东北大学机械设计基础课程设计作业ZDD2Word文档下载推荐.docx
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2、电动机功率选择:
(1)传动装置的总功率:
η总=η带×
η2轴承×
η齿轮×
η联轴器×
η滚筒
=0.96×
0.982×
0.97×
0.99×
0.96
=0.85
(2)电机所需的工作功率:
P工作=FV/1000η总
=1000×
2/1000×
0.8412
=2.7KW
3、确定电动机转速:
计算滚筒工作转速:
n筒=60×
1000V/πD
=60×
1000×
2.0/π×
50
=76.43r/min
初定各级传动的传动比i,由课本表11-3取V带传动的初定传动比i=0.5,闭式齿轮的传动比i=3则
i=I’1.*I’2=2.5*3=7.5
计算所需电机的转速
n’d=I’×
n筒=7.5*85.98=645
4、确定电动机型号
根据电动机的额定功率Ped>
=Pd及同步转速,以及工作情况查附表11-1选定电动机型号为Y132S-6。
其主要性能:
额定功率:
3KW,满载转速960r/min,额定转矩2.0。
质量63kg。
三、计算总传动比及分配各级的伟动比
1、总传动比:
i总=n电动/n筒=960/85.99=11.16
2、分配各级传动比
(1)将中传动比分配到各级传动中,使满足i=i1*i2..in取齿轮i齿轮=6(单级减速器i=3~6合理)
(2)∵i总=i齿轮×
I带
∴i带=i总/i齿轮=11.16/6=1.861
1、计算各轴转速(r/min)
nI=n电机=960r/min
n=nI/i带=960/1.861=515.9(r/min)
n=n/i齿轮=515.9/6=85.97(r/min)
2、计算各轴的功率(KW)
P=P工作=2.7KW
P=P×
η带=2.7×
0.96=2.304KW
η轴承×
η齿轮=2.592×
0.98×
=2.438KW
3、计算各轴扭矩(N·
mm)
T=9.55×
106P/n=9.55×
106×
2.4/960
=23875N·
mm
106P/n
=9.55×
2.592/458.2
=47986.1N·
2.438/85.9
=270763N·
1、皮带轮传动的设计计算
(1)选择普通V带截型
由课本P125表6-4且每日两班制,所以得:
kA=1.2
PC=KAP=1.2×
3=3.6KW
由课本P126图6-13得:
选用A型V带
(2)确定带轮基准直径,并验算带速
由课本图6-13得,推荐的小带轮基准直径为
80~100mm
则取dd1=100mm>
dmin=80
dd2=n1/n2·
dd1=960/458.2×
100=209.5mm
由课本P121表6-3,取dd2=180mm
实际从动轮转速n2’=n1dd1/dd2=960×
100/180
=533r/min
转速误差为:
n2-n2’/n2=515.9-533/515.9
=-0.033<
0.05(允许)
带速V:
V=πdd1n1/60×
1000
=π×
100×
960/60×
=5.03m/s
在5~25m/s范围内,带速合适。
(3)确定带长和中心矩
根据课本P127式(6-15)得初选中心距
1.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)
1.7(100+180)≤a0≤2×
(100+180)
所以有:
196mm≤a0≤560mm
由课本P127式(6-16)得:
L0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)/4a0
=2×
500+1.57(100+180)+(180-100)2/4×
500
=1443mm
根据课本P120表(6-2)取Ld=1400mm
根据课本P127式(6-17)得:
a≈a0+Ld-L0/2=500+1400-1443/2
=500-21
=479mm
(4)验算小带轮包角
α1=1800-dd2-dd1/a×
57.30
=1800-180-100/479×
=1800-9.50
=170.40>
1200(适用)
(5)确定带的根数
根据课本P128表(6-5)P1=0.97KW
根据课本P129表(6-6)△P1=0.10KW
根据课本P129表(6-7)Kα=0.98
根据课本P120表(6-2)KL=0.96
由课本P129式(6-20)得
Z=PC/P’=PC/(P1+△P1)KαKL
=3.6/(0.97+0.1)×
0.96×
=3.57
(6)计算轴上压力
由课本P119表6-1查得q=0.1kg/m,由式(6-21)单根V带的初拉力:
F0=500PC/ZV(2.5/Kα-1)+qV2
=[500×
3.6/4×
5.03×
(2.5/0.98-1)+0.1×
5.032]N
=141.2N
则作用在轴承的压力FQ,由课本P87式(5-19)
FQ=2ZF0sinα1/2=2×
4×
141.28sin170.4/2
=1126.3N
2、齿轮传动的设计计算
(1)选择齿轮材料及精度等级
考虑减速器传递功率不在,所以齿轮采用软齿面。
小齿轮选用40Cr调质,齿面硬度为240~260HBS。
大齿轮选用45钢,调质,齿面硬度220HBS;
根据课本P59表3-1选7级精度。
(2)按齿面接触疲劳强度设计
由d1≥[ZEZH/[σH]H)2×
kT1(i+1)/φdi[σH]2]1/3
由式(6-15)
确定有关参数如下:
传动比i齿=6
取小齿轮齿数Z1=20。
则大齿轮齿数:
Z2=iZ1=6×
20=120
实际传动比I0=120/20=6
传动比误差:
i-i0/I=6-6/6=0%<
2.5%可用
齿数比:
u=i=6
单级传动,齿轮相对轴承对称布置,
由课本P75表3-7取
模度系数φd=0.9
(3)转矩T1
T1=9.55×
P/n1=9.55×
2.4/515.9
=49980.6N·
(4)载荷系数工作平稳
取k=1
(5)许用接触应力[σH]
[σH]=0.87HBS+380由课本P70,3-4查得:
[σH]1=524.4Mpa
[σH]2=343Mpa
故得:
d1≥[ZEZH/[σH]H)2×
=49.68mm
模数:
m=d1/Z1=49.68/20=2.48mm
根据课本P61表3-2取标准模数:
m=2.5mm
(6)校核齿根弯曲疲劳强度
根据课本P132(6-48)式
σFlim=0.7HBS+275
确定有关参数和系数
分度圆直径:
d1=mZ1=2.5×
20mm=50mm
d2=mZ2=2.5×
120mm=300mm
齿宽:
b=φdd1=0.9×
50mm=45mm
取b=45mmb1=50mm
(7)许用弯曲应力[σF]
[σF]=σFlim/SF
σFlim1=290MpaσFlim2=210Mpa
按一般可靠度选取安全系数SF=1.25
计算两轮的许用弯曲应力
[σF]1=σFlim1Yns1/SF=290×
2×
0.88/1.25Mpa
=408.32Mpa
[σF]2=σFlim2Yns2/SF=210×
0.9/1.25Mpa
=302.4Mpa
将求得的各参数代入式(6-49)
σF1=(2kT1/bm2)Yfa1=77.2Mpa<
[σF]1
σF2=σF1Yns2/Yst1=11.6Mpa<
[σF]2
故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够
(8)计算齿轮传动的中心矩a
a=m/2(Z1+Z2)=2.5/2(20+120)=175mm
(9)计算齿轮的圆周速度V
V=πd1n1/60×
1000=3.14×
50×
515.9/60×
=1.3m/s
输入轴的设计计算
1、按扭矩初算轴径
选用45#调质,硬度217~255HBS
根据课本P157(7-2)式,并查表7-4,取c=115
d≥115(2.592/515.9)1/3mm=19.7mm
考虑有键槽,将直径增大5%,则
d=19.7×
(1+5%)mm=20.69
∴选d=22mm
2、轴的结构设计
(1)轴上零件的定位,固定和装配
单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,齿轮左面由轴肩定位,右面用套筒轴向固定,联接以平键作过渡配合固定,两轴承分别以轴肩和大筒定位,则采用过渡配合固定
(2)确定轴各段直径和长度
工段:
d1=22mm长度取L1=50mm
∵h=2cc=1.5mm
段:
d2=d1+2h=22+2×
1.5=28mm
∴d2=28mm
初选用7206c型角接触球轴承,其内径为30mm,
宽度为16mm.
考虑齿轮端面和箱体内壁,轴承端面和箱体内壁应有一定距离。
取套筒长为20mm,通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度,并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定,为此,取该段长为55mm,安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故段长:
L2=(2+20+16+55)=93mm
段直径d3=35mm
L3=L1-L=50-2=48mm
Ⅳ段直径d4=45mm
由手册得:
c=1.5h=2c=2×
1.5=3mm
d4=d3+2h=35+2×
3=41mm
长度与右面的套筒相同,即L4=20mm
但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑,应便于轴承的拆卸,应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取:
(30+3×
2)=36mm
因此将Ⅳ段设计成阶梯形,左段直径为36mm
Ⅴ段直径d5=30mm.长度L5=19mm
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=100mm
(3)按弯矩复合强度计算
①求分度圆直径:
已知d1=50mm
②求转矩:
已知T2=49980.6N·
③求圆周力:
Ft
Ft=2T2/d2=50021.8/50=999.612N
④求径向力Fr
Fr=Ft·
tanα=999.612×
tan200=363.8N
⑤因为该轴两轴承对称,所以:
LA=LB=50mm
(1)绘制轴受力简图(如图a)
(2)绘制垂直面弯矩图(如图b)
轴承支反力:
FAY=FBY=Fr/2=182.05N
FAZ=FBZ=Ft/2=500.2N
由两边对称,知截面C的弯矩也对称。
截面C在垂直面弯矩为
MC1=FAyL/2=182.05×
50=9.1N·
m
(3)绘制水平面弯矩图(如图c)
截面C在水平面上弯矩为:
MC2=FAZL/2=500.2×
50=25N·
(4)绘制合弯矩图(如图d)
MC=(MC12+MC22)1/2=(9.12+252)1/2=26.6N·
(