机械设计及制造毕业设计

0 / 42目 录1. 设计任务书22. 传动系统方案的分析23. 电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算34. 传动零件的设计计算65. 轴的设计计算236. 轴承的校核367. 键联接的选择及校核计算398. 联轴器的选择419. 润滑与密封4110. 减速器附件的选择4211. 设计小结4212. 参考文献421 / 42设计计算及说明 结果一、设计任务书1.1 传动方案示意图1.2 已知条件： 1滚筒效率 g=0.95(包括滚筒与轴承的效率损失)；2工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳；3使用折旧期：4 年一次大修，每年 280 个工作日，寿命 8 年；4工作环境：室内，灰尘较大，环境最高温度 35；5制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产；6. 运输带速度允许误差：5%；7动力：电力，三相交流，电压 380/220V1.3 基本参数:输送带工作拉力 F= 2.5 KN 输送带工作速度 =1.3m/s 滚筒直径 D=240mm 1.4 工作量1、传动系统方案的分析；2、电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算；3、传动零件的设计计算；4、轴的设计计算；5、轴承及其组合部件选择和轴承寿命校核；6、键联接和联轴器的选择及校核；7、减速器箱体，润滑及附件的设计；8、装配图和零件图的设计；9、设计小结；10、参考文献；二、传动系统方案的分析传动方案见上图，其拟定的依据是结构紧凑且宽度尺寸较小，传动效率高，适用在恶劣环境下长期工作，虽然所用的锥齿轮比较贵，但此方案是最合理的。其减速器的传动比为10-25，用于输入轴于输出轴相交而传动比较大的传动。2 / 42三、电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算3.1 电动机的选择1、电动机类型选择：选择电动机的类型为三相异步电动机，额定电压交流 380V。2、电动机容量选择：（二）选择电动机，电动机类型选择根据电源及工作及工作条件，选用卧式封闭型 Y（IP44 ）系列三相交流异步电动机。，选择电动机容量1) 工作机所需功率 wPkFvPw102) 传动装置总效率 5243231a式中， 为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。21 、查机械设计课程设计手册 ，由表 15 查得：滚子轴承 （一对） ；98.018 级精度的圆柱齿轮传动 ；8 级精度的圆锥齿轮传动 ；弹20.937性联轴器 ；滚筒效率 ，则 40.95323215.790.5.8a3) 所需电动机功率 01.9083wdaPkw4) 确定电动机额定功率 edP根据 ，选取电动机额定功率de4.0edPkw，计算电动机转速可选范围并选择电动机型号卷筒轴工作速度： 601601.3.5/min.2vn rD查机械设计课程设计手册按表 1 推荐，取圆锥圆柱齿轮减速器传动比范围 ，则电动机可选转速：1025i 73.8indnirF=2500NV=1.3m/sD=240mm0.833.90dpkw4eP电动机型号为Y112M-43 / 42可见同步转速为 1500 的电动机符合。查机械设计课程设计手册min/r表 12-1 符合的有，如下表：选定电动机型号为 Y112M-4。， 电动机的技术数据和外形，安装尺寸。查机械设计课程设计手册表 12-9 查出 Y132M2-6 型电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸。尺寸 D=32mm，中心高度 H=112mm，轴伸长 E=80mm。（三）计算传动装置总传动比和各级传动比，传动装置的总传动比 1403.95mni，分配各级传动比对于圆锥圆柱齿轮减速器，圆锥齿轮传动比： 10.2.513.9475ii则 圆 柱 齿 轮 的 传 动 比 为 ：4 12i（四）计算传动装置的运动参数1 各轴的转速 n（r/min）减速器高速轴为 I 轴，中速轴为 II 轴，低速轴为 III 轴， mi/140IrmI1/in3.75niI240./iriI13.5/minIVn2 各轴的输入功率电动机转速（r/min）方案 电动机型号 额定功率（kw）同步 满载电动机质量 (kg)总传动比1 Y112M-4 4.0 1500 1440 43 25.464 / 42按电动机额定功率 计算各轴输入功率，即edP； 143.90.83.74edPkW； 2 209.597 ； 3 3124.80.4d k 235 .953.24IVP kW ；3 各轴的输入转矩 T（N）和输出转矩 T (kW)；.9095025.8614ddmTmn；01.925.0di N2 245861347.978.T Nm； 3 30124.0.01.9di ；58.908294IVT Nm轴的输出转矩分别为输入转矩乘轴承效率 0.98。运动和运动参数计算结果汇总如下表：表 3 轴的运动及动力参数项目 电动机轴 高速级轴 I 中间轴 II 低速级轴III工作机轴IV转速（r/min）1440 1440 414 103.5 103.5功率（kw） 4.0 3.784 3.597 3.454 3.249转矩(Nm)25.86 25.09 82.88 318.39 299.44传动比 1 .3475 4.0 1效率 0.99 0.98 0.96 0.985 / 42设计计算及说明 结果四、传动零件的设计计算（一）直齿圆锥齿轮传动的设计（主要参照教材机械设计（第八版） ）1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1.1 选用标准直齿圆锥齿轮传动，压力角取 20。1.2 带式输送机为一般工作机器，查表选用 8 级精度。1.3 材料选择。查表选择小齿轮材料为 40Cr（调质） ，齿面硬度 280 HBS，大齿轮材料为 45钢（调质） ，齿面硬度 240 HBS。1.4 初选小齿轮齿数 ：大齿轮齿数 ，取 Z2=84.124z23.47583.4z2.按齿面接触强度设计2.1 试算小齿轮分度圆直径 3 2211 )(5.0(4HEddtt ZuTK2.1.1 确定公式中的各参数值2.1.1.1 试选 .3HtK 2.1.1.2 计算小齿轮传递的转矩 6611 .7849.509.5025091PT Nmn2.1.1.3 查图 10-25 选取齿宽系数 .3R2.1.1.4 查表得区域系数 2.5HZ2.1.1.5 查表 10-5 得材料的弹性影响系数 =189.EZMPa1/22.1.1.6 计算接触疲劳许用应力 H查图 10-25d 得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为Hlim160MPa， Hlim250MPa。计算应力循环次数 916140(280)3.710hNnjL91293.7.i6 / 42查图 10-23 取接触疲劳寿命系数 120.9,.5HNHNK 。取失效概率为 1%，安全系数 S=1，得1lim.604HSMPa2Hli.95231NKMPa取 1H和 2中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即 253HMPa2.1.2 试算小齿轮分度直径 21312 2324()(0.5)9.5189.)5.4.3.473t EtddHKTZum2.2 调整小齿轮分度圆直径2.2.1 计算实际载荷系数前的数据准备2.2.1.1.圆周速度 v 1(0.5)2.4(10.53)4.0mtRd m1 /66tnv s2.2.1.2 当量齿轮的齿宽系数 d2 210.354.7518.34Rtdub m18.64m2.2.2 计算实际载荷系数 HK 2.2.2.1 查表 10-2 得使用系数 1A2.2.2.2 根据 vm=3.35m/s、8 级精度，查图 10-8 得动载系数 Kv=1.122.2.2.3 直齿锥齿轮精度较低，取齿间载荷分配系数 1H 2.2.2.4 由表 10-4 用插值法查表得 8 级精度、小齿悬臂时，得齿向载荷分布系数7 / 421.3HK由此，得到实际载荷系数 1.2.3149AVHK2.2.3 按实际载荷系数算得的分度圆直径331 .4952.5.671tHtdm以及相应的齿轮模数 14.67.82mz（2 ） 按齿根弯曲疲劳强度设计3.1 试算模数 132(0.5)Ft FastRKTYzuA3.1.1 确定公式中的各参数值3.1.1.1 试选 1.Ft3.1.1.2 计算 asFY由分锥角 和1 1rctn(/)arcos6.053.47u，可得当量齿数：2906.573.9124.cos.0Vz283.827.95Vz查图 10-17 得齿形系数 14.2,61FaFaYY查图 10-18 得应力修正系数 859SS查图 10-24c 得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为 lim150FMPa，lim2380FMPa查图 10-22 取弯曲疲劳寿命系数 120.85,.8FNFNK8 / 42区弯曲疲安全系数 1.7S,得1085 20FNEKMPa22.391.68590.17FaSY2.2FaS因为大齿轮的 FasY大于小齿轮，所以取 FasY=0.0203.1.2 试算模数 132(0.5)Ft FastRKTmzuA322.30950.1.2.().47m3.2 调整齿轮模数3.2.1 计算实际载荷系数前的数据准备3.2.1.1 圆周速度 v1.2048.tdmzm(5)(10.53)24.8R m1./606mtnv s3.2.1.2 齿宽 2 21.38.4751.6Rtdub3.2.2 计算实际载荷系数 FK 3.2.2.1 查表得使用系数 1A3.2.2.2 根据 V=1.3m/s、7 级精度，查表得动载系数 Kv=1.123.2.2.3 直齿锥齿轮精度较低，取齿间载荷分配系数 1F 3.2.2.4 查表 10-4 得直齿锥齿轮传动，取 .3H由此，得到实际载荷系数9 / 421.2.3149FAVFK3.2.3 按实际载荷系数算得的齿轮模数33.49.0.61Fttmm按照齿根弯曲疲劳强度计算的模数，就近选择标准模数 m=1.5mm，按照接触疲劳强度算得的分度圆直径 d1=52.24mm，算出小齿轮齿数 ,152.43.8dzm取 Z1=35，则大齿轮齿数 Z2=uZ1=3.475*35=121.6.为了使两齿轮的齿数互质，取Z2=122.（3 ） 几何尺寸计算4.1 计算分度圆直径d1=mz1=1.5*35=52.5d2=mz2=1.5*122=1834.2 计算分锥角 1 35arctn(/)arctn16.02u2906.17.94.3 计算齿轮宽度 218.5Rtdubm取 b1=b2=29mm强度校核5 齿面接触疲劳强度校核5.1 小齿轮接触疲劳强度条件 EH