机械基础综合课程设计.doc

设计过程及说明一、电动机的选择1电动机类型选择按工作要求及条件，选用一般用途的Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。2选择电动机容量（1）计算工作所需功率PwPw =3.96KW(2)计算电动机输出功率Pd按常用机械传动效率简表确定各部分效率为V带传动效率1=0.96，滚动轴承效率2=0.99，圆锥齿轮传动效率3=0.95，万向联轴器效率4=0.97，卷筒轴滑动效率5=0.96，卷筒效率6=0.88。传动装置总效率为 =1223456 =0.960. 9920.950.970.960.88=0.732得出电动机所需功率为Pd=5.41KW因载荷变动微小，PePd即可，由Y系列三相异步电动机型号及相关数据（ZBK 220071988），选Y132M2-6型电动机，其额定功率为5.5KW。确定数值如下：同步转速1000r/m。满载转速960r/m。计算：=98.22r/m二、计算行动装置总传动比及分配各级传动比1.计算传动装置总传动比i总=9.772.分配各级传动比0轴电动机轴 P0=Pd=5.41KWn0=nm=960r/minT0=9550=955053.82N.M1轴高速轴 P1=P001=5.41X0.96=5.19KWn1=240r/minT1=9550=9550206.52Nm2轴低速轴 P2=P112=5.190.990.954.88KWn2=96r/minT2=485.46Nm3轴输出轴 P3=P223=4.880.970.96=4.54KWn3= nw=96r/minT3=451.64Nm三.V带传动设计1.确定计算功率查表得工作情况系数KA=1.2，则PC=KAP=1.25.5=6.6KW2.确定V带型号按照任务书得要求，选择普通V带。根据PC=10.50KW及n1=970r/min，查图确定选用B型普通V带。3.确定带轮直径dd1=140mm（2）验算带速v =7.04m/s5m/sv25m/s,带速合适。（3）计算大带轮直径dd2= i dd1=4140=560mm4.确定带长及中心距（1）初取中心距a0得490a01400， 根据总体布局，取ao=800 mm(2) 确定带长Ld：根据几何关系计算带长得=2748.56mm根据标准手册，取Ld =2800mm。 (3)计算实际中心距=825.72mm5.验算包角：=150.85120，包角合适。6.确定V带根数Z中心距a=825.72mm包角=150.85K=0.926则Z=2.74，取Z=37.确定粗拉力F0F0=500查表得q = 0.17/m,则F0=500=274.02N8.计算带轮轴所受压力QQ=2ZF0sin=23274.02sin=1591.21N四、直齿圆锥齿轮传动设计1.齿轮得材料及热处理方法为保证大小齿轮齿面硬度差在3050HBS，小齿轮选用45号钢，调质处理，齿面硬度为230HBS。大齿轮选用45钢，正火处理，齿面硬度190HBS。两者相差40HBS，合适。h1 =380+0.7HBS=541MPa，h2 =380+0.7HBS=513MpaFl =140+0.2HBS=186Mpa , F2 =140+0.2HBS=178Mpa取Z1=20，则大齿轮齿数Z2=202.5=50.取R=0.3，小齿轮上的转矩T1=206.52Nm（1）计算分度圆锥角1=arctan= arctan=21.8012=90-1=90-21.8=68.199（2）计算当量齿数Zv1=21.54Zv2=134.63（3）计算大端模数d1 966 =116.14则模数M=5.807取标准模数m=6（4）计算分度圆直径d1=mZ1=620=120mmd2=mZ2=650=300mm(5)计算外锥距R=161.55mm(6)计算齿宽b=RR=0.3161.55=48.465mm取b1=b2=50mm五、轴的结构设计1.高速轴的设计按扭转强度估算轴的最小直径dmin查表取C=115，于是得dmin=32.04mm 确定轴各段直径和长度参照装配图：左起第一段，由于安装带轮，属于基孔制配合，因开有键槽，增大7%并圆整，取轴径35mm，长度74mm，为了便于安装，轴端进行245倒角。左起第二段直径取42mm。根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，则取第二段的长度39mm。左起第三段，该段装有滚动轴承，选用圆锥滚子轴承， 取轴径45mm，长度为25mm。左起第四段，仅为轴段的过渡,其直径略小于第三段轴，取42mm，长度取67mm。左起第五段为滚动轴承段，则此段的直径为45mm。长度取25mm。左起第六段，连接小齿轮，取轴径49mm。长度取67mm。2.输出轴的设计（1）确定轴上零件的定位和固定方式(如图)(2)按扭转强度估算轴的最小直径dmin查表取C=115，于是得dmin=41.59mm (3)确定轴各段直径和长度左起第一段，由于安装联轴器，因开有键槽，轴径扩大7%并圆整，取轴径45mm，长度80mm，为了便于安装，轴端进行245倒角。左起第二段直径取52mm。根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，则取第二段的长度30mm。左起第三段，该段装有滚动轴承，选用圆锥滚子轴承， 取轴径55mm，长度为36mm。左起第四段，对轴承起到轴肩定位作用,其直径大于第三段轴，取64mm。根据整体布局，长度取144mm。左起第五段安装大圆锥齿轮，根据齿轮的孔径，此段的直径取58mm，长度取65mm。左起第六段，为轴承安装段，根据轴承的尺寸，取轴径55mm。长度取45mm。轴的强度校核由于该轴为转轴，应按弯扭组合强度进行校核计算。轴的受力图参考手绘。（1） 求垂直面的支反力求得Fr =658.73, Fa =1574.65Rv1=1278.42NRv2= Rv1-Fr=1278.42-658.73=619.69N（2）求垂直面弯矩MVC1= -Rv2L2=-619.69194=-81216.16NmmMVC2= MVC1+Fa= -81216.16+1574.65=-109315.28Nmm求支反力RH1= RH2=2129.175N求水平弯矩MHC=RH2L2=2129.175194=413059.95Nmm计算合成弯矩MB=0MC1=420968.63NmmMC2=427280.06Nmm轴单向转动，扭转切应力为脉动循环变应力，取0.6，则当量弯矩为MT=T=0.6206.521000=123912Nmm计算总当量弯矩MeB=123912NmmMeC1=438826.58NmmMeC2=444884.74Nmm9.校核轴的强度轴的材料为45钢，调质处理，-1=60Mpa.从总当量弯矩图可以看出，截面C为危险截面。截面C为齿轮处，dC=58mm，则bC=23.225Mpa-1，轴的强度足够。轴承的选择及校核高速轴32309轴承两对，低速轴32311轴承两对。对低速轴上的轴承进行强度校核。查轴承手册，32311轴承的判断系数e=0.35，Y=1.71.绘制轴承计算简图2.计算各轴承所受总径向力由轴的计算知：B、D处水平支反力RH1= RH2=2129.175N，B、D处垂直面支反力Rv1=1278.42N,RV2=619.69N。Fr1=2483.49NFr2=2217.52N3.计算各轴承内部派生轴向力FS1=eFr1=0.352483.49=869.22NFS2=eFr2=0.352217.52=776.1321N4.判断放松、压紧端FS1+Fa=869.22+1574.65=2443.87NFS2所以，轴承2压紧，轴承1放松。则 Fa1=FS1=869.22N , Fa2=FS1+Fa=2443.87N5.计算当量动载荷对轴承1 =0.349e, P1=Fr1=2483.49N对轴承2 =1.102e, P2=0.4Fr2+1.7Fa2=5041.587N因P2P1，故按轴承2的当量动载荷计算寿命，即取P=P2=5041.587N6.轴承寿命校核计算根据要求，寿命时间最少是30088=19200hLh=1.124h19200.满足要求。键的选择及校核高速轴与带轮连接选用键A8668p=65.56MPap=100MPa满足强度要求。高速轴与小齿轮连接选用键A10640p=93.66 MPap=100Mpa满足强度要求。输出轴与大齿轮连接选用键A14850p=93MPap=100MPa满足强度要求。输出轴与联轴器连接选用键A12872p=83.64MPap=100MPa满足强度要求。联轴器的选择计算转矩Tca=KAT根据工作情况，查表得KA=1.5，则Tca=KAT=1.5451.64=677.46Nm所以考虑选用弹性柱销联轴器HL4GB/T 5014-1985。其主要参数如下：公称转矩：1250 Nm 轴孔直径：45mm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M121.25油面指示器选用油标尺M12起吊装置箱盖采用M12吊环螺钉、箱座采用吊钩。润滑与密封润滑：根据转速，选择轴承的润滑方式为脂润滑。密封：选用凸缘式轴承端盖，用螺钉固紧在轴承座孔的端面上，可准确调整轴承间隙。轴承端盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。设计小结由于初次设计，没有设计经验，