输送链的牵引力F/KN | 输送链的速度v/(m/s) | 输送链链轮的节圆直径d/mm |
1.2 | 0.75/0.6 | 92/115 |
计算项目及内容 | 主要结果 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1.电动机的选择 1．1选择电动机的类型和结构形式 考虑结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便等因素，选者Y系列三相笼型异步电动机。 1.2选择电动机的容量（功率） 输送链轮的有效功率=FV=1.2*0.6=0.72 查表3-1得各部分运动副或传动副的效率如下：
从电动机到工作机输送带间的总效率 =123453=0.86 电动机所需的输出功率 1.3确定电动机的转速 输送链轮的转速nW 由表3-2查得各种传动的传动比参考值： V带传动；锥齿轮传动 初选V带传动比，锥齿轮传动比 初设定电动机的转速 查表17-7得电动机的的型号为Y90S-4,其额定功率Pm=1.1kw，满载转速为nm=1400r/min。 1.4 传动参数的计算 （1）确定传动装置总传动比和分配传动比 传动装置的总传动比 锥齿轮的传动比 V行带的传动比 计算传动装置的运动和动力参数 各轴转速n： 与大传送带轮相连的轴的转速 与大锥齿轮相连的轴的转速 与链轮相连的轴的转速 各轴的输入功率P 各轴的输入转矩T 根据以上计算数据列出下表2，供以后 设计计算使用 表2 传动参数的数据表
传动零件的设计 V带的设计 1．确定计算功率Pca 查课本的表8-7得工作情况系数KA=1.2，故 2.选择V带的带型 根据Pca=1.32、nm=1400r/min，插图8-11选Z型带 3.确定带轮的基准直径dd并验算带速v 1) 初选小带轮的基准直径d1,。由表8-6和8-8，取小带轮的基准直径d1=71mm. 2) 验算带速v。按式（8-13）验算带的速度 因为5m/s<v<30m/s，故带长选择合适。 3）计算大带轮的基准直径。根据式（8-15a）,计算大带轮的基准直径dd2 根据表8-8，圆整为dd2=280mm. 4.确定Ｖ带的中心距ａ和基准长度Ld １)根据式(8-20),初定a0=500mm 2) 由式（8-22）计算带所需的基准长度 查表8-2选带的基准长度Ld=1400mm 3) 按式8-23）计算实际中心距a. 5.小带轮上的包角α1 6.计算带的根数z 1）单根V带的额定功率Pr 由dd1=71mm，和nm=1400r/min,查表8-4a并计算 根据nm=1400r/min,i=4和Ｚ型带，查表8-4b得△P0=0.03kw. 查表8-5并计算 查表8-2得KL=1.14，所以 计算V带的根数z. 取4根。 7）计算单根V带的初拉力的最小值(F 0)min. 8）由表8-3得Z型带的单位长度质量q=0.02kg/m，所以 应使带的实际初拉力F0>(F0)min。 9 带轮设计：小带轮的直径d1节能玻璃贴膜=71mm，将小于发动机轴的直径的2.5倍，所以采用实心式；大带轮的直径d2=280mm，采用腹板式 根据《机械设计手册（单行本-机械传动）》表12-1-10可查得z型带的取f=8，e=12 所以带轮的宽度 材料选用45钢，正火处理。 锥齿轮的设计计算 1.选定齿轮精度等级、材料及齿轮 1） 材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢(调质）硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。 2） 因为要求的精度不是很高，选用7级精度 3） 选小齿轮齿数z1=30,大齿轮齿数z2=2.29X30=68.7,取z2=69. 2.按齿面接触强度设计 1）由设计计算公式（10-9a)进行试算，即 2） 试选载荷系数Kl=1.3 计算小齿轮传递的转矩。 3）选取齿宽系数Фd=1/3 4）由表10-6查得材料的弹性影响系数 5）由表10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 σHlim1=600MPa;大齿轮的接触疲劳强度极限σHlim2=550MPa。 6）由式10-13计算应力循环次数。 7) 由图10-19取接触疲劳寿命系数KHN1=1.0，KHN2=1.4。 8)计算接触疲劳许用应力。 取失效率概率为1%，安全系数S=1，由式（10-12）得 估算结果 大端模数 大端圆周速度v 齿宽 齿高 齿宽与齿高之比 查图10-8得kv=1; 这里采用直齿轮，所以 由表10-2查得使用系数KA=1 由10-4近似用φd=0.4得KHβ=1.179 查图10-13得KFβ=1.5 所以载荷系数K=KAKVKHαKHβ=1X1X1X1.79=1.79 实际小锥齿轮的分度圆直径 计算模数 分锥角： 当量齿数 按齿根弯曲疲劳强度计算 （1）确定公式内各计算数值 1）查图10-20c得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 2）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.86，KFN2=0.88 3)计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12） 4)计算载荷系数K 5) 查取齿形系数 由表10-5查得 6）查取应力校正系数。 由表10-5得 7)计算大小齿轮的并比较 大齿轮的大 （2）设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于模数m的大小主要取决于弯曲接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取模数7.8并圆整为标准值m=8mm,按接触强度算得的分度圆直径d1=283mm，算出小齿轮齿数 大齿轮齿数z2=2.29X35=80 分度圆直径d2=2.29X283=648mm 轴的设计计算. 根据轴上零件的定位、拆装方便的需要，同时考虑到强度的原则，齿轮轴设计为阶梯轴。 各零件式装配方案及固定方
周向力： 径向力： 轴向力： 3.初步确定轴的最小直径 先按式（15-2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理，根据表15-3，取A0=112，得 该轴的最小处应该是在安装带轮处，因为大带轮的直径d2=284，所以带轮的孔选50mm 4.轴的结构设计 （1）拟定轴上零件的装配方案 根据题目要求得出下面的装配简图 （2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1)为了满足大带轮的轴向定位要求Ⅰ-Ⅱ轴段右端需有一轴肩，故取Ⅱ-Ⅲ的直径小麦草榨汁机dⅡ-Ⅲ=54mm，左端用轴端挡圈定位，按轴的直径取挡圈的直径D=60. 大带轮的宽度是B=50mm，为了保证轴端挡圈只压在带轮上而不压在轴的端面上。故Ⅰ-Ⅱ段的长度应比带轮的长度短，现取lⅠ-Ⅱ=48mm. 2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，但这轴向力不会很大，故可选角接触球轴承。参照工作要求并根据dⅡ-Ⅲ=54mm,初步选取7212C轴承，其基本尺寸为,故dⅢ-Ⅳ=60mm,dⅤ-Ⅵ=60mm，左轴承的右端面和右轴承的左端面用轴肩固定，查表15-3得dⅣ-Ⅴ=70,l=15mm. 3)取安装齿轮处的轴段的直径dⅦ-Ⅷ=56;齿轮的左侧与右轴承之间采用套筒定位。锥齿轮右端面用轴端挡圈固定，为了保证轴端挡圈只压在锥齿轮上，根据齿轮的宽度b=117.8，取lⅦ-Ⅶ=115 至此，已经初步确定了轴的各段直径和长度。 轴上零件的周向定位 齿轮、大带轮与轴的周向定位采用平键连接。带轮轴段的直径dⅡ-Ⅲ=54mm,查表14-26得键的尺寸，长为40mm，同时为了保证带轮与轴配合有良好的对中性，故选择带轮轮毂与轴的配合为；同样齿轮与轴的连接，选用平键，长为80，配合公差为，，滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，这时轴的公差为m6。 根据表15-2与带轮配合的轴端的倒角为2X45°。与锥齿轮配合的轴端的倒角为2.5X45° 5.轴向载荷 首先根据结构图做出轴的计算简图，两轴承的间距为l5+9+9=33;根据轴的计算简图做出弯矩图和扭矩(假设力的作用点都在该零件的中点). 由图可知危险截面在水帘式喷漆房C截面。齿轮的现将计算出的C截面的MH、MV及M的值列于表
6.按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，只需要校核轴上承受最大的弯矩和扭矩的截面的强度。根据式（15-5），轴的计算应力。 大锥齿轮轴的设计计算 根据上面计算可以知道： 初步确定轴的最小直径 先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取A0=112，于是得 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径dⅠ-Ⅱ’。故需先选取联轴器型号。联轴器的计算转矩查表14-1，考虑到转矩变化很小，故KA=1.3，则 按照计算转矩Tca应该小于联轴器功称转矩的条件，选用LT5弹性套柱销联轴器，其公称转矩为半联轴器的孔径d1=30,故取dⅠ-Ⅱ=30mm,半联轴器长度L1=82mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L=55mm。 轴的结构设计 （1）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）为了满足半联轴器的轴向定位要求，Ⅰ-Ⅱ轴端右端需有一轴肩，鼓起·故取Ⅱ-Ⅲ轴段的直径dⅡ-Ⅲ’=36mm;下端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=68mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度L=55mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上不压在轴的端面上，去lⅠ-Ⅱ’=50mm. 2）初步选择滚动轴承。因为轴承同时有径向力和轴向力的作用，但其轴向力不大，故可选用叫接触球轴承。根据dⅡ-Ⅲ’=36mm。选取角接触球轴承7208C其基本尺寸为,故dⅢ-Ⅳ’=dⅦ-Ⅷ’40mm. 下端的轴承采用轴肩进行定位，因6008轴承的,故取dⅣ-Ⅴ=49mm. 3）取大齿轮的轴段的直径为dⅥ-Ⅶ’=60mm;大锥齿轮的下端用轴肩固定，取dⅤ-Ⅵ=64mm,齿轮的上端与轴承之间用套筒定位，为了横·能有效固定齿轮，lⅥ-Ⅶ’应比轮廓的长度短,取lⅥ-Ⅶ’=114mm.取套筒的长度lⅦ-Ⅷ=20mm 4)轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器的距离l=30mm,故取lⅡ-Ⅲ=50mm 5)取齿轮距箱体内壁的距离a=16mm，锥齿轮下端到下轴承的距离为286（应大于小锥齿轮的分度圆直径，取，固定下轴承的轴肩的长度为lⅣ-Ⅴ=30mm 则 至此，已经初步确定而来轴的各段直径和长度。 （3） 轴上零件的周向定位 锥齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按dⅠ-Ⅱ=30mm,查表选平键截面bXh=8X7，l=45mm，为了保证半联轴器与轴配合有良好的对中性，故选择半联轴器轮廓与轴的配合为，同理可得，锥齿轮与轴配合选用键截面bxh=18X11,l=80mm,锥齿轮与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处轴的直径尺寸公差为m6. (4)确定轴上倒角的尺寸 参考表15-2，取轴倒角为1.2X45。 求轴上的载荷 链轮轴的设计计算 先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取A0=112，于是得 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径dⅠ-Ⅱ’。而上面已经选出了联轴器的型号了。 轴的结构设计 （1）根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度。 1）为了满足半联轴器的轴向定位要求，Ⅰ-Ⅱ轴端右端需有一轴肩，鼓起•故取Ⅱ-Ⅲ轴段的直径dⅡ-Ⅲ’=36mm;下端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=68mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度L=55mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上不压在轴的端面上，去lⅠ-Ⅱ’=50mm. 2）初步选择滚动轴承。因为轴承只有径向力，故可选用深沟球轴承。根据dⅡ-Ⅲ’=36mm。选取深沟球轴承6008其基本尺寸为,故dⅢ-Ⅳ’=dⅦ-Ⅷ’40mm.上方的轴承采用轴肩进行定位，因6008轴承的,取dⅣ-Ⅴ=46mm. 取安装两链轮处的轴段的直径为60mm,链轮的宽度为53mm链轮与轴承间用套筒定位，设为了能固定链轮，此处的轴应该小于轮廓的宽度，取其长度为50mm,两链轮之间用轴肩定位，轴肩的直径设为66mm，宽度为12mm. 轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的拆装及便于加润滑脂，去端盖的外端面距联轴器的右端面间的距离l=30，故取lⅡ-Ⅲ=50mm 至此，与初步确定了轴的各段长度与直径 3）轴上零件的周向定位 链轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接，按dⅠ-Ⅱ=30mm,查表选平键截面bXh=8X7，l=45mm，为了保证半联轴器与轴配合有良好的对中性，故选择半联轴器轮廓与轴的配合为，同理可选链轮的键的截面bXh=18X11，l=45，其配合公差为，滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处轴的直径尺寸公差为m6. 联轴器的选择 大锥齿轮的最小直径 联轴器的计算转矩查表14-1，考虑到转矩变化很小，故KA=1.3，则 启动载荷为名义载荷的1.25倍，按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手册选择联轴器型号为选用选用LT5弹性套柱销联轴器，其公称转矩为半联轴器的孔径d1=30,半联轴器长度L1=82mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L=55mm。 第8章 轴承的选择与校核 1.减速器轴承选取 高速轴选用6011,中间轴选用7208C,低速轴选用6008 减速器各轴所用轴承代号及尺寸
2. 高速级轴承寿命验算： 1） 预期寿命 要求使用寿命L=10年×300天×16小时=48000小时 2） 寿命计算 键的选择与校核 9.1输入轴上键的选择及校核 在工作轴中，键的选择大小由轴的大小确定，校核公式为： 与带轮相连的轴的轴径为54mm,查表14-26得键的尺寸，长为40mm l=L-b=40-16=24mm. K=0.5h=0.5×10=5mm 查课本表6-2，得轻击载荷时，键联接的许用挤压应力[σ]p=100～120MPa。 所以键的挤压强度足够。 中间轴上键的选择与校核 半联轴器与轴配合轴的直径dⅠ-Ⅱ=30mm,查表选平键截面bXh=8X7，l=45mm，l=L-b=45-8=37mm， K=0.5h=0.5×7=3.5mm 链轮轴上键的选择与校核 半联轴器与轴配合轴的直径dⅠ-Ⅱ=30mm,查表选平键截面bXh=8X7，l=45mm，K=0.5h=0.5×7=3.5mm 第10章 箱体的设计 10.1箱体的基本结构设计 箱体是一个重要零件，它用于支持和固定减速器中的各种零件，并保证传动件的啮合精度，使箱体有良好的润滑和密封。箱体的形状较为复杂，其重量约占减速器的一半，所以箱体结构对工作性能、加工工艺、材料消耗，重量及成本等有很大的影响。箱体结构与受力均较复杂，各部分民尺寸一般按经验公式在装配草图的设计和绘制过程中确定。 10.2箱体的材料及制造方法：选用铸铁，砂型铸造。 10.3箱体各部分的尺寸 箱体参数表1：
表2：连接螺栓扳手空间c1 、c2值和沉头座直径
第11章 润滑和密封的设计 11.1润滑 蜗轮采用浸油润滑,轴承采用脂润滑。 蜗轮圆周速度v<5m/s所以采用浸油润滑；轴承Dpw·n=1.455×104 ≤(2~3) ×105 所以采用脂润滑。浸油润滑不但起到润滑的作用，同时有助箱体散热。为了避免浸油的搅动功耗太大及保证齿轮啮合区的充分润滑，传动件浸入油中的深度不宜太深或太浅，设计的减速器的合适浸油深度H1 对于蜗杆下置一般为（0.75 ~1）个齿高，但油面不应高于蜗杆轴承下方滚动体中心。油池太浅易激起箱底沉渣和油污，引起磨料磨损，也不易散热。取浸油深度H1为10mm。换油时间为半年，主要取决于油中杂质多少及被氧化、被污染的程度。查手册选择L-CKB 150号工业齿轮润滑油。 11.2 密封 减速器需要密封的部位很多，有轴伸出处、轴承内侧、箱体接受能力合面和轴承盖、窥视孔和放油的接合面等处。 11.2.1轴伸出处的密封 作用是使滚动轴承与箱外隔绝，防止润滑油漏出以及箱体外杂质、水及灰尘等侵入轴承室，避免轴承急剧磨损和腐蚀。由脂润滑选用毡圈密封，毡圈密封结构简单、价格便宜、安装方便、但对轴颈接触的磨损较严重，因而工耗大，毡圈寿命短。 11.2.2 轴承内侧的密封 该密封处选用挡油环密封，其作用用于脂润滑的轴承，防止过多的油进入轴承内，破坏脂的润滑效果。 11.2.3 箱盖与箱座接合面的密封的接合面上涂上密封胶。 11.3 附件的设计 11.3.1 窥视孔盖和窥视孔 为了检查传动件的啮合、润滑、接触斑点、齿侧间隙及向箱内注油等，在箱盖顶部设置便于观察传动件啮合的位置并且有足够大的窥视孔，箱体上窥视孔处应凸出一块，以便加工出与孔盖的接触面。 11.3.2 排油孔、放油油塞、通气器、油标 为了换油及清洗箱体时排出油污，在箱座底部设有排油孔，并在其附近做出一小凹坑，以便攻丝及油污的汇集和排放，平时排油孔用油塞及封油垫封住。本设计中采用螺塞M14×1.5 。 为了检查减速器内的油面高度，应在箱体便于观察、油面较稳定的部位设置油标。 11.3.3 吊耳和吊钩 为了拆卸及搬运减速器，应在箱盖上铸出吊耳环，并在箱座上铸出吊钩，吊钩和吊耳的尺寸可以根据具体情况加以修改。 第12章 设计总结 经过近三个星期的努力，这次课程设计终于完成了，通过这次课程设计学到了很多东西，巩固和复习了前面所学的知识，对机械设计这个专业有了更深的了解和认识，明白了许多设计中应当注意到的问题，为以后的设计工作打下了基础。 由于时间紧迫，本次设计能够顺利的完成，使我能够明白课程设计中应当请注意的问题，以便使我的遇到困难时能尽快的解决。其次同学们的讨论和提示也给了我不少的帮助，在此谢谢大家啦。 同时也要感谢学校为我们提供了良好的教学环境，为我们设计提供了硬件支持和提供了各种参考资料。 第13章 参考文献 [参考文献] [1] 吴宗泽 机械设计 北京：高等教育出版社，2001． [2] 宋宝玉、吴宗泽主审 机械设计课程设计指导书，北京：高等教育出版社，2006． [3] 孙恒、陈作模主编 机械原理 第七版 北京：高等教育出版社，2006． [4] 裘文言、张祖继、瞿元赏主编 机械制图， 高等教育出版社，2005． [5] 刘鸿文主编 简明材料力学 高等教育出版社，2006． [6] 吴宗泽、罗国圣主编 机械设计课程设计手册 北京：高等教育出版社，2006． [7] 濮良贵、纪名刚 机械设计 7版 北京：高等教育出版社，2001. [8] 李育锡 机械设计课程设计 西北工业大学： 2008 6 第一版. | pw=0.72kw =0.86 P0=1.05KW nw=155r/min n=1240r/min 电机选用Y90S-4, 额定功率Pm=1.1kw 满载转速为nm=1400r/min. i2=2.29 i1=4 Ld=1400mm d2=280mm d1=71mm pca=1.32kw | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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