机械设计基础专业课程设计项目说明指导书范文.doc
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1、机械设计基本课程设计 船舶与海洋工程级1班 第3组组长:xxx 成员:xxx xxx xxx二一五年六月二十七日机械设计基本课程设计阐明书设计题目: 单级蜗轮蜗杆减速器 学 院: 航运与船舶工程学院 专业班级: 船舶与海洋工程专业一班 学生姓名: xxx 指引教师: xxx 设计时间: -6-27 重庆交通大学航运与船舶工程学院级船舶与海洋工程机械设计基本课程设计任务书1. 设计任务设计某船舶锚传动系统中蜗杆减速器及有关传动。2. 传动系统参照方案(见下图)锚链输送机由电动机驱动。电动机1通过联轴器2将动力传入单级蜗杆减速器3,再通过联轴器4,将动力传至输送锚机滚筒5,带动锚链6工作。 锚链输
2、送机传动系统简图1电动机;2联轴器;3单级蜗杆减速器; 4联轴器;5锚机滚筒;锚链 3. 原始数据 设锚链最大有效拉力为F(N)=3000 N,锚链工作速度为v=0.6 m/s,锚链滚筒直径为d=280 mm。4. 工作条件锚传动减速器在常温下持续工作、单向运动;空载起动,工作时有中档冲击;锚链工作速度v容许误差为5%;单班制(每班工作8h),规定减速器设计寿命8年,大修期为3年,小批量生产;三相交流电源电压为380/220V。5. 每个学生拟完毕如下内容(1)减速器装配图1张(A1号或A0号图纸)。(2) 零件工作图23张(如齿轮、轴或蜗杆等)。(3)设计计算阐明书1份(约60008000字
3、)。目录1、运动学和动力学计算12、传动件设计计算53、蜗杆副上作用力计算84、减速器箱体重要构造尺寸95、蜗杆轴设计计算116 、键连接设计147、轴及键连接校核计算158、滚动轴承寿命校核189、低速轴设计与计算1910、键连接设计2211、润滑油选取2212、附件设计2313、减速器附件选取24参照文献:26 1、运动学和动力学计算计算项目计算过程及阐明计算成果一、选取电动机1、选取电动机类型按工作规定和条件,选用Y系列全封闭笼型三相异步电 动机。 2、选取电动机功率 工作机所需功率为:Pw=Fv/(1000)=3000 0.6/(10000.96)1.875KW; 电动机输出功率为:=
4、/=Fv/1000 由电动机值工作几之间总效率 = 式中:、分别为联轴器(2个),蜗杆传动轴承(2对),滚筒轴承及蜗杆传动效率。由参照文献机械设计课程设计手册 贾北平 韩贤武 主编 华中科技出版社第7-8页表2-3=0.992、=0.99 、=0.98、=0,79 则 =0.75 =1.875/0.75=2.5KW=0.75=2.5KW 3、拟定电动机转速 滚筒工作转速为=由于由参照文献机械设计课程设计手册 贾北平 韩贤武 主编 华中科技出版社第5-6页表2-2,蜗杆传动传动比=1040,则总传动比合理范畴为 =1040因而,电动机转速可选范畴为 =1040(409.51638.0)r/min
5、4、 拟定电动机型号 符合这一范畴电动机同步转速有750r/min、1000r/min、1500r/min。依照工作机所需要电动机输出功率和电动机同步转速,由参照文献机械设计课程设计手册 贾北平 韩贤武 主编 华中科技出版社附录B可查出合用电动机型号分别为 Y132S-6 Y100L2-4 Y132M-8。相应技术参数及传动比比较状况见下表:电动机型号额定功率电动机转速(r/min)传动装置传动比/kw同步转速满载转速总传动比Y132S-63100096023.44Y100L2-431500143034.92Y132M-8375071017.39综合考虑电动机和传动装置尺寸、质量以及涡轮传动传
6、动比,选取Y132S-6型电动机较为适当,即电动机额定功率=4kW,满载转速=960r/min 总传动比适中,传动装置较紧凑。Y132S-6型电动机重要尺寸和安装尺寸见下表:中心高H外形尺寸L(AC/2AD)HD底角安装尺寸AB地脚螺栓孔直径K轴身尺寸DE装键部位尺寸FGD132475345315216140123880103338电动机型号:Y132S-6二、计算传动装置各轴运动和动力参数)1)各轴转速轴 =960 r/min轴 =/=960/23.44=40.96 r/min滚筒轴nw=44.96 r/minn0=960 r/minn1=960 r/minn2=44.96r/minnw=4
7、4.96r/min2)各轴输入功率=0.992、=0.99 、=0.98、=0,79 轴 P1 =Pd=2.50.992x0.99=2.4552KW 轴 P2 =P1=2.4280.990.79=1.92KW滚筒轴 PW =P2=1.8750.9920.98=1.867KWP1 =2.4552KWP2 =1.92KWPW =1.867KW3) 各轴输入转矩 电动机轴 T0 =9550Pd/n0=95502.5 /960=24.87Nm轴 T1 =9550P1/n1=95502.4552 /960=24.42Nm 轴 T2 =9550P2 /n2=95501.92/40.96=447.66Nm滚
8、筒轴 TW=9550PW/nW=95501.867 /40.96=435.30NmT0 =24.87NmT1 =24.42NmT2=447.66NmTW =435.30Nm参数电动机轴轴轴滚筒轴转速n(r/min)输入功率P/KW输入转矩T(Nm)9602.524.879602.455224.4240.961.92447.6640.961.867435.30传动比23.44 2、传动件设计计算2.1蜗杆副设计计算2.1.1选取材料蜗杆:45钢,表面淬火45-55HRC;蜗轮:10-3铝青铜ZCuAl10Fe3,砂模锻造,假设相对滑动速度vs6m/s2.1.2拟定许用应力依照参照文献机械设计基本
9、(第六版)杨可桢 程光蕴 李仲生 钱瑞明 主编 高等教诲出版社第201-202页表12-5和表12-6许用接触应力 H=200MPa许用弯曲应力 F=80MPa2.1.3参数选取蜗杆头数 Z1=2蜗轮齿数 Z2=iZ1=23.442=46.88 则Z2取47使用系数 KA=1.3综合弹性系数 ZE=150接触系数Z 取d1/a=0.4 由图12-11得,ZP=2.8见参照文献机械设计基本(第六版)杨可桢 程光蕴 李仲生 钱瑞明 主编 高等教诲出版社第201页图12-112.1.4拟定中心距a取整:a=145mm查询参照文献机械设计基本(第六版)杨可桢 程光蕴 李仲生 钱瑞明 主编 高等教诲出版
10、社第195页表12-1可得若取m=6.3,d1=63mm 则d2=mZ2=6.3X4.7=296.1mm则中心距a为2.1.4验算蜗轮圆周速度v2、相对滑动速度vs、及传动总效率1)蜗轮圆周速度v22)导程角 由3)相对滑动速度vs 与初选值相符,选用材料适当4)传动总效率 查询参照文献机械设计基本(第六版)杨可桢 程光蕴 李仲生 钱瑞明 主编 高等教诲出版社第204页表12-7及公式(12-13)可知当量摩擦角 原预计效率0.75与总效率相差较大,需要重新验算。2.1.5验算蜗轮抗弯强度蜗轮齿根抗弯强度验算公式为其中当量齿数 查询参照文献机械设计基本(第六版)杨可桢 程光蕴 李仲生 钱瑞明
11、主编 高等教诲出版社 第177页图11-8可得因此强度足够2.2计算蜗杆传动等其她几何尺寸2.2.1蜗杆有关几何尺寸计算及其阐明计算成果分度圆直径 齿顶高 全齿高 齿顶圆直径 齿根圆直径 蜗杆螺旋某些长度(由于当m10时,b1加长1525mm,故取b1=110mm;参见参照文献机械设计惯用公式速查手册张继东 编 机械工业出版社 第103页)蜗杆轴向齿距 d1=63mmha1=6.3mmh1=14.20mmda1=75.60mmdf1=47.88mmb1=110mmPa1=19.78mm2.2.2蜗轮有关几何尺寸计算及其阐明计算成果分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径外圆直径 蜗轮齿宽 轮缘宽度
12、d2=296.10mmda2=308.70mmdf2=280.98mmde2=318.20mmb2=48.09mm取B=56.70mm2.2.3热平衡计算取油温t=65,空气温度t=20,通风良好,取15W/(m2),传动效率为0.75;由公式 得:其中=3kw =453、蜗杆副上作用力计算3.1.1已知条件 1)高速轴传递转矩 T1=24870Nmm转速 n1=960r/min分度圆直径 d1=63mm 2)低速轴传递转矩 T2=447660Nmm转速 n2=40.96r/min分度圆直径 d2=296.1mm3.1.2蜗杆上作用力 1)圆周力 其方向与力作用点圆周速度方向相反2)轴向力 其
13、方向与蜗轮转动方向相反3)径向力 其中n=20其方向力由力作用点指向轮1转动中心3.1.3蜗轮上作用力 蜗轮上轴向力、圆周力、径向力分别与蜗杆上相应圆周力、轴向力、径向力大小相等,方向相反,即蜗轮上作用力为:Fa2=Ft1;Ft2=Fa1;Fr2=Fr14、减速器箱体重要构造尺寸 依照参照文献机械设计课程设计手册 贾北平 韩贤武 主编 华中科技出版社 第18-20页表4-1和表4-3得 单位: mm名称符号尺寸关系尺寸大小箱座壁厚0.04+3810箱盖壁厚11=0.08589箱盖凸缘厚度b11.5113箱座凸缘厚度b1.516箱座底凸缘厚度b22.526地角螺钉直径df0.036+12M20地
14、角螺钉数目n44轴承旁连接螺栓直径d10.75 dfM16盖与座连接螺栓直径d2(0.50.6) dfM10连接螺栓Md2间距l150200170轴承端盖螺钉直径d3(0.40.5) dfM10视孔盖螺钉直径d4(0.30.64) dfM8定位销直径d(0.70.8) d2M8Mdf、Md1、Md至外箱壁距离C1见表4-326,22,16Mdf、Md1、Md至凸缘边沿距离C2见表4-324,20,14轴承旁凸台半径R1C214凸台高度h依照低速轴轴承座外径拟定外箱壁至轴承座端面距离l1C1+C2+(510)5560箱盖、箱座肋骨m1、m2m10.851、m20.857.4、8.7轴承端盖外径D
15、2D+(55.5),D-轴承外径(125)125轴承旁螺栓距离ssD2125 减速器零件位置尺寸单位:mm代号名称荐用值/mm代号名称荐用值/mm1齿顶圆至箱体内壁距离157箱底至箱底内壁距离202齿轮端面至箱体内壁距离10H减速器中心高3轴承端面至箱体内壁距离轴承用脂润滑时轴承用油润滑时4L1箱体内壁至轴承座孔外端面距离4旋转零件间轴向距离12L2箱体内壁轴向间距5齿轮顶圆至周彪面距离13L3轴承座孔外端面间距6大齿轮顶圆至箱体底面内壁间距35e轴承端盖凸缘厚度125、蜗杆轴设计计算5.1.1已知条件1)参数 传递功率 P1=2.455KW,转速n1=960r/min,转矩T1=24.42N
16、m,分度圆直径63mm,df1=47.88宽度b1=110mm2)材料选取因传递功率不大,并对重量及构造尺寸无特殊规定,因此选用惯用45号钢,考虑到蜗轮、蜗杆有相对滑动,因而蜗杆表面采用淬火解决。5.1.2初算轴径 初步拟定蜗杆轴外伸段直径。因蜗杆轴外伸段上安装联轴器,故轴径可由下式求得:查询参照文献机械设计基本(第六版)杨可桢 程光蕴 李仲生 钱瑞明 主编 高等教诲出版社 第250页表14-2可得 45钢C值为118107,故取1185.2构造设计5.2.1轴承部件构造设计蜗杆速度为 依照参照文献机械设计课程设计手册贾北平 韩贤武 主编 华中科技出版社 第16页得由于当蜗杆圆周速度v45m/
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