机械设计习题

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题目:V带传动和齿轮传动的设计(图2)

1.原始数据

题 号

参 数 1 2 3 4

减速器输出轴转矩T/N·m 154 160 228 249

减速器输出轴转速n/(r/min) 155 150 104 96

注:载荷平稳,单向运转,工作年限5年,每年250个工作日,每日工作16小时。

2.工作量

(1)小带轮零件图一张或(和)大齿轮零件图一张;

(2)设计计算说明书一份,内容包括电动机的选择,传动参数的计算,V带传动的设计计算或(和)齿轮传动的设计计算。

二、设计指导

1---V带传动;2---减速器;3---输出轴;

4---电动机

图2 V带传动和齿轮传动简图

1.电动机的选择

电动机有各种类型,对于无特殊要求的机械装置,多选用Y系列三相异步电动机。Y系列三相异步电动机有四种常用的同步转速,即3000r/min、1500r/min、1000r/min、

750r/min。同一功率的电动机,转速高则重量轻,价格便宜,但传动装置的总传动比和总体尺寸将加大,一般多选用同步转速为1500r/min和1000r/min的电动机。

减速器的输出轴通过联轴器与工作机相联,因此工作机所需功率Pw(kW)(略去联轴器效率的影响)为

Pw=Tn/9550

式中:T--减速器输出轴的转矩,N·m;

n--减速器输出轴的转速,r/min。

电动机所需功率P0为

P0=Pw/η

式中:η--电动机至工作机之间的传动总效率。

对于本作业的两级传动,η=η1η2。其中η1为V带传动的效率(包括一对轴承效率在内),η2为齿轮传动的效率(包括一对轴承效率在内)。其数值可参看机械设计手册或教材。

由于电动机的额定功率Pm应等于或略大于电动机所需功率P0,因此选择电动机时通常取Pm=(1~1.3)P0。

2.各级传动比的分配

传动装置的总传动比为

i=nm/nw

式中:nm--电动机的满载转速,r/min;

nw--电动机的转速,即减速器输出轴转速,r/min。

本作业的传动装置为二级传动,总传动比i=i1i2。其中i1和i2分别为V带传动和齿轮传动的传动比。为了使传动装置尺寸较小,结构紧凑,应使i1

由于受到齿轮齿数、标准带轮直径等因素的影响,传动装置的实际传动比与所要求的传动比会略有差别。通常机器总传动比的误差应限制在±3%~±5%范围内。

3.传动参数的计算

机器传动装置的传动参数指的是各轴的转速、功率和转矩。对于本作业的二级传动系统,按电动机轴至工作机主轴的传动方向进行推算,各轴的转速为

n1 =nm/ i1

n2 =nm/( i1i2)

各轴的功率为

P1=Pwη1

P2=Pwη1η2

各轴的转矩(N·m)为

T1 = 9550 P1/n1

T2 = 9550 P2/n2

4.V带传动的设计计算

V带传动的设计计算、带轮结构尺寸的确定可参考教材和机械设计手册。小带轮的孔径和轮毂部分尺寸应根据电动机的轴伸直径和长度确定,小带轮的半径应小于电动机的机座中心高。图3是供参考的V带轮零件图。

图3 V带轮零件图

5.齿轮传动的设计计算

齿轮传动的设计计算、齿轮结构尺寸的确定可参考主教材和机械设计手册。大齿轮的孔径是根据与其相配合的轴径来确定的,本作业将大齿轮的孔径定为d=60mm:图4是供参考的齿轮零件图。

图4 齿轮零件图

6.对零件图的要求

零件图是零件制造和检验的依据,工艺人员根据零件图制定工艺规程,检验人员按照零件图进行成品的检验和验收。因此,一张完整的零件图应满足以下要求:

(1)清楚而正确地表达出零件各部分的结构形状;

(2)标出零件各部位的尺寸及其精度;

(3)标出零件各部位必要的形状位置公差;

(4)标出零件各表面的粗糙度;

(5)注明对零件的其它技术要求,例如圆角半径、倒角尺寸及传动件的主要参数等,对于齿轮还应列出其主要几何参数、精度等级及检验项目等;

(6)填写清楚零件图标题栏。

三、设计计算步骤

1.选择电动机,分配传动比,计算传动参数。

2.V带传动设计计算或(和)齿轮传动设计计算。

3.画小带轮零件图或(和)大齿轮零件图。

作业三 轴系组件设计

一、任务书

题目1 斜齿圆柱齿轮传动输出轴的轴系组件设计(图5)

1.原始数据

题 号

参 数 1 2 3 4

输出轴转速n2/(r/min) 137 145 153 165

输出轴功率P/kW 2.5 2.7 3.0 3.2

齿轮齿数z 101 107 113 120

齿轮模数mn/mm 3 3 3 3

齿轮齿宽b/mm

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