郑州大学现代远程教育最新《机械设计基础》课程考核要求Word下载.docx
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13、不属于非接触式密封。
A.间隙密封B.曲路密封
C.挡油环密封D.毛毡圈密封
14、工程实践中见到最多的摩擦状况是_____。
A.干摩擦B.流体摩擦
C.边界摩擦D.混合摩擦
15、联轴器和离合器的主要作用是。
(A)
A.联接两轴,使其一同旋转并传递转矩B.补偿两轴的综合位移
C.防止机器发生过载D.缓和冲击和振动
16、对于径向位移较大,转速较低,无冲击的两轴间宜选用_____联轴器。
A.弹性套柱销B.万向
C.滑块D.径向簧片
17、采用热卷法制成的弹簧,其热处理方式为_____。
A.低温回火B.渗碳淬火
C.淬火D.淬火后回火
18、圆柱形螺旋弹簧的弹簧丝直径按弹簧的____要求计算得到。
A.强度B.稳定性
C.刚度D.结构尺寸
19、回转件达到动平衡的条件是。
A.各不平衡质量的离心惯性合力偶距为零B.各不平衡质量的离心合力为零C.回转件上各个质量的离心力系的合力、离心力所形成的合力偶矩为零
20、不均匀系数δ对机械速度的影响是_____。
A.δ越小,机械速度的波动越大B.δ越小,机械速度的波动越小
C.δ与机械速度的波动无关
(二).判断题(在正确的试题后面打√,错误的试题后面打×
。
每题1分,共15分)
1.零件破坏了,那么零件就一定是失效了。
(√)
2.机构具有确定运动的条件是机构的自由度大于零。
3.在铰链四杆机构中,若采用最短杆为曲柄,则该机构为曲柄摇杆机构。
4.在结构允许范围内,凸轮基圆半径越大越好。
5.渐开线上齿廓各点的压力角均相等。
(×
)
6.闭式齿轮传动中,齿轮的主要失效形式是齿面点蚀。
7.蜗杆传动的自锁性是指只能由蜗轮带动蜗杆,反之则不能运动。
8、带传动的打滑和弹性滑动都是其失效形式。
9、在一定转速下,要减轻链传动的运动不均匀性,设计时,应选择较小节距的链条.(√)
10、平键的工作面是两侧面。
(√)
11、为了使滚动轴承内圈轴向定位可靠,轴肩高度应大于轴承内圈高度。
12、滚动轴承的基本额定寿命是指一批相同的轴承的寿命的平均值。
13、若两轴刚性较好,且安装时能精确对中,可选用刚性凸缘联轴器。
14、弹簧秤是利用弹簧的变形量与其承受的载荷成正比的原理制成的。
(√)
15、回转件的动平衡要在两个校正平面内加校正质量。
(三)计算分析题(共35分)
1、(5分)标出下列铰链四杆机构的压力角
判定该机构是否会出现死点,为什么?
解:
当曲柄与连杆共线时,压力角等于90度,传动角等于0,有可能会出现死点。
2、(8分)1.一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动,正常齿制,小齿轮损坏需配制,已知:
,
,标准中心距
,试求:
(1)
;
(2)
。
齿顶圆直径da2=m*(z2+2)=m*(100+2)=408计算出m=408/102=4
齿顶高ha2=齿顶高系数*m=m齿顶高系数一般为m计算出齿顶高ha2=4mm
分度圆直径d2=m*z2=4*100=400mm
分度圆直径d1=2*a-d2=2*310-400=220mm
齿数z1=d1/m=220/4=55
所以m=4;
z1=55;
d1=220mm;
d2=400mm
3.(6分)所示为一手摇提升装置,其中各轮的齿数为:
z1=20,z2=50,z2′=15,z3=45,
z3′=1,z4=40,z4′=17,z5=51。
(1)试在图上标出提升重物时手柄及各个轮的转向;
(2)试求传动比i15。
(1)如图所示:
(2)传动比i15的大小
i15=
=
=900
当提升重物时手柄的转向:
从左往右看为
逆时针方向。
4.(6分)有一组紧螺栓联接,螺栓的个数为6,受横向工作载荷R=15000N的作用(如图)。
已知螺栓材料为45钢,
,被联接件之间的摩擦系数f=0.15,C=1.2,试计算所需螺栓的最小直径
不发生滑移的条件:
QP≥
=10000N
强度条件:
d1≥
=11.74mm
5.(10分)根据工作条件,决定在某传动轴上安装一对角接触球轴承,如图所示,轴承型号为7208,已知轴承的径向载荷分别为Fr1=1470N,Fr2=2650N,作用在轴上的轴向的外载荷FA=1000N,判别系数e=0.7,FS=0.7Fr,试画出内部轴向力FS1、FS2的方向,并计算轴承的当量动载荷P1、P2。
(注:
当
时,X=0.41,Y=0.87;
时,X=1,Y=0)
‘解:
如图所示两个附加轴向力的方向
F’=0.7Fr
F1’=0.7Fr1=0.7
1470=1029N
F2’=0.7Fr2=0.7
2650=1855N
又
F1’+Ka=1029+1000=2029N>F2’=1855N
轴承1被放松,轴承2压紧。
轴承1的轴向力Fa1=F1’=1029N
轴承2的轴向力Fa2=F1’+Ka=1029+1000=2029N
=0.7>e=0.68
X=0.41,Y=0.87
P1=XFr1+YFa1=0.41
1470+0.87
1029=1497.93N
又又∵
∴X=0.41,Y=0.87
∴P2=XFr2+YFa2=0.41*2650+0.87*1855=2700.35N
(四)课程设计题(30分)
1、绘制一级直齿圆柱齿轮减速器装配图、齿轮轴零件图;
2、书写设计计算说明书。
'
带式运输机传动装置中的同轴式1级圆柱齿轮减速器目录
设计任务书„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1
传动方案的拟定及说明„„„„„„„„„„„„„„„4
电动机的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
计算传动装置的运动和动力参数„„„„„„„„„„„5
传动件的设计计算„„„„„„„„„„„„„„„„„5
轴的设计计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
滚动轴承的选择及计算„„„„„„„„„„„„„„„14
键联接的选择及校核计算„„„„„„„„„„„„„„16
连轴器的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16
减速器附件的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„17
润滑与密封„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18
设计小结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18
参考资料目录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18
机械设计课程设计任务书
题目:
设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮
减速器
一:
总体布置简图
1—电动机;
2—联轴器;
3—齿轮减速器;
4—带式运输机;
5—
鼓轮;
6—联轴器
二:
工作情况,
载荷平稳、单向旋转
三:
原始数据
鼓轮的扭矩T:
N&
#8226;
m,850
鼓轮的直径D:
mm,350
运输带速度Vm/s,0.7
带速允许偏差,5
使用年限年,5
工作制度班/日,2
四:
设计内容
1.电动机的选择与运动参数计算
2.斜齿轮传动设计计算
3.轴的设计
4.滚动轴承的选择
5.键和连轴器的选择与校核
6.装配图、零件图的绘制
7.设计计算说明书的编写
五:
设计任务
1:
减速器总装配图一张
2:
齿轮、轴零件图各一张
3:
设计说明书一份
六:
设计进度
1、第一阶段:
总体计算和传动件参数计算
2、第二阶段:
轴与轴系零件的设计
3、第三阶段:
轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制
4、第四阶段:
装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写
传动方案的拟定及说明
由题目所知传动机构类型为:
同轴式二级圆柱齿轮减速器。
故只
要对本传动机构进行分析论证。
本传动机构的特点是:
减速器横向尺寸较小
两大吃论浸油深度
可以大致相同。
结构较复杂,轴向尺寸大
中间轴较长、刚度差
中
间轴承润滑较困难。
电动机的选择
电动机类型和结构的选择
因为本传动的工作状况是:
载荷平稳、单向旋转。
所以选用常用
的封闭式Y:
IP44,系列的电动机。
电动机容量的选择
1,工作机所需功率Pw
Pw:
3.4kW
2,电动机的输出功率
Pd:
Pw/η
η:
0.904
3.76kW
电动机转速的选择
Nd:
i1’&
i2’„in’,nw
初选为同步转速为1000r/min的电动机
4:
电动机型号的确定
由表20:
1查出电动机型号为Y132M1-6,其额定功率为4kW:
满
载转速960r/min。
基本符合题目所需的要求
计算传动装置的运动和动力参数
传动装置的总传动比及其分配:
3,计算齿宽b及模数mnt
b=φdd1t=1×
67.85mm=67.85mm
mnt===3.39
h=2.25mnt=2.25×
3.39mm=7.63mm
b/h=67.85/7.63=8.89
4,计算纵向重合度εβ
εβ==0.318×
1×
tan14=1.59
5,计算载荷系数K
已知载荷平稳:
所以取KA=1
根据v=0.68m/s,7级精度:
由图10—8查得动载系数KV=1.11
由表10—4查的KHβ的计算公式和直齿轮的相同
故KHβ=1.12+0.18(1+0.6×
1)1×
1+0.23×
1067.85=1.42
由表10—13查得KFβ=1.36
由表10—3查得KHα=KHα=1.4。
故载荷系数
K=KAKVKHαKHβ=1×
1.03×
1.4×
1.42=2.05
6,按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径
由式
10—10a,
得
d1==mm=73.6mm
7,计算模数mn
mn=mm=3.74
按齿根弯曲强度设计
由式(10—17mn≥
1,确定计算参数
1,计算载荷系数
K=KAKVKFαKFβ=1×
1.36=1.96
2,根据纵向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59:
从图10-28
查得螺旋角影响系数Yβ0。
88
3,计算当量齿数
z1=z1/cosβ=20/cos14=21.89
z2=z2/cosβ=100/cos14=109.47
4,查取齿型系数
由表10-5查得YFa1=2.724
Yfa2=2.172
5,查取应力校正系数
由表10-5查得Ysa1=1.569
Ysa2=1.798
6,计算[σF]
σF1=500Mpa
σF2=380MPa
KFN1=0.95
KFN2=0.98
[σF1]=339.29Mpa
[σF2]=266MPa
7,计算大、小齿轮的并加以比较
==0.0126
==0.01468
大齿轮的数值大。
2,设计计算
mn≥=2.4
mn=2.5
几何尺寸计算
1,计算中心距
z1=32.9;
取z1=33
z2=165
a=255.07mm
a圆整后取255mm
2,按圆整后的中心距修正螺旋角
β=arcos=1355’50”
3,计算大、小齿轮的分度圆直径
d1=85.00mm
d2=425mm
4,计算齿轮宽度
b=φdd1
b=85mm
B1=90mm,B2=85mm
5,结构设计
以大齿轮为例。
因齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于
500mm,故以选用腹板式为宜。
其他有关尺寸参看大齿轮零件图。
轴的设计计算
拟定输入轴齿轮为右旋
II轴
初步确定轴的最小直径
d≥,=34.2mm
求作用在齿轮上的受力
Ft1==899N
Fr1=Ft=337N
Fa1=Fttanβ=223N
Ft2=4494N
Fr2=1685N
Fa2=1115N
轴的结构设计
1,拟定轴上零件的装配方案
i.I-II段轴用于安装轴承30307,故取直径为35mm。
ii.II-III段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm。
iii.III-IV段为小齿轮,外径90mm。
iv.IV-V段分隔两齿轮,直径为55mm。
v.V-VI段安装大齿轮,直径为40mm。
vi.VI-VIII段安装套筒和轴承,直径为35mm。
2,根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
1.I-II段轴承宽度为22.75mm,所以长度为22.75mm。
2.II-III段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm,轴承和箱体的间
隙4mm,所以长度为16mm。
3.III-IV段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm。
4.IV-V段用于隔开两个齿轮,长度为120mm。
5.V-VI段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为83mm。
6.VI-VIII长度为44mm。
求轴上的载荷
66207.563.5
Fr1=1418.5N
Fr2=603.5N
查得轴承30307的Y值为1.6
Fd1=443N
Fd2=189N
因为两个齿轮旋向都是左旋。
故:
Fa1=638N
Fa2=189N
5:
精确校核轴的疲劳强度
1,判断危险截面
由于截面IV处受的载荷较大,直径较小,所以判断为危险截面
2,截面IV右侧的截面上的转切应力为
由于轴选用40cr,调质处理,所以,[2]P355表15-1,
a)综合系数的计算
由经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为
[2]P38附表3-2经直线插入,
轴的材料敏感系数为:
[2]P37附图3-1,
故有效应力集中系数为
查得尺寸系数为,扭转尺寸系数为:
[2]P37附图3-2,[2]P39附图3-3,
轴采用磨削加工,表面质量系数为:
[2]P40附图3-4,
轴表面未经强化处理,即:
则综合系数值为
b)碳钢系数的确定
碳钢的特性系数取为
c)安全系数的计算
轴的疲劳安全系数为
故轴的选用安全。
I轴
作用在齿轮上的力
FH1=FH2=337/2=168.5
Fv1=Fv2=889/2=444.5
1,确定轴上零件的装配方案
2,根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
d)由于联轴器一端连接电动机,另一端连接输入轴
所以该段
直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制:
选为25mm。
e)考虑到联轴器的轴向定位可靠
定位轴肩高度应达2.5mm
所以该段直径选为30。
f)该段轴要安装轴承,考虑到轴肩要有2mm的圆角,则轴承选
用30207型,即该段直径定为35mm。
g)该段轴要安装齿轮,考虑到轴肩要有2mm的圆角,经标准化,
定为40mm。
h)为了齿轮轴向定位可靠,定位轴肩高度应达5mm,所以该段
直径选为46mm。
i)轴肩固定轴承,直径为42mm。
j)该段轴要安装轴承,直径定为35mm。
2,各段长度的确定
各段长度的确定从左到右分述如下:
a)该段轴安装轴承和挡油盘,轴承宽18.25mm,该段长度定为
18.25mm。
b)该段为轴环,宽度不小于7mm,定为11mm。
c)该段安装齿轮,要求长度要比轮毂短2mm,齿轮宽为90mm,
定为88mm。
d)该段综合考虑齿轮与箱体内壁的距离取13.5mm、轴承与箱体
内壁距离取4mm,采用油润滑,,轴承宽18.25mm,定为41.25mm。
e)该段综合考虑箱体突缘厚度、调整垫片厚度、端盖厚度及联
轴器安装尺寸:
定为57mm。
f)该段由联轴器孔长决定为42mm
按弯扭合成应力校核轴的强度
W=62748N.mm
T=39400N.mm
45钢的强度极限为:
又由于轴受的载荷为脉动的;
所以。
III轴
FH1=FH2=4494/2=2247N
Fv1=Fv2=1685/2=842.5N
1,轴上零件的装配方案
2,据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
I-IIII-IVIV-VV-VIVI-VIIVII-VIII
直径607075877970
长度105113.758399.533.25
Mm=316767N.mm
T=925200N.mm
6.弯扭校合
滚动轴承的选择及计算
求两轴承受到的径向载荷
5、轴承30206的校核
1,径向力
2,派生力
3,轴向力
由于:
所以轴向力为:
4,当量载荷
由于
所以。
由于为一般载荷:
所以载荷系数为
故当量载荷为
5,轴承寿命的校核
II轴
6、轴承30307的校核
由于
所以轴向力为
所以
由于为一般载荷,所以载荷系数为,故当量载荷为
III轴,
7、轴承32214的校核
由于,
所以轴向力为,
所以。
由于为一般载荷,所以载荷系数为,故当量载荷为
键连接的选择及校核计算
代号直径
mm,工作长度
mm,工作高度
mm,转矩
m,极限应力
MPa,
高速轴8×
7×
60单头,25353.539.826.0
12×
8×
80单头,4068439.87.32
中间轴12×
70单头,4058419141.2
低速轴20×
80单头,75606925.268.5
18×
11×
110单头,601075.5925.252.4
由于键采用静联接,冲击轻微,所以许用挤压应力为,所以上
述键皆安全。
连轴器的选择
由于弹性联轴器的诸多优点,所以考虑选用它。
二、高速轴用联轴器的设计计算
由于装置用于运输机,原动机为电动机,所以工作情况系数为,
计算转矩为
所以考虑选用弹性柱销联轴器TL4,GB4323-84,,但由于联轴器
一端与电动机相连,其孔径受电动机外伸轴径限制,所以选用TL5
GB4323-84,
其主要参数如下:
材料HT200
公称转矩
轴孔直径
轴孔长
装配尺寸
半联轴器厚
[1]P163表17-3,GB4323-84三、第二个联轴器的设计计算
由于装置用于运输机,原动机为电动机,所以工作情况系数为,
所以选用弹性柱销联轴器TL10,GB4323-84,
其主要参数如下,
轴孔直径
轴孔长
[1]P163表17-3,GB4323-84
减速器附件的选择
通气器
由于在室内使用,选通气器,一次过滤,采用M18×
1.5
油面指示器
选用游标尺M16
起吊装置
采用箱盖吊耳、箱座吊耳
放油螺塞
选用外六角油塞及垫片M16×
润滑与密封
一、齿轮的润滑
采用浸油润滑,由于低速级周向速度为,所以浸油高度约为六分
之一大齿轮半径,取为35mm。
二、滚动轴承的润滑
由于轴承周向速度为,所以宜开设油沟、飞溅润滑。
三、润滑油的选择
齿轮与轴承用同种润滑油较为便利,考虑到该装置用于小型设
备,选用L-AN15润滑油。
四、密封方法的选取
选用凸缘式端盖易于调整,采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封
圈实现密封。
密封圈型号按所装配轴的直径确定为F,B25-42-7-ACMF,
B70-90-10-ACM。
轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。
设计小结
由于时间紧迫,所以这次的设计存在许多缺点,比如说箱体结构
庞大,重量也很大。
齿轮的计算不够精确等等缺陷,我相信通过这
次的实践,能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作,有能力设
计出结构更紧凑,传动更稳定精确的设备__
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