机械设计课程设计-带式运输机传动装置的减速器设计(33页).docx
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1、-机械设计课程设计-带式运输机传动装置的减速器设计-第 31 页武汉工程大学 机械设计课程设计说明书课题名称: 带式运输机传动装置的设计 专业班级: 机械中美 学生学号: 1403190666 学生姓名: 学生成绩: 指导教师: 秦襄培 课题工作时间: 2016-12-12 至 2015-12-30 武汉工程大学教务处 目录第一章 传动方案的选择及拟定.1第二章 电动机的选择及计算.6第三章 运动和动力参数计算.8第四章 V带传动的设计计算.8第五章 斜齿圆柱齿轮的设计计算.11第六章 减速器轴的结构设计.21第七章 键连接的选择及校核.32第八章 滚动轴承的选型及寿命计算.34第九章 联轴器
2、的选择及校核.36第十章 箱体及附件的结构设计和计算.37第十一章 润滑方式,润滑剂以及密封方式的选择.43第十二章 设计总结.45参考文献第一章 传动方案的选择及拟定1.1 课程设计的设计内容(1)合理的传动方案,首先应满足工作机的功能要求,其次还应满足工作可靠,结构简单,尺寸紧凑,传动效率高,重量轻,成本低廉,工艺性好,使用和维护方便等要求。(2)带传动具有传动平稳,吸震等特点,切能起过载保护作用,但由于它是靠摩擦力来工作的,在传递同样功率的条件下,当怠速较低时,传动结构尺寸较大。为了减小带传动的结构尺寸,应当将其布置在高速级。(3)齿轮传动具有承载能力大,效率高,允许高度高,尺寸紧凑,寿
3、命长等特点,因此在传动装置中一般在首先采用齿轮传动。由于斜齿圆柱齿轮传动的承载能力和平稳性比直齿圆柱齿轮传动好,故在高速或要求传平稳的场合,常采用斜齿轮圆柱齿轮传动。(4)轴端连接选择弹性柱销联轴器。设计带式运输机的传动机构,其传动转动装置图如下图1-1所示。图1-11.2 课程设计的原始数据已知条件:运输带的输出转矩:T=380m;运输带的工作速度:v=0.85m/s;鼓轮直径:D=350mm;使用寿命:8年,大修期限3年,每日两班制工作。1.3 课程设计的工作条件设计要求: 误差要求:运输带速度允许误差为带速度的5%;工作情况:连续单向运转,工作时有轻微振动;制造情况:小批量生产。1.4
4、确定传动方案根据题目要求选择传动装置由电动机、减速器、工作机组成,电动机和减速器之间用带传动连接。减速器中齿轮采用斜齿圆柱齿轮。第二章 电动机的选择及计算.2.1传动装置的总效率:=12345678=0.96*0.98*0.98*0.99*0.99*0.99*0.99*0.97=0.859其中,根据文献【2】表4-4中查得 V带传动效率1=0.96 两级齿轮传动效率2=3=0.98 三对滚动轴承4=5=6=0.99 联轴器传动效率7=0.99 滑动轴承传动效率8=0.972.2 电动机各参数的计算知运输带速度,卷筒直径。可求得工作机转速为:由已知条件运输带所需扭矩,工作机的输入功率为Pw:=3
5、8051.82/9550=1.98kw电动机所需功率为:2.3电动机类型和型号结构形式的选择三相交流电动机:适合较大、中小功率场合Y系列三相交流异步电动机由于具有结构简单、价格低廉、维护方便等优点,故其应用最广,适合于一般通用机械,如运输机、车床等。2、确定电动机的转速同步转速越高,结构越简单,价格越低,反之相反。本设计中选用同步转速为1000或1500r/min的电动机。3、确定电动机的功率和型号电动机功率的选择要考虑工作要求和经济性。选择电动机功率时,要求传动系统的总传动比:方案号电动机型号额定功率(kW)同步转速(r/min)满载转速(r/min)质量(kg)Y132M-83100096
6、063Y100L2-431500143038表2-1由上表可知,方案2的转速高,电动机价格低,总传动比虽然大些,但完全可以通过带传动和两级齿轮传动实现,所以选用方案2.第三章.运动和动力参数计算3.1传动比的分配由原始数据以及初步确定的原动机的转速可确定总传动比: i=27.60带传动的传动比:,则减速器总传动比为:双极斜齿圆柱齿轮减速器的高级速的传动比:低速级传动比:3.2各轴转速计算将各轴由高速向低速分别定为轴、轴、轴电动机轴: 轴: 轴:轴: 3.3各轴输出功率 电动机: 轴: 轴: 轴:3.4各轴输入扭矩计算 输入轴:轴:轴:T轴:T将上述结果列入表中如下表3-1 运动和动力参数 轴号
7、功率P/KW转矩T/(Nm)转速n/(r/min)2.851230.087152.7762129.31204.292.6838575.8344.51319.031430第四章 V带传动的设计计算4.1确定计算功率 由文献【1】表8-7查得工作情况系数KA=1.1,故 :4.2选择V带的带型根据、由文献【1】图8-11查图选择A型。4.3确定带轮的基准直,。初选小带轮的基准直径=100。侧大带轮的基准直径为:=i1=200mm查表圆整为=200mm。4.4验算带速是否在5-25m/s范围内。验算带速因为,故带速合适4.5确定V带的中心距和基准长度1)初定中心距。2)计算带所需的基准长度1279.
8、33mm查表选带的基准长度。3)计算实际中心距。中心距的变化范围为381438mm。4.6验算小带轮上的包角由于小带轮的包角小于大带轮的包角,小带轮上的总摩擦力相应小于大带轮上的摩擦力。因此,打滑只可能在小带轮上发生。为了提高带传动的工作能力,应使:4.7计算带的根数1)计算单根V带的额定功率。由和,查表得根据,和A型带,查表得,查表的,于是2)计算V带的根数。取3根。4.8计算单根V带的出拉力的最小值由查表得A型带的单位长度质量q=0.1kg/m,所以应使带的实际初拉力4.9计算压轴力为了设计带轮轴的轴承需要计算带传动作用的轴上压轴力:为了保证带传动过程中的安全性和平稳性,应使轴上的最小压轴
9、力满足:N第五章 斜齿圆柱齿轮的设计计算5.1高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算5.1.1 选等级精度、材料及齿数1)材料及热处理。查表选择小齿轮材料为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。2)7级精度,3)选择小齿轮齿数,大齿轮齿数,取。 4)选择螺旋角。初选螺旋角。5.1.2 按齿面接触强度设计由设计公式进行计算:1)确定公式内的各计算数值(1)选取齿宽系数(2)材料的弹性影响系数(3)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。(4)计算应力循环次数(5)取接触疲劳寿命系数,。(6)计算接触疲劳许
10、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为: (2)计算圆周速度v (3)计算尺宽b,齿高h和及模数 模数为: 齿高为: (4)计算尺宽与齿高比b/h (5)计算纵向重合度 (6)计算载荷系数根据,7级精度,查得动载系数查得使用系数查得7级精度,小齿轮相对支承非对称布置式 由b/h=.10.54,,查得 故载荷系数(7)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径为:(8)计算模数m5.1. 3、按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为(1)确定公式内各计算数值1)计算载荷系数 2)根据纵向重合度 ,查得螺旋角影响系数 3)计算当量齿数4)查取齿形系数 查得 5)
11、查取应力较正系数查得 6)查弯曲疲劳轻度小齿轮的弯曲疲劳强度极限 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 7)查图取弯曲疲劳寿命系数 8)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4,得9)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m的大小主要取决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(即模数与齿数的乘积)有关,可取由弯曲强度算得的模数=3,并但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度算得分度圆直径,来计算应有的齿数 ,于是有:取 设计出的齿轮传动,既满足了
12、齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲劳强度,并做到结构紧凑,避免浪费。5.1.4几何尺寸计算(1)计算中心距将中心距圆整为 101mm(2)按圆整后的中心距修正螺旋角因 值改变不多,故、等不必修正(3)计算大、小齿轮的分度圆直径(4)计算齿轮宽度取 ,(5)结构设计对于大齿轮,选用腹板式结构的齿轮。对于小齿轮,选用实心式结构的齿轮。5.2 低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算5.2.1 选等级精度、材料及齿数1)材料及热处理。查表选择小齿轮材料为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。2)7级精度,3)选择小齿轮齿数,大齿轮齿数
13、,取。 4)选择螺旋角。初选螺旋角。5.2 .2 按齿面接触强度设计由设计公式进行计算:1)确定公式内的各计算数值(1)选取齿宽系数(2)材料的弹性影响系数(3)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。(4)计算应力循环次数(5)取接触疲劳寿命系数,。(6)计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%,安全系数S=1,(7)试选(8)选取区域系数。(9)查表得,。,。(10)许用接触应力2)计算(1)试算小齿轮分度圆直径为: (2)计算圆周速度v (3)计算尺宽b,齿高h和及模数 模数为: 齿高为: (4)计算尺宽与齿高比b/h (5)计算纵向重合度 (6)计算载荷系数根据
14、,7级精度,查得动载系数查得使用系数查得7级精度,小齿轮相对支承非对称布置式 由b/h=11.452,查得,查得 故载荷系数(7)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径为:(8)计算模数m5.2.3按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为(1) 确定公式内各计算数值1)计算载荷系数 2)根据纵向重合度 ,查得螺旋角影响系数 3)计算当量齿数4)查取齿形系数 查得 5)查取应力较正系数查得 6)查弯曲疲劳轻度小齿轮的弯曲疲劳强度极限 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 7)查图取弯曲疲劳寿命系数 8)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4,得9)计算大、小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大。(2)设计
15、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m的大小主要取决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(即模数与齿数的乘积)有关,可取由弯曲强度算得的模数=3,并但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度算得分度圆直径,来计算应有的齿数 ,于是有:取 设计出的齿轮传动,既满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲劳强度,并做到结构紧凑,避免浪费。5.2.4几何尺寸计算(1)计算中心距将中心距圆整为 146mm。(2)按圆整后的中心距修正螺旋角因 值改变不多,故、等不必修正(3)计算大、小齿轮的分度圆直径(
16、4)计算齿轮宽度取 ,(5)结构设计对于小齿轮,选择实心式结构的齿轮;对于大齿轮,选用腹板式结构的齿轮。六.减速器轴的结构设计6.1低速轴的结构设计6.1.1 计算作用在齿轮上的力由前面可知,。因已知低速级大齿轮的分度圆直径为6.1.2 初步确定轴的最小直径 先按式(15-2)初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢,调质处理。根据表15-3,取,于是得输出轴的最小直径显然是安装联轴器的直径。为了使所选的轴与联轴器的孔相适应,故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩,查表14-1,考虑到转矩的变化很小,故取,则按计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T5014-2003或手册,选用
17、HL4型弹性柱销联轴器,其公称转矩1250N.m。半联轴器的孔径为45故取,半联轴器长度L=112mm,半联轴器与轴配合的觳孔长度为。6.1.3 轴的结构设计(1)拟定轴上零件的装配方案通过分析比较,选文献【2】图15-8装配方案 图6-1(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轴段右端需制出一轴肩,定位轴肩的高度一般取,故取II-III段的直径为60mm,右端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径为60mm。半联轴器与轴配合的觳孔长度为,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故I-II段的长度应比L1短一些,现取=58mm. 2)
18、初步选择滚动轴承 因为轴承同时有径向力和轴向力的作用,故选圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据mm,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组,标准精度级的圆锥滚子轴承30213,其尺寸为,故,而。 左端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位,由手册上查得30213型轴承的定位轴肩高度h=6mm,因此,取。 3)取安装齿轮处的轴段VI-VII的直径;齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮觳的宽度为185mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮觳宽度,故取。齿轮的右端采用轴肩定位,轴肩高度,故取h=6mm,则轴环处的直径。轴环宽度,故取。4)轴承端盖的总宽度为20mm(由减速器及轴承端盖的结构设
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