机械设计课程设计计算说明书(共24页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上机械设计课程设计计算说明书(范文)长春工程学院 机电学院设计题目 二级展开式圆柱齿轮减速器班 级 机制0943 姓 名 姚伟东 学 号 指导教师 杨答毅 时 间 目录一、设计任务书.(3)二、动力机的选择.(4)三、计算传动装置的运动和动力参数.(5)四、传动件设计计算(齿轮)(6)五、轴的设计. . . . . . .(12)六、滚动轴承的计算.(20)七、连结的选择和计算.(21)八、润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择.(22)九、箱体及其附件的结构设计.(22)十、设计总结.(23)十一、参考资料.(23)一设计题目:带式运输机的传动装置的设计题号11 带式运
2、输机的工作原理(二级展开式圆柱齿轮减速器带式运输机的传动示意图)2工作情况:已知条件1) 工作条件:两班制,连续单向运转,载荷较平稳,室内工作,有灰尘,环境最高温度35;2) 使用折旧期;8年;3) 检修间隔期:四年一次大修,两年一次中修,半年一次小修;4) 动力来源:电力,三相交流电,电压380/220V;5) 运输带速度容许误差:5%;6) 制造条件及生产批量:一般机械厂制造,小批量生产。3原始数据题号参数1运输带工作拉力F/KN2200运输带工作速度v/(m/s)1.2卷筒直径D/mm240注:运输带与卷筒之间卷筒轴承的摩擦影响已经在F中考虑。专心-专注-专业二 动力机选择因为动力来源:
3、电力,三相交流电,电压380/220V;所以选用常用的封闭式系列的 交流电动机。1 电动机容量的选择1) 工作机所需功率Pw 由题中条件 查询工作情况系数KA(见1表8-6),查得K A=1.3设计方案的总效率 n0=n1*n2*n3*n4*n5*n6本设计中的联轴器的传动效率(2个),轴承的传动效率 (4对), 齿轮的传动效率(2对),本次设计中有8级传动效率 其中=0.99(两对联轴器的效率取相等) =0.99(123为减速器的3对轴承) =0.98(4为卷筒的一对轴承) =0.95(两对齿轮的效率取相等)=0.8412) 电动机的输出功率Pw=kA*=2. 86KWPdPw/,=0.84
4、110Pd2.1889/1.84110=2.60228KW2 电动机转速的选择由v=1.1m/s 求卷筒转速nwV =1.2 nw=95.541r/minnd(i1i2in)nw有该传动方案知,在该系统中只有减速器中存在二级传动比i1,i2,其他 传动比都等于1。由1表13-2知圆柱齿轮传动比范围为35。所以 nd =(i1*i2) nw=9,25* nw 所以nd的范围是(859.87 2388.53)r/min,初选为同步转速为1430r/min的电动机3电动机型号的确定由表12-12查出电动机型号为Y100L2-4,其额定功率为3kW,满载转速1430r/min。基本符合题目所需的要求。
5、=0.8411Pw=2.86k KWPd3. KWnw=95.541 r/min电机Y100L2-4电动机型号额定功率/KW满载转速r/min堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩质量/KgY100L2-4,3.014302.22.338三 计算传动装置的运动和动力参数传动装置的总传动比及其分配1 计算总传动比由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为:nm/nw nw95.541 nm=1430r/min i14.9672 合理分配各级传动比由于减速箱是展开式布置,所以i1(1.3-1.5)i2。因为i14.967,取i15,估测选取 i1=4.8 i2=3.2速度
6、偏差为0.5%,所以可行。3 各轴转速、输入功率、输入转矩 转速的计算 电动机转轴速度 n0=1430r/min 高速I n1=1430r/min 中间轴II n2=297.92r/min 低速轴III n3= =93.1r/min 卷筒 n4=93.1r/min。各轴功率电动机额定功率 P0=Pd*=3Kw (n01=1) 高速I P1=P0*n12=P0* = 3*0.99*0.99= 2.9403 Kw (n12 = =0.99*0.99=0.98) 中间轴II P2=P1=P1*n齿*n轴承=2.9403*0.95*0.99=2.7653 Kw (n23=0.95*0.99=0.94)
7、 低速轴III P3=P2*n34=P2*=2.7653*0.95*0.99=2.600 Kw (n34= =0.95*0.99=0.94) 卷筒 P4=P3*n45=P3*=2.600*0.98*0.99=2.523 Kw(n45=0.98*0.99=0.96)传动比15i1=4.8 i2=3.2各轴速度n0=1430r/minn1=1430r/minn2=297.92r/minn3=93.1r/minn4=93.1r/min各轴功率P0 =3KwP1= 2.9403P2=2.7653 Kw P3=2.600 Kw P4=2.523 Kw各轴转矩 电动机转轴 T0=2.2 N高速I T1=
8、=19.636 N 中间轴II T2= =88.640 N 低速轴III T3= =266.702 N 卷筒 T4= N其中Td= (n*m)项 目电动机轴高速轴I中间轴II低速轴III卷筒转速(r/min)14301430297.9293.193.1功率(kW)32.940232.76532.6002.523转矩(Nm)2.219.63688.640266.1185258.804传动比114.83.21效率10.980.940.940.96四 传动件设计计算(齿轮)A 高速齿轮的计算输入功率小齿轮转速齿数比小齿轮转矩载荷系数2.9403KW1430r/min4.819.636Nm1.31 选
9、精度等级、材料及齿数1) 材料及热处理;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) 精度等级选用7级精度;3) 试选小齿轮齿数z120,大齿轮齿数z296的;2 按齿面接触强度设计因为低速级的载荷大于高速级的载荷,所以通过低速级的数据进行计算。按式(1021)试算,即 dt2.32*各轴转矩T1=19.634 N T2=88.615 NT3=264.118 N T4=256.239 N7级精度;z120 z2963 确定公式内的各计算数值1)(1) 试选Kt1.3(2) 由1表107选取尺宽系数d1(3
10、) 由1表106查得材料的弹性影响系数ZE189.8Mpa(4) 由1图1021d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极Hlim1600MPa;大齿轮的解除疲劳强度极限Hlim2550MPa;(5) 由1式1013计算应力循环次数N160n1jLh6014301(283658)410e9 N2N1/4.88.3510e8此式中j为每转一圈同一齿面的啮合次数。Ln为齿轮的工作寿命,单位小时(6) 由1图1019查得接触疲劳寿命系数KHN10.90;KHN20.95(7) 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 H10.90600MPa540MPa H20.98550M
11、Pa522.5MPa2) 计算(1) 试算小齿轮分度圆直径d1td1t=37.043(2) 计算圆周速度v=2.7722(3) 计算齿宽b及模数mb=dd1t=137.043mm=37.043mmm=1.852h=2.25mnt=2.251.852mm=4.1678mmb/h=34.043/4.1678=8.89(4) 计算载荷系数K 由1表102 已知载荷平稳,所以取KA=1根据v=2.7722m/s,7级精度,由1图108查得动载系数KV=1.14;由1表104查得7级精度小齿轮相对支撑非对称布置时KHB的计算公式和直齿轮的相同,Kt1.3d1N1410e9N28.3510e8KHN10.
12、90KHN20.95S1H1540MPaH2522.5MPad1t =37.043v =2.7739b=37.043mmm=1.852h=4.1678mmb/h=8.89KA=1固: KHB=1.12+0.18(1+0.6d)d+0.2310b =1.12+0.18(1+0.6*12)*12+0.23*10e-3*37.043=1.41652由b/h=8.89,KHB=1.41652查1表1013查得KFB =1.33由1表103查得KH=KH=1.1。故载荷系数 K=KAKVKHKH=11.141.11.41652=1.7763(5) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由1式(1010a
13、)得 d1=mm=41.10968mm(6) 计算模数m m=mm=2.0554 按齿根弯曲强度设计由1式(105) m1) 确定计算参数由1图10-20c查得小齿轮得弯曲疲劳强度极限 F1=500Mpa;大齿轮得弯曲疲劳极限强度F2=380MPa由110-18查得弯曲寿命系数KFN1=0.85 KFN2=0.88计算弯曲疲劳许用应力取安全系数S=1.4 见1表10-12得F1=(KFN1*F1)/S=303.57MpaF2= (KFN2*F2)/S=238.86Mpa(1) 计算载荷系数K=KAKVKFKF=11.121.21.33=1.7875(2) 查取应力校正系数由表105查得Ysa1
14、=1.55;Ysa2=1.79(3) 计算大、小齿轮的并加以比较=0.=0. 大齿轮的数值大。KHB=1.41652KFB =1.33KH=KH=1.1K=1.7763d1=41.10968mmm=2.055F1=500MpaF2=380MPaKFN1=0.85 KFN2=0.88S=1.4F1= 303.57MpaF2 =238.86MpaK=1.7875Ysa1=1.55Ysa2=1.79=0.=0.2) 设计计算m=1.4212对结果进行处理取m=2Z1=d1/m=41.1097/221 大齿轮齿数,Z2=u* Z1=4.8*21=1005 几何尺寸计算1) 计算中心距d1=z1m=21
15、*2=42 d2=z1m=100*2 =200a=(d1+d2)/2=(200+42)/2=121,a圆整后取121mm2) 计算大、小齿轮的分度圆直径d1=42mm,d2=200mm3) 计算齿轮宽度 b=dd1, b=42mmB1=47mm,B2=42mm 备注齿宽一般是小齿轮得比大齿轮得多5-10mm4) 验算Ft=2T1/d1=2*19.6543*10e3/42=935.919 Nm/s 结果合适5) 由此设计有模数分度圆直径齿宽齿数小齿轮2424721大齿轮2200421006) 结构设计以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于500mm,故以选用腹板式为宜。其他有关尺
16、寸参看大齿轮零件图。B 低速齿轮的计算输入功率小齿轮转速齿数比小齿轮转矩载荷系数2.7654KW297.92r/min3.288.6177Nm1.31选精度等级、材料及齿数1)材料及热处理;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)精度等级选用7级精度;3)试选小齿轮齿数z124,大齿轮齿数z277的;2按齿面接触强度设计因为低速级的载荷大于高速级的载荷,所以通过低速级的数据进行计算按式(1021)试算,即 m=2Z1=21Z2=100d1=42d2=200a=121B1=47mmB2=42mm Ft=
17、1048.18 N7级z124z277dt2.32*3. 确定公式内的各计算数值(1) 试选Kt1.3(2) 由1表107选取尺宽系数d1(3) 由1表106查得材料的弹性影响系数ZE189.8Mpa(4) 由1图1021d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1600MPa;大齿轮的解除疲劳强度极限Hlim2550MPa;(5) 由1式1013计算应力循环次数N160n1jLh60297.921(283658)8.35110e8 N2N1/3.22.6110e8此式中j为每转一圈同一齿面的啮合次数。Ln为齿轮的工作寿命,单位小时(6) 由1图1019查得接触疲劳寿命系数KHN10.9
18、0;KHN20.95(7) 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 H10.90600MPa540MPa H20.95550MPa522.5MPa4. 计算(8) 试算小齿轮分度圆直径d1td1t=62.93491) 计算圆周速度v=0.9810 m/s2) 计算齿宽b及模数mb=dd1t=162.9349mm=62.9349mmm=3.1467h=2.25mnt=2.253.1467mm=7.08mmb/h=62.9349/7.08 =8.893) 计算载荷系数K 由1表102 已知载荷平稳,所以取KA=1根据v=0.4230 m/s,7级精度,由1图108查
19、得动载系数KV=1.14;Kt1.3d1ZE189.8Mpa=600MPaHlim2550MPa;N18.35110e8N22.6110e8KHN10.90KHN20.95H1540MPad1t=62.9349v=0.9810 m/sb=62.9349mmm=3.1467KA=1KV=1.14由1表104查得7级精度小齿轮相对支撑非对称布置时的KHB计算公式和直齿轮的相同,固KHB=1.12+0.18(1+0.6d)d+0.2310b =1.12+0.18(1+0.6*12)*12+0.23*10e-3*27.122=1.414由b/h=8.92,KHB=1.414查1表1013查得KFB =
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