牛头刨床设计计算说明书.doc

《牛头刨床设计计算说明书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《牛头刨床设计计算说明书.doc（29页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、需要全套图纸资料的网友请先下载此篇文档并留下Email，我会将资料发至你的邮箱吉 林 大 学设 计 计 算 说 明 书设 计 题 目：牛 头 刨 床机械科学与工程学院机械工程及自动化专业机械410507班41050705号设 计 者： 指导教师： 2007年3月10日目 录1 设计题目.31.1 工作原理.31.2 设计要求.31.3 设计内容.32 设计计算过程.32.1 传动方案的拟定与分析.32.2 选择电动机.42.3 机械系统运动和动力参数计算.52.4带传动的设计计算.62.5高速级斜齿轮传动的设计计算.82.6低速级斜齿轮传动的设计计算.112.7 三轴的设计计算及校核.162.

2、8 滚动轴承的选择计算.202.9 键联接的选择及验算.252.10 联轴器的选择.272.11 箱体设计.272.12 润滑方式和密封装置的选择.273 设计小结.283.1 课程设计的体会.283.2 设计的优缺点.283.3 设计的改进意见.284 参考文献.28设 计 计 算 说 明 书主 要 设 计 计 算 过 程主要结果1 设计题目1.1 工作原理牛头刨床是一种靠刀具的往复直线运动及工作台的间歇运动来完成工件平面切削加工的机床。电动机经过减速传动装置（V带和齿轮传动）驱动执行机构（导杆机构和凸轮机构）完成刨刀的往复运动和间歇移动。1.2 设计要求（1）电动机轴与输出曲柄轴平行,允许

3、曲柄转速偏差为5%;（2）使用寿命10年，每日一班制工作;（3）载荷有轻微冲击;（4）执行机构的传动效率按=0.95计算；（5）要求传动系统有过载保护；（6）按小批量生产规模设计；（7）已知工作机工作的最大功率=3.1kW。1.3 设计内容（1）确定传动装置的类型，画出机械系统传动方案简图；（2）选择电动机，进行传动装置的运动和动力参数计算；（3）传动系统中的传动零件设计计算；（4）绘制减速器装配图草图和装配图各1张（A0）;（5）绘制减速器箱体零件图1张（A1）、齿轮及轴的零件图各1张（A2）。2 设计计算过程2.1 传动方案的拟定与分析（1）方案1：图1（2）方案2：图2（3）两种方案的比

4、较与选择。选择方案1。理由如下：a.方案2中齿轮啮合力及带传动拉力在轴承1上分担较重，方案1中齿轮啮合力在轴承2上分担重于轴承1，两轴承上的载荷接近，结构合理；b.方案2中带传动拉力会使轴弯曲，带轮距小齿轮距离近，造成齿轮传动沿齿宽方向载荷分布不均匀，方案1中带轮与小齿轮距离远，对齿轮传动影响小，结构合理。2.2 选择电动机（1）选择电动机类型按已知工作条件和要求，选用Y系列一般用途的三相异步电动机（2）选择电动机的容量工作机所需功率：传动装置总效率：由机械设计课程设计第十章表10-1查得各部分效率如下：V带传动效率，齿轮（8级精度）效率，一对滚动轴承效率，万向联轴器效率；所需电机功率：查Y系

5、列电动机技术数据，选电动机额定功率为4kW的Y112M-4电动机。(3) 确定电动机转速电机转速可选范围可选同步转速1500r/min和1000r/min。选用同步转速1000r/min的电动机，查表10-2额定功率为为4kW的Y132M1-6电动机,其满载转速。查表10-3得电动机技术数据和主要尺寸如下表：型号额定功率/kW满载转速同步转速电动机中心高H/mm外伸轴直径和长度D/mmE/mmY132M1-64960100013238802.3 机械系统运动和动力参数计算（1）计算传动装置总传动比和分配各级传动比a.传动装置总传动比 b.分配传动装置各级传动比，取带传动传动比令，代入上式求得：

6、高速级传动比，低速级传动比。（2）计算传动装置的运动和动力参数a.各轴转速1轴转速 2轴转速 3轴转速 b.各轴功率1轴功率 2轴功率 3轴功率 c.各轴转矩电机轴 1轴 2轴 3轴 工作机轴计算结果如下表： 轴名参数电动机轴1轴2轴3轴工作机轴转速功率P/kW转矩T/Nmm传动比i2.53.162.431效率0.950.9600.9600.972.4带传动的设计计算1 确定设计功率由机械设计表5-6查=1.12 选择V带型号由图5-7取用A型V带。3 选择带轮、由表5-7，查取A型带轮，应使，小带轮转速较低，选。验算带速v带速在525m/s之间，选择合适。参考表5-8给出的带轮直径系列，取。

7、转速误差 4 确定中心距a和带长由式（5-18） 初选 带长 查表5-3取中心距 a的调整范围由式（5-4）6 确定V带根数按式（5-21） 由表5-5,插值求得得由表5-10查得由表5-9查得由表5-3查得代入求根数公式（5-21），得取z=4,符合表5-7推荐的轮槽数。7 确定初拉力查表5-4得按式（5-22） 8 计算作用在轴上的压力F带轮直径标准话后，带传动的实际传动比已经与总体设计时发生了变化，准确传动比和各转矩的准确值如下： 轴名参数电动机轴1轴2轴3轴工作机轴转速功率P/kW转矩T/Nmm传动比i2.553.132.411效率0.950.9600.9600.972.5高速级斜齿轮

8、传动的设计计算1 选择齿轮材料和热处理、精度等级材料选45钢，软齿面传动。小齿轮调质，齿面硬度230240HBS，大齿轮正火，齿面硬度190200HBS，精度等级为8级。2 选取齿轮齿数和螺旋角初选，取，传动比不变。初选=103 按齿面接触疲劳强度设计。确定式中各项数值：因载荷有轻微冲击，初选=1.8由表6-6，取由表6-5，选由图6-14，查得由式（6-7）得，由图6-13，查得由式（6-12），由图6-15查得，,由图6-16d查得，取，则取设计齿轮参数将确定后的各项数值代入设计公式，求得：修正：由表6-3查得，由图6-7查得，由图6-19查得，由表6-4查得，则由表6-1，选取第一系列标

9、准模数齿轮主要几何尺寸：圆整中心距，取则4 计算分度圆直径和齿宽取，5 校核齿根弯曲疲劳强度计算当量齿轮端面重合度 由机械原理可知：所以 由图6-28，查得由图6-19、6-20按查得：，；由图6-21查得，,;由图6-22c查得，,由图6-22b查得取，有将确定出的各项数值代入弯曲疲劳强度校核公式：齿根弯曲疲劳强度足够。2.6低速级斜齿轮传动的设计计算1 选择齿轮材料和热处理、精度等级材料选45钢，软齿面传动。小齿轮调质，齿面硬度230240HBS，大齿轮正火，齿面硬度190200HBS，精度等级为8级。2 选取齿轮齿数和螺旋角初选，取，传动比不变。初选=153 按齿面接触疲劳强度设计。确定

10、式中各项数值：因载荷有轻微冲击，初选=1.8由表6-6，取由表6-5，选由图6-14，查得由式（6-7）得，由图6-13，查得由式（6-12），由图6-15查得，,由图6-16d查得，取；取设计齿轮参数将确定后的各项数值代入设计公式，求得：修正：由表6-3查得，由图6-7查得，由图6-19查得，由表6-4查得，则由表6-1，选取第一系列标准模数齿轮主要几何尺寸：圆整中心距，取则4 计算分度圆直径和齿宽取，5 校核齿根弯曲疲劳强度计算当量齿轮端面重合度 由机械原理可知：所以 由图6-28，查得由图6-19、6-20按查得：，；由图6-21查得，,;由图6-22c查得，,由图6-22b查得取，有将

11、确定出的各项数值代入弯曲疲劳强度校核公式：齿根弯曲疲劳强度足够。6 三轴大齿轮精度设计齿轮材料为45号钢。线膨胀系数，箱体为铸铁，线膨胀系数。齿轮工作温度为,箱体工作温度为。按选择的8级精度，查机械设计课程设计表19-3、表19-4，可得：，齿厚偏差计算：由表19-5、19-6知：分度圆弦齿厚分度圆弦齿高齿厚上偏差 齿厚公差齿厚下偏差 假想齿数 跨齿数 公法线长度公称值公法线长度上偏差 公法线长度下偏差 2.7 三轴的设计计算及校核1 拟定轴上零件的装配方案，如下图所示。图32 选择轴的材料轴的材料选45钢，调质处理。由机械设计表8-1查得，。由表8-3，取3 输出轴的功率、转速，转矩4 初估

12、最小轴径由式（8-2）得，考虑单键，从机械设计课程设计表16-2查得，采用弹性柱销联轴器,其公称转矩，许用转速，故取联轴器轴段直径，半联轴器长。5 轴的结构设计各段直径和长度如图3所示。6 按弯扭合成强度条件计算由所确定的结构图可确定出简支梁的支撑距离，。（1）画出轴的计算简图如图4所示。（2）计算轴上外力圆周力 径向力 轴向力 （3）求支反力水平面 图4垂直面支反力（4）计算轴的弯矩，并画弯矩图水平面弯矩 垂直面弯矩 水平面和垂直面弯矩如图4.合成弯矩（5）画转矩图（6）计算并画当量弯矩图转矩按脉动循环变化计算，取，得 校核危险截面可见，轴的强度足够。7 按疲劳强度的安全系数校核计算（1）判

13、断危险截面由于截面C处过盈配合引起的应力集中最严重，同时所受应力又较大，属危险截面，应进行疲劳强度校核的安全系数计算。（2）C截面处疲劳强度安全系数校核抗弯截面系数 抗扭截面系数 合成弯矩转矩 弯曲应力幅 弯曲平均应力 扭转切应力幅 扭转平均切应力 轴肩圆角引起的有效应力集中系数,按附图1b、附图2b查得，由，按附图5查得尺寸系数，；由轴精车加工，按附图8查得表面质量系数=0.93。综合影响系数值为截面C左侧附近由于键槽引起的有效应力集中系数，按附图3、附图4查得，故得综合影响系数值为取上面综合影响系数、中的较大值，故、。轴材料是45钢，查表8-1取弯曲等效系数，扭转等效系数。只考虑弯矩作用的

14、安全系数，由式（8-7）得，只考虑转矩作用的安全系数，由式（8-7）得，由式（8-6）计算安全系数取S=1.51.8，,所以截面C安全。2.8 滚动轴承的选择计算1 一轴轴承的选择计算(1)选择轴承类型和型号选择圆锥滚子轴承30207。查机械设计课程设计表13-4，30207轴承的，e=0.37,Y=1.6（2） 计算轴承的径向载荷。计算外力：圆周力 径向力轴向力 水平面支反力垂直方向支反力合成支反力(2) 计算轴承的轴向载荷因为 ，故轴承1压紧，轴承2放松,(3) 计算动载荷对于轴承1对于轴承2（4）计算轴承寿命 因为，该对轴承的最短寿命为 ，故该对轴承寿命足够。2 二轴轴承的选择计算(1)

15、选择轴承类型和型号选择圆锥滚子轴承30207。查机械设计课程设计表13-4，30207轴承的，e=0.37,Y=1.6（2） 计算轴承的径向载荷。计算外力：圆周力 径向力轴向力 水平面支反力垂直方向支反力合成支反力(2) 计算轴承的轴向载荷因为 ，故轴承1放松，轴承2压紧，(3) 计算动载荷对于轴承1对于轴承2（4）计算轴承寿命 因为，该对轴承的最短寿命为 ，故该对轴承寿命足够。3 三轴轴承的选择计算(1)选择轴承类型和型号选择圆锥滚子轴承30212。查机械设计课程设计表13-4，30212轴承的，e=0.4,Y=1.5（2） 计算轴承的径向载荷。计算轴上外力：圆周力径向力轴向力（3）求支反力

16、水平面 垂直面支反力图5合成支反力(2) 计算轴承的轴向载荷因为 ，故轴承1放松，轴承2压紧，(3) 计算当量动载荷对于轴承1对于轴承2（4）计算轴承寿命 因为，该对轴承的最短寿命为 ，故该对轴承寿命足够。2.9 键联接的选择及验算1 二轴大齿轮键联接强度计算 二轴大齿轮周向定位采用A型普通平键联接，由机械设计课程设计表12-1查得平键截面。键联接的强度计算：根据平键联接的挤压强度条件k=0.5h=0.58mm=4mm,l=L-b=50mm-12mm=38mm,d=40mm, 由表4-1查得，所以平键联接的强度足够。2 二轴小齿轮键联接强度计算二轴小齿轮周向定位采用A型普通平键联接，由机械设计

17、课程设计表12-1查得平键截面。键联接的强度计算：根据平键联接的挤压强度条件k=0.5h=0.58mm=4mm,l=L-b=80mm-12mm=68mm,d=44mm, 由表4-1查得，所以平键联接的强度足够。3 三轴齿轮键联接强度计算三轴齿轮周向定位采用A型普通平键联接，由机械设计课程设计表12-1查得平键截面。键联接的强度计算：根据平键联接的挤压强度条件k=0.5h=0.511mm=5.5mm,l=L-b=70mm-12mm=52mm,d=64mm, 由表4-1查得，所以平键联接的强度足够。4三轴联轴器键联接强度计算三轴联轴器周向定位采用A型普通平键联接，由机械设计课程设计表12-1查得平

18、键截面。键联接的强度计算：根据平键联接的挤压强度条件k=0.5h=0.511mm=5.5mm,l=L-b=70mm-12mm=52mm,d=48mm。选择钢作为联轴器材料，由表4-1查得，。所以平键联接的强度足够。2.10 联轴器的选择根据轴的计算转矩，转速和三轴的最小直径，从机械设计课程设计表16-2查得，采用弹性柱销联轴器,其公称转矩，许用转速。由于 ，可知联轴器满足要求。2.11 箱体设计箱体铸造而成，设计成剖分式，由箱盖和箱座组成。总体外形尺寸622mm290mm299mm。箱座外形尺寸622mm290mm163mm，箱盖外形尺寸622mm288mm136mm。壁厚8mm，加强筋厚8m

19、m，吊耳厚8mm，铸造圆角R35。附件包括通气塞（1个）、检查孔盖（1个）、吊耳、凸缘式轴承盖（6个）、油标尺（1个）、外六角螺塞（1个）。2.12 润滑方式和密封装置的选择轴承润滑方式选择计算:高速轴齿轮分度圆线速度由于v2m/s,故选择脂润滑。闭式减速器中的齿轮等传动件采用油浴润滑。润滑油选择计算：两级传动圆周速度平均值：根据机械设计表6-11查得，选用运动粘度320cSt的润滑油。查机械设计课程设计表14-1得，选择牌号为320的L-CKC工业闭式齿轮油，浸油润滑，润滑油油面添加到指定高度。由于选择脂润滑，滚动轴承采用毡圈密封，轴承内侧设置挡油盘，防止润滑油稀释润滑脂。3 设计小结3.1

20、 课程设计的体会机械设计课程设计是一次对机械设计和机械原理课程知识的全面复习和综合运用。设计题目是从工程实际中选取复杂的机械系统，要求从全面、整体的角度进行一次完整的设计，使我从整体上把握机械设计课程的全貌，使知识系统化，同时也培养了解决实际问题的能力。3.2 设计的优缺点经过设计计算和校核，减速器设计完成后在理论上基本能够设计要求。由于设计过程中对某些知识缺乏实际工作经验，未能充分考虑实际工作条件，所完成的设计在特定实际工况中可能出现问题。3.3 设计的改进意见本设计的改进方向之一是重新设计三根轴的尺寸，以使在满足的强度的前提下能够节省材料。4 参考文献1寇尊权,王 多.机械设计课程设计.北

21、京:机械工业出版社,2007.2谭庆昌,赵洪志.机械设计.北京: 高等教育出版社,2004.3秦荣荣,崔可伟.机械原理.北京:高等教育出版社,2006. 工作机功率总效率=4kW总传动比高速级传动比低速级传动比z=4齿轮材料45钢小齿轮调质，齿面硬度230240HBS大齿轮正火，齿硬度190200HBS8级精度齿轮材料45钢小齿轮调质，齿面硬度230240HBS大齿轮正火，齿面硬度190200HBS8级精度安全单个齿距偏差齿距累积总偏差齿廓总偏差螺旋线总偏差齿厚上偏差齿厚下偏差公法线长度上偏差公法线长度下偏差轴材料45钢，调质处理最小轴径 安全安全选择圆锥滚子轴承30207e=0.37Y=1.6轴承寿命寿命足够选择圆锥滚子轴承30207e=0.37Y=1.6轴承寿命寿命足够选择圆锥滚子轴承30212e=0.4Y=1.5轴承寿命足够A型普通平键联接平键截面安全A型普通平键联接平键截面安全A型普通平键联接平键截面安全A型普通平键联接平键截面安全弹性柱销联轴器满足要求轴承润滑方式脂润滑齿轮传动润滑采用油浴润滑润滑油牌号32029