9所示: 圖9 軸在垂直面內(nèi)的彎矩圖如圖10所示: 圖10 求支承反力,作軸的合成彎矩圖如圖11所示: 圖11 作軸的合成彎矩圖如圖12示: 圖12 (6)這樣便可進(jìn)行軸承的壽命校核『使用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(軟件版)』自動(dòng)校核,結(jié)果如下: 軸承類型:深溝球軸承 軸承代號(hào):6211 軸承參數(shù):軸承內(nèi)徑:55,軸承外徑:100,承寬度:21, 額定動(dòng)載荷:33500,額定靜載荷:25000,極限轉(zhuǎn)速:6000 潤(rùn)滑方式:油潤(rùn)滑 工作參數(shù):徑向載荷:3725.85,軸向載荷:1253.22,使用壽命:24000 工作轉(zhuǎn)速:82.01,接 觸 角:15,載荷系數(shù):1.5 計(jì)算結(jié)果:當(dāng)量動(dòng)載荷:6344.22,當(dāng)量靜載荷:5588.77,計(jì)算壽命:29922 故軸3上軸承適用。 (7)鍵強(qiáng)度的校核 由書『2』的表5-1得鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力 3軸與齒輪4聯(lián)接(根據(jù)該段軸徑大小及長(zhǎng)度 選用 鍵1870 GB10096-79) 3軸與聯(lián)軸器聯(lián)接(根據(jù)該段軸徑大小及聯(lián)軸器尺寸 選用 鍵C14140 GB10096-79) (8)軸的校核 ①判斷危險(xiǎn)截面 各可能的危險(xiǎn)截面(S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8)如下圖13所示 圖13 S1和S2左側(cè)因?yàn)闆](méi)有扭矩作用故不需校核。S3左側(cè)與S4右側(cè)兩截面均有圓角引起的應(yīng)力集中,S3左側(cè)還有過(guò)盈配合引起的應(yīng)力集中且其受載大于S4左側(cè),故S4右側(cè)不用校核。S5右側(cè)與S6左側(cè)的應(yīng)力集中雖然一樣,但S5右側(cè)受載大于S6左側(cè),故S6左側(cè)不用校核。S6右側(cè)和S7右側(cè)均有圓角引起的應(yīng)力集中,但S7處軸的截面較小,故S6右側(cè)不用校核。為安全起見,其余截面均需校核。 ②校核S3左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面S3左側(cè)的彎矩為 截面S3左側(cè)的扭矩為 因齒輪單向運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),故截面上的彎曲應(yīng)力可視為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力,即 ,亦即, 因軸單向運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)且轉(zhuǎn)矩變化小,故截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力可視為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力,即 ,亦即 軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理。由書『6』的表1-4查得:,,。 由于過(guò)盈配合而形成的有效應(yīng)力集中系數(shù)可由書『6』的表1-1查得:, 圓角處的的有效應(yīng)力集中系數(shù)可由書『6』的表1-2查得: , 取其中的最大值得, 由書『2』的附表1-4可得尺寸系數(shù) , 循環(huán)次數(shù),故取壽命系數(shù) 軸按精車加工,由書『6』的附表1-5可得表面質(zhì)量系數(shù) 從而 由書『6』的表1-1可得碳鋼的等效系數(shù) , 從而可以算得安全系數(shù)值如下 根據(jù)書『6』的表1-3,取軸的疲勞強(qiáng)度許用安全系數(shù),因,故截面S3左側(cè)的強(qiáng)度足夠。 ③校核S5右側(cè) 抗扭截面系數(shù) 截面S5右側(cè)的彎矩為0 截面S5右側(cè)的扭矩為 因軸單向運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)且轉(zhuǎn)矩變化小,故截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力可視為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力,即 ,亦即 截面上由于過(guò)盈配合而形成的有效應(yīng)力集中系數(shù)可由書『6』的附表1-1查得,即 截面上由于圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)可由書『6』的附表1-2查得 取 由書『6』的附表1-4可得尺寸系統(tǒng) 從而 從而可以算得安全系數(shù)值如下 因,故截面S5右側(cè)的強(qiáng)度足夠。 ④校核S7右側(cè) 抗扭截面系數(shù) 截面S7右側(cè)沒(méi)有彎矩 截面S7右側(cè)的扭矩為 因軸單向運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)且轉(zhuǎn)矩變化小,故截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力可視為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力,即 ,亦即 截面上由于圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)可由書『6』附表1-2得 由書『6』附表1-4可得尺寸系數(shù) 從而 從而可以算得安全系數(shù)值如下 因,故截面S5右側(cè)的強(qiáng)度足夠。 ⑤校核S8截面 抗扭截面系數(shù) 截面S7右側(cè)沒(méi)有彎矩 截面S7右側(cè)的扭矩為 因軸單向運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)且轉(zhuǎn)矩變化小,故截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力可視為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力,即 ,亦即 截面上由于鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)可由書『6』的附表1-1查得 截面上由于過(guò)盈配合引起的應(yīng)力集中系數(shù)可由書『6』的附表1-1查得 取 由書『6』附表1-4可得尺寸系統(tǒng) 從而 從而可以算得安全系數(shù)值如下 因,故截面S5右側(cè)的強(qiáng)度足夠。 八.潤(rùn)滑和密封方式的選擇,潤(rùn)滑油和牌號(hào)的確定 對(duì)于軸承蓋中的透蓋選擇氈圈油封的方式進(jìn)行密封,具體根據(jù)軸承蓋處軸徑查書『3』表15-8選擇。 軸1的透蓋氈圈為:氈圈 35 JB/ZQ4406-86 材料:半粗羊毛氈 軸3的透蓋氈圈為:氈圈 55 JB/ZQ4406-86 材料:半粗羊毛氈 詳細(xì)參數(shù)見表。 軸承采用油潤(rùn)滑方式潤(rùn)滑,通過(guò)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶起的濺油潤(rùn)滑,這樣減速器機(jī)構(gòu)較簡(jiǎn)單。查書『3』表15-3取潤(rùn)滑油為CKC220。由于軸承采用油潤(rùn)滑,故箱體需要開油漕。 箱體的密封采用水玻璃密封。 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(參照書『3』第五章設(shè)計(jì)) 低速級(jí)中心距a=125mm 箱體(座)壁厚,取 箱蓋壁厚≥(0.8~0.85 )=(0.8~0.85 ),取 箱座、箱蓋、箱底座凸緣的厚度 箱座、箱蓋上的肋厚,取 ,取 地腳螺釘 直徑 數(shù)目 通孔直徑 沉頭座直徑 底座凸緣尺寸 聯(lián)接螺栓 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑取 通孔直徑 沉頭座直徑 凸緣尺寸 箱座、箱蓋聯(lián)接螺栓直徑取 通孔直徑 沉頭座直徑 凸緣尺寸 定位銷直徑 軸承蓋螺釘直徑 視孔蓋螺釘直徑~~~,取 箱體外壁至軸承座端面的距離 大齒輪頂圓與箱體內(nèi)壁的距離, 齒輪端面與箱體內(nèi)壁的距離 軸承旁凸臺(tái)的高度和半徑,h由結(jié)構(gòu)要求確定, 軸承蓋的外徑 1軸: 2軸: 3軸: 大齒輪齒頂圓直徑為 故箱體高度 取H=225 寬度B=286,長(zhǎng)度L=685 由作圖法確定凸臺(tái)高度得 校核貯油量: 油面最低時(shí)即齒輪4的浸油深度最?。?5mm)時(shí),此時(shí)油面高度為 從而由箱體結(jié)構(gòu)可得出貯油量 故貯油量足夠,不必增加箱座高度 1軸齒輪的直徑均小于相應(yīng)的軸承軸承孔直徑較多,為防止齒輪嚙合過(guò)程中擠出的潤(rùn)滑油大量沖入軸承,軸承靠箱體內(nèi)壁一側(cè)也應(yīng)裝擋油盤。 箱體設(shè)計(jì)時(shí)還要注意其上附件(油標(biāo)、油塞、視孔蓋、起吊裝置)的位置合理安排。 油塞選用M161.5 油標(biāo)選用M16 通氣器選用M361.5的A型通氣器,起蓋裝置為吊耳。詳細(xì)位置見裝配圖。 十.設(shè)計(jì)小結(jié) 通過(guò)3周的時(shí)間,我們自己動(dòng)手設(shè)計(jì)了一個(gè)機(jī)械裝置(減速器),這是大學(xué)以來(lái)我們花時(shí)間最多的一個(gè)自己真正動(dòng)手演練的實(shí)踐。通過(guò)這樣的一個(gè)過(guò)程,我們了解并實(shí)踐了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本過(guò)程。同時(shí)我認(rèn)識(shí)到了機(jī)械設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性和經(jīng)驗(yàn)性要求很高的學(xué)科,雖然是自己設(shè)計(jì),但是要遵循很多標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程實(shí)際上就是一個(gè)不斷用標(biāo)準(zhǔn)來(lái)完善的過(guò)程,而且在設(shè)計(jì)時(shí)要首先作一些假設(shè),通過(guò)后面的設(shè)計(jì)進(jìn)行比對(duì),重復(fù)修改,不斷完善。要想設(shè)計(jì)出一件好的產(chǎn)品需要我們手頭有完善的標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)這次訓(xùn)練,我們積累了一些經(jīng)驗(yàn),同時(shí)更加熟悉了CAD軟件的運(yùn)用,尤其是我們使用3為軟件的,通過(guò)這次訓(xùn)練,我們接觸到了UG軟件的更多模塊,對(duì)其使用更加熟練。 針對(duì)我個(gè)人的設(shè)計(jì)我談一下優(yōu)缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)——雖是一個(gè)兩級(jí)的減速器,但整體尺寸較小,且其總傳動(dòng)比較大,經(jīng)校核其強(qiáng)度和要求都比較符合;使用UG進(jìn)行設(shè)計(jì)零件和裝配,能很好的反映出設(shè)計(jì)結(jié)果,便于虛擬實(shí)驗(yàn),同時(shí)也可導(dǎo)成二維圖。缺點(diǎn)——設(shè)計(jì)過(guò)程中為了保證箱體強(qiáng)度其厚度取得較大,這樣加大了整體重量,可以進(jìn)一步計(jì)算和實(shí)驗(yàn)來(lái)減輕重量;軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有些不太合理,可以進(jìn)一步考慮進(jìn)行完善;齒輪的造型是通過(guò)其他軟件直接生成后導(dǎo)入U(xiǎn)G的,從而在圖上看著不是很完美,有待進(jìn)一步學(xué)習(xí)UG軟件,從而做出在UG里顯示較好的齒輪,另外裝配中,齒輪的嚙合沒(méi)有很好的表示出來(lái),只保證了中心距;部分附件的型號(hào)選擇是憑感覺得出的,沒(méi)有太多的依據(jù)。 當(dāng)然,三周時(shí)間設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品,其可靠性是值得有些懷疑的,有待于進(jìn)一步探討和驗(yàn)證,再說(shuō)又是我們第一次作這種專業(yè)性很強(qiáng)的設(shè)計(jì),問(wèn)題難免沒(méi)有。而且大家做的都是減速器,雖說(shuō)參數(shù)不一樣,但題目相似太多,部分同學(xué)就會(huì)拿別人的設(shè)計(jì)結(jié)果稍作修改,甚至從往屆同學(xué)處找來(lái)底稿修改,從而達(dá)不到訓(xùn)練目的。以后課程設(shè)計(jì)能否讓題目更個(gè)體化一點(diǎn),從而避免這個(gè)問(wèn)題。 十一.參考資料 『1』 任金泉主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).西安:西安交通大學(xué)出版社. 2003 『2』 張衛(wèi)國(guó),饒芳主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)(基礎(chǔ)篇).武漢:華中科技大學(xué)出版社. 2005 『3』 唐增寶,何永然,劉安俊主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).武漢:華中科技大學(xué)出版社.1999 『4』 楊家軍主編.機(jī)械原理——基礎(chǔ)篇.武漢:華中科技大學(xué)出版社.2004 『5』 楊家軍,程遠(yuǎn)雄主編.機(jī)械原理——專題篇.武漢:華中科技大學(xué)出版社.2005年 『6』 吳昌林,姜柳林主編.機(jī)械設(shè)計(jì)(專題篇).武漢:華中科技大學(xué)出版社.2006年 制圖軟件:主要UG4.0- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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