鄭大遠程教育《機械設計基礎》
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1、 鄭州大學現(xiàn)代遠程教育《機械設計基礎》 (一). 選擇題 (在每小題的四個備選答案中選出一個正確的答案,并將正確答案的號 碼填在題干的括號內(nèi),每小題 1 分,共 20 分) 1.在平面機構中,每增加一個低副將引入( C )。 A.0 個約束 B. 1 個約束 C. 2 個約束 D. 3 個約束 2.鉸鏈四桿機構 ABCD 中,AB 為曲柄,CD 為搖桿,BC 為連桿。若桿長 l AB =30mm, l BC=70mm , l CD=80mm
2、 ,則機架最大桿長為( C ) A.80mm B.100mm C.120mm D.150mm 3.在凸輪機構中,當從動件以 運動規(guī)律運動時,存在剛性沖擊。 ( A ) A.等速 B.擺線 C.等加速等減速 D.簡諧 4.棘輪機構中采用了止回棘爪主要是為了 ( A ) A.防止棘輪反轉(zhuǎn) B.對棘輪進行雙向定位 C.保證棘輪每次轉(zhuǎn)過相同的角度 5.在標準直齒輪傳動
3、中,硬齒面齒輪應按 A.齒面接觸疲勞強度 D.驅(qū)動棘輪轉(zhuǎn)動 設計。 B.齒根彎曲疲勞強度 ( B ) C.齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度 D.熱平衡 6.在一對標準直齒輪傳動中,大、小齒輪的材料及熱處理方式相同時,小齒輪的齒面接觸 應力 H 1 和大齒輪的齒面接觸應力 H 2 的關系為 。 ( C ) A. H 1 > H 2 B. H 1 < H 2 C. H 1 = H 2 D.不確定 7.提高蝸桿傳動效率的措施是 。
4、 ( D ) A.增加蝸桿長度 B.增大模數(shù) C.使用循環(huán)冷卻系統(tǒng) D.增大蝸桿螺旋升角 8.在傳動中,各齒輪軸線位置固定不動的輪系稱為( B ) A.周轉(zhuǎn)輪系 B.定軸輪系 C.行星輪系 D.混合輪系 9、帶傳動采用張緊輪的目的是 _______ 。 ( D ) A.減輕帶的彈性滑動 B.提高帶的壽命 C.改變帶的運動方向 D.調(diào)節(jié)帶的拉力 10、鏈傳動設計中,當載荷大,中
5、心距小,傳動比大時,宜選用 _____。 ( B ) A 大節(jié)距單排鏈 B 小節(jié)距多排鏈 C 小節(jié)距單排鏈 D 大節(jié)距多排鏈 11、平鍵聯(lián)接選取鍵的公稱尺寸 b 3 h 的依據(jù)是 _____。 ( D ) A.輪轂長 B.鍵長 C.傳遞的轉(zhuǎn)矩大小 D.軸段的直徑 12、齒輪減速器的箱體和箱蓋用螺紋聯(lián)接, 箱體被聯(lián)接處的厚度不太大, 且經(jīng)常拆裝,一般 用什么聯(lián)接? ( A
6、 ) A.螺栓聯(lián)接 B.螺釘聯(lián)接 C. 雙頭螺柱聯(lián)接 13、對軸進行強度校核時,應選定危險截面,通常危險界面為? A.受集中載荷最大的截面 B.截面積最小的截面 ( C C.受載大,截面小, ) 應力集中的截面 14、按扭轉(zhuǎn)強度估算轉(zhuǎn)軸軸頸時,求出的直徑指哪段軸頸? A.裝軸承處的軸頸 B.軸的最小直徑 15、在正常條件下,滾動軸承的主要失效形式是 ______。 ( B C.軸上危險截面處的直徑 ( A ) ) A.工作
7、表面疲勞點蝕 B.滾動體破裂 C.滾道磨損 16、 不屬于非接觸式密封。 ( D ) A .間隙密封 B.曲路密封 C.擋油環(huán)密封 D.毛氈圈密封 17、要求密封處的密封元件既適用于油潤滑,也可以用于脂潤滑,應采用 _____密封方式。 ( B ) A.氈圈密封 B. 唇形密封圈密封 C.擋油環(huán)密封 18、對于徑向位移較大,轉(zhuǎn)速較低,無沖擊的兩軸間宜選用 _____聯(lián)軸器。 ( C ) A.彈性套柱銷
8、 B.萬向 C.滑塊 D.徑向簧片 19、聯(lián)軸器和離合器的主要作用是 。 ( A ) A.聯(lián)接兩軸,使其一同旋轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩 B.補償兩軸的綜合位移 C.防止機器發(fā)生過載 D.緩和沖擊和振動 20、設計時,圓柱螺旋壓縮彈簧的工作圈數(shù)(有效圈數(shù))應按照__計算確定。 ( A ) A.變形條件(剛度條件) B.強度條件 C.應力條件 D.穩(wěn)定性條件 (二). 判斷題(在正確的試題后面打√, 錯誤的試題后面打。 每題 1 分,共 15 分) 1. 轉(zhuǎn)動副限制了構件的轉(zhuǎn)動自
9、由度。 ( 3 ) 2. 平面四桿機構的傳動角等于90時,則機構處于死點位置。 ( √ ) 3.凸輪機構工作中,從動件的運動規(guī)律和凸輪轉(zhuǎn)向無關。 ( √ ) 4.一對漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是基圓齒距相等( √ ) 5.漸開線上齒廓各點的壓力角均相等。 ( 3 ) 6.將行星輪系轉(zhuǎn)化為定軸輪系后,其各構件間的相對運動關系發(fā)生了變化。 ( 3 ) 7、為了保證 V 帶傳動具有一定的傳動能力,小帶輪的包角通常要求小于或等于 120o (3)
10、8、鏈傳動屬于嚙合傳動,所以它能用于要求瞬時傳動比恒定的場合。 ( 3 ) 9、由于花鍵聯(lián)接較平鍵聯(lián)接的承載能力高, 因此花鍵聯(lián)接主要用于載荷較大的場合。 ( √ ) 10、對于受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接,總工作載荷 =預緊力 +工作載荷。 ( 3 ) 11、一般機械中的軸多采用階梯軸,以便于零件的裝拆、定位。 ( √ ) 12、一批在同樣載荷和同樣工作條件下運轉(zhuǎn)的同型號滾動軸承,其壽命相同。 ( 3 ) 13、邊界摩擦是指接觸表面吸附著一層很薄的邊界膜的摩擦現(xiàn)象, 接觸情況介于干摩擦與流 體摩擦兩種狀態(tài)之間。 ( √ )
11、 14、對于多盤摩擦式離合器, 當壓緊力和摩擦片直徑一定時,摩擦片越多, 傳遞轉(zhuǎn)矩的能力 越大。( √ ) 15、非周期性速度波動可用加飛輪的方法調(diào)節(jié)。 ( 3 ) (三) . 計算分析題 (共 35 分) 1.( 7 分)計算圖示機構的自由度,若有復合鉸鏈、局部自由度、虛約束必須指出。 解:局部自由度 D 處, E 與 F、G處有一個約束, F=3*3-3*2-2=1
12、 2.(10 分) 圖示為一曲柄滑塊機構,要求: ( 1) 在圖中標出壓力角 α、傳動角 γ ; ( 2) 分析說明對心曲柄滑塊機構是否具有急回運動; ( 3) 以哪個構件為原動件會出現(xiàn)死點位置?繪圖說明死點位置。 解:對心曲柄滑塊機構無急回運動,因為該機構極位夾角 a=0 根據(jù)公式 k=180+a/180-a 得行程速比系數(shù)為 1,則證明該機構無急回特性,所以不會產(chǎn)生急回運動。 3.(8 分)一對外嚙合標準直齒圓柱齒輪傳動, 正常齒制, 小齒輪 d a1 1
13、04 , z1 24 ; mm 大齒輪 da 2 232mm,試求:( 1)齒輪模數(shù) m 和大齒輪齒數(shù) z2;(2 )傳動比 i12 ;( 3)標 準中心距。 解: (1) d a1 ( z1 2) m (24 2) 104 ,m=104/26=4 d a2 ( z2 2)m 232 z2 =232/4-2=56 (2) i12 = z 2/ z1 =56/24=2.33
14、 (3) α=104+232/2=168mm 4.( 10 分)設兩級斜齒圓柱齒輪減速器的已知條件如圖,試問: (1)低速級斜齒輪的螺旋線 方向應如何選擇才能使中間軸上兩齒輪的軸向力方向相同 ?(2)畫出中間軸上兩齒輪的圓周 力 Ft2、Ft3 和軸向力 Fa2、Fa3 方向。 解:1、由于中間軸兩齒輪分別為主動輪和從動輪,且旋轉(zhuǎn)方向相同, 因此使軸向力方向相反,必須使齒輪 3 的螺旋方向與齒輪 2 的相同。 齒輪 2 為左旋,故齒輪 3 必須左旋,齒輪 4 右旋。
15、 2、使中間軸上輪 2 和輪 3 的軸向互相完全抵消,需要滿足 Fa2=Fa3 Ft2 =Ft3tan β 2, Ft3=Ft3tan β3 因齒輪 2 和齒輪 3 傳遞的轉(zhuǎn)矩相同, T= Ft2d2/2= Ft3 d1/2 且 (四)課程設計題 (30 分) 1、繪制一級直齒圓柱齒輪減速器裝配圖、齒輪軸零件圖; 2、
16、書寫設計計算說明書。 一級圓柱齒輪減速器設計說明書 目錄 一 、課程設計的目的 222222222222222222222222222222222222222222 1 二 、課程設計的內(nèi)容和任務 2222222222222222222222222222222222 2 三 、課程設計的步驟 222222222222222222222222222222222222222222 2 四 、電動機的選擇 2
17、22222222222222222222222222222222222222222222 3 五、傳動零件的設計計算222222222222222222222222222222222222 5 ( 1)帶傳動的設計計算 2222222222222222222222222222222222222 5 ( 2)齒輪傳動的設計計算 22222222222222222222222222222222222 7 六 、軸的計算 222222222222222222222222222222222222222222222222222 9 七 、軸承的校核 2222
18、22222222222222222222222222222222222222222222 13 八 、聯(lián)軸器的校核 22222222222222222222222222222222222222222222 13 九 、鍵聯(lián)接的選擇與計算 2222222222222222222222222222222222222 14 十 、減速器箱體的主要結(jié)構尺寸 22222222222222222222222222222 14 十一 、潤滑方式的選擇 2222222222222222222222222222222222222222 14 十二 、技術要求 2222
19、22222222222222222222222222222222222222222222 15 十三 、參考資料 22222222222222222222222222222222222222222222222 16 十四 、致謝 2222222222222222222222222222222222222222222222222222 17 一、課程設計的目的: 機械設計基礎課程設計是機械設計基礎課程的重要實踐性環(huán)節(jié),是學生在校期間第一次較全面的設計能力訓練,在實踐學生總體培養(yǎng)目標
20、中占有重要地位。 本課程設計的教學目的是: 1、綜合運用機械設計基礎課程及有關先修課程的理論和生產(chǎn)實際知識進行機械設計訓練,從而使這些知識得到進一步鞏固和擴張。 2、學習和掌握設計機械傳動和簡單機械的基本方法與步驟,培養(yǎng)學生工程能力及分析問題、解決問題的能力。 3、提高學生在計算、制圖、計算機繪圖、運用設計資料、進行經(jīng)驗估算等機械設計方面的基本技能。 二、課程設計的內(nèi)容和任務: 1、課程設計的內(nèi)容應包括傳動裝置全部設計計算和結(jié)構 設計,具體如下: 1)閱讀設計任務書,分析傳動裝置的設計方案。 2)選擇電動機,計算傳動裝置
21、的運動參數(shù)和運動參數(shù)。 3)進行傳動零件的設計計算。 4)減速器裝配草圖的設計。 5)計算機繪制減速器裝配圖及零件圖。 2、課程設計的主要任務: 1)設計減速器裝配草圖 1 張。 2)計算機繪制減速器裝配圖 1 張、零件圖 2 張(齒輪、軸等) 3)答辯。 三、課程設計的步驟: 1、設計準備 準備好設計資料、手冊、圖冊、繪圖用具、計算用具、坐標紙等。閱讀設計任務書,明確設計要求、工作條件、內(nèi)容和步驟;通過對減速器的裝拆了解設計對象;閱讀有關資料,明確課程設計的方法和步驟,初步擬訂計劃。 2、傳動裝置的總體設計 根據(jù)任務書
22、中所給的參數(shù)和工作要求,分析和選定傳動裝置的總體方案;計算功率并選擇電動機;確定總傳動比和各級傳動比;計算各軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率。 3、傳動裝置的總體方案分析 傳動裝置的設計方案直觀地反應了工作機、傳動裝置和原動機三者間的 動和力的傳遞關系。滿足工作機性能要求的傳動方案,可以由不同傳動機 構類型以不同的組合形式和布置順序構成。合理的方案首先應滿足工作機的性能要 求,保證工作可靠,并且結(jié)構簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、傳動效率高和使用維護方便。 四、電動機的選擇 電動機已經(jīng)標準化、系列化。應按照工作機的要求,根據(jù)選擇的傳動方案
23、選擇電動機的類型、容量和轉(zhuǎn)速,并在產(chǎn)品目錄總共查出其型號和尺寸。 選擇電動機類型、型號、結(jié)構等,確定額定功率、滿載轉(zhuǎn)速、結(jié)構尺寸等。 1、選擇電動機類型 電動機有交流和直流電動機之分,一般工廠都采用三相交流電,因而多采用交流電動機。交流電動機有異步電動機和同步電動機兩類,異步電動機又分 為籠型和繞線型兩種,其中以普通籠型電動機應用最多 / 目前應用最廣的是 Y 系列自扇冷式籠型三相異步電動機,其結(jié)構簡單、起動性能好、工作可靠、價格 低廉,維護方便,適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體、無特殊要求的場合,如運輸機、機床、風機、農(nóng)機、輕工機械等。在經(jīng)常需要起動、制動和正
24、、反轉(zhuǎn)的場合(如起重機),則要求電動機轉(zhuǎn)動慣量小、過載能力大,應選用起重及冶金用三相異步電動機 YZ型(籠型)或 YZR型(繞線型)。 按已知的工作要求和條件,選用 Y 型全封閉籠型三相異步電動機。 2、電動機功率的選擇 1) 工作機所需的電動機輸出功率為 Pd =Pw / η=Fv/1000η wη 已知滾筒直徑 D=450mm,滾筒圓周力 F =2.2KN,輸送帶速度 V=1.6m/s,由 表查聯(lián)軸器,圓柱齒輪傳動減速器:傳動帶傳動效率 0.96,圓柱齒輪傳動的軸承傳動效率 0.99,齒輪傳動傳動效率 0.97,彈性聯(lián)軸器傳動效率 0.99,卷筒軸
25、的軸承傳動效率 0.98,卷筒傳動效率 0.96。 η w2 η =0.962( 0.992 0.99)2 0.972 0.992 0.982 0.96=0.85 Pd=2200 x 1.6/1000 x 0.85=4.14 kw 2) 確定電動機轉(zhuǎn)速 卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為 nw=60 x 1000v/ 3.14D=60 x 1000 x 1./36.14 x 450=67.94r/min 取 V 帶傳動比 i1=2~4 , 單極齒輪傳動比 i2=3~5 ,w 則總傳動比范圍 i=6~20 故電動機轉(zhuǎn)速范圍為: nd= i2 nw =(60~20)
26、x 67.94=408~1359r/min 經(jīng)查表得有兩種適用的電動機型號 額定功率 P ( kw) 滿載轉(zhuǎn)速 (r/min) 方案 電動機型號 ed 1 Y160M2—8 5.5 720 2 Y132M2—6 5.5 960 綜合考慮電動機和裝動裝置尺寸,重量以及減速器的傳動比,其中 1 號電動機 總傳動比比較適用, 傳動裝置結(jié)構較緊湊。 所選電動機額定功率 Ped=5KW,滿載轉(zhuǎn) 速 nm=720r/min 3、計算總傳動比和分配傳動比 由選定電動機的滿載轉(zhuǎn)速 nm 和工作
27、機主動軸的轉(zhuǎn)速 nw,可得傳動裝置的總傳動比為 i = nm / nw =720/67.94 =10.60 傳動裝置的實際傳動比要由選定的齒輪齒數(shù)或帶輪基準直徑準確計算,因而很可能與設定的傳動比之間有誤差。一般允許工作機實際轉(zhuǎn)速,與設定轉(zhuǎn)速之間的相對誤差為( 3~5)% 對于多級傳動 i 為 i =i12 i22 i32 ```````````2 in 計算出總傳動比后,應合理地分配各級傳動比,限制傳動件的圓周速度以減小動載荷,降低精度 . 分配各級傳動裝置傳動比: 取帶傳動比 齒輪傳動比 i2=3.5。 i1=3。 4、計算傳
28、動裝置的運動和動力參數(shù) 為了進行傳動件的設計計算,應首先推算各軸的轉(zhuǎn)速。功率和轉(zhuǎn)矩。 則各軸的轉(zhuǎn)速為 1)、各軸轉(zhuǎn)速 nⅠ =nm / i1 =720/3=240r/min nⅡ = nⅠ / i 2=240/3.5=68.6/min n 卷= nⅡ =68.6r/min 2)、各軸的輸入功率 PⅠ =pd2 η 1 =4.14 x 0.96=3.971kw PⅡ = PⅠ 2 η12= 3.97x0.99x0.97 =3.80 kw P 卷 = PⅡ 2 η 23 = 3.80x0.99x0.99=2.4 kw 3)
29、各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 Td =95502 4.14/720=54.9N2 m TⅠ= Td 2 i12 η 1=54.9x3x0.96 =158N2 m TⅡ = TⅠ 2 i22 η 23=158x 4x 0.99x 0.97 =531 N2 m T 卷 = TⅡ 2 i32η42η2=531x1x0.99 x0.99 =520N2 m 參數(shù) 軸名 電動機軸 一軸 二軸 卷筒軸 轉(zhuǎn)速 ( r/min ) 720 240 68.6 68.6 n
30、 輸入功率 P(kw) 4.14 3.97 3.80 3.74 輸入轉(zhuǎn)矩 T(N.m) 54.9 158 531 520 傳動比 i 3 3.5 1 效率 η 0.96 0.96 0.98 五、傳動零件的設計計算 ( 1)帶傳動的設計計算 1、計算功率 Pc Pc=KAP=1.2 x 5
31、.5=6.6kw
2、選帶型
據(jù) Pc=6.6 kw ,n=720r/min , 由表 10-12 選取 A 型帶
3、帶輪基準直徑 帶輪直徑較小時結(jié)構緊湊,彎矩應力不大,且基準直徑較小時,單根 V 帶所能傳遞的基本額定功率也較小,從而造成帶的根數(shù)增
多,因此一般取 dd1 32、壓力,容
易打滑。所以帶傳動需要驗算帶速,將帶速控制在
5m/s 33、=2 x500+3.14x(140+425)/2+(425- 140) 2/ 4x500 =1927.66 mm
由表 10-2選取相近的 Ld=2000mm
6.確定中心距
中心距取大些有利于增大包角,但中心距過大會造成結(jié)構不緊湊,在載荷變化或高速運轉(zhuǎn)時,將會引起帶的抖動,從而降低了帶傳動的工作能力,若中心距過小則帶短,應力循環(huán)次數(shù)增多,使帶易發(fā)生疲勞破壞,同時還使小帶輪包角減小,也降低了帶傳動的工作能力,確定中心距
a=a0+(Ld1 – Ld2)/2=536 mm
amin=a- 0.015Ld=506mm
amax=a+0.0 34、3Ld=596mm
。
若 a1 過小可以加大中心距,改變傳動
7、驗算小帶輪包角
要求 a1>120
比或增設張緊輪, a1 可由下式計算
。
[57.3 x (dd2 -
。
a1=180 -
dd1 )/ a ] =149
。
a1>120 故符合要求
8、單根 V 帶傳動的額定功率 根據(jù) dd1 和 n 查圖 10-11 得: P1=1.4 kw
9、單根 V 帶額定功率增量 根據(jù)帶型及 i 查表 10-5 得: P1=0.09kw
10、確定帶的根數(shù) 為了保證帶傳動不打滑,并具有一定的疲勞強度,必 35、須保證每根 V 帶所傳遞的功率不超過它所能傳遞的額定功率有
查表得 10-6: Ka=0.917
查表得 10-7: Kl=1.03
c [(
P +
P) K K
]
=4.68
Z=P /
1
a l
所以取 Z =5
11、單根 V 帶初拉力
查表 10-1 得 q =0 . 10kg/m
F0 =500[(2 .5/ Ka) -1]( Pc /zv)+qv 2 =218N
12、作用在軸上的力
為了進行軸和軸承的計算,必須求出
V 帶對軸的壓
力 FQ
FQ =2Z 36、F0 SIN( a1 /2) =2100.7N
13 、注意事項
※ 檢查帶輪尺寸與傳動裝置外廓尺寸的相互關系,帶輪直徑與電動機的中心高應相稱,帶輪軸孔的直徑,長度應與電動機的軸直徑長度對應,大帶輪的外圓半徑不能過大,否則回與機器底座相互干涉等。
※帶輪的結(jié)構形式主要取決于帶輪直徑的大小,帶輪直徑確定后應驗算實際傳動比和帶輪的轉(zhuǎn)速。
( 2)齒輪傳動的設計計算
已知 i=3.5 n1=240 r/min 傳動功率 p=3.97
兩班制,工作期限 10 年 37、,單向傳動載荷平穩(wěn)
1 、選材料與熱處理。 所設計的齒輪屬于閉式傳動 ,通常才用軟齒面的鋼制齒
輪 ,小齒輪為 45 號鋼 ,調(diào)質(zhì)處理,硬度為 260HBW,大齒輪材料也為 45 鋼,正火處理,硬度為 215HBS,硬度差為 45HBS較合適。
2、選擇精度等級 ,輸送機是一般機械,速度不高,故選擇 8 級精度。
3、按齒面接觸疲勞強度設計。
本傳動為閉式傳動,軟齒面,因此主要失效形式為疲勞點蝕,應根據(jù)齒面接觸疲勞強度設計,根據(jù)式 (6-41)
d1> (671/ [σH])2kT1(i+1)/
1)載荷因數(shù) K.
圓周速度不大 ,精度不高 38、,齒輪關于軸承對稱布置 ,按表 6-9 取 K =1.2.
2)轉(zhuǎn)矩 T
T=9.55X106XP/n1=9.55x106X 3.97/240=160000N2 mm
3)彎曲后減切應力[ σH]
據(jù)式(6-42)
σH] =σHmin/ SHmin2 zN
由圖 6-36 查得 . σHlim1 =610Mpa, Hlim2 =500Mpa
接觸疲勞壽命系數(shù) ZN 按一年 300 工作日,兩班制工作每天 16 小時,由公式
N=60njth算得
N1 =60 X 240 X 10X 300X16 =0.69X109
N2 39、= N1/i =0.69X109/3.5=0.19 X109
查圖 6-37 中曲線:
ZN1 =1.02
ZN2 =1.12
按一般可靠性要求,取 SHmin =1
[σH1]=σHlim1x Zn1/ SHmin =610x 1.02/1 Mpa =622.2 Mpa
[σH2]=σHlim2x Zn2/ SHmin =500 x 1.12/1 Mpa =560Mpa
4)計算小齒輪分度圓直徑 d1
查表取 6-11 齒寬系數(shù) 1.1
d1> = (671/ [σH])2k 40、T1(i+1)/ i
=68.6mm
取 d1=70 mm
5)計算圓周速度 V
V=3.14n1d1/60x1000=3.14x240x70/60x1000=0.879m/s
因 V<6 m/s,故去取 8 級精度合適。4、確定主要參數(shù),計算主要幾何尺寸。
取小齒輪 齒數(shù) 為
Z1=20 Z2=ixZ1=70
m=d1/Z1=3.5mm
取標準 模數(shù) m=3.5mm
分度圓直徑
d1=mz1=3.5x20=70mm
d2=mz2=3.5x70=245mm
1) 中心距 a a = (d1+d2)/ 2=1 41、57.5mm
2) 齒寬 b b = 1.1 x 70 =77mm
取 b2 = 77mm 則 b1 = 5 + b2 =77+5 =82mm
3) 齒頂高 ha
ha= ha* m=3.5mm
齒根高 hf
hf=(ha* +c* ) m=1.25x3.5=4.375
5、校核彎曲疲勞強
根據(jù)式 (6-44)
σbb =2kT1/bmd12 YFS
1)復合齒形因數(shù) YFS 如圖 6-39 得, YFS1=4.35 , YFS2 =3.98
2 ) 彎曲疲勞許用應力
[σbb]= σbblim/ Sf 42、min xYN
由圖 6-40 的彎曲疲勞極限應力
σ bblim1 =σbblim1=490Mpa
σ bblim2 =410 Mpa
由圖 6-41 得彎曲疲勞壽命系數(shù) YN ;YN1 =1(N1>N0,N0 =3x106)
YN2=1 (N2>N0, N0 =3x106)
彎曲疲勞的最小安全 SFmin,按一般可靠性要求,取 SFmin =1,計算得彎曲疲勞許用應力為:
[σbb1] =σbblim1x YN 1/ SFmin =(490/1)X 1 =490 Mpa
[σbb2] =σbblim2 x YN 2/ SFmin =(4 43、10/1)X 1 =410Mpa
3)校核計算:
σ bb1=2kT1/bmd12 YFS1=2 X 1.2 X160000X 4.35/82X 3.5X 70 =83.15<[σbb1]
σ bb2=2kT1/bmd12 YFS2=2 X 1.2 X 160000X3.98/77 X 3 .5X 70
=81<[σbb2]
故彎曲疲勞強度足夠.
六、軸的計算
1、Ⅱ軸的設計
( 1)選擇軸的材料 ,確定許用應力 .
選用軸的材料為 45 號鋼 ,調(diào)質(zhì)處理 , 44、查表 12-1 知
σ b1=σb2 =650 Mpa, σS1=σS2=360 Mpa , 查表 12-6可知
[σ+1]bb=215 Mpa[σ0]bb=102 Mpa, [σ-1 ]bb=60 Mpa
( 2)按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑
單級齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸 ,輸出端與聯(lián)軸器相連接 ,從結(jié)構要求考慮輸入端軸徑應最小 ,最小直徑為 :
查表 12-5 可得 ,45 鋼取 C =118,則
考慮鍵槽的影響以及聯(lián)軸器孔徑系列標準 ,取 d =48mm
(3)齒輪上作用力的計算
齒輪所受的轉(zhuǎn)矩為
T 45、=9.55X106X P2/ n2=9.55X106X 3.80/68.6=530000 N2 mm
齒輪作用力:
圓周力 FT =2T/d2 =2 x 530000/245=4326.5N
徑向力
軸向力
Fr = =4326.5Xtan20=1574.7N
Fa=0
(4)、軸的結(jié)構設計
軸結(jié)構設計時,需同時考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式,按比例繪制軸承結(jié)構草圖.
1、確定軸上零件的位置及固定方式
單級齒輪減速器,將齒輪布置在箱體內(nèi)壁的中央,
軸承對稱布置在齒輪兩邊,軸外 46、伸端安裝聯(lián)軸器。
齒輪靠軸環(huán)和套筒實現(xiàn)軸向定位和固定,靠平鍵和過盈配合實現(xiàn)周向固定,兩段
軸承靠套筒實現(xiàn)軸向定位,靠過盈配合實現(xiàn)周向固定;軸通過兩端軸承實現(xiàn)軸向定位;靠過盈配合分別實現(xiàn)軸向定位和周向固定。
2 .確定各段軸的直徑。
將估算軸直徑 d =48 mm作為外伸直徑 d1,與聯(lián)軸器相配合,
考慮聯(lián)軸器用軸肩實現(xiàn)軸向定位,取第二段直徑為d2 =51mm,齒輪和右端軸承從右端轉(zhuǎn)入,考慮裝拆方便及零件固定的要求,裝軸承處軸徑d3 應大于 d2,考慮滾動軸承直徑系列,取 d3 =55 mm,為便于齒輪裝拆,與齒輪配合處軸徑d4 應大于d3,取 d4 47、 =57 mm,齒輪左端用軸環(huán)固定,右端用套桶定位,軸環(huán)直徑d5,滿足齒輪定位的同時,還應滿足左側(cè)軸承的安裝要求,根據(jù)選定軸承型號,確定左端軸承型號與右端軸承型號相同,取 d6 =55mm。
3 .選取軸承型號,
初選軸承型號為深溝球軸承,代號為6011,查手冊可得軸承寬度 B =18 mm
4 .確定各端軸的長度
綜合考慮軸上零件的尺寸 B與減速器箱體尺寸的關系,確定各段軸的長度。
5 軸的結(jié)構簡圖
(5)校核軸的強度
1 、畫出計算簡 48、圖 計算支反力和彎距,由軸的結(jié)構簡圖可以確定軸承支點跨矩,唷撲此可畫出軸的受力簡圖。
水平支反力 FRBX= FRDX=Ft/2==4326.5/2=2163.3N
水平面彎矩
M
CH
RBX
=
F
X70=151427.5 N2 mm
RBZ
RDZ
R
垂直面支反力 F
=F
=
F /2=787.4N
垂直面彎矩
M = F
X 70=55115 N2
mm
CV
RBZ
合成彎矩
2、計算當量彎 49、矩 Me
轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)考慮,應力折合系數(shù)為
a=[σ-1]bb/ [σ0]bb=60/102=0.59
最大當量彎矩
3、 校核軸徑 由當量彎矩圖可知 C 剖面當量彎矩最大為危險面
校核該截面的直徑
考慮該
截面上鍵槽的影響,直徑增加3%,則 d=1.03 x39 =40 mm
結(jié)構設計確定的直徑為 55mm,強度足夠。
50、
2、Ⅰ軸的設計
1)選擇軸的材料 ,確定許用應力 .
選用軸的材料為 45 號鋼 ,調(diào)質(zhì)處理 ,查表 12-1 知σb 1=σb 2 =600 Mpa,
σ S1=σS2=300 Mpa, 查表 12-6可知[σ+1]bb=200 Mpa
[σ0]bb=95Mpa, [σ-1 ]bb=55 Mpa
( 2)按扭轉(zhuǎn)強度 51、估算軸的最小直徑
取 d=31mm
(3)齒輪上作用力的計算
齒輪所受的轉(zhuǎn)矩為
T=9.55X106X P/ n=160000N2 mm
齒輪作用力:
圓周力 FT =2T/d1 =2 x 160000/70=4571N
徑向力 Fr =
=1664N
軸向力 Fa=0
4)、軸的結(jié)構設計
1、軸結(jié)構設計時
需同時考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式,按比例
繪制軸承結(jié)構草圖. 確定軸上零件的位置及固定方式,單級齒輪減速器,將齒輪布置在箱體 52、內(nèi)壁的中央,。軸承對稱布置在齒輪兩邊,
2 .確定各段軸的直徑。
將估算軸直徑 d1=31,取第二段直徑為 d2 =35mm,,考慮裝拆方
便及零件固定的要求,裝軸承處軸徑d3 應大于 d2,考慮滾動軸承直徑系列,取
d3 =40 mm,考慮軸承定位取 d4 =52上面有齒輪,一體式。根據(jù)選定軸承型號,確定左端軸承型號與右端軸承型號相同,取d5 =40 mm。
3、選擇軸承型號 初選型號為深溝求軸承 代號 6008
4、畫出軸的結(jié)構草圖
53、
5 校核軸的強度
1 畫出計算簡圖 計算支反力和彎距,由軸的結(jié)構簡圖可以確定軸承支點跨矩,唷撲此可畫出軸的受力簡圖。
水平支反力 FRBX= FRDX=Ft/2=4571/2=2286N
水平面彎矩
M
CH
RBX
70=160020 2
=
F
X
N mm
RBZ
RDZ
R
垂直面支反力 F
=F =
F /2=1664/2=832N
垂直面彎矩
M =832X 70=58240N2 mm
CV
合成彎 54、矩
2、計算當量彎矩 M e
轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)考慮,應力折合系數(shù)為
a=[σ-1]bb/ [σ0]bb=55/95=0.58
最大當量彎矩
3、 校核軸徑 由當量彎矩圖可知 C 剖面當量彎矩最大為危險面
校核該截面的直徑
結(jié)構設計確定的直徑為 50mm,強度足夠。
55、
七、軸承的校核
1. Ⅰ軸軸承的選擇
由任務知減速器采用的是一級圓柱齒輪減速器,載荷的方向只有徑向力和圓周
力,無軸向力,故可以選用比較廉價的深溝球軸承 60000 型。再由軸的結(jié)構可知,軸承的內(nèi)徑為 40mm。即內(nèi)徑代號 08.故初選 6008,因為無軸向力,故載荷
P 就等于軸承承受的 Fr 由軸受力圖可得。
56、
1. Ⅱ軸軸承的選擇
由軸承一選擇的思路可初選軸承型號為 6011 因為無軸向力,故載荷 P 就等于軸承承受的 Fr 由軸受力圖可得。
八、聯(lián)軸器的校核
彈性柱銷聯(lián)軸器
選擇聯(lián)軸器類型,為緩和振動和沖擊,選擇彈性柱銷聯(lián)軸器選擇聯(lián)軸器型號,計算轉(zhuǎn)矩,由表 15-1 57、 查取 K = 1.4 ,按式計算
九、鍵聯(lián)接的選擇與計算
1、大齒輪與軸的配合 d =57mm
取普通平鍵聯(lián)接鍵
3
<
σ
σP=4T/dhl =194.72 x 4 x 10
P]
[
/52 x 10 x 56 =26.74
P
故可用
鑄鐵[σ ]=70 ~ 80
2、聯(lián)軸器與軸的配合 d1=36 mm 查得 鍵 10 x 8
58、L = 63 mm
則σP =4T/dhl =4x 194.72x103 / 36 x 8 x 63 =42.<9[ σP]
滿足要求。
十、減速器箱體的主要結(jié)構尺寸
箱體壁厚 δ=0.1252 α+1 取 8 mm δ1 =8
mm
箱蓋壁厚 δ=0.1252 α+1 取 8 mm δ2 =8 mm
箱蓋凸緣厚度 b1 =1.5δ 2 =1.5X8 =12 mm
箱座凸緣厚度 b =1.5δ1 =1.5 X8 =12 mm
箱座底凸緣厚度 b2 =2.5δ1 =2.5 X8 =20 mm
地腳螺釘直徑 59、 df =0.036Xα +12 =0.036X157.5+12 =17.67 mm 取 M20
地腳螺釘數(shù)目
n =4
軸承旁連接螺栓直徑
d1 =0.75X20=15mm
取 M16
蓋與座連接螺栓直徑 d
=0.4d =0. 4 X20 =8 mm
取 M10
2
f
檢查孔蓋螺釘直徑 d4=0.3 df =0.3 X20 =6mm
取 M 8
定位銷直徑 d =0.8 d2 =0.8X8 =6.4mm
取 8
d d d 到外壁箱距離 C
26
23 1 60、6
f
1 2
1
d d 到凸像距離
C
24
14
1
2
2
軸承旁凸臺半徑
1
2
R =C =20
凸臺高度
外箱壁至軸承座端面的距離
L1
C1+C2(5~10)=23+21+7=51
齒輪頂圓與內(nèi)箱壁見的距離△ 1 > 1.2X8 =9.6mm
取 11mm
齒輪端面與內(nèi)箱壁間的距離△ 2 >8mm
取 9mm
軸承端蓋外徑 D=90mm
軸承旁連接螺栓距離 有 61、結(jié)構確定
十一、潤滑方式的選擇
潤滑油的選用方式
飛濺潤滑 傳動見的傳動帶起潤滑油直接濺入軸承內(nèi),或先濺到箱壁上,順著內(nèi)壁流入箱體的油溝中,再沿油溝流入軸承內(nèi),此時端蓋部分必須開槽,并將端蓋端部的直徑取小些,以免油路堵塞
十二、技術條件
1、裝配前,全部零件用煤油清洗,箱體內(nèi)不許有雜物存在,在內(nèi)壁涂兩次不被機油
侵蝕的涂料。
2、用鉛絲檢驗裝配間隙。其間隙不小于0.16 mm,鉛絲不得大于最小間隙的 4 倍;
3、用涂色法檢驗斑點。齒高接觸斑點不小于百分四十;齒長接觸斑點不小于百分
五十。必要時可采用研磨或刮后研磨,以便改善接觸 62、情況;
4、調(diào)整軸承時所留軸向間隙如下:
φ40 為 0.05 mm ~0.1 mm;φ55 為 0.08~0.15 mm;
5、裝配時,部分面不允許使用任何填料,可涂以密封油漆或水玻璃。試轉(zhuǎn)時應檢查
部分面、各接觸面及密封處,均不準漏油;
6、箱座內(nèi)裝 SH0357—92 中的 50 號工業(yè)齒輪油至規(guī)定高度;
7、表面涂灰色油漆。
十三、參考資料
1、陳立德 2機械設計基礎 2第2 版 2北京:高度教育出版社, 2004
2、《機械設 63、計師手冊》編寫組 2機械設計師手冊 2北京:機械工業(yè)出版社1998,
3、吳宗澤 2羅圣國 2機械設計課程設計手冊 2第2 版 2北京:高等教育出版社, 1999
4、龔 義 2機械設計課程設計指導書 2第2 版 2 北京: 高等教育出版社, 1990
5、盧頌峰 2機械零件課程設計手冊 2北京:中央廣播電視大學出版社,1985
6、浙江大學機械零件教研室,機械零件課程設計 2杭州:浙江大學出版1983社,
7、上海交通大學機械原理及設計零件教研室 2機械零件課程設1980計2
8、哈爾濱工業(yè)大學等 2機械零件課程設計指導書 2北京:高等教育出版社1982,
9、陳于萍 2互換性與測量技術基礎 2北京:機械工業(yè)出版社,1998
10、王中發(fā) 2機械設計 2北京:北京理工大學出版社,1998
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