机械基础设计计算模版复材.docx
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机械基础设计计算模版复材
一、传动方案拟定
由题,该方案应先经过带传动以保护电机和齿轮,再由一级限速箱将速度降至卷筒所需。
卷筒轴长未知且为了拆装方便,在减速箱输出轴处以联轴器与卷筒轴相连。
基础数据如下:
运输带工作拉力
运输带工作速度
卷筒直径
其中功率损耗处及其传动效率如下表所示:
带传动
联轴器
轴承
齿轮传动
卷筒
数量
一级
一对
二对
一级
一个
效率
0.95
0.99
0.99
0.98
0.96
传动装置中,选用V带和圆柱齿轮。
则两者传动比的合理范围:
二、电机的选择
总传动效率:
工作机功率:
电动机功率:
卷筒转速:
总传动比的范围:
电动机转速范围:
选择该转速范围内居中的电机:
Y132M2-6
其主要参数如下表:
2.0
960r/min
38
80
5.5kW
三、传动比的分配
由于应使,则取。
故。
四、各轴动力学量
1.转速
2.功率
3.扭矩
五、传送带与带轮的设计计算
因为每班8小时,工作机为带式输送,查得工况系数
带的传动功率:
按照范围选择带型为A型,则由表取小带轮直径
大带轮直径:
带的传动速度:
即符合疲劳要求。
由区间取中值
由表取
中心距:
小轮包角:
由表查得,,,,
即需要A1600GB/T11544-1997的V带4根。
初拉力:
作用在轴上的力:
由表计算得带轮厚度
六、齿轮设计与校核
1.齿轮材料的选择
因传动功率适中,且几乎无冲击,为方便设计与加工,选用直齿轮。
大齿轮为中低速,方便拆卸故重要性一般;
小齿轮硬度应比大齿轮稍大,且可能设计为齿轮轴,其作用重要。
由图表查得材料,及其硬度、极限接触疲劳强度、极限弯曲疲劳强度如下:
材料
硬度
大齿轮
45调质
220HBS
570MPa
210MPa
小齿轮
40Cr调质
250HBS
720MPa
290MPa
2.齿轮外形的设计
小齿轮更易损坏,且两齿轮为软表面(硬度≤350HBS),
故以小齿轮的接触疲劳强度作为设计基准。
即,
精度取适中的7级;使用标准齿轮,即压力角;传动齿数比
因两齿轮对称布置、载荷均匀,故由表取齿宽系数
又查得两锻钢齿轮啮合的弹性影响系数
由近似式得知;且因载荷平稳可取
则小齿轮的直径(当外啮合时取“+”):
取,则大齿轮直径
中心距:
模数:
由标准模数图,取
小轮齿数:
故无根切,即变位数。
同理得大轮齿数:
大齿轮宽:
因小齿轮略宽于大齿轮,故取
3.齿轮强度的校核
查图得小齿轮的齿形系数,应力修正系数
由近似式知
由弯曲疲劳强度进行校核:
即对齿轮的强度校核通过,其设计合理。
七、轴的设计与校核
1.输入轴(Ⅰ)
⑴由扭转强度设计
因输入轴为齿轮轴,材料为40Cr调质合金钢,且啮合准确、传动平稳,
由表取,因轴更易扭转失效,则最小轴径:
且有一个键,则,取
齿轮轴上有3处定位(以圈示出),简图如下:
则(定位高);(圆整以配合轴承)=
(定位高)。
则初选角接触轴承,内径为35查得7207C的数据:
内径
外径
宽度
油润滑转速
重量
35
72
17
20000r/min
0.295kg
对于箱体而言,取,,则,即得箱内宽
取则,即得箱外宽。
则各轴段长度如下:
(与大带轮装配),(即小齿轮部分),(轴承宽度)(圆整总长且为螺钉腾出足够空间)
则计算得、
⑵由弯曲强度校核
因为轴Ⅰ为合金钢,且对称循环转动,查表得其许用弯曲应力
由于使用直齿轮而无周向压力(轴Ⅱ亦同)
支反力:
H面
V面
可能的危险界面如图所示,即
⑴:
最小轴径台阶处
⑵:
小齿轮内力矩最大处
合力矩:
由于两齿轮啮合对称循环,(轴Ⅱ亦同)
弯曲强度:
即校验通过,轴Ⅰ可用。
2.输出轴(Ⅱ)
⑴由扭转强度设计
选择易加工而强度较好的45号钢,且啮合准确、传动平稳,
由表取,因轴更易扭转失效,则最小轴径:
且有一个键,则,取以配合联轴器
初选十字滑块联轴器SL130,其参数如下:
重量
800N·m
250r/min
45
50
90
9.70kg
齿轮轴上有3处定位(以圈示出),简图如下:
则(定位高);(圆整以配合轴承)=
(定位高),,(定位高)
则初选角接触轴承,内径为55查得7011C的数据:
内径
外径
宽度
油润滑转速
重量
55
90
18
15000r/min
0.420kg
要与小齿轮对称啮合,则。
各轴段长度如下:
,则(轴承宽度),(与联轴器配合),(圆整总长且为螺钉腾出足够空间)
则计算得
⑵由弯曲强度校核
因为轴Ⅱ为碳素钢,且对称循环转动,
查表得其许用弯曲应力
支反力:
H面
V面
可能的危险界面如图所示,即
⑴:
与联轴器配合处
⑵:
于大齿轮配合处(轴头)
合力矩:
弯曲强度:
即校验通过,轴Ⅱ可用。
八、键的设计与校核
键绝大多数以挤压破坏的形式使轮毂失效,故以下都以为核对标准
1.轴Ⅰ与大带轮
取键8×55GB1095-79,由键的标准尺寸表查得
因带轮材料为铸铁,轻微冲击,查得,则挤压应力:
即校核通过,该键可用。
2.轴Ⅱ与大齿轮
取键12×60GB1095-79,由键的标准尺寸表查得
因大齿轮材料为优质碳钢,轻微冲击,查得,则挤压应力:
即校核通过,该键可用。
3.轴Ⅱ与联轴器
取键16×80GB1095-79,由键的标准尺寸表查得
因联轴器材料为铸钢,轻微冲击,查得,则挤压应力:
即校核通过,该键可用。
九、联轴器与轴承
1.联轴器的校核
选择十字滑块联轴器SL130,由表查得,,则工作扭矩:
且,故校核通过,该联轴器可用。
2.轴承的选择
为使结构紧凑,受力合理,选择滚动轴承。
虽然齿轮传动没有轴向力,但为了轴与轴承等零件相对于减速箱的轴向稳定,
故仍选择能承受一定轴向力的角接触轴承,型号与尺寸见下:
轴承型号
轴承示意图
轴Ⅰ
7207C
轴Ⅱ
7011C
※轴承的套圈和滚动体采用高碳铬轴承钢;内外圈则为铬锰高碳钢。
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