机械设计课程设计-链式运输机传动(30页).doc
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1、-课程设计任务书2012-2013学年第一学期学院:工学院 班级: 姓名: 学号: 课程名称: 机 械 设 计 课 程 设 计 设计题目: 链式运输机传动装置设计 完成期限:自 2012年12月24日 至 2013年1月7日 内容及任务一、 设计的主要技术参数:运输链牵引力F(KN):2.4输送速度 V(m/s):0.7链轮节圆直径D(mm):140工作条件:链式运输机单向运转,工作中载荷有轻微振动,输送机效率0.90,工作年限8年,大修期限3年每年工作250天,两班制工作,工作机允许速度误差5%;在专门工厂小批量生产。二 设计任务:传动系统的总体设计; 传动零件的设计计算;减速器的结构、润滑
2、和密封;减速器装配图及零件工作图的设计; 设计计算说明书的编写。三 每个学生应在教师指导下,独立完成以下任务:(1) 减速机装配图1张;(2) 零件工作图23张;(3) 设计说明书1份(60008000字)。进度安排起止日期工 作 内 容12.24-12.25传动系统总体设计12.25-12.27传动零件的设计计算;12.28-1.6减速器装配图及零件工作图的设计、整理说明书1.7交图纸并答辩主要参考资料1濮良贵,纪名刚.机械设计.北京:高等教育出版社,2001.2金清肃.机械设计课程设计.武汉:华中科技大学出版社,2007.3赵大兴,工程制图. .北京:高等教育出版社,2006.4朱理,机械
3、原理. .北京:高等教育出版社,2004.指导老师(签字): 2013年1月 日系(教研室)主任(签字): 年 月 日目 录1 设计任务52 传动方案分析63 原动件的选择与传动比的分配73.1原动件的选择 73.2计算总传动比和分配传动比 83.3传动系统运动和动力参数的计算94 传动零件的设计计算10 4.1减速器内部传动零件的设计计算 125 轴的设计计算20 5.1减速器低速轴的设计计算20 5.2减速器高速轴的设计计算23 5.3减速器中间轴的设计计算266 滚动轴承及键联接的校核计算29 6.1滚动轴承的校核计算29 6.2键联接的校核计算307 减速器的结构、润滑和密封327.1
4、减速器的结构设计32 7.2减速器的润滑和密封338 设计小结349 参考资料351、设计任务设计任务如图1.1所示,为用于链式运输机单向运转,工作中载荷有轻微振动,输送机效率0.90,工作年限8年,大修期限3年每年工作250天,两班制工作,工作机允许速度误差5%;在专门工厂小批量生产;三相交流电源的电压为380/220V。已知数据:运输链牵引力F(KN):2.4输送速度 V(m/s):0.7链轮节圆直径D(mm):140 图1.1链式输送机传动系统简图1动力与传动系统; 2联轴器; 3链式输送机 2.传动方案分析合理的传动方案,首先应满足工作机的性能要求,其次应满足工作可靠,转动效率高,结构
5、简单,结构紧凑,成本低廉,工艺性好,使用和维护方便等要求。任何一个方案,要满足上述所有要求是十分困难的,要多方面来拟定和评比各种传动方案,统筹兼顾,满足最主要和最基本的要求,然后加以确认。 本传动装置传动比不大,采用二级级传动,减速箱内两级直齿圆柱齿轮减速,轴端连接选择弹性柱销联轴器。图2.1链式输送机传动方案示意图1电动机;2联轴器;3滚动轴承;4圆柱齿轮; 5链式输送机3原动件的选择与传动比的分配3.1原动件的选择1电动机类型的选择 根据动力源和工作条件,选用一般用途的Y系列三相交流异步电动机,卧式封闭结构,电源的电压为380V。2电动机容量的选择 根据已知条件,工作机所需要的有效功率为
6、设: 输送机的的效率;=0.90 对滚动轴承效率,=0.99; 闭式圆柱齿轮传动效率(设齿轮精度为7级),=0.98; 联轴器效率,=0.99; 估算传送系统总效率为 则传动系统的总效率为 工作时,电动机所需的功率为 查表可知,满足条件的Y系列三相异步电动机额定功率应取为2.2kW。 3电动机转速的选择根据已知条件,可得输送机的工作转速初选同步转速为1500r/min和1000r/min的电动机,查表可知,对应于额定功率为2.2kW的电动机型号分别为Y100L1-4和Y112M-6型。现将有关技术数据及相应算的总传动比列于下表中。 方案的比较方案号型号额定功率(kW)同步转速(r/min)满载
7、转速(r/min)总传动比外伸轴颈D/mm轴外伸长度E/mmY100L1-42.21500143014.972860Y112M-62.210009409.842860通过对上述两种方案比较可以看出:方案选用的电动机转速高、质量轻、价格低,总传动比对二级减速传动而言不算大,故选方案较为合理。Y100L1-4型三相异步电动机的额定功率为2.2kW,满载转速由表查得电动机中心高H=110mm,轴伸出部分的直径和长度分别为D=28mm和E=60mm。3.2计算总传动比和各级传动比的分配 链式输送机传动系统的总传动比 由传动系统方案知 由计算可得两级圆柱齿轮减速器的总传动比为 为了便于两级圆柱齿轮减速器
8、采用浸油润滑,当两级齿轮的配对材料相同、齿面硬度、齿宽系数相等时,考虑齿面接触强度接近相等的条件,取高速级传动比为 低速级传动比为 传动系统各级传动比分别为 ;3.3传动系统的运动和动力参数计算 传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下所示。0轴(电动机轴): 1轴(减速器高速轴): 2轴(减速器中间轴): 3轴(减速器低速轴): 4轴(输送机轴): 传动系统的运动和动力参数轴号电动机两级圆柱齿轮减速器工作机0轴1轴2轴3轴4轴转速n/(r/min)14301430324.11695.695.6功率P/kW2.042.021.961.901.862转矩T/( Nm)13.62413.49 57.
9、75189.80186.0传动比i14.4123.391 4传动零件的设计计算4.1减速器内部传动零件的设计计算一、 高速级圆柱齿轮传动的设计根据已知:输入功率,小齿轮转速,传动比,传递的转矩,工作寿命8,两班制,250天,工作轻微冲击1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)按传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动。(2)输送机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(3)材料选择。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,硬度差为40HBS。(4)选小齿轮齿数,大齿轮齿数2、按齿面接触强度设计 由设计计算公式 (1)、确定公式内的各计
10、算数值 1)、试选载荷系数 2)、选取齿宽系数 3)、查得材料的弹性影响系数 4)、按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 大齿轮的接触疲劳强度极限 5)、计算应力循环次数 6)、取接触疲劳寿命系数, 7)、计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%,安全系数S=1 (2)、计算 1)、试算小齿轮分度圆直径,代入中较小的值 2)、计算圆周速度v 3)、计算齿宽b 4)、计算齿宽与齿高之比 模数 齿高 5)、计算载荷系数 由v=2.48m/s,7级精度,查得动载系数 直齿轮 查得使用系数 查得7级精度,小齿轮相对支撑非对称布置时, 由, 查得 6)、按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 7)、计算
11、模数m 3、按齿根弯曲强度设计 由设计公式 (1)、确定公式内各计算值 1)、查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限2)、取弯曲疲劳寿命系数,3)、计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4 4)、计算载荷系数K 5)、查取齿形系数查得,6)、计算大、小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大(2)、设计计算 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数的大小主要决定于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,可取由弯曲强度算得的模数1.15并将就近圆整为标准值m=1.5mm,由按接触强度算得的分度
12、圆直径,算出小齿轮齿数 大齿轮齿数,取 4、几何尺寸计算(1)、计算分度圆直径 (2)、计算中心距 (3)、计算齿轮宽度 取 高速级齿轮传动的主要几何尺寸小齿轮大齿轮模数m2齿数z25110齿形角齿顶高系数1顶隙系数0.25分度圆直径d37.5165齿顶圆直径40.5168齿根圆直径33.75161.25齿高h3.375中心距a101.25二、低速级圆柱齿轮传动的设计根据已知:输入功率,小齿轮转速,传动比,传递的转矩T1=57 .75N.m,工作寿命8年,两班制,每年250天,工作时有轻微冲击1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)按传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动。(2)输送机为一般工作机
13、器,速度不高,故选用7级精度(3)材料选择。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,硬度差为40HBS。(4)选小齿轮齿数,大齿轮齿数2、按齿面接触强度设计 由设计计算公式 (1)、确定公式内的各计算数值 1)、试选载荷系数 2)、选取齿宽系数 3)、查得材料的弹性影响系数 4)、按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 大齿轮的接触疲劳强度极限 5)、计算应力循环次数 6)、取接触疲劳寿命系数, 7)、计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%,安全系数S=1 (2)、计算 1)、试算小齿轮分度圆直径,代入中较小的值 2)、计算圆周速
14、度v 3)、计算齿宽b 4)、计算齿宽与齿高之比 模数 齿高 5)、计算载荷系数 由v=0.915m/s,7级精度,查得动载系数 直齿轮 查得使用系数 查得7级精度,小齿轮相对支撑非对称布置时, 由, 查得 6)、按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 7)、计算模数m 3、按齿根弯曲强度设计 由设计公式 (1)、确定公式内各计算值 1)、查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限2)、取弯曲疲劳寿命系数,3)、计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4 4)、计算载荷系数K 5)、查取齿形系数查得,6)、计算大、小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大(2)、设计计算 对比计算结果
15、,由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数的大小主要决定于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,可取由弯曲强度算得的模数1.82并将就近圆整为标准值m=2mm,由按接触强度算得的分度圆直径,算出小齿轮齿数 大齿轮齿数,取 4、几何尺寸计算(1)、计算分度圆直径 (2)、计算中心距 (3)、计算齿轮宽度 取 低速级齿轮传动的主要几何尺寸小齿轮大齿轮模数m2齿数z30101齿形角齿顶高系数1顶隙系数0.25分度圆直径d60202齿顶圆直径64206齿根圆直径55197齿高h4.5中心距a1315、轴的设计计算5.1减速器
16、低速轴的设计计算根据已知:输出轴上的功率,转速,转矩1、 求作用在齿轮上的力 已知低速级大齿轮的分度圆直径为 圆周力、径向力的方向如图所示2、 初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为45钢,调质处理,取 输出轴的最小直径为安装联轴器处轴的直径,为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号,联轴器的计算转矩,考虑到转矩变化小,取 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩,查标准,选用HL2型的弹性柱销联轴器,其公称转矩为315000N.mm,半联轴器的孔径,取,半联轴器长度L=82mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=60mm。3、 轴的结构设计4、 (1)、拟定轴上零件的装配方案如下图
17、 (2)、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1)、为了满足半联轴器的轴向定位要求,1-2轴段左端需制处一轴肩,取2-3段的轴颈的d2-3=38mm;右端用轴端挡圈定位,按轴端直径取轴端挡圈直径D=40mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=60mm;为了保证轴端挡圈只压在半联轴器而不压在轴的端面上,故1-2段的长度比L1略短一些,取L1-2=58mm; 2)、初步选择滚动轴承,因轴只受径向力的作用,故选深沟球轴承,参照工作要求,根据d2-3=38mm,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙0级公差的深沟球轴承6208,其尺寸为,故d3-4=40mm,左端采用挡油盘定位,由手册上查得,6208
18、型轴承的安装尺寸,所以,取d4-5=47mm。 3)、取安装齿轮处的轴段6-7的直径d6-7=46mm;齿轮的左端与左轴承之间采用挡油盘定位,已知齿轮轮毂的宽度为60mm,为了使挡油盘端面可靠的压紧齿轮,此轴端应略短于轮毂宽度,取L6-7=58mm,齿轮的右端采用轴肩定位,轴肩高度h0.07d,取h=5mm,轴环处直径d5-6=56mm,轴环宽度b1.4h,取L5-6=10mm。 4)、轴承端盖的总宽度为28mm,根据轴承端盖的装拆及便于对轴承润滑的要求,取端盖的外端面与半联轴器的左端面间的距离l=15mm,故取L2-3=43mm, 5)、取齿轮距离箱体内壁的长度a=12mm,考虑到箱体的铸造
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