带式输送机用圆锥—圆柱齿轮减速器.doc
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1、机械设计课程设计计算说明书设计题目 带式输送机的传动装置设计 任务序号 机械工程及其自动化 专业 班学号 设计者 指导教师 年 月 日 目 录第一部分 课题任务3第二部分 电动机的选择计算4第三部分 传动零件的设计7第四部分 轴的设计计算15第五部分 润滑密封30第六部分 减速器的附件及其说明31第一部分 课题任务2. 课程名称:机械设计3. 设计题目:带式输送机的传动装置设计 4. 1 。传动系统示意图5. 方案3:电机圆锥圆柱齿轮(斜齿)减速器开式一级齿轮减速工作机6.7. 1电动机;2、4联轴器;3圆锥-圆柱斜齿轮减速器;5输送带;6滚筒8.9. 2 原始数据10. 设计带式输送机传动装
2、置中的二级圆柱齿轮减速器,原始数据如表所示:运输带工作拉力F(N)运输带工作速度V(m/s)卷筒直径D(mm)4200137511. 3 设计条件12. 1.工作条件:机械装配车间;两班制,每班工作四小时;空载起动、连续、单向运转,载荷平稳;13. 2.使用期限及检修间隔:工作期限为8年,每年工作250日;检修期定为三年;14. 3.生产批量及生产条件:生产数千台,有铸造设备;15. 4.设备要求:固定;16. 5.生产厂:减速机厂。17. 4 工作量18. 1.减速器装配图零号图1张;19. 2.零件图2张(箱体或箱盖,1号图;中间轴或大齿轮,1号或2号图);20. 3.设计说明书一份约60
3、008000字第二部分 电动机的选择计算设 计 内 容.电机的选择11) 选择电动机类型:按工作要求和工作条件选用Y系列三相鼠笼式异步电动机,其结构为全封闭扇冷式结构,电压380V。2) 选择电动机的容量:工作机的有效功率为确定工作机各个部位的效率分别表示联轴器、轴承、齿轮和卷筒,锥齿轮处的传动效率。由表9.1(机械设计课程设计书由)可知:,则所以电动机的功率为:3) 确定电动机的转速:按机械设计课程设计表9.1推荐的传动比合理范围,二级圆柱齿轮的传动比在1025的范围,而工作机的转速为:所以电动机的可选范围为:在综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等,为使传动装置结构紧凑,决定选用同步
4、转速为的电动机。根据课设表15.1选择Y132M2-6型三相异步电动机。其相关数据为:电动机型号额定功率()满载转速Y132S2-45.514402.22.2、计算传动装置的总传动比并分配传动比1) 总传动比:2) 分配传动比:考虑减速器结构,故3. 计算传动装置各轴的运动和动力参数(1) 各轴的转速: 轴 轴 轴 4轴 卷筒轴 (2) 各轴的输入功率:轴 轴 轴 4轴 卷筒轴 (3) 各轴的输入转矩:电机轴的输入转矩为轴:轴:轴:4轴: 卷筒轴:将上述计算值都汇总于下表,以备查用。表1 带式传动装置的运动和动力参数轴 名功率转矩转速传动比效率电机轴 5.36150010.99轴5.30150
5、030.94轴4.995003.130.95轴4.741603.130.9510.974轴4.5051卷筒轴4.3751第三部分 传动零件的设计(直齿圆锥齿轮)减速器高速级齿轮传动设计由前面的计算得到的表1可以知道,该对齿轮传动的输入功率为,小齿轮的转速,传动比为3,工作时间8年(按每年250天计算),双班制工作,每班4小时,载荷平稳,连续单向运转。由这些条件,就可以对齿轮进行设计计算。(该部分所用到的表都是在机械设计书中)1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)按传动方案,选用直齿圆锥齿轮传动,齿形制,齿形角,齿顶高系数,顶隙系数,螺旋角,不变位。(2)、运输机为一般工作机器,速度不高,
6、故选用8级精度。(3)、材料选择,小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45刚(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度相差40HBS。(4)、选小齿轮齿数2.按齿面接触疲劳强度设计 公式: (1)、确定公式内的各计算值1)查得材料弹性影响系数。1. 2)按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮的接触疲劳极限选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数3)计算应力循环次数小齿轮:(j代表齿轮每转一周应力循环次数)大齿轮:4)查得接触批量寿命系数5)计算接触疲劳许用应力6)试选,查得所以,7)(2)、计算1)试算小齿轮的分度圆直径,带入中的较小值得取(齿宽系数)2)计算圆周
7、速度v1.3)计算载荷系数根据,8级精度,查得,所以。4)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径:5)技术模数3.按齿根弯曲疲劳强度设计公式:m(1)、确定公式内的各计算值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。2)查得弯曲疲劳寿命系数3)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4,则,4)载荷系数 K=2.315)节圆锥角6)当量齿数7)查取齿形系数 8)查取应力校正系数 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m综合分析考虑,取得,4.几何尺寸计算(1)、计算大端分度圆直径(2)、计算节锥顶距(3)、节圆锥角(4)、大端齿顶圆直径(5)、齿宽齿
8、轮参数 表2名 称值模 数大端齿顶圆直径小齿轮大齿轮节锥顶距中间锥角小齿轮大齿轮大端分度圆小齿轮大齿轮齿厚小齿轮大齿轮(斜齿圆柱齿轮传动)减速器2级齿轮传动设计由前面的计算得到的表1可以知道,该对齿轮传动的输入功率为 ,小齿轮的转速,传动比为3.13。工作时间8年(按每年250天计算),双班制工作,每班4小时,载荷平稳,连续单向运转。由这些条件,就可以对齿轮进行设计计算。(该部分所用到的表都是在机械设计书中)1) 选定齿轮类型、精度等级、材料齿数及螺旋角:1)按简图所示的传动方案,选用斜齿圆柱齿轮传动,软齿轮面闭式传动。2)运输机为一般工作机器,速度不高,故选用8级精度。3)材料选择。由机械设
9、计表6.1,选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。4)选小齿轮齿数,则大齿轮齿数,取=93。 5)选螺旋角为14。 设计准则:先由齿面接触疲劳强度计算,再按齿根弯曲疲劳强度计算。(2) 按齿面接触疲劳强度设计,即 1 确定公式内的各计算数值.试选载荷系数。.小齿轮传递的转矩.按软齿面齿轮非对称安装,由机械设计表10-7选取齿宽系数。.由机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数。.由机械设计图10-21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。.计算应力循环次数.由机械设计图10-19
10、取接触疲劳寿命系数;。.计算接触疲劳许用应力取安全系数S=1 则,2.设计计算. 试算小齿轮分度圆直径,代入各参数的值。 .计算圆周速度。 .齿宽b及模数 mm .计算纵向重合度2.计算载荷系数 已知使用系数=1.0;根据、7级精度查机械设计图10-8得动载系数;查图10-4得,。由表10-3查得= 则 .按实际载荷校核所算得的分度圆直径 由.计算模数(3).按齿根弯曲疲劳强度校核 由公式 1.确定公式内的各参数值.计算载荷系数.根据纵向重合度,由图10-28查得螺旋角影响系数。.计算当量齿数: 由机械设计图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限;大齿轮的弯曲强度极限;.由机械设计图10-1
11、8取弯曲疲劳寿命系数,;.计算弯曲疲劳许用应力; 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4,应力修正系数,得 . 查取齿形系数、和应力修正系数、由机械设计表10-5插值法得;.计算大、小齿轮的并加以比较; 大齿轮的值大。.设计计算: 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面摸数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面摸数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面摸数,取已可满足弯曲强度,但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。于是由,取,则(4).几何尺寸计算1)计算中心距 ,将中心距圆整为128。2)按圆整后的中心距修整螺旋角:因值改变不多,故参数等不必修整3)计算大小齿轮的分度
12、圆直径: 4)计算齿轮宽度 圆整后取 齿轮参数 表2名 称值螺 旋 角1436模 数2中 心 距128分度圆小齿轮61.94大齿轮194.05齿厚小齿轮62大齿轮65(直齿圆柱齿轮传动)减速器3级齿轮传动设计1) 按照设计要求,选择直齿圆柱齿轮传动;2) 运输机为一般工作机器,该对齿轮转速不高,故可以选用7级精度;3) 材料选择。由表10-1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;4) 选小齿轮齿数,大齿轮齿数,取;2. 按齿面接触强度设计由设计计算公式进行计算,即:(1) 确定公式内的各计算数值1) 试选
13、载荷系数2) 由表1可以得到小齿轮传递的扭矩3) 由表10-7选齿宽系数4) 计算应力循环次数。5) 由图10-19取接触疲劳寿命系数6) 由表10-6查得材料的弹性影响系数7) 由图10-2d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。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(10-12)得,(2)计算1) 试计算小齿轮分度圆直径,由计算公式得2) 计算圆周速度3) 计算齿宽b及模数4) 计算载荷系数K已知使用系数KA=1.25,根据圆周速度和7级精度,由图10-8查得动载系数KV=1.08;由表10-4查得(插值法);由表10-3查得。故动载荷系
14、数5) 按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 (选取1.21.4)6) 计算模数3. 按齿根弯曲强度进行设计由设计公式(1) 确定计算参数1) 计算载荷系数由表10-13查得2) 查取齿形和应力校正系数由表10-5查得3) 查10-20c得到弯曲强度极限由图10-18查得4) 计算弯曲许用应力取弯曲安全系数S1.4,5) 计算大、小齿轮的并加以比较大齿轮的计算数值大(2) 设计计算对比两种设计的计算结果,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,仅与齿轮直径有关,可取弯曲疲劳的模数1
15、.57并圆整为标准值,按齿面接触强度算得的分度圆直径并算出小齿轮的齿数:取,取4. 几何尺寸计算(1) 计算大、小齿轮的分度圆直径(2) 计算中心距(3) 计算齿轮宽度圆整后至此,齿轮的相关设计已经结束,齿轮零件图由图纸形式给出,其相应的参数都在图纸中标出。附:齿轮参数及其受力分析,以备查表齿轮参数 表3名 称值模 数6.7中心距278.5分度圆小齿轮135大齿轮422齿厚小齿轮140大齿轮135第四部分 轴的设计计算输入轴设计1.确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢(调质),根据机械设计(第八版)表15-3,取,得,又因为有键槽尺寸应加大(3%4%)故尺寸应为。输入轴
16、的最小直径为安装联轴器的直径,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,查机械设计(第八版)表14-1,由于转矩变化很小,故取,则查机械设计(机械设计基础)课程设计表17-4,选HL1型弹性柱销联轴器,其公称转矩为,半联轴器的孔径,故取,半联轴器长度,半联轴器与轴配合的毂孔长度为38mm。2求输入轴上的功率、转速和转矩 3求作用在齿轮上的力已知高速级小圆锥齿轮的分度圆半径为而圆周力、径向力及轴向力的方向如图二所示(1) 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,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3段的直径2) 初步选择滚
17、动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力,故选用单列圆锥滚子轴承,参照工作要求并根据,由机械设计(机械设计基础)课程设计表15-7中初步选取0基本游隙组,标准精度级的单列圆锥滚子轴承30306,其尺寸为,而。这对轴承均采用轴肩进行轴向定位,由机械设计(机械设计基础)课程设计表15-7查得30306型轴承的定位轴肩高度,因此取3)取安装齿轮处的轴段6-7的直径;为使套筒可靠地压紧轴承, 5-6段应略短于轴承宽度,故取。4)轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油 的要求,求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距离,故取 5)锥齿轮轮毂宽度为64.86mm,为使套筒端面可靠地压
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- 输送 圆锥 圆柱齿轮 减速器
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