圆锥圆柱机械设计课程设计说明书.doc

辽 宁 工 业 大 学 机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书一、设计任务F=2400N,V=0.8m/s,D=290mm,B=290mm2班工作制,使用寿命4.5年,载荷有轻度冲击。二、电动机的选择计算根据工作条件，选择Y系列三相异步电动机 1.选择电动机功率滚筒所需的有效功率：=FV=24000.8=1.92KW 传动装置的总效率：式中: 滚筒效率： = 0.96联轴器效率： = 0.99V带传动效率： = 0.95滚动轴承效率： = 0.99深沟球轴承： =0.99斜齿轮啮合效率： = 0.97锥齿轮啮合效率： = 0.96传动总效率= 0.950.960.970.940.990.96=0.767 所需电动机功率 =1.92/0.767=2.5 kw 2.选取电动机的转速滚筒转速 =52.7r/min 根据滚筒所需的功率和转速，可选择功率为3KW，同步转速分别为1500r/min和1000r/min两种型号的电动机。电动机数据及传动比方案号电机型号额定功率同步转速满载转速总传动比1Y100L243.01500142026.942Y132S63.O100096018.22通过比较决定选择第1种方案，电动机型号为Y100L24，其额定功率为3.0KW，转速为1420r/min，轴伸直径D=28mm，轴伸长度E=60mm电动机中心高H=100mm。三、传动装置的运动及动力参数计算1、分配传动比总传动比 I总=no/nw =1420/52.7=26.94 V带传动比为24，取 则减速=26.94/2.5=10.776 对减速器传动比进行分配时，即要照顾两级传动浸油深度相近，又要注意大锥齿轮不能碰着低速轴，试取3.283 = 10.776/3.283=3.282 2、各轴功率、转速和转矩的计算0轴：即电机轴P0=2.5kw n0=1420r/min T0=9550P0/n0=955022.5/1420=16.81 轴：即减速器高速轴P1= 2.50.95=2.375kw n1= n0/ =1420/2.5=568r/min T1=9550P1/n1=95502.375/568= 39.93 轴：即减速器中间轴P2= P1=2.3750.970.99=2.28kw n2=n1/=617.4/3.283=188r/min T2=9550P2/n2=95502.28/188=155.82 轴：即减速器的低速轴P3= P2=2.280.970.99=2.19kw n3= n2/i23=155.3/3.282=47.3r/min T3=9550P3/n3=95502.19/47.3=442.17Nm 轴：即传动滚筒轴P4= P3=2.190.940.99=2.04 kw n4= n3=47.3r/min T4=9550P4/n4=95502.04/47.3=411.88 Nm 各轴运动及动力参数序号功率P/kw转速n/(r/min)转矩T/传动型式传动比效率02.5142016.81带传动圆锥齿轮传动圆柱齿轮传动联轴器2.53.2833.28210.950.970.970.9912.37556839.9322.28188155.8232.1947.3442.1742.0447.3411.88四、带的设计计算1、确定设计功率PC由教材表34查得=1.2PC=P=1.22.5=3 kw 2、选取V带的型号根据PC和n0由教材图3-12确定，因工作点外于A型区，故选A型。 3、确定带轮基准直径、选择小带轮直径由教材表3-5和教材表3-6确定=100mm 验算带速VV=7.43m/s 在525m/s之间，故合乎要求确定从动轮基准直径dd2=2.5100=250mm 查教材表3-6取=250mm 实际从动轮转速和实际传动比i不计影响，若算得与预定转速相差5为允许。=2.5 4、确定中心距a和带的基准长度Ld初定中心a0本题目没有给定中心距，故按教材式325确定0.7(dd2+dd1)2(dd2+dd1)0.7（100+250）2(100+250) 245700取=500mm。 确定带的计算基准长度Lc按教材式2+(+)+=2500+（100+250）+=1560.75 取标准Ld按教材表3-3取=1600。 确定中心距按教材式3-27=+=500+=519.6 调整范围=+0.03=519.6+0.031600=567.6 =-0.015=519.6-0.0151600=495.6 5、验算包角180-60=180-60=162.71200 符合要求 6、确定带根数z按教材式3-29Z 由教材式3-19单根V带所能传递的功率=(+ ) 由教材式3-20包角系数=1.25()=1.25()=0.958 由教材表3-2查得C1=3.7810-4 C2=9.8110-3 C3=9.610-15C4=4.6510-5 =17001=148.6rad/s =1C1-C3-C4lg(dd11)=100148.63.7810-4-9.610-15 -4.6510-5lg(100148.6)=1.24 =C41lg=4.6510-5100148.6lg=0.192 =c41lg=4.6510-5100148.6lg=-0.0186 =(+)=0.958(1.24+0.192-0.0186)=1.417 V带的根数Z=2.36 取Z=3根 7、确定初拉力F0按教材式3-30F0=500(-1)+q=500=113.8N 式中q由教材表3-1查得q=0.1Kg/m。8、计算轴压力Q按教材式3-31Q=2F0zsin=2113.83sin=675N 五、高速级圆锥齿轮的设计计算：1.选择齿轮材料精度等级齿轮减速器为一般机械，小齿轮材料选用45钢，调质处理，由表51查得 小齿轮45调质 硬度217255HB，取硬度为235255HB；大齿轮材料选用45钢，正火处理， 硬度162217HB，取190217HB。齿轮精度等级为8级2.按齿面接触疲劳强度设计由教材式554 mm初选=1.2由教材式514=2.5 由教材表55查得：=189.8 取=0.3 T1=39930 由教材式533=60jLh=605681(4.530016)=7.36108=/=7.36108/3.283=2.24108查教材图5-17得=1.03, =1.10取Zw=1.0，=1.0，=0.92，=1.0由教材图5-16(b)得=580Mpa，=545MPa由教材式(5-28)计算许用接触应力=ZN1ZXZWZLVR=549.6Mpa =ZN2ZXZWZLVR=551.5Mpa =58.55mm 取=33，=3.28333=108.3 取=109m=1.77mm取标准模数m=2mm =233=66mm =66(1-0.50.3)=56.1mm =1.67m/s 由教材表53取=1.10 =0.55查教材图54 =1.0 R=113.886mm =0.3113.886=34.16mm 取b=35mm =0.624 查教材图57得=1.175 =1.101.061.175=1.37 =2=2.5189.8=492.67Mpa =549.6Mpa 安全 3.校核齿根弯曲疲劳强度由教材式555=arctan=arctan=16.84O =-16.84 O=73.16 O =33/cos16.84O=34.48 109/cos73.16 O =376.25 按,查教材图514得=2.55,=2.1查教材图515得=1.63，=1.93查教材图518b得=220MPa,=210MPa查图519得=1.0，=1.0由式532得=1.0取=2.0，=1.4由式531=314MPa =300MPa = =136.24MPa =314MPa安全 =132.85 MPa=300MPa安全 4.齿轮主要参数及几何尺寸计算=33，=109，u=3.283, m=2mm =233=66mm =2109=218mm =+=66+22cos16.84O=69.828mm =+=218+22cos73.16O=219.391mm =-=66-2.42cos16.84 O=61.406mm =-=218-2.42cos 73.16 O=216.609mm R=113.886mm 35mm 六、低速级斜齿圆柱齿轮设计计算由前面计算得知：二轴传递的功率P2=2.28kw，转速n2=188r/min，转矩T2=155.82Nm，齿数比u=3.282，载荷有轻度冲击1.选择齿轮材料，确定精度及许用应力 小齿轮为45钢，调质处理，硬度为217255HB 大齿轮为45钢，正火处理，硬度为190217HB 齿轮精度为8级： 由式533得=60=601881(163004.5)=2.436108 =/= 查图517得1.1,1.16取=1.0,=1.0,=0.92,=1.0查图516得=580MPa,=545MPa由式528=638MPa =632.2MPa 2.按接触疲劳强度确定中心距(u+1)mmT2=155820Nmm 初选=1.2，暂取,0.35由式542 0.989由表55 得=189.8由式541 计算估取 则=2.47(u+1)=151.01mm圆整取=155mm =(0.010.02)= (0.010.02)155=1.553.1取标准值=2mm 两齿轮齿数和 =151.61 取=152 =/(u+1)= =35.49 取=36= -z1=152-36=116 实际传动比 =3.222 修正螺旋角 =arccos= arccos=11.290 与初选 接近，不可修正=73.421mm =236.578mm 圆周速度 V=0.722m/s 取齿轮精度为8级 3验算齿面接触疲劳强度 =有表5-3查得=1.25/100=0.72236/100=0.26按8级精度查图5-4得动载系数=1.035齿宽 b=0.35155=54.25mm取 mm mm =55/73.421=0.749 查图5-7齿轮相对于轴承非对称布置，两轮均为软齿面，=1.11查表5-4 =1.4载荷系数=1.251.0351.111.4=2.01 由5-42 =0.99 计算重合度，以计算=+2m=73.421+21.02=77.421mm =+2m=236.578+21.02=240.578mm =arctan(tan/cos)= arctan(tan200/cos11.290)=20.3630 =cos=73.421cos20.3630=63.833mm =cos=236.578cos20.3630=221.794mm =arccos= arccos =27.2430 =arccos= arccos =22.7910 =(tan-tan)+(tan-tan) =30 +102=1.73 = =1.715 由式5-43计算 = arctan(tancos)= arctan(tan11.29cos20.3630)=10.6010 = =2.45 由式5-38计算齿面接触应力=2.45189.80.760.99 N=580.88MPa=632.2Mpa 4校核齿根弯曲疲劳强度由式5-44= =/=36/ =38.18 =/=116/=123.01 查图5-14得=2.47,=2.21查图5-15得=1.66,=1.82由式5-47计算=1-=1-1.715=0.84 由式5-48计算=0.25+=0.25+=0.67 由式5-31计算弯曲疲劳许用应力查图5-18b得220MPa,210MPa查图5-19得1.0取 Yx=1.0取 =314Mpa =300Mpa = =179MPa=314Mpa 安全 =175.6MPaS, 满足要求c. 剖面校核同。 八、滚动轴承寿命计算（高速轴）以知：30206轴承（306217）。基本额定动载荷C=41200N，基本额定e=0.37,Y=1.6.由前面计算得知： 合成支反力：=2063.89N =2929.62N =/(2Y)=2063.89/(21.6)=645N =/(2Y)=2929.62/(21.6)=915.5N =max（，+Fa）=（645，1065.6）=max（，-Fa）=（915.5，494.9） =1065.6N,=915.5N /=1065.6/2063.89=0.52e=0.37 =0.4，=1.6 /=915.5/2929.62=0.31e=3.7 =1，=0轴承承受轻度载荷冲击,所以取=1.2根据弯矩合成图 f=1.5 f=1.5= f(+)=1.21.5(0.42063.89+1.62929.62)=4554.9N =f(+) =1.21.52929.62=5273.3N 663.255，许用转矩n=4000r/min47.3r/min 十一、油量的验算减速器中心高 =+(3050)+(35)=240.578/2+40+8+5=173.298mm 油面高度 =75mm减速器装油量 =4.7 两级齿轮减速器需油量=(0.350.7)2=满足要求十二、设计体会：时光飞逝，转眼间大三的机械课设结束了。在这短暂的三个星期里虽然很辛苦但是我学会了很多东西，有很大的收获。人们常说实践，是检验学习成果的一种有效途径。实践与理论是相互依存、相互联系的，在这次机械课设中我深深的体会到了。1月3日老师把我的任务书发到我们的手中，当我看到任务书上的图是减速器时，以为很简单，可是当我要开始设计的时候却很茫然不知道从哪里下手，在老师的指导下才渐渐的有些思路，知道该用哪些知识去解决实际中的问题。课设的头两天我一直在做画图的准备工作计算。在算术的过程中，我感受最深的就是