悬挂式送机设计说明书.doc

机械课程设计说明书 机自06-3 殷庆华 03061017目 录机械设计任务书机械课程设计任务书 3机械课程设计第一阶段1.1确定传动方案 41.2电动机选择 51.3、传动件（齿轮）的设计 7机械课程设计第二阶段2.1装配草图设计第一阶段说明 202.2 轴的设计及校核222.3轴承的设计及校验342.4键的设计及校验37机械课程设计第三阶段3.1、轴与齿轮的关 383.2、端盖设计383.3、箱体尺寸的设计393.4、齿轮和轴承的润滑403.5、绘制装配图说明 40机械课程设计小结4.1机械课程设计小结 41附1：参考文献一、 设计任务书一、设计要求 1、设计条件： 1）工作情况 减速装置可以正反转，载荷平稳，环境温度不超过40摄氏度； 2）运动要求 运动速度误差不超过5%； 3）使用寿命 8年，每年350天，每天16小时； 4）检修周期 一年小修；三年大修； 5）生产批量 中批量生产； 6）生产厂型 中，大型机械制造厂 2、设计任务 1）设计内容 1、电动机选型；2、减速器设计；3、开式齿轮传动设计；4、传动轴设计；5、联轴器选型设计；6、车轮及其轴系结构设计。 2）设计工作量 1、传动系统安装图1张；2、减速器装配图1张；3、零件图2张；4、设计说明书一份。 3、原始数据 主动星轮圆周力（KN） ： 6 主动星轮运动速度（m/s） ： 1 主动星轮齿数 ： 9 主动星轮节距（mm） ： 80 计算项目及说明二、课程设计第一阶段2.1 确定传动方案（1）、确定方案：考虑到机械效率，及加工成本高，决定选择两级圆柱齿轮减速器。（2）、减速器内部工作方式：展开式斜齿啮合。（3）、减速器的总传动比为3.422.532=17.3，其中高速级为3.42，低速级为2.53，链为2.。减速器传动比范围为。（4）、部分面形式：水平剖分面形式。（5）、轴承类型：圆锥滚子轴承接触球轴承。（6）、联轴器类型：HL系列其中电动机和输入轴之间采用弹性套柱销联轴器HL1-J1。输出轴与链之间采用弹性套柱销联轴器 HL10-J.2.2电动机的选择1、电动机的输出功率的计算已知工作机的阻力F和速度v，则工作机输入功率：式中F7kN7000N，v0.9m/s，。链传动效率0.96，角接触球轴承效率0.99，闭式圆柱齿轮啮合效率0.97（按8级精度），联轴器=0.99。把上述值代入后得：=7.33kW 2、电动机的输入功率P的计算：本题中起动系数 ，故 查表16-2得，Y系列1500r/min电动机的具体牌号为：Y160M-4型额定功率为：11kW满载转速：1460 3、计算总传动比并确定传动比1）、计算总传动比在上面已经确定了电机满载转速为=1440r/min。 传动装置的总传动比 为1460/89.72）、传动比的分配 2.5而设高速级传动比是低速级的1.3倍，即： ，得4、传动装置运动参数的计算 1）、各个参数说明： 、 、I、II、III 轴的转速（） 、 、I、II、III轴的输入功率（） 、 、I、II、III轴的输入转矩() 电动机实际输出功率（） 电动机满载转（）2）、各个轴转速的计算： 3）、各个轴功率的计算： 4)、各个轴扭矩的计算 将以上数据列表如下：轴号转速n功率P输出转矩T传动比i电机轴14609.5261031轴114609.3361.032.91轴2501.728.96170.55224轴3223.988.26366.682.5主动星轮轴89.598.26880.49 2.3、传动件（齿轮）的设计2、高速级圆柱齿斜轮设计及计算1） 选择齿轮材料，确定许用应力小齿轮40Cr调质： 大齿轮45正火： 其计算公式为： 接触疲劳极限 ：接触强度寿命系数 应用循环次数N： 接触强度最小安全系数：，则 许用弯曲应力 ：弯曲疲劳强度极限 ，双向传动乘0.7， 弯曲强度寿命系数 查（机械设计课本）图68弯曲强度尺寸系数 查（机械设计课本）图69 弯曲强度最小安全系数：则： 2）、齿面接触疲劳强度设计计算 确定齿轮传动精度等级，按，估取圆周速度， 小轮分度圆直径 齿宽系数按齿轮相对轴承为非对称布置小轮齿数 ， 在推荐值2040中选 大轮齿数： 圆整取85齿数比 传动比误差： 小轮转矩 ： 初选12载荷系数K： 使用系数 动载系数 由推荐值1.051.4取齿间载荷分配系数 由推荐值1.01.2取齿向载荷分布系数 由推荐值1.01.2取载荷系数K 材料弹性系数 节点区域系数 螺旋角系数重合度系数 ，由推荐值0.850.92，取0.87，故=52.75齿轮模数m 按表6.6圆整m2mm标准中心距a 圆整后取：分度圆螺旋角：=13度小轮分度圆直径 ： 齿宽b ，取整后：b=42大轮齿宽： 小轮齿宽 ： mm 3）、 齿根弯曲疲劳强度校核计算由（机械设计课本）式610 当量齿数 齿形系数 小轮 大轮应力修正系数 小轮 大轮重合度 ： 解得： 重合度系数解得：故 4）、齿轮其他主要尺寸计算大轮分度圆直径： 根圆直径 ： 顶圆直径 5）、 高速级圆柱齿轮几何参数3、低速级圆柱齿轮设计及计算1） 选择齿轮材料，确定许用应力 由（机械设计课本）表6.2选 ：小齿轮40Cr调质： 大齿轮45正火： 许用接触应力与齿轮材料、热处理方法、齿面硬度、应力循环次数等因素有关。 其计算公式为： 接触疲劳极限 查（机械设计课本）图64得：接触强度寿命系数 应用循环次数N 由（机械设计课本）式67： 查（机械设计课本）图65得； 接触强度最小安全系数：，则 所以取许用弯曲应力 ：由（机械设计课本）式612，弯曲疲劳强度极限 查（机械设计课本）图67，双向传动乘0.7， 弯曲强度寿命系数 查（机械设计课本）图68弯曲强度尺寸系数 查（机械设计课本）图69 弯曲强度最小安全系数：则： 2）、齿面接触疲劳强度设计计算 确定齿轮传动精度等级，按，估取圆周速度，参考（机械设计课本）表6.7、表6.8选取齿轮为：2公差组8级小轮分度圆直径，由（机械设计课本）式65得齿宽系数 查（机械设计课本）表6.9，按齿轮相对轴承为非对称布置小轮齿数 ， 在推荐值2040中选 大轮齿数： 圆整取68齿数比 =2.52传动比误差： 小轮转矩 ： 载荷系数K： 使用系数 查表6.3动载系数 由推荐值1.051.4取齿间载荷分配系数 由推荐值1.01.2取齿向载荷分布系数 由推荐值1.01.2取载荷系数K 得材料弹性系数 查表6.4节点区域系数 查图63 螺旋角系数重合度系数 ，由推荐值0.850.92，取0.78，故齿轮模数m 按表6.6圆整m2.5mm标准中心距a 圆整后取： 分度圆螺旋角：=13.24度小轮分度圆直径 ： 圆周速度v ： 齿宽b ，取整后：b=50大轮齿宽： 小轮齿宽 ： 3）、 齿根弯曲疲劳强度校核计算由（机械设计课本）式610 当量齿数 齿形系数 查表6.5 小轮 大轮应力修正系数 查表6.5 小轮 大轮重合度 ： 解得： 重合度系数解得：故 4）、齿轮其他主要尺寸计算大轮分度圆直径： 根圆直径 ： 顶圆直径 5）、 高速级圆柱齿轮几何参数项目小齿轮大齿轮模数m2.52.5齿数Z2768压力角2020分度圆直径d69.158174.6齿顶高ha2.52.5齿根高hf22齿顶圆直径da74.158179.6齿根圆直径df62.908 168.39标准中心距a123齿宽b4550=3.432.522=17.29=0.1/17.28=0.006 1.83、轴3的设计 1）、计算作用在齿轮上的力 转矩 轴3上小齿轮分度圆直径 圆周力 径向力 轴向力2）、初步估算轴的直径 选取45号钢材作为轴的材料，调制处理 由式8-2：，计算轴的最小直径并加大以考虑键槽的影响。查表8.6 取A=115 则 3）、轴的结构设计（1）确定轴的结构方案右轴承从轴右端装入，靠轴肩定位。齿轮和左轴承从轴的左端装入，齿轮右侧端面靠轴肩定位，齿轮和左轴承之间用定位套筒使左轴承右端面得以定位。左右轴承均采用轴承端盖，半联轴器靠轴端档圈得到轴向固定。齿轮和半联轴器采用普通平键得到轴向固定。采用单列圆锥滚子轴承和弹性柱销联轴器。 （2）确定各轴段长度和直径 段 根据圆整（按照GB5014-85）,并由轴与联轴器的连接键的长度确定的长度。段 为使链轮定位，轴肩高度，孔倒角C取3mm（GB6403.4-86）,且符合标准密封内径（JB/ZQ4606-86）。取端盖宽度15mm，端盖外端面与半联轴器右端面35mm段 为便于拆装轴承内圈，且符合标准轴承内径。查GB/T297-95，暂选圆锥滚动轴承型号为30213，其宽度B=23。轴承润滑方式选择：，故选择脂润滑，取箱体内壁距轴承距离为f=8mm，段 左侧轴肩到齿轮轴的齿轮的离右端面4mm处的距离为73mm，直径略大于前者取68.5mm段 为定位方便故意设的轴肩，取直径为92mm、长度14.2mm段 该段轴径直径与段直径相同，为；该段轴长度由齿轮自然生成，为56mm段 该段由箱内壁自然形成3）、确定轴承及齿轮作用力的位置 如图示：30213轴承，确定轴承支点位置为a=23，故有，因此轴承到齿轮载荷作用点的距离；链轮到轴承的距离 4）、绘制轴的弯矩图和扭矩图 （1）、求轴承反力 H水平面： ； V垂直面： ；， (2)、求齿宽中点处弯矩 H水平面： V垂直面： ； 合成弯矩M ； ； 扭矩T 下面是轴3的力矩图5）、按弯扭合成强度校核轴的强度 当量弯矩： 轴的材料为45号钢，调制处理。由表8.2查得，由表8.9查得许用应力 由式8-4算得轴的计算应力为： 6）、精确校核轴的疲劳强度 （1）、轴的细部设计 圆角半径：各个轴肩处圆角半径参照齿轮轴零件图 键槽：齿轮、半联轴器与轴的周向固定采用A型平键联结，按照GB1095-79和GB1096-79齿轮处的键为： 配合：参考现有设计图纸或设计手册 （2）、选择危险截面 如弯扭距图中所示，各个截面均有应力集中源，选择其中应力较大、应力集中较为严重的截面。选择齿轮左侧面所在截面。 （3）、计算危险界面工作应力 截面弯矩： 截面扭矩： 抗弯截面系数： 抗扭截面系数： 截面上弯曲应力： 截面上扭剪应力： 弯曲应力幅： 弯曲平均应力： 扭切应力： （4）、确定轴材料机械性能 查表8.2，弯曲疲劳极限，剪切疲劳极限 碳钢材料特性系数：；（5）、确定综合影响系数、 轴肩圆角处有效应力集中系数、，根据 ，由表8.9插值计算得 配合处综合影响系数 、，根据d、，及其;配合，由表8.11插值计算得到键槽处有效应力系数、，由表8.10得 尺寸系数、，根据d，由图8-12查得 ；表面状况系数，根据，表面加工方法查图8-2，得 轴肩处综合影响系数 、=4.46=3.47键槽处综合影响系数 、 =3.45 =2.47 同一个截面如有两个以上应力集中源，取其中较大的综合影响系数来计算安全系数，故按配合处取综合影响系数 、 （6）、计算安全系数 由表8.13取安全系数为s=1.8 由式8-6 2.3、轴承设计及校验 1）、第一对轴承的校验 代号：30208；C=16KN；=74KN；e=0.37；Y=1.6 （1）、求轴承反力 前面在轴的弯扭强度校核中已经计算轴承反力，此处直接拿来用。本说明书下文中关于轴承校验均直接拿来使用。 H水平面： ； V垂直面： ； 轴向力： （方向向左） 合成后的支反力 370N （2）、计算轴承的派生轴向力 由表10.7轴承派生轴向力 (3)、计算轴承所受的轴向载荷 因,由式10-8、10-9得 =536.4N 262N (4)、计算轴承所受当量动载荷 轴承工作时有中等的冲击载荷，由表10.6知： 载荷系数 因e，所以X=0.4,Y=1.6 因，所以 = (5)、计算轴承寿命 因,故应按计算，由表10.3，取温度系数为1故， 轴承的校验 代号7208C；C=36.8KN； Cor=25.8KN； （1）、求轴承反力 H水平面： ； V垂直面： ； 轴向力： （方向向左） 合成后的支反力 2189N （2）、计算轴承的派生轴向力 由表10.7轴承派生轴向力 (3)、计算轴承所受的轴向载荷 因,由式10-8、10-9得 =816.8N 521.2N (4)、计算轴承所受当量动载荷 轴承工作时有中等的冲击载荷，由表10.6知： 载荷系数 因e，所以 =2401N 因，所以 =1888 (5)、计算轴承寿命 因,故应按计算，由表10.3，取温度系数为1故， 3）、第三对轴承的校验 代号：30313；C=28KN；=242KN；e=0.35；Y=0.7 （1）、求轴承反力 H水平面：； V垂直面： ； 轴向力： （方向向右） 合成后的支反力 1995.4N 777.35N （2）、计算轴承的派生轴向力 由表10.7轴承派生轴向力 (3)、计算轴承所受的轴向载荷 因,由式10-8、10-9得 =2023N 555.3N (4)、计算轴承所受当量动载荷 轴承工作时有中等的冲击载荷，由表10.6知： 载荷系数 因e，所以 因，所以 (5)、计算轴承寿命 因,故应按计算，由表10.3，取温度系数为1故， 2.4、键的设计及校验1）、轴1联轴器上键 8*7*28 挤压强度条件为： ， 其中T=27590；l=L-b=20 则=9.78100,合格2）、轴2大齿轮内键 10*8*29 挤压强度条件为： ， 其中T=26790；l=L-b=29-10=19 则=18.6100,合格3）、轴3齿轮内键 bhL= 20*12*42挤压强度条件为： ， 其中T=211120l=L 则=34.5100,合格 4）、轴3、联轴器 16*10*56 挤压强度条件为： ， 其中T=237440/2=118720；l=L-b=56-16=40 则=74.2e =15 m由结构确定 由密封尺寸来确定。 b=8 h=6.42)、轴2 轴承外径120，查表15-3知： 选用螺栓直径=12；端盖上螺栓数目为6 =150 =180 e=1.2*12=14.14 =18 m由结构确定 由密封尺寸来确定。 b=8 h=6.43.3、箱体尺寸的设计 名 称数据（mm）箱体壁厚8箱盖壁厚8箱座上部凸缘厚度b12箱盖凸缘厚度12箱座底凸缘厚度b220地脚螺钉直径M16（共6个）轴承旁连接螺栓直径M12盖与座连接螺栓直径M8链接螺栓间距平均（15到200）轴承端盖螺钉直径M6检查孔盖螺钉直径M6定位销直径dM6、至外箱壁距离22、18、14、至凸缘边缘距离20、16、12轴承旁凸台半径20、16、12凸台高度h便于扳手操作为准外箱壁至轴承座端面距离C1+C2+8齿轮顶圆与内箱壁距离9.6齿轮端面与内箱壁距离8箱盖肋厚6.8箱座肋厚6.8轴承端盖外径D2D+5.25轴承旁联结螺栓距离S尽量靠近，、不干涉3.4、齿轮和轴承的润滑由于齿轮圆周速度v12m/s，因而采用浸油润滑，润滑油牌号为N46机械润滑油。3.5、绘制装配图说明减速器装配图内容除结构视图外，还应包括标注必要的尺寸和配合关系；编注零、部件的序号；编制标题栏和明细表；编制减速器技术特性表；编写技术条件等。减速器上应标注1）、外形尺寸表示减速器所占空间位置的尺寸，如减速器的总长、总宽、总高尺寸。2）、.特性尺寸主要指传动零件的中心距a及其偏差等.3）、安装尺寸减速器本身需要安装在基础上或机械设