电动机机械设计课程设计

目录1．电动机的选择……………12．蜗轮、蜗杆的设计计算…………………23．传动装置的运动、动力参数计算………54．轴的校核计算……………65．啮合件及轴承的润滑方法、润滑剂牌号及装油量……136．密封方式的选择…………137．箱体机构设计……………138．附件及其说明……………149．参考文献…………………16一、电动机的选择工作机的有效功率为式中F——输送带的有效拉力，N；v——输送带的线速度，m/s；——工作机的有效功率，kW。故从电动机到工作机输送带间的总效率为式中——电动机与蜗杆之间的联轴器的传动效率，暂选0.99；——蜗轮轴与卷筒轴之间的联轴器的传动效率，暂选0.99；——滚动轴承的传动效率，暂选0.98；——双头蜗杆的传动效率，查表取0.79；——卷筒的传动效率，查表取0.96。故电动机所需的工作功率为工作机主动轴转速为式中d——卷筒直径，mm。故总的传动比即是蜗轮蜗杆的传动比，查表知i=10~80，所以电动机转速的可选范围为由电动机工作功率及可选转速查表，选择Y系列三相鼠笼型异步电动机Y112M-6。并且查得该电动机的额定功率为2.2kW，满载转速为940r/min，轴径28mm，轴座中心高112mm。电动机型号额定功率kW满载转速/（r/min）起动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y112M-62.29402.02.0确定传动比为蜗轮齿数所以最终确定传动比i=18.5。蜗轮、蜗杆的设计计算蜗杆输入功率为转速，传动比i=18.5。材料选择及热处理方式减速器传递功率不大，速度不高，蜗杆选用材料45钢调制处理，齿面硬度220~250HBW,蜗轮缘选用材料铸造铝青铜（ZCuAl0Fe3）,金属模铸造。蜗杆头数及蜗轮齿数蜗杆头数，蜗轮齿数为。按齿面接触疲劳强度确定模数和蜗杆分度圆直径蜗轮轴转矩载荷系数由表9.4查得使用系数；预估蜗轮圆周速度，则动载系数；因为工作载荷平稳，故齿向载荷分布系数。所以。查表9.6得蜗轮材料的许用接触应力。材料弹性系数：对于青铜或者铸铁蜗轮与钢制蜗杆配对时，取。模数及蜗杆分度圆直径由表9.1取标准值，分别为：模数m=5mm，蜗杆分度圆直径。计算传动中心距蜗轮分度圆直径：。中心距。取，得。验算蜗轮圆周速度、相对滑动速度、传动效率蜗轮圆周速度与假设相符。蜗杆导程角相对滑动速度与预测吻合较好。当量摩擦角由表9.7得验算啮合效率与初取值相近。计算蜗轮蜗杆的主要几何尺寸名称符号计算公式及结果蜗杆蜗轮齿顶高齿根高全齿高分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径蜗杆分度圆上导程角蜗轮分度圆上螺旋角节圆直径传动中心距蜗杆轴向齿距蜗杆螺旋线导程蜗杆螺旋部分长度xz20.5按照结构，取80mm蜗轮外圆直径取208mm蜗轮齿宽取45mm齿根圆弧面半径齿顶圆弧面半径齿宽角热平衡计算环境温度取，工作温度取，传热系数取。需要的散热面积精度等级及侧隙种类，取9级精度，侧隙种类代号为c，即传动9cGB/T10089-1998。蜗轮蜗杆的结构设计及工作图绘制（见图纸）传动装置的运动、动力参数计算蜗杆轴转速：蜗轮轴转速：蜗杆轴功率：蜗轮轴功率：卷筒轴功率：电动机轴的输出转矩：蜗杆轴转矩：蜗轮轴转矩：卷筒轴转矩：带式传动装置的运动和动力参数轴名功率P/kW转矩T/(N.mm)转速n/(r/min)传动比i效率η电机轴1.82394010.99转轴Ⅰ1.80594018.50.76转轴Ⅱ1.39750.810.94卷筒轴1.35550.8轴的校核计算已知涡轮轴输出功率P=1.397kW，转矩T=262500N.mm，转速n=50.8r/min。蜗轮分度圆直径d=185mm，齿宽b=45mm，圆周力，径向力，轴向力。材料选择考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置，轴主要传递蜗轮的转矩，其传递的功率不大，对其重量和尺寸无特殊要求，故选择常用的45钢，正火回火处理，毛坯用锻件。主要机械性能：硬度170~217HBW，抗拉强度极限，屈服极限，弯曲疲劳极限，扭转疲劳极限。初算轴径对于转轴,按照扭转强度初算轴颈,由表10.2知C值在106~118间。考虑轴端弯矩小于转矩，故取C=106，已知轴的输入功率为1.379kW，转速为50.8r/min。所以蜗杆轴的最小直径：计入键槽的影响：结构设计对于连接减速器蜗杆和电动机的联轴器，为了减小起动转矩，选择具有较小转动惯量和良好减震性能的有弹性元件的挠性联轴器，选择弹性套柱销联轴器。对于减速器与卷筒轴的联轴器，转速低，传递转矩较大，选用凸缘联轴器。刚性联轴器，电动机驱动，所以由表13.1可以查得载荷系数为K=2，则计算转矩。由表13.4可以查得GB/T5843-2003中的GY6型号凸缘联轴器符合要求，其参数为：公称转矩为900N.m，许用转速为6800r/min，轴孔直径为38mm，轴孔长度为60mm，J1型轴孔。轴段1的直径，取。通过草图绘制，确定采用两端固定方式，并且使用圆锥滚子轴承，由于轴承距油面较高，采用脂润滑。最终确定轴承型号为30209GB/T297-1994。并依次确定轴承各部分的轴径及长度如图所示。根据轴径选择A型普通平键，分别为键10x8GB/T1096-2003和键14x9GB/T1096-2003。蜗杆根据轴径选择A型普通平键，为键8x7GB/T1096-2003轴的受力分析轴的受力分析、转矩图、弯矩图如图所示。轴承的支反力计算：在水平面上在垂直平面上轴承Ⅰ的总支反力轴承Ⅱ的总支反力在水平面上，a-a剖面左侧a-a剖面右侧垂直面合成弯矩校核轴的强度图a—a剖面左侧受转矩弯矩，还有键槽引起的应力集中，为危险剖面，抗弯截面模量为式中：d-a—a截面的直径，47mm；b-键槽宽度，14mm；t-键槽深度，5.5mm。同理可得抗扭截面模量为弯曲应力扭剪应力查数据得45号钢正火回火处理硬度170~217HBW，抗拉强度极限，屈服极限，弯曲疲劳极限，扭转疲劳极限。对于单向转动的转轴，通常转矩按脉动循环处理，取折合系数，则当量应力为，显然满足，故a-a截面左侧强度满足要求。校核键连接的强度键连接的挤压应力为式中：d—键连接处直径，mm；T—传递的转矩，N.mm；h—键的高度，mm；l—键连接的计算长度，mm，l=L-b。蜗轮处键连接的挤压应力取键、轴及联轴器的材料都为钢，查得。显然，，故强度足够。联轴器处键连接的挤压应力取键、轴及齿轮的材料都为钢，已查得。显然，，故强度足够。联轴器处键连接的挤压应力取键、轴及齿轮的材料都为钢，已查得。显然，，故强度足够。校核轴承寿命查手册知道30209轴承的。轴承的轴向力所以所以只需校核轴承Ⅱ。，查得e=0.4；，，查得X=0.4，Y=1.5。当量载荷轴承在100℃以下工作，查表得。同时，。轴承Ⅰ的寿命为预期寿命，比预期寿命长，所以合格。对于蜗杆，结构设计如图受力分析蜗杆分度圆直径d=50mm，圆周力，径向力，轴向力。转速n=940r/min。轴承的支反力计算：在水平面上在垂直平面上轴承Ⅰ的总支反力：轴承Ⅱ的总支反力：查手册知道30207轴承的。轴承的轴向力所以所以只需校核轴承Ⅰ。，查得e=0.37；，，查得X=0.4，Y=1.6。当量载荷轴承在100℃以下工作，查表得。同时，。轴承Ⅰ的寿命为预期寿命，比预期寿命长，所以合格。啮合件及轴承的润滑方法、润滑剂牌号及装油量蜗轮传动部分采用润滑油，润滑油的粘度为118cSt（100°C），润滑油118cSt。蜗轮轴承部分采用脂润滑，润滑脂的牌号为ZL-2。密封方式的选择蜗杆轴承采用油润滑，用内包骨架旋转轴唇形密封圈密封，型号唇形圈B28527GB/T1387.1-1992。蜗轮轴采用脂润滑，用毡圈密封，毡圈38FZ/T92010-1991。箱体机构设计剖分式箱体，材料HT200。名称减速器型式及尺寸关系机座壁厚δδ=10mm机盖壁厚δ1δ1=8mm机座凸缘厚度b机盖凸缘厚度b1机座底凸缘厚度pb=15mmb1=15mmp=25mm地脚螺钉直径及数目df=20mmn=4轴承旁联接螺栓直径d1=16mm机盖，机座联接螺栓直径d2=12mm轴承端盖螺钉直径d3=10mm窥视孔盖螺钉直径d4=6mmDf，d1，d2至外壁距离df，d2至凸缘边缘距离C1=26,22,18C2=24,16轴承端盖外径D1=122mmD2=130mm轴承旁凸台半径R1=20mm轴承旁凸台高度根据轴承座外径和扳手空间的要求由结构确定机盖，机座筋厚m1=10mmm2=10mm蜗轮外圆与箱内壁间距离12mm蜗轮轮毂端面与箱内壁距离12mm附件及其说明窥视孔和窥视孔盖在机盖顶部中心位置铸造100mmX50mm的方孔，并且铸造出5mm凸台，对凸台进行加工。孔盖采用铸造板，并在中间开螺纹孔安装通气器，孔盖140mmX80mm。放油孔及油螺塞选择六角螺塞M18（JB/ZQ4450-1986）油圈25X18ZB71-62。油面指示器选择压配式圆形油标A20GB/T1160.1-1989。通气器因为工作环境为清洁，所以选择结构简单的通气螺塞M20。吊耳为了方便减速器机体的安装拆卸，设置吊耳，同时充当筋板的作用，加固箱体，结构见装配图，孔径25mm。定位销为保证涡轮轴轴承座孔的加工及安装精度，设置两个非对称的定位销，为销GB/T11710X40。启盖螺钉防止机体与机盖粘连而难以分开，设置起盖螺钉，为方便，使用与连接螺钉相同规格的螺栓，切除头部螺纹。参考资料[1]王黎钦,陈铁鸣.机械设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2010.[2]王连明,宋宝玉.机械设计课程设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2010.[3]宋宝玉.简明机械设计课程设计图册.北京：高等教育出版社，2011.基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用单片机在高楼恒压供水系统中的应用基于ATmega16单片机的流量控制器的开发基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发锅炉的单片机控制系统基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制HYPERLINK"/deta