机械设计任务书

目录1设计任务书11.1整体的配置图11.2动作条件11.3原始数据11.4设计内容11.5设计任务21.6设计的进展22传动方案的分析23电机的选型23.1系统电机类型的选择23.2选择电机容量23.3选择电机的转速33.4电机的技术参数和外形、安装尺寸44传动装置的运动和动力参数的计算44.1传动装置的总齿轮比44.2分配各级齿轮比45执行元件的设计计算45.1齿轮设计55.1.1高速级齿轮传动设计55.1.2低速级齿轮传动设计116轴的设计计算166.1高速级轴(轴I )的设计166.2中速轴(II轴)的设计186.3低速轴(轴III )的设计207滚动轴承的选型计算237.1输出轴承的选择和计算238键结合的选择和对照计算258.1输出轴与联轴器的钥匙连接258.2输出轴与齿轮的钥匙连接259选择耦合器269.1输入轴(轴I )的联轴器的选择269.2输出轴(轴III )的联轴器的选择2610减速机附件的选型2611润滑和密封2712设计总结27参考文献281设计事务书1.1整体结构图图1-1整体结构图1.2工作条件使用年限为10年(每年工作300天)，受到一组制、传送带等冲击，没有改变。1.3原始数据输送带牵引重力F(N):1820传送带速度V(m/s):0.82滚筒直径D (mm):2651.4设计内容(1)电机的选择和运动参数计算(2)传动装置的设计计算(3)轴的设计(4)滚动轴承的选择和校验(5)键的选择和检查(6)联轴器的选择(7)组装图、零部件图的制作(八)编制设计计算书；1.5设计任务(1)减速机总组装图1张(2)低速轴、齿轮、外壳盖或外壳底座各一张(3)设计说明书的一部分1.6设计进度(1)第一阶段：整体计算和驱动器参数计算(2)第二阶段：轴和轴类零件的设计(3)第三阶段：轴、轴承、键及联轴器的检查和草图(4)第四阶段：组装图、零部件图的制作和计算说明书的制作2传动方案的分析从设计事务书中得知的传动类型为二级展开式斜齿轮减速机传动方案要求满足机床性能要求，适应工作条件，工作可靠，且结构简单，尺寸紧凑，成本低，传动效率高，操作维护方便。 在设计时同时考虑一些方案，通过分析最后可以选择其中的合理之一。 以下是课程设计中b、c、d几种方案的比较。 a方案宽度和长度尺寸大，皮带传动不适应苛刻的工作条件和苛刻的环境。 但是，如果用于链式或板式运输机，具有过载保护作用的b方案结构紧凑，如果在大功率和长期运转条件下使用，由于蜗轮的传动效率低，因此功率损失大，不经济的d方案宽度尺寸小，适合在严酷的环境下长期连续作业， 圆锥齿轮比圆柱齿轮加工困难的c方案与b方案相比宽度尺寸大，输入轴线和机床位置在水平位置，应在恶劣环境下长期工作。根据传动要求和给定数据，选择方案c、二级圆柱齿轮减速机传动。3电机的选择3.1电机型的选择y系列三相异步电机3.2电机容量的选择1 .作业机所需电力PwPw=Fv1000=1.4924 kwnw=601000vD=59r/min2 .电机输出Pd考虑到传动装置功率损失，电动机的输出Pd=Pw在试制中，表示从电动机到机床主轴的总效率，即=1222334其中1、2、3、4分别是传动系统中联轴器、齿轮传动和滚动轴承的效率和滚筒效率，设为=0.99、=0.98、=0.98、=0.98=1222334=0.886电机的输出如下所示Pd=Pw=1.685 kw3 .确定电机的额定功率Ped选型电机的额定功率Ped=2.2 kw3.3选择电机的转速nw=59 r/minnd=860nw时电机转速的选择范围为nd=86059=4723540 r/min可知同步转速为750r/min、1000r/min、1500r/min的电机全部一致，在此，首次选择同步转速为1000r/min、1500r/min的两种电机进行比较。表3-1电机方案比较表(指导书表20-1 )计划电机型号额定功率(kw )转速(r/min )同步/完整电机重量(kg )传动装置总齿轮比1Y100L1-42.2150014203422.292Y112M-6战斗机2.210009404514.76表数据显示，方案2的总齿轮比最小，接种装置的结构尺寸最小，综合考虑重量和价格因素，采用方案2，选定的电机型号为Y112M-6。3.4电机的技术参数和外形、安装尺寸表3-2电机参数(指导书表20-2 )型号ha.a乙组联赛c.cd.deFGDgY112M-6战斗机1121901407028608724K甲组联赛AD交流适配器高清AA乙组联赛HAl122451901152655018015400四传动装置运动与动力参数的计算4.1传动装置的总齿轮比i=nmnw=94059=15.934.2分配各级齿轮比若设高速级圆筒齿轮的齿数比i1=4.19、i1=1.1i2，则低速级的圆筒齿轮的齿数比为i2=ii1=15.934.2=3.8由指导书表2-1及表2-2可知，齿轮比较合理。5执行机构的设计计算1 .各轴的转速设电动机轴为轴、减速机的高速档轴为轴、中速轴为轴、低速档轴为轴iv、带轮轴为轴时nI=nm=940 r/minnII=nIi1=219.63 r/minnIII=nIIi2=57.80 r/min用电机的额定功率计算各轴的输入功率P=Ped01=2.20.99=2.178 kwp=p12=2. 1780.970.99=2. 09千瓦p=p23=2. 090.970.99=2. 01千瓦2 .各轴的转矩t=9550 p=95502.178940=22.13纳米t=9550 p=95502.0919.63=90.88 nmt=9550 p=95502.0157.8=330.45纳米按如下方式合计计算结果表5-1执行元件参数汇总表项目电动机轴高速轴I中间轴II低速级轴III旋转(r/min )940940219.6357.8功率(kw )2.22.1782.092.01旋转()22.3522.1390.88330.45齿轮比15.94.193.8效率10.95070.91310.8865.1齿轮设计5.1.1高速级齿轮传动设计1 .选择材料、精度和参数a .根据传动方案，选用斜齿轮圆柱齿轮传动b .带式输送机是一般机床，速度不高，因此选择了8级精度(GB10095-88 )。c .材料选择。 调查曲线图(表10-1 )，小齿轮材料选择40Cr (调质)，硬度选择241-286 HBS，小齿轮材料选择45钢(调质)，硬度选择217-255 HBS。d .若最初选择小齿轮齿数Z1=24，则为大齿轮的齿数Z2=Z1i1=244.19=100.56u1=i1=4.19e .螺旋角=f .选择齿宽系数：=12 .齿面接触强度设计按照下式计算d1t32khtt1du1u(zhzezzh)2(1)确定式内的各计算值a .考试选拔KHt=1.6。b .展开式斜齿轮传递的扭矩=21.67。c .查看图表(p图10-30 )选择区域系数=2.433(表10-5 )选择弹性影响系数=189.8d. 1=0.78 1=0.87 =1.65=dZ1tan/=1.903f .螺旋角系数ZZ=cos()=cos(14)=0.985(2)计算接触疲劳容许应力H。在图10 - 25d中调查的小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为Hlim1=600 MPa，Hlim2=550 MPa。根据式(10 - 15 )计算应力循环次数n1=60 n1jhlh=609940183010=1. 3838539N2=N1i=1.3821094.19=3.3108从图10 - 23调查接触疲劳寿命系数KHN1=0.95、KHN2=1失效概率为1%，安全系数S=1，由式(10 - 14 )得到H1=KHN1Hlim1S=570 MPaH2=KHN2Hlim2S=550 MPa设H=560MPa。(3)计算小齿轮的分度圆直径d1t32khtt1du1u(zhzezzh)2=321.621.671031.654.19.192.433189.85602=32.8 mm(4)调整小齿轮的分度圆直径a .计算实际荷载系数前的数据准备圆周速度v=d1tn1601000=1.65 ms毫秒齿宽b=dd1t=132.8=32.8mmb .实际载荷系数KH的计算根据表10 - 2调查使用系数KA=1.5 .从v=1.65 ms、8级精度，根据图10 - 8调查动载荷系数Kv=1.033 .计算齿轮的圆周力ft1=2t1d1t=222.1310338.57 n=1. 148103 nkaft1b=1. 51.14810338.57=44.65 n/mm表10 - 3中得到齿间载荷系数KH=KF=1.4.由表10 - 4用内插法求出KH=1.448 .于是，实际负荷系数KH=kak vkk=1. 501.0331.41.448=3. 14c .根据式(10 - 12 )由实际载荷系数计算出分度圆直径D1=D1 T3 KH kht=32.833.141.6=41.06 mm齿轮模块m=d1cosz1=1.68 mm3 .齿根弯曲疲劳强度设计根据公式(10-7 )计算模块mt32kt1ycos2dz12yfaysaf(1)确定式中的各参数值a. K=2.78。b. Y=0.88YFaYsaF的计算当量齿数Zv1=Z1cos3=24cos314=26.27Zv2=Z2cos3=101cos314=112.75在图10 - 17中研究了齿形系数YFa1=2.592、YFa2=2.17。在图10 - 18中研究了应力校正系数Ysa1=1.59