2022年2022年精密机械课程设计螺旋输送机传动系统中的一级圆柱齿轮减速器 .pdf
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1、. . 华侨大学课程设计论文题目精密机械设计学院机电学院专业班级学生学号指导教师二一一年 一 月 二十一日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 33 页 - - - - - - - - - . . 精密机械设计 课程设计任务书 A(3) 姓名专业班级学号一、设计题目 :螺旋输送机传动系统中的一级圆柱齿轮减速器二、系统简图 :联轴器减速器电动机开式圆锥齿轮传动螺旋轴三、工作条件 :螺旋输送机单向运转,有轻微振动,两班制工作,使用期限5 年,输送机螺旋轴转速的容许误
2、差为5%,减速器小批量生产。四、原始数据已知条件题号1 2 3 4 输送机螺旋轴功率P(kW)3.5 4 4.5 5 输送机螺旋轴转度n(r/min )50 55 60 65 五、设计工作量:1.设计说明书1 份2.减速器装配图1 张3.减速器零件图2 张指导教师:开始日期:2011年1 月 9 日完成日期: 2011 年 1 月20 日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 33 页 - - - - - - - - - . . 计算及说明结 果一、电动机的选择1
3、、电动机类型和结构的选择:选择 Y 系列三相异步电动机,此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机,其结构简单,工作可靠,价格低廉,维护方便,适用于不易燃,不易爆,无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。2、电动机容量选择:电动机所需工作功率为:式( 1) :da (kw) 由电动机至输送机的传动总效率为:总=23根据机械设计课程设计10 表 2-2 式中: 1、2、3、4分别为联轴器、滚动轴承(两对)、圆柱直齿轮传动和圆锥齿轮传动的传动效率。取=0.99,0.992,0.97 , .3则:总=0.9920.99230.97 0.93 =0.86 所以:电机所需的工作功率:Pd =/ 总=3.5/
4、0.86 =4.06 (kw) 总=0.86 Pd=4.06 (kw)名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 33 页 - - - - - - - - - . . 计算及说明结 果3、确定电动机转速输送机工作轴转速为:n【 (1-5%)( 1+5%) 】 50r/min 47.5 52.5 r/min 根据 机械设计课程设计 10 表 2-3 推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围=3。取开式圆锥齿轮传动的传动比=6 。则总传动比理论范围为: a
5、 =24。故电动机转速的可选范为Nd=an =(6 24)50 =3001200 r/min 则符合这一范围的同步转速有:750 和 1000 r/min 根据容量和转速, 由相关手册查出三种适用的电动机型号:(如下表)方案电 动 机 型号额定功率电动机转速 (r/min) 电 动 机重量 (N) 参 考 价格传动装置传动比同步转速满载转速总传动比V带传动减速器1 Y132M2-6 5.5 1000 960 800 1500 12.42 2.8 4.44 2 Y160M2-8 5.5 750 720 1240 2100 9.31 2.5 3.72 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格n4
6、7.552.5 r/minNd =3001200 r/min名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 33 页 - - - - - - - - - . . 计算及说明结 果和圆锥齿轮带传动、减速器传动比,可见第1 方案比较适合。此选定电动机型号为Y132M2-6 ,其主要性能:中心高 H 外形尺寸L(AC/2+AD) HD底 角 安 装 尺寸 A B地 脚 螺 栓 孔直径 K轴 伸 尺 寸DE装 键 部 位 尺寸 F GD132520 345 31521617812
7、38801041电动机主要外形和安装尺寸二、计算传动装置的运动和动力参数(一)确定传动装置的总传动比和分配级传动比由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n 1、可得传动装置总传动比为: ia= nm/ n=960/50=19.2 ia=19.2名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 33 页 - - - - - - - - - . . 计算及说明结 果总传动比等于各传动比的乘积分配传动装置传动比ia=i0i (式中 i0、i 分别为开式圆锥齿轮传动和减速器的
8、传动比)2、分配各级传动装置传动比:根据指导书P10表 2-3,取 i0=4(圆锥齿轮传动 i=2 6)因为:ia i0i所以:i ia i0 19.2/4 4.8 四、传动装置的运动和动力设计:将传动装置各轴由高速至低速依次定为轴,轴,.以及i0,i1,.为相邻两轴间的传动比01,12,.为相邻两轴的传动效率P,P,.为各轴的输入功率(KW )T,T,.为各轴的输入转矩(N m )n,n,.为各轴的输入转矩(r/min )可按电动机轴至工作运动传递路线推算,得到各轴的运动和动力参数i0=4 i 4.8名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - -
9、 - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 33 页 - - - - - - - - - . . 计算及说明结 果1、运动参数及动力参数的计算(1)计算各轴的转速:轴:n=nm=960(r/min )轴:n= n/ i=960/4.8=200r/min III轴:n= n螺旋输送机:nIV= n /i0=200/4=50 r/min (2)计算各轴的输入功率:轴: P=Pd01 =Pd1 =4.060.99=4.02 (KW )轴: P= P12= P23 =4.020.9920.97=3.87 (KW )III轴: P= P23= P21 =3.870.9
10、92 0.99=3.81 (KW )螺旋输送机轴: PIV= P24=3.51(KW )n=960(r/min )n = n =200 r/min nIV=50 r/min P =4.02(KW )P =3.87(KW )P =3.81(KW )PIV=3.51(KW )名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 33 页 - - - - - - - - - . . 计算及说明结 果(3)计算各轴的输入转矩:电动机轴输出转矩为: Td=9550Pd/nm=9550 4
11、.06/960 =40.39 N m 轴: T= Td01= Td1 =40.390.99=39.98 N m轴: T= Ti 12= Ti 23 =39.984.8 0.9920.97=184.68Nm III轴:T = T24=181.37 Nm 螺旋输送机轴: TIV = T i0 24=669.30Nm (4)计算各轴的输出功率:由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率:故:P=P 轴承=4.060.992=3.99KW P= P 轴承=3.870.992=3.84KW P = P轴承=3.810.992=3.78KW (5)计算各轴的输出转矩:由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承
12、效率:则:T= T轴承=39.980.992=39.66 N m T = T轴承=184.680.992= 183.20N m T = T轴承=181.370.992= 179.92N m TTd=40.39Nm T =39.98 Nm TII=184.68Nm T= 181.37 N m TIV=669.3Nm PI=3.99KW PII=3.84KW PIII=3.78Kw TI=39.66NmTII=183.20NmTIII=179.92 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - -
13、 - 第 8 页,共 33 页 - - - - - - - - - . . 计算及说明结 果综合以上数据,得表如下:轴名功效率 P (KW )转矩 T (Nm )转速 n r/min传 动 比i 效率输入输出输入输出电动机轴4.06 40.39 960 1 0.99 轴4.02 3.99 39.98 39.66 960 0.96 4.8 轴3.87 3.84 184.68 183.20 200 0.98 轴3.81 3.78 181.37 179.92 200 4 0.92 输送机轴3.51 3.51 669.30 669.30 50 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - -
14、- - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页,共 33 页 - - - - - - - - - . . 计算及说明结 果传动件的设计计算( 一) 、减速器内传动零件设计(1) 、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为 280HBS ,大齿轮材料为 45 钢 (调质) , 硬度为 240HBS , 二者材料硬度差为40HBS 。齿轮精度初选8 级(2) 、初选主要参数 Z1=20 ,u=4.8 Z2=Z1u=204.8=96 取 Z2=96由表 10-7 选取齿宽系数d1 (3)按齿面
15、接触疲劳强度计算计算小齿轮分度圆直径 d1t21321EHHkTZ Zudu骣+琪琪F桫确定各参数值1) 试选载荷系数K=1.3 2) 计算小齿轮传递的转矩T1=9.55106P/n1=9.551063.99/960 =3.97104Nmm 3) 材料弹性影响系数由机械设计表10-6 取 ZE=189.8MPa4) 区域系数 ZH=2.5 d1 Z1=20 Z2=96T1=3.97 104Nmm N1 1.382109 N22.879108 H1 540MPa H2 522.5MPa 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - -
16、- 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页,共 33 页 - - - - - - - - - . . 5) 由图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限MPaH6001lim;大齿轮的接触疲劳强度极限MPaH5502lim。6) 由式 1013 计算应力循环次数N1 60n1jLh609601(283005)1.382109 N2N1/4.8 2.879108 7) 由图 10-19 取接触疲劳寿命系数KHN1 0.93 ;KHN2 0.97 8)计算接触疲劳许用应力取失效概率为1,安全系数S1,由式( 1012)得 H1S*KHN11limH0.90 600MP
17、a 540MPa H2S*KHN22limH0.95550MPa 533.5MPa 计算及说明结 果名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页,共 33 页 - - - - - - - - - . . (4) 、计算1) 试算小齿轮分度圆直径d1t ,代入 H中较小值d1t 23112.32tEdHK TZuu骣+琪琪桫=3243.97105.8.189.82.3214.8522.51.3骣创琪琪桫=46.561mm 2) 计算圆周速度v=10006021ndt=100
18、060960561.46=2.340m/s 3) 计算齿宽 b 及模数 mt b=d*d1t=1 46.561mm=46.561mm mt=11zdt=2046.561=2.328 mm h=2.25mt=2.25 2.328mm=5.24mm b/h=46.561/5.24=8.88 4) 计算载荷系数K 已知工作有轻振, 所以取 KA=1.25,根据 v=2.34m/s,8 级精度,由图108 查得动载系数KV=1.14;d1t46.561 mm v=2.340m/s b=46.561mmmt=2.328mmh=5.24mmb/h=8.88 计算及说明结 果名师资料总结 - - -精品资料
19、欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页,共 33 页 - - - - - - - - - . . 由表 104 用插值法查得8 级精度,小齿轮相对轴承对称布置时, KH=1.343 由图 1013 查得 KF=1.290 直齿轮 KH =KF =1。故载荷系数 K=KA*KV*KH *KH=1.251.14 11.343 =1.914 5) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(1010a)得 d1=31/ttKKd=33.1/914.151.46mm=52.969mm 6) 计算模数 m
20、m 11zd=20969.52mm=2.65 mm (5)按齿根弯曲强度设计由式(10 5) 得弯曲强度的设计公式为 m 3212FaSadFY YKTz1)确定计算参数A. 计算载荷系数K=KA*KV*KF *KF=1.251.14 11.290=1.838 B.查取齿型系数由表 105 查得 YFa1=2.80;YFa2=2.188 K=1.914 d1=52.969mm m=2.65 mm K=1.838计算及说明结 果名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页,
21、共 33 页 - - - - - - - - - . . C.查取应力校正系数由表 105 查得 Ysa1=1.55;Ysa2=1.786 D.计算弯曲疲劳许用应力由图 10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限F1=500Mpa; 大齿轮的弯曲疲劳强度极限F2=380Mpa;由图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.85 ,KFN2=0.88取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式( 10-12) F=SKFNF F1=303.57Mpa F2=238.86MPa E.计算大、小齿轮的FSaFaYY并加以比较111FSaFaYY=57.30355.180.2=0.01430 222FSaF
22、aYY=86.238786.1188.2=0.01636 大齿轮的数值大。(6) 、设计计算m 32401636. 02011097.3838.12=1.81mm 对比计算结果,可取由弯曲强度算得的模数1.81 并就近圆整为标准值 m=2mm 按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=52.969mm ,算出小齿轮齿数Z1=d1/m=52.969/2=26.48 取 Z1=27F1=303.57MpaF2=238.86MPa 111FSaFaYY= 0.01430 222FSaFaYY= 0.01636 m 1.81mm m=2m mZ1=27 计算及说明结 果名师资料总结 - - -精品资料欢迎下
23、载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页,共 33 页 - - - - - - - - - . . 大齿轮齿数 Z2=4.8x27=129.6 取 Z2=130 (7) 、几何尺寸计算a) 计算分度圆直径d1=m Z=227=54 mm d2=m Z1=2130=260mm b) 计算中心距a=m (Z1+Z2)=2(27+130)/2=157 mm c) 计算齿轮宽度b= d1d=54 取 B2=54mm B1=60mm (8) 、结构设计大齿轮采用腹板式,如图10-39( 机械设计)Z2=130d1=
24、54 mm d2=260mm a=157 mm B2=54mm B1=60mm 计算及说明结 果名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页,共 33 页 - - - - - - - - - . . 轴的设计计算(一) 、减速器输入轴( I 轴)1、初步确定轴的最小直径选用 40Cr 调质, 硬度 280HBS 轴的输入功率为PI=4.02 KW 转速为 nI=960r/min根据课本 P370(15-2)式,并查表15-3 ,取 A0=115 dmmnP54.18960
25、02.4115A3302、求作用在齿轮上的受力dmm54.18计算及说明结 果名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页,共 33 页 - - - - - - - - - . . 因已知道小齿轮的分度圆直径为d1=54mm 而 Ft1=dT2=1470.4N Fr1=Ftntan=535.2N 圆周力 Ft1,径向力 Fr1的方向如下图所示。3、轴的结构设计1)拟定轴上零件的装配方案2)确定轴各段直径和长度1,从联轴器开始右起第一段,由于联轴器与轴通过键联接,而联轴器另
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