机械设计课程设计 计算说明书_哈尔滨理工大学 自动化专业

机械设计课程设计计算说明书设计者XIAOSHENG哈尔滨理工大学荣成校区101自动化专业2012年07月05日哈尔滨理工大学机械动力工程学院机械基础工程系设计任务书目录电机的选择（1）传动装置运动和动力参数计算（2）V带传动设计（3）减速器（齿轮）参数的确定（4）轴的结构设计及验算（5）高速轴上的轴承寿命校核（6）告诉轴轴强度计算（7）联轴器的选择（8）键连接的选择和计算（9）附1主要参考书2机体各部分尺寸3减速器整体最大几何尺寸及特性尺寸课程设计的主要数据鼓轮直径D/MM250传送带运行速度V/MS112传送带上牵引力F/M3000（一）电机的选择1选择电机的类型和结构形式，依工作条件的要求，选择三相异步电机A封闭式结构BU380VCY型2电机容量的选择工作机的功率P工作机F牵V运输带/100036KWV带效率096滚动轴承效率30988（对）齿轮传动效率（闭式）1098（对）联轴器效率099滚筒效率096传输总效率09609883098099096086则，电机功率PDP工作机/4175KW3电机转速确定工作机主动轴转速N工作机9172R/MINDV106V带传动比范围24，一级圆柱齿轮减速器传动比范围36,总传动比范围624电机转速的可选范围为55032R/MIN220128R/MIN在此范围的电机的同步转速有750R/MIN、1000R/MIN、1500R/MIN课程设计指导书67页Y系列三相异步电机技术数据（JB307482）选则电机的型号为；Y132S4性能如下表满载时电机型号功率KW满载转速NR/MIN电压V电流A功率因数额定转矩质量KG参考价格（1989）元Y132S455144038011608422687522电机主要外形和安装尺寸机座号机数ABCDEFGHKLABACDHD132S4216140893880103313212475280270210315中心高H外形尺寸L（AC/2AD）HD脚底安装尺寸AB地脚螺栓孔直径K轴身尺寸DE装配部位尺寸FGD132475（270/2210）31521614012388010传动装置的运动和动力参数的计算所选电机满载时转速NM1440R/MIN总传动比I总1570工作机729140（1）分配传动比及计算各轴转速初步选定V带传动比为I带25，减速器传动比为I器628带总52701一级圆柱齿轮减速器传动比I628则高速轴I轴转速N1576R/MIN5240则低速轴II轴的转速N29172R/MIN867各轴输入功率，输出功率电机输出功率PP总55084462KWV带传动效率096，轴承传动效率（对）0988，齿轮传动效率098P输出P输入，效率如前所述。则高速轴I轴的输入功率PI4435KW，输出功率PI438KW则低速轴II轴的输入功率PII4294KW，输出功率PII4243KW（2）各轴输入转矩T9550NPD小带轮输入转矩TD95503064N/M14062I轴输入转矩TI95507354N/M579II轴输入转矩TII955044713N/M2198064（三）V带传动设计（1）计算功率PC,已知电机输出功率，依教材机械设计基础表108，取KA12故PCKAP12462KW5544KW（2）选择普通V带型号已知PC，NM，结合教材机械设计基础，由图1012普通V带选型图，确定所使用的V带为A型。（3）确定大小带轮基准直径D1，D2，由机械设计基础，由表109取D180MM100MM，带传动比ID已知，则D2IDD1200MM250MM。（4）验算带速60M/S75M/S106NDV1064843此处选取小带轮直径D1100MM，则大带轮直径D2250MM，V75M/S（5）求V带基准长度和中心距（L0，A）初选中心距A015（D1D2）15（100250）MM525MM，选A0525MM。带长L02A02525314525/225001214AD1002/45251885MM。依表102，对A型带选用，LD2000MM则实际中心距AA0640MM20LD（6）验算小带轮包角17971200合格。012013578A（7）求V带根数Z已知N1，D1，查图1011得，P015KW已知传动比ID，查表105，得P0017KW已知，查表106，得K1，查表107，得KL103则V带根数Z322，LPC00317514故取值为4根。（8）求作用在带轮上的压力FQ由机械设计基础表101，可知A型带，每米质量Q010KG/M单根V带的拉力F02QVKZVPC15010752144225N/M1527450作用在轴上的压力FQ2ZF0SIN2124144225SIN115380N/M79（9）带轮的结构和尺寸V带型号基准下槽宽MINFH基准上槽宽INA槽间距E第一槽对称面到端面的距离MINF基准宽度PB最小轮缘宽IN带轮宽BFEZ21A872715039110665查机械零件设计手册（冶金工业出版社）206页，三角带轮表109，得小带轮内径D135MM，采用实心轮，大带轮内径D224MM，采用四孔板轮。减速器（齿轮）参数的确定（1），选择材料与热处理方式表67得小齿轮用45钢，热处理方法调质处理，齿面硬度260HBW大齿轮用45钢，热处理方法正火处理，齿面硬度180HBW（2），选择精度等级。运输机是一般机械，速度不高，由表68得，故选精度等级为8级（3），按齿面接触疲劳强度设计。本传动为闭式传动，软齿面，因此失效形式主要为疲劳点蚀，应根据齿面接触疲劳强度设计，根据（641），312167UKTDDH1），载荷因数K。圆周速度不大，精度不高，齿轮关于轴承对称布置，按表69，取K15。2），转矩T1T1955106P/N1955106462096/57673535N/MM3,接触疲劳强度许用应力，据式（642），HNHZSMIN查图（636）得，540MPA，380MPA；接触疲劳寿1MINH2I命ZN按一年300个工作日，双班每天16小时计算，由公式N160NJTH60576730016116109N2N1/I116109/628185108查图637得，ZN11，ZN2112按一般可靠性，取1，则有1MINHSH1540MPA，HNZ1LI5404256MPA2LIM2NS384）,计算小齿轮的分度圆直径D1。由表611，08，则有D312167UKTDDH6273MM32286103554故取小齿轮分度圆直径为65MM。5），计算圆周速度VV106DNM/S196M/SN0，N0106）弯曲疲劳最小安全系数。按一般可靠性要求，取1MINFSMINFS计算得弯曲疲劳许用应力为390MPA1B1MINLNFBYS390310MPA2B2INLFB3），校核计算112FSBYMDKTMPA7145MPA（1），高速轴及低速轴的材料选择根据表121得，高速轴的材料为45钢，热处理方法调质处理，低速轴的材料为45钢，热处理方法调质处理。高速轴的极限强度650MPA，低速轴的极限强度650MPA1B2B根据表126得，两根轴的许用弯曲应力65MPAB1，110MPAB0（2），轴颈初估初选小轮轴颈，根据扭转强度计算初估轴颈。由表125得常数C115小轮轴颈D1226MM。结合大带轮轮毂内径，31NPC357684圆整后暂取D124MM。大轮轴径D24143MM。32NP3729145（3）联轴器选择及确定大轮轴径。轴转矩为44713N/M，转速为9172R/MIN,大轮轴颈初值为4143MM，故初定联轴器型号为HL3联轴器，42112,（摘自GB501485）结合联轴器内径，圆整后暂取D242MM。（1）齿轮上作用力的计算轴齿轮上的转矩T44713N/M齿轮上作用力圆周力FT2T/D22447131000/400223565N/MM径向力FRFTTAN8137N/M2，低速轴的径向尺寸设计1），确定轴上零件的位置和固定方式。单级齿轮减速器，将齿轮布置在箱体内壁中央，轴承对称布置在齿轮两侧，轴的外伸端安装联轴器。齿轮靠轴环和套筒实现定位，靠平键和过盈配合实现周向定向；两端轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现轴向定位；轴通过两端轴承盖实现轴向定位；联轴器靠轴肩、平键和过盈配合实现轴向定位和轴向定位。2），确定各段轴颈。将估算大轮轴颈作为外伸直径D142MM，与联轴器相配；考虑到联轴器用轴肩来实现定位，取第二段直径为D245MM。齿轮和联轴器从右端装入。考虑拆装方便及零件固定的要求，装轴承的处的轴颈D3应大于D2，考虑到滚动轴承直径系列，取D350MM，为便于齿轮拆装，与齿轮配合处轴颈D4应大于D3，故取D452MM。齿轮左端用套筒固定，左端用轴环定位，轴环直径D5满足齿轮定位的同时，还应满足左侧轴承的安装要求，根据选定的轴承型号确定。右端轴承与左端轴承相同，取D650MM。3），选定轴承型号。选定轴承为深沟球轴承，代号为16009。查手册的，轴承宽为B10MM，安装尺寸为D按50MM，故轴环直径为50MM。4）。低速轴结构草图。，（1），齿轮上作用力的计算。（轴）齿轮上的转矩T7354N/M，齿轮上作用力圆周力FT2T/D1273541000/642298N/MM径向力FRFTTAN83645N/M（2），高速轴的径向尺寸设计。齿轮同样布置在中央，轴承对称分布在，齿轮两侧，轴向外伸装配大皮带轮。齿轮靠轴环和套筒实现定位，靠平键和过盈配合实现周向定向；两端轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现轴向定位；轴通过两端轴承盖实现轴向定位；大皮带轮靠平键、轴肩和过盈配合实现轴向定位。（3），轴上各段尺寸的确定。大带轮轮宽为65MM，内径为24MM，大带轮与轴相配合,靠花键来实现径向转动，通过轴肩实现带轮的轴向定位。要便于拆卸轴承和齿轮齿轮，D2LH，PFCNPT6013625418905701满足要求。六联轴器的选择根据轴孔直径D242MM。输出转矩T44713N/M依据课程设计指导书，选定联轴器型号HL3联轴器公称转矩TN/NM1许用转数NDD1D2转动惯量KGM2质量KG630500016075125068七键连接的选择和计算本设计减速器共需键4个1，大皮带轮与高速轴连接段直径为24MM，查表得选择普通平键为H7MM，B8MM，根据对应轴段长度，确定键长为55MM2，高速轴上键安装轴段直径为40MM，查表选择普通圆头平键为H8MM，B12MM根据对应轴段长度，确定键长L45MM3，齿轮轴上所需键安装轴段直径为55MM，查表选择普通圆头平键为H10MM，B16MM，根据对应轴段长度，确定键长L50MM4，大轴上联轴器所需键安装段直径42MM，查表选择普通圆头平键为H8MM，B12MM，根据对应轴段长度，确定键长L75MM参考文献1，哈尔滨理工大学机械基础工程系编制，机械设计基础课程设计指导书，2009年；2，机械零件设计手册，冶金工业出版社，1974年版3，工程力学，机械工业出版社，2007年版4，机械制图，高等教育出版社，2008年版附表1机体各部分尺寸名称符号尺寸机座壁厚10机盖壁厚18机座凸缘厚度B15机盖凸缘厚度B112机座底凸缘厚度B225地脚螺钉直径DF2035地脚螺钉数目N4轴承旁联接螺栓直径D11526盖