《机械设计》习题集

图1

作业二 带传动和齿轮传动设计

一、任务书

题目:V带传动和齿轮传动的设计(图2) 1.原始数据 题 1 2 号 参 数 减速器输出轴转矩T/N2m 减速器输出轴转速n/(r/min) 154 155 160 150 3 228 104 4 249 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.电动机的选择 1---V带传动;2---减速器;3---输出轴; 电动机有各种类型,对于无特殊要求的机

4---电动机

械装置,多选用Y系列三相异步电动机。Y系

图2 V带传动和齿轮传动简图 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,N2m;

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

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n1 =nm/ i1 n2 =nm/( i1i2)

各轴的功率为

P1=Pwη1 P2=Pwη1η2

各轴的转矩(N2m)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

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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 1 2 号 参 数 输出轴转速n2/(r/min) 输出轴功率P/kW 齿轮齿数z 齿轮模数mn/mm 齿轮齿宽b/mm a/mm(见图5) c/mm(见图5) 齿轮螺旋角β(右旋)/(°) 137 2.5 101 3 80 14.25 80 100 145 2.7 107 3 80 14.25 80 100 3 153 3.0 113 3 80 14.25 80 100 4 165 3.2 120 3 80 14.25 80 100 注:滚动轴承寿命为10000h,工作温度小于120℃,有轻微冲击。 图5 斜齿圆柱齿轮轴系结构

2.工作量

(1)输出轴的轴系组件装配图一张。

(2)设计计算说明书一份,主要内容包括:输出轴的设计计算,轴承类型选择和寿命计算,以及其它必要的计算。

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题目2 圆锥齿轮传动输入轴的轴系组件设计(图6) 1.原始数据 题 号 1 2 参 数 输入轴转速n1/(r/min) 输入轴功率P/kW 小圆锥齿轮齿数z1 齿轮模数 m/mm 小圆锥齿轮分度圆锥角δl/(°) 960 2.5 23 3 18.43 100 50 80 960 3.0 25 3 18.43 100 50 80 3 960 3.5 27 3 18.43 100 50 80 4 960 4.0 28 3 18.43 100 50 80 a/mm(见图6) b/mm(见图6) c/mm(见图6) 注:滚动轴承寿命为10 000h,工作温度小于120℃,有轻微冲击。 图6 圆锥齿轮轴系结构

2.工作量

(1)输入轴的轴系组件装配图一张。

(2)设计计算说明书一份,主要内容包括:输入轴的设计计算,轴承类型选择和寿命计算,以及其它必要的计算。

二、设计指导

1.轴和齿轮的结构

轴和齿轮的结构设计参考主教材中的有关章节。对于小圆锥齿轮,当齿根圆与轴径接近时,可将

齿轮与轴制成一体,但要注意齿轮

图7 小圆锥齿轮轴系结构 轴的装拆问题。轴承正装的小圆锥齿

轮轴系结构如图7所示。

图a是齿轮轴结构。这种结构当齿轮外径比套杯孔大时,轴承和套筒是在套杯内进行安装,很不方便。因此,如果用正装结构,只有当小圆锥齿轮外径比套杯孔小时,才能采用齿轮轴结构,这时可在套杯外先将轴承和套筒装在齿轮轴上后,一起装入套杯。图b是齿轮与轴分开的结构。这种结构轴承安装方便。轴承反装的小圆锥齿轮轴系结构由于装配和调整都

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