精密仪器课程设计报告.doc

中北大学精密仪器零件设计课程设计说明书06-07学年第二学期学 院： 信息与通信工程学院 专 业： 测控技术与仪器 学生姓名： 班级学号： 课程设计题目： 一级减速机装置设计 迄止日期： 2008年6月16日2008年6月30日 指导教师： 侯文 郑浩鑫 系 主 任： 郝晓剑 一. 传动方案的拟定及说明（1） 工作条件：使用年限8年，工作为二班工作制，载荷平稳，环境清洁。（2） 原始数据：滚筒圆周力F=1000N；带速V=2.0m/s；滚筒直径D=400mm二. 电动机的选择1 电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y（IP44）系列的电动机。2 电动机容量的选择1） 工作机所需功率 Pw =FV/1000W =1.562/10000.885=3.25 kW 其中W=0.9720.9820.9920.96=0.885 2） 电动机的输出功率PdPw/=3.65Kw3 电动机转速的选择按手册P7表1推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ia=36。取V带传动比I1=24，则总传动比理时范围为Ia=824。故电动机转速的可选范围为: n筒=（824）76.43=764.322292.96 r/min符合这一范围的同步转速有1000、和1500r/min。 根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案：综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，则选n=1500r/min。4电动机型号的确定由表201查出电动机型号为Y112M-4,其额定功率为4kW，满载转速1440r/min。基本符合题目所需的要求。 三. 计算传动装置的运动和动力参数传动装置的总传动比及其分配1 计算总传动比由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为： inm/nw=1440/95.54=15.072. 分配各级传动比：齿轮：i齿轮=5 带：i带=3.023. 计算各轴转速（r/min）nI=n电机=1440r/minnII=nI/i带=1440/3=480(r/min)nIII=nII/i齿轮=480/5=96(r/min)4. 计算各轴的功率（KW）PI=P工作=3.65KWPII=PI带=2.40.96=3.54KWPIII=PII轴承齿轮=3.40KW 5. 计算各轴扭矩（N;mm）TI=Td1=24.2 N;mmTII= TI/ i带带=69.7N;mmTIII= i带/齿轮i齿轮=338.1 N;mm四. 传动件设计计算1 选精度等级、材料及齿数1） 材料及热处理；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. 皮带轮传动的设计计算 选择普通V带截型 由课本P83表5-9得：kA=1.2 PC=KAP=1.23=3.9KW由课本P82图5-10得：选用A型V带2） 精度等级选用7级精度；3. 大小齿轮的选择1）试选小齿轮齿数z120，大齿轮齿数z2101；2）试算小齿轮分度圆直径d1=mz1=2.520=50 mm试算大齿轮分度圆直径d2= mz2=2.5101=252.5 mm 3）计算齿宽b及模数mB1=dd1=150mm=50mmB2=dd2=155mm=55mm3） 设计计算m=2.4m=2.53. 几何尺寸计算4） 计算中心距a=m/2（Z1+Z2）=2.5（20+101）=151.25mm5） 结构设计以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。五. 轴的设计计算II轴：1 初步确定轴的最小直径d22.3mm1） 拟定轴上零件的装配方案 i. I-II段轴用于安装轴承，取直径取45mm。ii. II-III段轴肩用于固定轴承，查手册得到直径取55mm。iii. III-IV段取齿轮直径50mm。iv. IV段分安装轴承，直径取45mm。v. V段直径取35mm。vi. VI段直径取25mm。2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1. I-II段轴承宽度为22.75mm，所以长度为19mm。2. II-III段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙,长度为10mm。3. III-IV段为小齿轮，长度必须配合小齿轮宽度55mm。4. IV段配合轴承，长度取19mm。5. V-VI段取60mm。6. 总长取223 mm2 精确校核轴的疲劳强度：其中a=89.5mm,b=c=47mm已知：T= 69.7Nm, ；大齿轮节圆直径 d = 50mm ；轴的材料45钢，调质；B=600 MPa（1） 决定作用在轴上的载荷： FRBH= =2788N=Ft径向力: Fr=Ft tg0=1014.75N（2） 决定支点的反作用力及弯曲力矩：水平弯矩图:FRBH =FRCH=1394N则截面1-1的弯曲力矩: M1H= FRBHb=65518Nmm垂直弯矩图:FRCV =FRBV= =507.375N截面1-1的弯曲力矩:M1H= FRBVb=23846.63Nmm合成弯矩:M1=69722.81Nmm轴上的转矩图:T=69.7 Nm画出当量弯矩图:已知轴的材料为45钢，调质，其B =700MPa，查表得1B =65MPa 0B = 110MPa=1B/ 0B =0.59轴截面1-1处的当量弯矩：M1=69723.22Nmm截面1-1：-1b=5.57MPa-1b故轴的选用安全。III轴：1 初步确定轴的最小直径d=37.7mm2 轴的结构设计（1）轴的零件定位，固定和装配 单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。 （2）确定轴的各段直径和长度2）根据轴向定位的要求确定轴的各段长度和直径：a) I-II段轴要安装轴承，考虑到轴肩要有2mm的圆角，即该段直径取50mm；长度取20mmb) II-III为轴肩，长度取12.5mm；直径取60mmc) III-IV段轴要安装齿轮，考虑到轴肩要有2mm的圆角，经标准化，长度取50mm；直径取55mmd) IV-V段长度取33mm；直径取50mme) V-VI段长度取45mm；直径取49mmf) VI-VII端连接输出轴段长度取82mm；直径取38mm3. 精确校核轴的疲劳强度：T=338.1 Nm d= 252.1 a=101mm b=c= 47.75mm 0= 20度 = 0.59 -1b =65MPa其图形同II轴:圆周力: Ft=2678.02N径向力: Fr=Fttg0= 974.72N水平面弯矩：FRBH =FRCH=1339NM1H= FRBVb=63937.25 Nmm垂直面弯矩：FRCV =FRBV=487.36NM1H= FRCVc=23271.44 Nmm合成弯矩： M1=68040.66 Nmm转矩: T=338.1 Nm当量弯矩： M1=68041.07 Nmm截面1-1:-1b= =5.44 MPa-1b- 轴III满足强度校核六.滚动轴承的选择及计算II轴：1 求两轴承受到的径向载荷2、 轴承N210E的校核1） 径向力2） 派生力，3） 轴向力由于，所以轴向力为，4） 当量载荷由于，所以，。由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为5） 轴承寿命的校核II轴：3、 轴承30307的校核1） 径向力2） 派生力，3） 轴向力由于，所以轴向力为，4） 当量载荷由于，所以，。由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为5） 轴承寿命的校核七. 键连接的选择及校核计算代号直径（mm）工作长度（mm）工作高度（mm）转矩（Nm）极限应力（MPa）高速轴8750（单头）25343.539.826.0低速轴10870（单头）38644925.268.514940（单头）55224.5925.252.4由于键采用静联接，冲击轻微，所以许用挤压应力为，所以上述键皆安全。八.联轴器的选择由于弹性联轴器的诸多优点，所以考虑选用它。二、 高速轴用联轴器的设计计算由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系数为，计算转矩为所以考虑选用弹性柱销联轴器TL4（GB4323-84），但由于联轴器一端与电动机相连，其孔径受电动机外伸轴径限制，所以选用TL5（GB4323-84）其主要参数如下：材料HT200公称转矩轴孔直径，轴孔长，装配尺寸半联轴器厚九.减速器附件的选择通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M181.5油面指示器选用游标尺M16起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳放油螺塞选用外六角油塞及垫片M161.5十. 润滑与密封一、 齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为35mm。二、 滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。三、 润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN15润滑油。四、 密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。设计小结由于时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺点，比如说箱体结构庞大，重量也很大。齿轮的计算不够精确等等缺陷，我相信，通过这次的实践，能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的设备。参考资料目录1机械设计课程设计，高等教育出版社，王昆，何小柏，汪信远主编，1995年12月第一版；2机械设计（第七版），高等教育