机械课程设计说明书-带式传动机(共40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说明书 课程名称: 机械设计课程设计 设计题目: 带式输送机传动装置设计 学院: 机械工程学院 2010年10月18日11月2日目 录一 课程设计任务书3二 设计要求3三 设计步骤41.传动装置总体设计方案52.电动机的选择53.确定传动装置的总传动比和分配传动比74.传动装置的运动和动力参数计算75.设计V带和带轮96.齿轮的设计127.轴的设计计算228.滚动轴承的选择及寿命计算289.键联接的选择及校核计算3010.连轴器的选择3111.减速器箱体及附件3212.润滑密封设计36.四设计小结38.五参考资料39一. 课程设计书设计课题: 带式输送
2、机传动装置设计。工作条件:(1) 每天一班制工作,每年工作300天,使用年限10年,大修期3年;(2) 连续单向回转,工作时有轻微振动,运输带允许速度误差5%;(3) 室内工作,环境中有粉尘;(4) 生产厂可加工78级精度的齿轮;(5) 动力来源为三相交流电;(6) 小批量生产。原始数据:运输机工作轴转矩T(N.m)850运输带工作速度V(m/s)1.15卷筒直径(mm)380二. 设计要求(1)传动装置的设计计算;(2)减速器装配草图设计;(3)减速器装配图设计;(4)减速器零件图设计;(5)减速器三维造型,递交光盘一个。三. 设计步骤 1. 传动装置总体设计方案2. 电动机的选择3. 确定
3、传动装置的总传动比和分配传动比4. 传动装置的运动和动力参数计算5. 设计V带和带轮6. 齿轮的设计7. 轴的设计计算8.滚动轴承的选择及寿命计算9.键联接的选择及校核计算10.连轴器的选择11.减速器箱体及附件12.润滑密封设计1. 传动装置总体设计方案1)传动装置由三相交流电动机、二级减速器、工作机组成。2)齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀,要求轴有较大的刚度。3)电动机转速较高,传动功率大,将带轮设置在高速级。传动装置简图:2. 电动机的选择 电动机所需工作功率为:Pw=Tw*nw/9550 =Tw*60*1000V/(d*9550)=850*60*1000*1.15/(
4、3.14*380*9550)=5.147 kw执行机构的曲柄转速为:nw=601000v/d=57.83 r/min效率范围:1:带传动: V带 0.952:圆柱齿轮 0.97 7级3:滚动轴承 0.994:联轴器 浮动联轴器 0.970.99,取0.98w 滚筒: 0.99=1*2*2*3*3*3*4*w =0.95*0.97*0.97*0.99*0.99*0.99*0.98*0.99 =0.841Pd = Pw / =5.147/0.841=6.1167 Kw又因为额定转速Ped Pd=6.1167 Kw取Ped=7.5kw常用传动比:V带:i1=24圆柱齿轮:i2=35圆锥齿轮:i3=2
5、3i=i1i2i2=243535=18100 取i=1840N=Nwi=(1840)57.83=10412313.2 r/min取N=1500r/min选Y132M-4电动机 Nm=1440r/min型号额定功率Ped满载转速 nm 轴径D轴伸长L中心高HY132M-47.5KW1440r/min38mm600mm132mm3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 总传动比i=Nm/Nw=ivi减=i0i1i2i0为带传动传动比;i1为高速齿轮传动比;i2为低速级齿轮传动比;总传动比i=Nm/Nw=1440/57.53=24.9取V带传动比i0=2.05减速箱的传动比 i减=i/ i0= i1
6、i2=12.15按浸油深度要求推荐高速级传动比:一般i1=(1.31.5)i2,取i1=1.34 *i2。i1*i2=1.34 *i2i2=3.01,i1=1.34*i2=4.034. 计算传动装置的运动和动力参数 1)各轴转速(r/min)n0=nm=1440 r/minn=nm/i0=702.44 r/minn= n/i1=174.3r/minn = n/i2=57.9 r/min2)各轴输入功率(kW)P0=Pd=6.117 kWP=P01=6.1170.95=5.81 kWP = P23=5.810.970.99=5.58 kWP = P 23= 5.580.970.99=5.36 k
7、WP= P 34=5.360.990.98=5.2 kW1=v=0.95, 2=齿=0.97,3=滚=0.99,4=联=0.98;注意:滚筒轴负载功率是指其输出功率,即: Pw=Pw=5.2*0.99=5.15kW3)各轴输入扭矩(N.m)T0=9550Pd/nm=40.57 N.mT=9550P/n=78.99 N.mT =9550P/n=305.73 N.mT =9550P/n=884.08 N.mT=9550P/n=857.69 N.m运动和动力参数结果如下表编号理论转速(r/min)输入功率(kw)输入转矩(Nmm)传动比效率电机轴14406.11740.572.050.95高速轴70
8、2.445.8178.994.030.97中间轴174.35.58305.733.010.97低速轴57.95.36884.08滚筒轴57.835.15857.690.995.设计V带和带轮电动机功率P=6.117KW,转速n=1440r/min 传动比i0=2.051 确定计算功率Pca由机械设计课本表8-7查工作情况系数KA=1.1Pca=KAP=1.16.117KW=6.73 KW2.选择V带的带型根据Pca,Nm查图8-11,选A带确定带轮的基准直径dd和验算带速V1) 初选小带轮的基准直径dd1由表8-6和表8-8,取小带轮的基准直径dd1=100 mm2) 验算带速v,按式(8-1
9、3)验算带的速度V=n1Dd1/(60*1000)=3.14*100*1440/(60*1000)=7.536 m/s又5 m/s V(F0)min(9)Fp=2Z(F0)minsin(1/2)=1463.2N带轮结构均采用腹板式6. 齿轮的设计(一)高速级齿轮传动的设计计算输入功率P=5.81 KW,小齿轮转速n=702.44r/min 齿数比u=4.03,工作寿命10年(每年工作300天),一班制1. 选定高速级齿轮的类型,精度等级,材料 (1)选用斜齿圆柱齿轮;(2)由于工作平稳,速度不高,选用7级精度;(3)材料选择:由表10-1选择小齿轮材料为45(调质),硬度为240HBS,大齿轮
10、材料为45钢(正火)硬度为200HBS,二者材料硬度差为40HBS;(4)选小齿轮齿数为Z1=24,大齿轮齿数为Z2=4.03*24=96.72取Z2=97;5)选取螺旋角。初选螺旋角=152. 按齿面接触强度设计由计算公式(10-21)进行计算,即d1t1) 确定公式内的各计算数值:(1) 试选Kt=1.6(2) 由图10-30,选取区域系数ZH =2.425(3) 由图10-26,查的a1= 0.765 a2=0.87 a=a1+a2=1.65(4)计算小齿轮传递的转矩 T1=78900 N.mm(5) 由表10-7选取齿宽系数d=1(6)由表10-6,查的材料的弹性影响系数Ze=189.
11、8Mpa1/2(7) 由图10-21d,按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限 Hlim1=570 Mpa ,由图10-21c,按齿面硬度查的大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim2=322 Mpa(8)计算应力循环次数N1=60njLh=60702.441(1103008)=1.011109N2=N1u=2.5108(9)由图10-19,查的接触疲劳寿命系数KHN1=0.95,KHN2=0.92(10)计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12),得H1=Hlim1 KHN1S=6000.95570MpaH2=Hlim2 KHN2S=3500.92=322MpaH= (
12、H1+ H2)2=(570+322)2=446Mpa2)计算(1)试算小齿轮分度圆直径d1t,由公式得d1t=58.81mm(2)计算圆周速度V=d1t n160000=58.81702.44601000=2.16ms(3)计算齿宽b及模数mntB=d d1t=158.81=58.81 mmmnt=d1t cosZ1=(58.81cos15)24=2.367 mmh=2.25mnt=5.326mm bh=11.04(4)计算纵向重合度=0.318dZ1tan=0.318124tan15=2.045(5)计算载荷系数KKA=1,根据V=2.16m/s,7级精度,由图10-8,查的动载荷系数Kv=
13、1.08;由表10-4,查的KH=1.420;由图10-13,查得KF=1.35;由表10-3,查得KH=KF=1.2K=KAKvKHKH=11.081.21.42=1.84(6)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10-10a)得d=d1t =58.81 =61.61 mm(7)mn=d1cos/Z1=2.479 mm3.按齿面接触强度设计由式10-17,得mn 1) 确定计算参数(1) 计算载荷系数K=KKvKFKF11.081.21.351.7496(2)根据纵向重合度=2.045,由图10-28,得螺旋线影响系数Y=0.875(3)计算当量齿数Zv1=Z1cos3=24cos3
14、 15=26.63Zv2=Z2cos3=97cos3 15=107.63(4)查表10-5取齿形系数,应力校正系数YFa1=2.65 Ysa1=1.58 YFa2=2.188 Ysa2=1.787(5)由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=500Mpa;由图10-20b查得大齿轮的弯曲疲劳强度极限FE2=380 Mpa;(6)由图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.88 KFN2=0.90(7)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4 F1= KFN1FE1S=0.88500/1.4=314.29 MpaF2= KFN2FE2S=0.903801.4=244.3Mp
15、a(9)计算YFa Ysa1F并加以比较YFa 2Ysa1/F1=2.651.58/314.29=0.YFa 2Ysa2/F2=0.01601大齿轮的数值大2) 设计计算mn =1.56 mm对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数,mn大于由弯曲疲劳强度计算的法面模数,取mn=2mm,已可以满足弯曲疲劳强度,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d1=61.61mm来计算应有的齿数,于是由Z1=d1cosmn=61.61cos152=29.8取Z1=30Z2=uZ1=304.02=120此时u=Z2/Z1=120/30=4 在误差范围内4.几何尺寸计算1) 计算中
16、心距a=(Z1+Z2) mn2cos =(30+120)22cos15=155.29mm圆整为155 mm2)按圆整后的中心距修正螺旋角=arccos(Z1+Z2) mn2a=arccos(120+30)22155=14.593) d1=Z1 mncos=302cos14.59o=61.99 mm d2=Z2 mncos=1202cos14.59o=247.997 mm4)计算齿轮宽度b=d d1=162.002=62.002 mm圆整后取B2=60 mm, B1=65 mm(二) 低速级齿轮传动的设计计算输入功率P=5.58KW,小齿轮转速n=174.3 r/min 齿数比u=3.01,工作
17、寿命10年(每年工作300天),一班制1选定低速级齿轮的类型,精度等级,材料(1)选用斜齿圆柱齿轮;(2)由于工作平稳,速度不高,选用7级精度;(3)材料选择:由表10-1选择小齿轮材料为45(调质),硬度为240HBS,大齿轮材料为45钢(正火)硬度为200HBS,二者材料硬度差为40HBS;(4)选小齿轮齿数为Z1=30,大齿轮齿数为Z2=30*3.01=90.3取Z2=90;5)选取螺旋角。初选螺旋角=153. 按齿面接触强度设计由计算公式(10-21)进行计算,即d1t2) 确定公式内的各计算数值:(4) 试选Kt=1.6(5) 由图10-30,选取区域系数ZH =2.425(6) 由
18、图10-26,查的a1= 0.79 a2=0.86 a=a1+a2=1.65(4)计算小齿轮传递的转矩 T1=N.mm(5) 由表10-7选取齿宽系数d=1(6)由表10-6,查的材料的弹性影响系数Ze=189.8Mpa1/2(7) 由图10-21d,按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限 Hlim1=600 Mpa ,由图10-21c,按齿面硬度查的大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim2=350 Mpa(8)计算应力循环次数N1=60njLh=60174.31(1103008)=0.25109N2=N1u=0.83108(9)由图10-19,查的接触疲劳寿命系数KHN1=0.95,KHN2=0.
19、98(10)计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12),得H1=Hlim1 KHN1S=6000.95570 MpaH2=Hlim2 KHN2S=3500.98=343 MpaH= (H1+ H2)2=(570+343)2=456.5 Mpa2)计算(1)试算小齿轮分度圆直径d1t,由公式得d1t=92.95 mm(2)计算圆周速度V=d1t n160000=92.95174.3601000=0.848ms(3)计算齿宽b及模数mntB=d d1t=192.95=92.95 mmmnt=d1t cosZ1=(92.95cos15)30=2.993 mmh=2.25
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