《减速器》课程设计.ppt
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1、减速器课程设计第一页,共99页。v 了解机械设计的基本方法,熟悉并初步掌握简单机械的设计方法、设计步骤;v 综合运用已学课程的有关理论和知识进行工程设计,培养设计能力,培养理论联系实际的能力,为今后进行设计工作奠定基础;v 通过课程设计培养独立工作能力;v 熟悉与机械设计有关的标准、规范、资料、手册,并培养运用它们解决实际问题的能力。v培养使用资料进行计算、绘图和数据处理的能力。 第二页,共99页。v课程设计做什么? 减速器v设计的过程是什么样子? 边计算边绘图边修改v分几个阶段?每个阶段的任务? 三个阶段v设计步骤遇到困难怎末解决? 查教材和手册,请教辅导老师。第三页,共99页。v设计题目:
2、带式输送机传动装置设计 由输送带运送物料(砂石、砖、煤炭、谷物等)由输送带运送物料(砂石、砖、煤炭、谷物等)v 工作情况工作情况 单向运输,载荷轻度振动,环境温度不超过单向运输,载荷轻度振动,环境温度不超过4040v 运动要求运动要求 输送带运动速度误差不超过输送带运动速度误差不超过7%7%v 使用寿命使用寿命 8 8年,每年年,每年350350天,每天天,每天8 8小时小时v 检修周期检修周期 一年小修;三年大修一年小修;三年大修第四页,共99页。v 进行传动方案的设计(已拟定完成)进行传动方案的设计(已拟定完成) v 选择电动机(功率)及传动比分配,传动装置的运动和动力选择电动机(功率)及
3、传动比分配,传动装置的运动和动力参数的确定;参数的确定;v 主要传动零件的参数设计主要传动零件的参数设计( (轴轴2 2个、齿轮传动);个、齿轮传动);v 齿轮的结构设计;齿轮的结构设计;v 轴的结构设计,低速轴的弯扭组合强度校核;轴的结构设计,低速轴的弯扭组合强度校核;v 标准件的选用:轴承的选择(校核轴承的寿命);键的选择与标准件的选用:轴承的选择(校核轴承的寿命);键的选择与强度校核;联轴器的选择;强度校核;联轴器的选择;v 减速器结构、箱体各部分尺寸确定,结构工艺性设计减速器结构、箱体各部分尺寸确定,结构工艺性设计v 装配图的设计装配图的设计v 设计和绘制零件图设计和绘制零件图v 编写
4、设计说明书编写设计说明书第五页,共99页。v减速器装配图1张(三视图,A0图纸);v零件图2-3张(A3图纸,高速轴、低速级大齿轮等);v设计计算说明书1份。第六页,共99页。第七页,共99页。第八页,共99页。第九页,共99页。v 分析传动方案(已拟定完成)v传动方案的总体设计(0.5天)v传动零件的参数设计 (3.5天) v轴的设计及键的选择(1.5天)v 轴承及组合部件的设计、联轴器的选择(0.5天)v箱体及附件的设计、润滑和密封的设计(0.5天)v 装配图和零件工作图的设计和绘制(1.5天)v整理和编写设计说明书 (2天)第十页,共99页。v机械设计课程上机与设计v机械设计基础(教材)
5、v机械设计手册(新版);第十一页,共99页。v设计计算能力;v结构设计及绘图能力;v查阅资料及分析问题的能力;v编制设计说明书的能力;v平时表现(考勤)。第十二页,共99页。v在教师的指导下,由学生独立完成v正确处理理论计算与结构设计的关系v正确使用标准和规范v保持教室安静、卫生清洁v作息时间 上午:8:3011:30 下午:2:306:00 晚上请加班第十三页,共99页。圆柱直齿齿轮减速器电动机带轮系统输送带联轴器减速器传动方案运输带拉力输送带速卷筒直径工作时间使用年限2300N1.9m/s300mm两班生产10班年第十四页,共99页。第十五页,共99页。取额定功率为:5.5kW的电机(一)
6、电动机的选择输送带功率的确定Pw=Fv/1000(kW)=2300(N)1.9(m/s)/1000=4.37(kW)传动效率的确定h1=0.96,h2=0.97, h3=0.99,h4=0.98,h5=0.97h=h1h2h32h4h5=0.868电动机所需功率取工况系数:k=1.05PdkPwh=5.286(kW)第十六页,共99页。(一)电动机的选择电机转速的确定5.5kW卷筒转速:nw=60v/(pD)=121(r/min)带轮速比范围:id=24齿轮速比范围:ic=35系统速比可选范围:i=2345=620原动机速比范围:nd=(620)nw=7202420(r/min)额定功率5.5
7、kW满载转速1440r/min轴直径38mm伸出长度80mm选定:电机型号:Y132S-4额定转矩:2.2N.m第十七页,共99页。(二)总速比的计算及传动比的分配5.5kW总速比:i=nd/nw=12则带轮速比:id=i/ic=2.6339取齿轮速比 :ic=4.556高速轴输入功率:P1=Ph1=5.50.96=5.28kW(三)传动装置运动参数的计算1)各轴功率计算:由电机功率即带论传递功率:P=5.5kW低速轴输入功率: P2=Ph1h2h2 =5.50.960.970.99=5.07kW第十八页,共99页。5.5kW高速轴转速:n1=n/id=1440/2.6339=546.718r
8、/min(三)传动装置运动参数的计算2)各轴转速计算:低速轴转速: n2=n/(id ic)=1440/(2.63394.556)=120r/min3)各轴输入扭矩计算:T1=9550P1n1=9550 =92.23 N.m5.28546.718T2=9550P2n2=9550 =403.488 N.m5.07120第十九页,共99页。轴 名功 率(kW)转 速(r/min)扭 矩(N.mm)高速轴5.28546.71892.23103低速轴5.07120403.4881035.5kW传动装置运动参数的计算结果列表额定功率5.5kW满载转速1440r/min轴直径38mm伸出长度80mm电机参
9、数第二十页,共99页。第二十一页,共99页。(一) 选择三角带型号由传动系统方案:带式输送机、工作16小时计算功率: Pc=KsP=1.35.5=7.15 kW查表得: Ks= 1.3(工况系数)选用型号: B型V带(n=1440r/min)计算功率Ps(kW)小带轮转速n(rpm)ZABCDF第二十二页,共99页。(二) 确定带轮节圆直径D1、D2查表选推荐值:Dmin=140(125),选择D1=140mm取滑动率: e = 0.02D2=idD1(1-e)=2.6339140(1-0.02)=361.371mm取: D2= 355 mm带实际传动比:id= = =2.5875355140
10、(1 0.02 )D2D1(1 e)运输机实际转速:n”= = =122.151r/minnidic14402.58754.556误差:122.151120120n” n n= % =1.793%5%满足第二十三页,共99页。(三) 验算带速vv = = =10.556m/spD1n601000p1401440601000 v = ( 525 ) m/s 合适(四) 确定带长度Lp ,中心距a1)初定中心距:a0公式:0.7(D1+D2) a0 2(D1+D2)0.7(140+355) a0 2(140+355)346.5 a0 120 (355 140)500满足(六) 确定三角带根数:ZZ
11、=Ps(P0+DP0)KqKaKL查表:皮带单根功率P0内插值计算P0=2.81kW查表:皮带弯曲影响系数KbKb=2.6510-3查表:皮带传动比系数KiKi=1.121KiDP0=Kbn(1 )=2.6510-31440(1 )11.12第二十六页,共99页。(六) 确定三角带根数:Z查表:化纤结构胶带材质系数Kq=0.409kW查表:皮带长度系数KLKL=0.95故:Kq=0.91KiDP0=Kbn(1 )=2.6510-31440(1 )11.12查表:皮带包角系数Ka内插值计算Ka=0.939Z=Ps(P0+DP0)KqKaKL= =2.7677.15(2.81+0.409)0.90
12、.9390.95取: Z=3 根第二十七页,共99页。(七) 计算带传动作用在轴上的力:Q1)计算单根三角带的张力:F0查表:皮带单位长度质量qq =0.17kg/mF0= ( 1) + qv21000Ps2Zv2.5Ka= ( 1)+ 0.1710.556210007.152310.5562.50.939=206.612(N)2)作用在轴上的作用力:QQ = 2.Z.F0.sin(a/2)=23206.612sin(156.309/2)=1213.273(N)第二十八页,共99页。(八) 带轮结构设计(仅从动轮)查表:f=5mm,m=15mm,e=200.4mmg=12.5mm,d=7.5m
13、m,b=17.4mmegbjdfDeDmBB=(Z-1)e+2g=65mmD= 355mmDe= D+2f =365mm采用孔板结构,ZG45铸造,查表:轴孔径:d= 32mm孔毂径:d1= 2d=64mm缘毂径:D0= De2(m+d) =320mm其他结构尺寸(查图册)孔毂长:L=64mm第二十九页,共99页。第三十页,共99页。(一) 齿轮材料选择,确定许用应力1)材料选择小齿轮选用45钢调质,HB1=220大齿轮选用45钢正火,HB2=190查表:sHlim1 =520N/mm2sHlim2 =500N/mm2sFlim1 =190N/mm2sFlim2 =175N/mm2第三十一页,
14、共99页。(一) 齿轮材料选择,确定许用应力2)许用应力计算计算:= 472.73N/mm2齿面接触安全因数,SH=1.1齿根弯曲安全因数,SF=1.4= 454.55N/mm2= 135.71N/mm2= 125N/mm2sH1= =sHlim1SH5201.1sH2= =sHlim2SH5001.1sF1= =sFlim1SF1901.4sF2= =sFlim2SF1751.4第三十二页,共99页。(二) 按齿面接触强度进行设计计算1)初选载荷系数K(载荷不大,转速不高) K=1.2 2)选择齿宽系数fafa =0.43)计算中心距aa48.5(i+1)KT1faisH23=48.5(4.
15、556+1)1.2922300.44.556454.5523=179.165mm取:a=200mm第三十三页,共99页。(二) 按齿面接触强度进行设计计算4)选择齿数Z1、Z2,模数m取: Z1=18,Z2= 82m= = =4mm2aZ1 +Z2220018 +825)确定实际载荷系数K因选择电机时已计入过载系数,故取:K1=1齿轮圆周速度:v= =pd1n1601000pmZ1n1601000p418546.718601000= =2.061m/s第三十四页,共99页。(二) 按齿面接触强度进行设计计算5)确定实际载荷系数KK1=1按8级精度查动载系数: K2=1.05齿宽系数Fd :Fd
16、=0.5(i+1)Fa=0.5(4.556+1)0.4=1.111查表得荷载集中系数: K3=1.061故: K=K1K2K3=1.114 由于 KK=1.2,且二者比较接近,无须重新计算中心距6)计算齿轮宽度bb=faa=0.4200=80mm第三十五页,共99页。(三) 齿根弯曲疲劳强度校核查表: yF1=3.02,yF2= 2.23sF1 = =2KT1yF1 bm2Z1=26.935N/mm2sF1=135.71N/mm221.114922303.02804218sF2 = sF1 =yF2 yF1 26.9352.233.02=19.889N/mm2sF2=125N/mm2弯曲强度足
17、够第三十六页,共99页。(四) 齿轮传动几何尺寸计算模数: m=4mm齿数: Z1=18、Z2=82压力角: a=20分度圆直径:d1=m.Z1=72mm、d2=m.Z2=328mm中心距: a=200mm齿宽: b1=90mm、b2=80mm顶圆直径: da1=80mm、da2=336mm根圆直径: df1=62mm、df2=318mm第三十七页,共99页。(五) 齿轮结构设计小齿轮设计采用齿轴结构(在装配图中完成)大齿轮采用幅板式锻造齿轮,结构如下代号名称结构尺寸计算公式及数据结果(mm)d轴孔径 取 d=6060D1毂径 D1=1.6d=1.66096L毂孔长 L=b=8080n倒角 n
18、=0.5m=0.542D0轮缘径 D0=df2 2d0=318 212294D2板孔距 D2=0.5(D0+D1)=0.5 (294+96)195d1板孔径按结构需要取 d1=5050c板厚 c=0.3b=0.3 8024r圆角 r=0.4c=0.5 2412第三十八页,共99页。4f50f195f294f336f328f9680f6024第三十九页,共99页。第四十页,共99页。(一) 轴的材料选择查表: 选用45钢,调质处理。 HB=220,sb=650N/mm2 ,ss=350N/mm2 s-1=300N/mm2 , t-1=155N/mm2(二) 轴径的初步估算查表:C=110 及P=
19、5.28kW , n=546.718r/mindCPn3=110 =23.425mm5.28546.7183(三) 轴径的结构设计(与装配草图同步)取轴与带轮孔径: d1=32mm轴各段直径: d2=38mm,d3=40mm,d4=49mm第四十一页,共99页。d1=32d2=38d3=40d4=49d= 72b1=90D1=10D2=20高速轴 (径向祥图)d1带轮孔径为依据d2定位轴肩hd3以选择轴承公径d4轴承定位轴肩hd小齿轮节圆轴承0308D2=20d3=40d4=49第四十二页,共99页。d=72D2=20b1=90D1=10D1=10D2=20l=15(18)l1=64l2=53
20、B=23lc=30Hl01=96.5(97)l1带轮孔径长为依据l=293(290)l02=76.5l03=76.5l2绘图+计算lc端盖长度(查表)B轴承宽度(0308)D1箱内距离b齿轮宽度D1箱内轴承端面l箱外距离H端盖螺头高l0计算受力点距离l轴长度高速轴 (轴向祥图)第四十三页,共99页。DBCA(四) 按弯扭合成进行轴的强度校核1)绘制轴的计算简图MeQFt1Fr19776.576.52)计算轴的作用力圆周力Ft1:Ft1= =2T1d129223072=2561.944N径向力Fr1:Fr1=Ft1tan20=932.47N带传动作用在轴上的力Q:Q = 1213.273N第四十
21、四页,共99页。DBCA(四) 按弯扭合成进行轴的强度校核3)求支座反力MeQFt1Fr1RBzRBxRAzRAx9776.576.5zyx水平面RAx,RBxRAx = RBx =Ft1RBxRAxFt12= 1280.972N垂直面RAz,RBzQFr1RBzRAzRAz =932.47176.5+1213.273 (97+153)153= 2448.708NRBz =1213.27397932.47276.5153= 302.964N验算:Q+Fr1+ RBx = RAz代入数值,无误第四十五页,共99页。DBCA(四) 按弯扭合成进行轴的强度校核4)作弯矩图MeQFt1Fr1RBzRB
22、xRAzRAx9776.576.5zyxFt1RBxRAxQFr1RBzRAzMCx=97994.358N.mmMCz=23176.704N.mmMAz=117687.48N.mmMDx= MAx= MBx= 0MDz= MBz =0第四十六页,共99页。DBCA(四) 按弯扭合成进行轴的强度校核4)作弯矩图合成弯矩MeQFt1Fr1RBzRBxRAzRAxzyxMD= MB= 0MA= M2Ax+M2Az=117687.48N.mmMC= M2Cx+M2Cz=100697.834N.mm5)作扭矩图查表得: a =0.59aT1=0.5992230=54415.7N.mm97994.3581
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