【溫馨提示】 dwg后綴的文件為CAD圖,可編輯,無(wú)水印,高清圖,,壓縮包內(nèi)文檔可直接點(diǎn)開(kāi)預(yù)覽,需要原稿請(qǐng)自助充值下載,請(qǐng)見(jiàn)壓縮包內(nèi)的文件,所見(jiàn)才能所得,下載可得到【資源目錄】下的所有文件哦--有疑問(wèn)可咨詢QQ:1304139763 或 414951605
哈爾濱理工大學(xué)
課 程 設(shè) 計(jì)
題 目:機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
院 、 系:機(jī)械動(dòng)力工程學(xué)院
班 級(jí):機(jī)械
姓 名:
學(xué) 號(hào):
指導(dǎo)教師:
《目錄》
一.課程設(shè)計(jì)的目的……………………………………………..2
二.《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)題目…………………………2
三.運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) …………………………………………….……2
四. 主軸.傳動(dòng)組及相關(guān)組件的驗(yàn)算………………………….10
五.設(shè)計(jì)總結(jié)…………………………………………………..20
六.參考文獻(xiàn)…………………………………………………..21
一. 課程設(shè)計(jì)的目的
《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)完本課程后,進(jìn)行一次學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)的綜合性練習(xí)。通過(guò)課程設(shè)計(jì),使我們能夠應(yīng)用所學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的有關(guān)理論知識(shí)及生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐技能,達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識(shí)的目的。通過(guò)課程設(shè)計(jì),分析比較機(jī)械系統(tǒng)中的某些典型結(jié)構(gòu),進(jìn)行選擇和改進(jìn);結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算并編寫(xiě)技術(shù)文件;完成系統(tǒng)主傳動(dòng)設(shè)計(jì),達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)步驟和方法的目的。通過(guò)設(shè)計(jì),掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計(jì)手冊(cè),設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)資料的方法,達(dá)到積累設(shè)計(jì)知識(shí)和設(shè)計(jì)技巧,提高我們?cè)O(shè)計(jì)能力的目的。通過(guò)分析和解決工程技術(shù)問(wèn)題的能力,并為進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)造一定的條件。
二.課程設(shè)計(jì)題目和主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求
1. 設(shè)計(jì)題目和技術(shù)參數(shù)
題目13:分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
技術(shù)參數(shù):
Nmin=71r/min;Nmax=710r/min;
Z=6級(jí);公比為1.58;電動(dòng)機(jī)功率P=4kW;電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min
2.技術(shù)要求:
(1)完成裝配圖的設(shè)計(jì)包括床頭箱傳動(dòng)系統(tǒng) 展開(kāi)圖和床頭箱橫剖圖。
(2)利用電動(dòng)機(jī)完成換向和制動(dòng)。
(3)各滑移齒輪采用單獨(dú)操縱機(jī)構(gòu)。
(4)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)采用單獨(dú)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
三.運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)
3.1 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)
3.1.1 確定轉(zhuǎn)速數(shù)列及轉(zhuǎn)速范圍
由設(shè)計(jì)題目知最低轉(zhuǎn)速為71r/min,公比為1.58,查文獻(xiàn)[2]表2.12,查得主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列值為(單位:r/min):71,118,180,280,450,710.
轉(zhuǎn)速范圍Rn= NmaxNmin=φz-1=1.585=10
3.1.2 定傳動(dòng)組數(shù)和傳動(dòng)副數(shù)
本設(shè)計(jì)為6級(jí)變速,結(jié)構(gòu)式為:6=31×23 ,畫(huà)結(jié)構(gòu)網(wǎng):結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下圖所示:
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
3.1.3 齒輪齒數(shù)的確定
14 ≤ic≤2,因此1φ3≤ic≤φ1.5,故取ic=12.5=1φ2
iB=φ(pB-1)XB=φ2-1×3=φ3=4<8
所以滿足條件
iA= φ(pA-1)XA=φ3-1×1 =φ2=2.5<8
所以滿足條件
由轉(zhuǎn)速圖上定的傳動(dòng)副和傳動(dòng)比,查文獻(xiàn)[2]表4.1,齒數(shù)和最大不超過(guò)100~120,可得各齒輪組的齒數(shù)如下表:
表1
傳動(dòng)組
傳動(dòng)比
齒數(shù)
第1傳動(dòng)組
1:2.5
28:70
1:1.58
38:60
1:1
49:49
第2傳動(dòng)組
1:4
20:80
1:1
50:50
3.1.4 繪制轉(zhuǎn)速圖:
結(jié)構(gòu)網(wǎng)格數(shù)㏒rnmax/㏒φ≤3,升2降4,由文獻(xiàn)[3]表11.6,選取D1=125mm D2=(1-ε)D1n1n2==177.0 mm 取D2=180mm
在確定出齒數(shù)后對(duì)轉(zhuǎn)速圖完善如下:
0 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
3.1.5繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖:
3.2 主軸.傳動(dòng)件計(jì)算
3.2.1 計(jì)算轉(zhuǎn)速
(1).主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速
本設(shè)計(jì)所選的是中型普通車(chē)床,所以
=71×1.58(63-1)=118r/min
(2). 傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速
在轉(zhuǎn)速圖上,可推出各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速如下:
nIIIj =118r/min,nIIj=450r/min,nIj=710r/min
(3).各齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速
可得出各齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速?,F(xiàn)將各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速列入下表中
序號(hào)
Z1
Z1′
Z2
Z2′
Z3
Z3′
Z4
Z4′
Z5
Z5′
nj(r/min)
710
710
710
450
450
500
450
450
450
118
3.2.2 主軸.傳動(dòng)軸直徑初選
(1)主軸軸徑的確定
在設(shè)計(jì)初期,由于主軸的結(jié)構(gòu)尚未確定,所以只能根據(jù)現(xiàn)有的資料初步確定主軸直徑。初選取前軸徑D1=80㎜ ,后軸頸的軸徑為前軸徑,所以 。
(2)傳動(dòng)軸直徑初定
傳動(dòng)軸直徑進(jìn)行概算
軸Ⅰ:TI =60635 (N.mm) dⅠ=34.3mm 取35mm
軸Ⅱ:TII =152800(N.mm) dII=43.2mm 取45mm
3.2.3 齒輪參數(shù)確定、齒輪應(yīng)力計(jì)算
(1) 齒輪模數(shù)的初步計(jì)算
一般同一組變速組中的齒輪取同一模數(shù),選擇負(fù)荷最小的齒輪,按簡(jiǎn)化的接觸疲勞強(qiáng)度由文獻(xiàn)[5]公式(8)進(jìn)行計(jì)算:
式中:
為了不產(chǎn)生根切現(xiàn)象,并且考慮到軸的直徑,防止在裝配時(shí)干涉,對(duì)齒輪的模數(shù)作如下計(jì)算和選擇:
a組: ia1 =49/49, nj=630r/min
mf=16338 3=1.29 取ma=2
b組:ib1 =20/80 ,nj=630r/min
mf=16338 3=2.75 取mb=3
(2) 齒輪參數(shù)的確定
計(jì)算公式如下: 分度圓直徑
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
齒寬 φm=6~10 取φm=8
由已選定的齒數(shù)和計(jì)算確定的模數(shù),將各個(gè)齒輪的參數(shù)計(jì)算如下表:
軸
齒
模數(shù)m
分度圓
直徑 d
齒頂圓
直徑 da
齒根圓
直徑df
齒寬B
代號(hào)
齒數(shù)
I
49
2
98
102
93
16
28
2
56
100
51
16
38
2
76
80
71
16
II
49
2
98
102
93
16
70
2
140
144
145
16
60
2
120
124
115
16
50
3
150
156
142
24
20
3
60
66
52
24
III
50
3
150
156
142
24
80
3
240
246
232
24
3.3 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)
輸出功率P=4kW,轉(zhuǎn)速n1=1440r/min,n2=710r/min
3.3.1計(jì)算設(shè)計(jì)功率Pd
表4 工作情況系數(shù)
工作機(jī)
原動(dòng)機(jī)
ⅰ類
ⅱ類
一天工作時(shí)間/h
10~16
10~16
載荷
平穩(wěn)
液體攪拌機(jī);離心式水泵;通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)();離心式壓縮機(jī);輕型運(yùn)輸機(jī)
1.0
1.1
1.2
1.1
1.2
1.3
載荷
變動(dòng)小
帶式運(yùn)輸機(jī)(運(yùn)送砂石、谷物),通風(fēng)機(jī)();發(fā)電機(jī);旋轉(zhuǎn)式水泵;金屬切削機(jī)床;剪床;壓力機(jī);印刷機(jī);振動(dòng)篩
1.1
1.2
1.3
1.2
1.3
1.4
載荷
變動(dòng)較大
螺旋式運(yùn)輸機(jī);斗式上料機(jī);往復(fù)式水泵和壓縮機(jī);鍛錘;磨粉機(jī);鋸木機(jī)和木工機(jī)械;紡織機(jī)械
1.2
1.3
1.4
1.4
1.5
1.6
載荷
變動(dòng)很大
破碎機(jī)(旋轉(zhuǎn)式、顎式等);球磨機(jī);棒磨機(jī);起重機(jī);挖掘機(jī);橡膠輥壓機(jī)
1.3
1.4
1.5
1.5
1.6
1.8
根據(jù)V帶的載荷平穩(wěn),兩班工作制(16小時(shí)),查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P296表4,
取KA=1.1。即
3.2選擇帶型
普通V帶的帶型根據(jù)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1按《機(jī)械設(shè)計(jì)》P297圖13-11選取。
根據(jù)算出的Pd=4.4kW及小帶輪轉(zhuǎn)速n1=1440r/min ,查圖得:dd=80~100可知應(yīng)選取A型V帶。
3.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P298表13-7查得,小帶輪基準(zhǔn)直徑為80~100mm
則取dd1=100mm> ddmin.=75 mm(dd1根據(jù)P295表13-4查得)
表3 V帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑
槽型
Y
Z
A
B
C
D
E
20
50
75
125
200
355
500
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P295表13-4查“V帶輪的基準(zhǔn)直徑”,得=200mm
① 誤差驗(yàn)算傳動(dòng)比: (為彈性滑動(dòng)率)
誤差 符合要求
② 帶速
滿足5m/s
300mm,所以宜選用E型輪輻式帶輪。
總之,小帶輪選H型孔板式結(jié)構(gòu),大帶輪選擇E型輪輻式結(jié)構(gòu)。
帶輪的材料:選用灰鑄鐵,HT200。
3.7確定帶的張緊裝置
選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。
3.8計(jì)算壓軸力
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P303表13-12查得,A型帶的初拉力F0=120.67N,上面已得到=167.59o,z=4,則
對(duì)帶輪的主要要求是質(zhì)量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表面加工精度要高,以減少帶的磨損。轉(zhuǎn)速高時(shí)要進(jìn)行動(dòng)平衡,對(duì)于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應(yīng)力要小, 帶輪由輪緣、腹板(輪輻)和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱為輪緣,輪緣是帶輪的工作部分,用以安裝傳動(dòng)帶,制有梯形輪槽。由于普通V帶兩側(cè)面間的夾角是40°,為了適應(yīng)V帶在帶輪上彎曲時(shí)截面變形而使楔角減小,故規(guī)定普通V帶輪槽角 為32°、34°、36°、38°(按帶的型號(hào)及帶輪直徑確定),輪槽尺寸見(jiàn)表7-3。裝在軸上的筒形部分稱為輪轂,是帶輪與軸的聯(lián)接部分。中間部分稱為輪幅(腹板),用來(lái)聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。
表 普通V帶輪的輪槽尺寸(摘自GB/T13575.1-92)
項(xiàng)目
?
符號(hào)
槽型
Y
Z
A
B
C
D
E
基準(zhǔn)寬度
b p
5.3
8.5
11.0
14.0
19.0
27.0
32.0
基準(zhǔn)線上槽深
h amin
1.6
2.0
2.75
3.5
4.8
8.1
9.6
基準(zhǔn)線下槽深
h fmin
4.7
7.0
8.7
10.8
14.3
19.9
23.4
槽間距
e
8 ± 0.3
12 ± 0.3
15 ± 0.3
19 ± 0.4
25.5 ± 0.5
37 ± 0.6
44.5 ± 0.7
第一槽對(duì)稱面至端面的距離
f min
6
7
9
11.5
16
23
28
最小輪緣厚
5
5.5
6
7.5
10
12
15
帶輪寬
B
B =( z -1) e + 2 f ? z —輪槽數(shù)
外徑
d a
輪 槽 角
32°
對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)直徑 d d
≤ 60
-
-
-
-
-
-
34°
-
≤ 80
≤ 118
≤ 190
≤ 315
-
-
36°
60
-
-
-
-
≤ 475
≤ 600
38°
-
> 80
> 118
> 190
> 315
> 475
> 600
極限偏差
± 1
± 0.5
V帶輪按腹板(輪輻)結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式:
(1) 實(shí)心帶輪:用于尺寸較小的帶輪(dd≤(2.5~3)d時(shí)),如圖7 -6a。
(2) 腹板帶輪:用于中小尺寸的帶輪(dd≤ 300mm 時(shí)),如圖7-6b。
(3) 孔板帶輪:用于尺寸較大的帶輪((dd-d)> 100 mm 時(shí)),如圖7 -6c 。
(4) 橢圓輪輻帶輪:用于尺寸大的帶輪(dd> 500mm 時(shí)),如圖7-6d。
(a) (b) (c) (d)
圖7-6 帶輪結(jié)構(gòu)類型
根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果,可以得出結(jié)論:小帶輪選擇實(shí)心帶輪,如圖(a),大帶輪選擇腹板帶輪如圖(b)
3.4 求最佳跨距
設(shè)機(jī)床最大加工回轉(zhuǎn)直徑為?400mm,電動(dòng)機(jī)功率P=4kw,主軸孔徑為?40mm,主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速為100r/min。
已選定的前后軸徑為 :d1=80㎜ d2=64㎜
主軸輸出的最大轉(zhuǎn)矩: T=9550pn =606N.m
床身上最常用的最大加工直徑為最大回轉(zhuǎn)直徑的60%,即
此力作用在頂尖的工件上,主軸和尾架各承受一半,故主軸端受力為
a/D1=1.25~2.5 取a/D1=1.33 故a=120mm
l0=(3~5)a 設(shè)初值
前后軸承的支反力為
前后軸承的剛度 由手冊(cè)四表5-12 采用圓錐滾子軸承
kA =750N/mm kB =530N/mm
由文獻(xiàn)[2]公式3.7得
求最佳跨距 : kAKB =750530 =1.42,當(dāng)量外徑
慣性距 I=0.05(0.084-0.044)=192×10-8m4
η=EIkA.a3 =2.1×1011×192×10-8750×0.123×106
由文獻(xiàn)[2]查圖3.38得:l0 /a=2.2,
最佳跨距 l0≥120×2.2=264mm
3.5 選擇電動(dòng)機(jī),軸承,鍵和操縱機(jī)構(gòu)
3.5.1電動(dòng)機(jī)的選擇: 轉(zhuǎn)速n=1440r/min,功率P=4kW
選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)Y112M-4,D×E=28×60
3.5.2 軸承的選擇:
I軸:與帶輪靠近段安裝兩個(gè)深溝球軸承代號(hào)6208 B=18mm
I軸右端布置一個(gè)深溝球軸承代號(hào)6207 B=17㎜
II軸:對(duì)稱布置三個(gè)深溝球軸承代號(hào)6209 B=19mm
III軸:軸徑?64端采用圓錐滾子軸承代號(hào)30313 B=23mm
軸徑?80端采用兩個(gè)圓柱滾子軸承代號(hào)N216E B=26㎜
3.5.3鍵的選擇:
I軸選擇普通平鍵規(guī)格: b×h=10×8 l=60
II軸選擇花鍵規(guī)格: N×d×D×B=8×50×56×10
III軸選擇普通平鍵規(guī)格:b×h=25×14 l=100
3.5.4變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇:選用左右擺動(dòng)的操縱桿使其通過(guò)桿的推力來(lái)控制II軸上的三聯(lián)滑移齒輪和二聯(lián)滑移齒輪。
四、主軸.傳動(dòng)組及相關(guān)組件的驗(yàn)算
4.1 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差
實(shí)際傳動(dòng)比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差一般不超過(guò) ,即
本設(shè)計(jì)中公比為1.58,所以
Ⅰ軸:n實(shí) =1440× =631.2r/min
%=0.17%<5.8% 符合要求
Ⅱ軸: i=12.5 時(shí): n實(shí) =630× =250.6r/min
%=0.05%<5.8% 符合要求
i=11.58 時(shí): n實(shí) =630× =401.25r/min
%=0.35%<5.8% 符合要求
i=11 時(shí): n實(shí) =630× =630r/min
%=0<5.8% 符合要求
Ⅲ軸:i=1 時(shí): n實(shí) =630×=630r/min
%=0<5.8% 符合要求
i= 時(shí): n實(shí) =250× =65r/min
%=1.24%<5.8% 符合要求
每根軸的轉(zhuǎn)速誤差均在允許的范圍內(nèi),因此總體傳動(dòng)符合要求。
4.2 齒輪的應(yīng)力驗(yàn)算
4.2.1 在驗(yàn)算變速箱中的齒輪應(yīng)力時(shí),選相同模數(shù)中承受載荷最大,齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力計(jì)算。I軸上的最小齒數(shù)齒輪比較危險(xiǎn),為校核對(duì)象。 (Z=28)
由文獻(xiàn)[5]公式(9)、(10)知驗(yàn)算公式如下:
接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式為:
彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為:
式中:電動(dòng)機(jī)功率Nd=4kw
從電動(dòng)機(jī)到計(jì)算齒輪的傳動(dòng)效率 η =0.96
傳遞的額定功率: N=ηNd=0.96×4=3.84kw
計(jì)算轉(zhuǎn)速nj=630r/min ,初算的齒輪模數(shù) m=2.5, 齒寬 B=24mm
小齒輪齒數(shù) Z=28 ,大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比,外嚙合取正值:
μ==2.5
壽命系數(shù) , 工作期限系數(shù)
齒輪在中型機(jī)床工作期限內(nèi)的總工作時(shí)間: TS取 15000 h
同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時(shí)間T=Tsp=150003=5000h
齒輪的最低轉(zhuǎn)速 n1=710r/min
基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù),鋼和鑄鐵件:接觸載荷取 彎曲載荷取
疲勞曲線指數(shù),鋼和鑄鐵件:接觸載荷取 ,彎曲載荷時(shí),對(duì)正火、調(diào)質(zhì)時(shí)取
按接觸應(yīng)力計(jì)算時(shí), KT =360×160×5000107 =3.1
按彎曲應(yīng)力計(jì)算時(shí), KT =660×160×50002×106 =1.57
由文獻(xiàn)[4]表2-6,轉(zhuǎn)速變化系數(shù)接觸載荷取Knj=0.85,彎曲載荷時(shí)取Knw=0.95
由文獻(xiàn)[4]表2-7,功率利用系數(shù)接觸時(shí)取KN=0.58,彎曲時(shí)取 KN=0.98.
由文獻(xiàn)[4]2表2-8,材料強(qiáng)化系數(shù)接觸時(shí)取Kq=0.60,彎曲時(shí)取 Kq=0.75.
所以,接觸時(shí)Ks=0.79,彎曲時(shí)Ks=1.49.
考慮載荷沖擊的影響,中等沖擊時(shí)工作狀況系數(shù)取K1 =1
V=πn1000=π×10001000=3.14>3
由文獻(xiàn)[4]表4-4,動(dòng)載荷系數(shù): K2=1.3
由文獻(xiàn)[4]表4-5,齒向載荷分布系數(shù): K3 =1
由文獻(xiàn)[5]表1,查得齒型系數(shù)Y=0.408
由文獻(xiàn)[4]表4-7可查得,許用接觸應(yīng)力〔δj〕=600Mpa,許用彎曲應(yīng)力〔δw〕=220Mpa
由以上數(shù)據(jù)帶入公式驗(yàn)算:
δj=2088×10322×3 (2.53+1)×1×1.3×1×0.92×3.842.55×24×1000=516.4Mpa<[]=600Mpa
δw=191×105×1×1.3×1×1.1×3.8422×32×24×0.408×1000 =53.5Mpa <〔δw〕=220Mpa
經(jīng)驗(yàn)算知,所選齒輪合格。
4.2.2 在驗(yàn)算變速箱中的齒輪應(yīng)力時(shí),選相同模數(shù)中承受載荷最大,齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力計(jì)算。II軸上的最小齒數(shù)齒輪比較危險(xiǎn),為校核對(duì)象。 (Z=20)
由文獻(xiàn)[5]公式(9)、(10)知驗(yàn)算公式如下:
接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式為 :
彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為 式中:電動(dòng)機(jī)功率Nd=4kw
從電動(dòng)機(jī)到計(jì)算齒輪的傳動(dòng)效率 : η =0.96×0.992
傳遞的額定功率 :N=ηNd=0.96×0.992× 4=3.76
計(jì)算轉(zhuǎn)速nj=250r/min , 初算的齒輪模數(shù) m=3(mm)齒寬 ,B=24mm
小齒輪齒數(shù) Z=20
大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比,外嚙合取正值: μ = =4
壽命系數(shù) ,工作期限系數(shù)
齒輪在中型機(jī)床工作期限內(nèi)的總工作時(shí)間:TS取 15000 h
同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時(shí)間: T=Tsp=150002=7500h
齒輪的最低轉(zhuǎn)速 n1=250r/min
基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù),鋼和鑄鐵件:接觸載荷取 彎曲載荷取
疲勞曲線指數(shù),鋼和鑄鐵件:接觸載荷取 ,彎曲載荷時(shí),對(duì)正火調(diào)質(zhì)時(shí)取
按接觸應(yīng)力計(jì)算時(shí),KT =360×400×7500107 =2.62
按彎曲應(yīng)力計(jì)算時(shí), KT =660×400×75002×106 =2.12
由文獻(xiàn)[4]表2-6,轉(zhuǎn)速變化系數(shù)接觸載荷取Knj=0.85,彎曲載荷時(shí)取Knw=0.95
由文獻(xiàn)[4]表2-7,功率利用系數(shù)接觸時(shí)取KN=0.58,彎曲時(shí)取 KN=0.98.
由文獻(xiàn)[4]2表2-8,材料強(qiáng)化系數(shù)接觸時(shí)取Kq=0.60,彎曲時(shí)取 Kq=0.75.
所以,接觸時(shí)Ks=0.77,彎曲時(shí)Ks=1.84
考慮載荷沖擊的影響,中等沖擊時(shí)工作狀況系數(shù)取K1 =1
V=πn1000=π×4001000=1.256>1 由文獻(xiàn)[4]表4-4,動(dòng)載荷系數(shù): K2=1.2
由文獻(xiàn)[4]表4-5,齒向載荷分布系數(shù): K3 =1
由文獻(xiàn)[5]表1,查得齒型系數(shù):Y=0.438由文獻(xiàn)[4]表4-7可查得,許用接觸應(yīng)力: 〔δj〕=600Mpa,許用彎曲應(yīng)力: 〔δw〕=220Mpa
由以上數(shù)據(jù)帶入公式驗(yàn)算:
δj= 2088×10322×3 (2.5+1)×1×1.2×1×0.77×3.762.5×24×400=559.5Mpa<[]=600Mpa
δw=191×105×1×1.2×1×1.84×3.7628×32×24×0.438×400 =149.6Mpa <〔δw〕=220Mpa
經(jīng)驗(yàn)算知,所選齒輪合格。
4.2.3在驗(yàn)算變速箱中的齒輪應(yīng)力時(shí),選相同模數(shù)中承受載荷最大,齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力計(jì)算。III軸上的最小齒數(shù)齒輪比較危險(xiǎn),為校核對(duì)象。(Z=50)
由文獻(xiàn)[5]公式(9)、(10)知驗(yàn)算公式如下:
接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式為:
彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為: 式中:電動(dòng)機(jī)功率Nd=4kw
從電動(dòng)機(jī)到計(jì)算齒輪的傳動(dòng)效率 :η =0.96×0.993
傳遞的額定功率: N=ηNd=0.96×0.993×4=3.65
計(jì)算轉(zhuǎn)速nj=100r/min ,初算的齒輪模數(shù) m=3(mm),齒寬 B=24mm
小齒輪齒數(shù) Z=50,大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比,外嚙合取正值:
μ = =1壽命系數(shù) ,工作期限系數(shù)
齒輪在中型機(jī)床工作期限內(nèi)的總工作時(shí)間: TS 取 15000h
同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時(shí)間: T=Tsp=150001=15000
齒輪的最低轉(zhuǎn)速 n1=100r/min
基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù),鋼和鑄鐵件:
接觸載荷取
彎曲載荷取
疲勞曲線指數(shù),鋼和鑄鐵件:接觸載荷取 ,彎曲載荷時(shí),對(duì)正火、調(diào)質(zhì)時(shí)取
按接觸應(yīng)力計(jì)算時(shí),
KT =360×160×15000107 =2.43
按彎曲應(yīng)力計(jì)算時(shí),
KT =660×160×150002×106 =2.04
由文獻(xiàn)[4]表2-6,轉(zhuǎn)速變化系數(shù)接觸載荷取Knj=0.85,彎曲載荷時(shí)取Knw=0.95
由文獻(xiàn)[4]表2-7,功率利用系數(shù)接觸時(shí)取KN=0.58,彎曲時(shí)取 KN=0.98.
由文獻(xiàn)[4]2表2-8,材料強(qiáng)化系數(shù)接觸時(shí)取Kq=0.60,彎曲時(shí)取 Kq=0.75.
所以,接觸時(shí)Ks=0.79,彎曲時(shí)Ks=1.49.
考慮載荷沖擊的影響,中等沖擊時(shí)工作狀況系數(shù)取K1 =1
V=πn1000=π×2501000=0.785<1
由文獻(xiàn)[4]表4-4,動(dòng)載荷系數(shù) K2=1
由文獻(xiàn)[4]表4-5,齒向載荷分布系數(shù)
K3 =1
由文獻(xiàn)[5]表1,查得齒型系數(shù)Y=0.444
由文獻(xiàn)[4]表4-7可查得,
許用接觸應(yīng)力〔δj〕=600Mpa,
許用彎曲應(yīng)力 〔δw〕=220Mpa
由以上數(shù)據(jù)帶入公式驗(yàn)算:
δj =2088×10330×4 (2.53+1)×1×1×1×0.72×3.652.53×32×250=372.5Mpa
<〔δj〕=600Mpa
δw=191×105×1×1×1×1.42×3.6530×42×32×0.444×250 =58.1Mpa
<〔δw〕=220Mpa
經(jīng)驗(yàn)算知,所選齒輪合格。
4.2.4根據(jù)文獻(xiàn)七,考慮齒輪轉(zhuǎn)速,載荷狀況,對(duì)振動(dòng),噪聲,使用性能方面的要求,選取齒輪精度等級(jí)為七級(jí)
4.3主軸校核
(1).跨距 前后軸承都是圓錐滾子軸承
(2).當(dāng)量外徑
(3)作用在主軸上的扭矩
Mn=97400Nηηj=97400×4×0.96×0.994100=34849N.m
(4)作用在B點(diǎn)上的力為
PBx=2Mnd=2×3484976×0.4=2292.70N
PBy=0.5PBx=1146.35
(5)作用在D點(diǎn)上的力為
PDx=2Mnd=2×3484990=774.2N
PDy=0.5PDx=387.21N
(6)撓度計(jì)算取斷面慣性矩 I=2552499mm4
E=2.1×105 N/mm2
(7) 按文獻(xiàn)中公式用變形疊加法、向量合成法,計(jì)算
表4 單位:mm
撓度
坐標(biāo)
方向
作用在B點(diǎn)的力的撓度
作用在D點(diǎn)的力的撓度
疊加后的撓度
合成后的撓度
計(jì)算值
允許值
x
0.0038
-0.0086
-0.0048
0.005
0.04
y
0.0019
-0.0043
-0.0024
x
-0.0013
0.0035
0.022
0.005
0.04
y
-0.0065
0.0017
-0.0048
注:表4中的計(jì)算值由公式 計(jì)算合成.
由表4中的計(jì)算結(jié)果知,撓度滿足要求.
(5).傾角的計(jì)算
由文獻(xiàn)中的公式疊加合成計(jì)算A.B.C.D的傾角
計(jì)算結(jié)果如下表:
表5 單位:
傾角
坐標(biāo)
作用B點(diǎn)上的力產(chǎn)生的傾角
作用B點(diǎn)上的力產(chǎn)生的傾角
疊加傾角
合成后的傾角
計(jì)算值
允許值
x
0.00001
-0.00001
0
0
0.0006
y
0.00005
-0.00005
0
x
0.000097
0.00004
0.000137
0.00015
0.001
y
0.000049
0.00002
0.000069
x
-0.00003
-0.00002
-0.00006
0.000065
0.0006
y
-0.000015
-0.00001
-0.000025
x
0
0.000037
0.000037
0.00004
0.001
y
0
0.000019
0.000019
注:表5中的計(jì)算值由公式 計(jì)算合成.
計(jì)算結(jié)果表明,Ⅱ軸剛度滿足要求.
4.4 軸承校核
(1).主軸采用中窄系列圓錐滾子軸承,對(duì)于圓錐滾子軸承來(lái)說(shuō), , 一般能夠滿足要求.
(2).傳動(dòng)軸 對(duì)花鍵軸上的軸承進(jìn)行校核
Ⅰ軸上: Fr=3559N , Fa=0
沖擊載荷
當(dāng)量動(dòng)載荷 X、Y值由文獻(xiàn)[3]表18.7得X=1,Y=0
轉(zhuǎn)速n=400r/min
軸承型號(hào):6407 Cr由文獻(xiàn)〔6]表2.5-1查得Cr=43.8kN
軸承壽命:L10h =16670400×(438005338.5)3=23016.5h>150000h
滿足使用要求
經(jīng)驗(yàn)算其他兩組深溝球軸承也滿足使用要求.
五.設(shè)計(jì)總結(jié)
1.本次課程設(shè)計(jì)是針對(duì)《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》專業(yè)基礎(chǔ)課程基礎(chǔ)知一次綜合性應(yīng)用設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用了基礎(chǔ)學(xué)科《機(jī)械制圖》、《機(jī)械原理》、《工程力學(xué)》、《機(jī)械工程材料》 以及《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程中的相關(guān)知識(shí)。
2.本次課程設(shè)計(jì)充分應(yīng)用了以前所學(xué)的知識(shí),并應(yīng)用這些知識(shí)來(lái)分析和解決實(shí)際問(wèn)題,進(jìn)一步鞏固和深化了以前的所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí), 同時(shí)也是對(duì)《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》學(xué)習(xí)的一個(gè)深入認(rèn)識(shí)和理解的過(guò)程。
3.本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步掌握了一般設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)切入點(diǎn),過(guò)程中培養(yǎng)了正確的設(shè)計(jì)思想和分析解決實(shí)際問(wèn)題的本領(lǐng),同時(shí)對(duì)機(jī)械部件的傳動(dòng)設(shè)計(jì)和動(dòng)力計(jì)算也提高了應(yīng)用各種資料和實(shí)際動(dòng)手的能力。
4.本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步規(guī)范了制圖要求,學(xué)會(huì)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范,和查閱相關(guān)資料的本領(lǐng),掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能。
六.參考文獻(xiàn)
1. 《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》.戴曙主編.大連理工大學(xué).北京.機(jī)械工業(yè)出版社.1991
2. 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》.段鐵群主編.哈爾濱.科學(xué)出版社.
3. 《機(jī)械設(shè)計(jì)》第四版.邱宣懷等主編.北京.高等教育出版社.2002
4. 《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》戴曙主編.大連工學(xué)院.工業(yè)出版社
5. 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 2.零件設(shè)計(jì)〈上、下冊(cè)〉.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組.
北京.機(jī)械工業(yè)出版社.1980
6. 《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》.劉易新主編.哈爾濱.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社
7. 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》.哈爾濱理工大學(xué)零件教研室
8. 《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》. 戴曙主編.大連工學(xué)
- 27 -