机械设计说明书模板.docx
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机械设计说明书模板
——设计计算说明书
设计:
指导教师:
南京航空航天大学
设计日期:
目 录
机械课程设计任务书及传动方案的拟订
一、设计任务书
设计题目:
二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器
工作条件及生产条件:
该减速器用于带式运输机的传动装置。
工作时有轻微振动,经常满载,空载启动,单向运转,单班制工作。
运输带允许速度差为±5%。
减速器小批量生产,使用期限为5年(每年300天)。
第19组减速器设计基础数据
卷筒直径
D/mm
300
运输带速度
v(m/s)
运输带所需转矩
F(N)
2600
二、传动方案的分析与拟定
图1-1带式输送机传动方案
带式输送机由电动机驱动。
电动机通过连轴器将动力传入减速器,再经连轴器将动力传至输送机滚筒,带动输送带工作。
传动系统中采用两级展开式圆柱齿轮减速器,其结构简单,但齿轮相对轴承位置不对称,因此要求轴有较大的刚度,高速级和低速级都采用斜齿圆柱齿轮传动。
一、 电动机的选择
电动机的选择
电动机类型的选择
电动机的类型根据动力源和工作条件,选用Y系列三相异步电动机。
电动机功率的选择
根据已知条件计算出工作机滚筒的转速为:
=60000/×300=r/min
工作机所需要的有效功率为:
=2600/1000=kW
为了计算电动机的所需功率,先要确定从电动机到工作机之间的总效率。
设为弹性联轴器效率为,为滚动轴承传动效率为,为齿轮传动(8级)的效率为,为滚筒的效率为。
则传动装置的总效率为:
电动机所需的功率为:
=
在机械传动中常用同步转速为1500r/min和1000r/min的两种电动机,根据电动机所需功率和同步转速,由[2]P148表16-1查得电动机技术数据及计算总传动比如表3-1所示。
表1-1电动机技术数据及计算总传动比
方案
型号
额定功率
(kW)
转速(r/min)
质量
N
参考价格
(元)
总传动比
同步
满载
1
Y112M-4
1500
1440
470
2
Y132M1-6
1000
960
730
对以上两种方案进行相关计算,选择方案1较合适且方案1电动机质量最小,价格便宜。
选用方案1电动机型号Y112M-4,根据[2]P149表16-2查得电动机的主要参数如表3-2所示。
表1-2 Y112M-4电动机主要参数
型 号
中心高H/mm
轴伸/mm
总长L/mm
Y112M-4
装置运动及动力参数计算
传动装置总传动比和分配各级传动比
根据电动机的满载转速和滚筒转速可算出传动装置总传动比为:
1440/=
双级圆柱齿轮减速器分配到各级传动比为:
①高速级的传动比为:
===
②低速级的传动比为:
=/==
传动装置的运动和动力参数计算:
a) 各轴的转速计算:
==1440r/min
=/=1440/=min
=/==min
==min
b)各轴的输入功率计算:
===
===
===
==×=
c) 各轴的输入转矩计算:
=1440=·m
=×=×=N·m
=×××=×××=N·m
=×××=×××=N·m
=××=××=·m
由以上数据得各轴运动及动力参数见表1-3。
1-3各轴运动及动力参数
轴号
转速
n/(r/min)
功率P/kW
转矩T/
传动比
1
2
3
4
二、 传动零件的设计计算
斜齿圆柱齿轮减速器的设计选用标准斜齿圆柱齿轮传动。
标准结构参数压力角,齿顶高系数,顶隙系数。
高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算
1) 选择齿轮材料及热处理方式 :
由于软齿面齿轮用于齿轮尺寸紧凑性和精度要求不高,载荷不大的中低速场合。
根据设计要求现选软齿面组合:
根据[1]P102表8-1得:
小齿轮选择45钢调质,HBS=217~255;
大齿轮选择45钢常化,HBS=162~217;
此时两齿轮最小硬度差为217-162=55;比希望值略小些,可以初步试算。
2) 齿数的选择:
现为软齿面齿轮,齿数以比根切齿数较多为宜,初选
=23
=×==
取大齿轮齿数=127,则齿数比(即实际传动比)为=/=127/23=。
与原要求仅差,故可以满足要求。
3) 选择螺旋角β:
按经验,8°<<20°,现初选=13°
4) 计算当量齿数,查齿形系数:
z = z/cosβ=23/cos13°=
z=z/cosβ=127/cos13°=
由[1]P111表8-8线性差值求得:
5) 选择齿宽系数:
由于减速器为展开式双级齿轮传动,所以齿轮相对支承只能为非对称简支结构,故齿宽系数不宜选得过大,参考[1]表8-5,选择为~,现选 =
6 )选择载荷系数:
参考[1]P106表8-3,由齿轮承受中等冲击载荷,选载荷系数K为~。
取K=。
7 )计算I号齿轮轴上的扭矩TI :
9550000×1440=20100N·mm
8) 计算几何参数:
tan=tan/cos=tg20°/cos13°=
=°=
sin=sincos==sin13°×cos20°=
=°=
=
=1/z 1tg=1/ 按齿面接触疲劳强度设计:
区域系数:
弹性影响系数:
Z=
由[1]P109表8-6取安全系数S=
许用接触应力:
小齿轮分度圆直径:
计算法面模数m
m=cosd/z=cos13°23=mm
10) 按齿根弯曲疲劳强度设计:
计算螺旋角系数Y,因=>1,按=1计算得:
Y=1-=1-1=
计算齿形系数与许用应力之比值:
Y/[]==
Y/[]==
由于Y/[]较大,用小齿轮的参数Y/[]代入公式,计算齿轮所需的法面模数:
==
11) 决定模数
由于设计的是软齿面闭式齿轮传动,其主要失效是齿面疲劳点蚀,若模数过小,也可能发生轮齿疲劳折断。
所以对比两次求出的结果,按接触疲劳强度所需的模数较大,齿轮易于发生点蚀破坏,即应以m n≥为准。
根据标准模数表,暂定模数为:
m=
12) 初算中心距:
(23+127)/2cos13°=
标准化后取 a=154mm
13) 修正螺旋角β
按标准中心距修正β:
14) 计算端面模数:
15) 计算传动的其他尺寸:
16) 计算齿面上的载荷:
17) 选择精度等级
齿轮的圆周转速:
m/s
对照[1]P107表8-4,因运输机为一般通用机械,故选齿轮精度等级为8级是合宜的。
18 )齿轮图:
低速级斜齿圆柱齿轮的传动设计计算
1) 选择齿轮材料及热处理方式 :
由于软齿面齿轮用于齿轮尺寸紧凑性和精度要求不高,载荷不大的中低速场合。
根据设计要求现选软齿面组合:
根据[1]P102表8-1得:
小齿轮选择45钢调质,HBS=217~255;
大齿轮选择45钢常化,HBS=162~217;
此时两齿轮最小硬度差为217-162=55;比希望值略小些,可以初步试算。
2) 齿数的选择:
现为软齿面齿轮,齿数以比根切齿数较多为宜,初选
=25
===
取大齿轮齿数z=103,则齿数比(即实际传动比)为=z/z 1=103/25=。
与原要求仅差,故可以满足要求。
3) 选择螺旋角β:
按经验,8°<<20°,现初选
=12°
4) 计算当量齿数,查齿形系数:
z= 1 /cos=25/cos12°=
z=/cos=103/cos12°=
由[1]P111表8-8线性差值求得:
5) 选择齿宽系数:
由于减速器为展开式双级齿轮传动,所以齿轮相对支承只能为非对称简支结构,故齿宽系数不宜选得过大,参考[1]表8-5,选择为~,现选=
6 )选择载荷系数:
参考[1]P106表8-3,由齿轮承受中等冲击载荷,选载荷系数K为~。
取K=。
7 )计算II号齿轮轴上的扭矩TII:
106300N·m
8) 计算几何参数:
tan=tan/cos=tan20°/cos12°=
=°=
sin=sincos=sin12°cos20°=
=°=
=
=1/z 1tan=1/ 按齿面接触疲劳强度设计:
区域系数:
Z==
弹性影响系数:
Z=
K=1 = S=
许用接触应力:
小齿轮分度圆直径:
计算法面模数m:
m=cosd/z=cos12°25=
10) 按齿根弯曲疲劳强度设计:
计算螺旋角系数Y,因=>1,按=1计算得:
Y=1-=1-1=
计算齿形系数与许用应力之比值:
Y/[]==
Y/[]==
由于Y/[]较大,用大齿轮的参数Y/[]代入公式
计算齿轮所需的法面模数:
==
11) 按接触强度决定模数值,取
m=
12) 初算中心距:
a=m(z 1+z)/2cos=(25+103)/2cos12°=mm
标准化后取 a=164mm
13) 修正螺旋角β:
按标准中心距修正β:
14) 计算端面模数:
15) 计算传动的其他尺寸:
16) 计算齿面上的载荷:
齿轮的主要参数
高速级
低速级
齿数
23
127
25
103
中心距
154
164
法面模数
端面模数
螺旋角
法面压力角
端面压力角
齿宽b
40
38
58
52
齿根高系数标准值
1
1
齿顶高系数
齿顶系数标准值
当量齿数
分度圆直径
齿顶高
齿根高
齿全高
齿顶圆直径
齿根圆直径
三、 轴的结构设计和计算
轴是组成机械的主要零件,它支撑其他回转件并传递转矩,同时它又通过轴承和机架连接。
所有轴上零件都围绕轴心做回转运动,形成一个以轴为基准的组合体——轴系部件。
轴的结构设计
初步确定轴的最小直径
选取轴的材料为45号钢调质处理。
按扭转强度法估算轴的直径,由[1]P207表12—2。
高速轴:
取A=116
mm
中间轴:
取=112
=112=
低速轴:
取=107
=
确定轴的结构与尺寸
轴的选取及计算
1. 因为Ⅰ轴通过联轴器与电动机的轴径28mm,查联轴器标准,选联轴器为弹性柱销联轴器。
标准型号HL2,与联轴器相联的轴径选取为25mm。
2. 零件的轴向定位需用定位轴间。
H>。
为了加工装配方便而设置非定位轴肩,一般为2—3mm。
4. Ⅰ—Ⅱ与联轴器相联。
5. Ⅱ—Ⅲ为扳手位置和端盖。
6. Ⅲ—Ⅳ为轴承位置。
7. Ⅳ—
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