带式运输机传动装置设计.pdf
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1、学学号:号:课课 程程 设设 计计题题目目教教 学学 院院专专业业班班级级姓姓名名指导教师指导教师带式运输机传动装置设计机电工程学院机械制造及自动化机械制造及自动化(专)2010(1)班2012 年05 月28日-1-前前言言设计目的:机械设计课程是培养学生具有机械设计能力的技术基础课。课程设计则是机械设计课程的实践性教学环节,同时也是高等工科院校大多数专业学生第一次全面的设计能力训练,其目的是:(1)通过课程设计实践,树立正确的设计思想,增强创新意识,培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的的理论与实际知识去分析和解决机械设计问题的能力。(2)学习机械设计的一般方法,掌握机械设计的一般规律。
2、(3)通过制定设计方案,合理选择传动机构和零件类型,正确计算零件的工作能力,确定尺寸及掌握机械零件,以较全面的考虑制造工艺,使用和维护要求,之后进行结构设计,达到了解和掌握机械零件,机械传动装置或简单机械的设计过程和方法。(4)学习进行机械设计基础技能的训练,例如:计算、绘图、查阅设计资料和手册、运用标准和规定。-2-目目录录一、一、确定传动方案确定传动方案 1二、二、选择电动机选择电动机 1一、选择电动机 1二、计算传动装置的总传动比并分配各级传动比 2三、计算传动装置的运动参数和动力参数 2三、三、传动零件的设计计算传动零件的设计计算 3(1)普通 V 带传动 4(2)圆柱齿轮设计 5四、
3、四、低速轴的结构设计低速轴的结构设计 7(1)轴的结构设计 7(2)确定各轴段的尺寸 8(3)确定联轴器的尺寸 10(4)按扭转和弯曲组合进行强度校核 10五、五、高速轴的机构设计高速轴的机构设计 13六、六、键的选择及强度校核键的选择及强度校核 13七、七、选择轴承及计算轴承的寿命选择轴承及计算轴承的寿命 14八、八、选择轴承润滑与密封方式选择轴承润滑与密封方式 16九、九、箱体及附件的设计箱体及附件的设计 17(1)箱体的选择 17(2)选择轴承端盖 17(3)确定检查孔与孔盖 17(4)通气孔17(5)油标装置 17(6)螺塞 17(7)定位销 17(8)起吊装置 17(9)设计小结 1
4、8参考文献参考文献 19-1-一、确机械传动装置一般由原动机、传动装置、工作机和机架四部分定齿轮组成。单机圆柱齿轮减速器由带轮和齿轮传动组成,根据各种传动方传动的特点,带传动安排在高速级,齿轮传动放在低速级。传案动装置的布置如图 A-1 所示图 A-1Fw(N)Vw(m/s)Dw(mm)w(%)20002.73800.95二、选1)选择电动机类型和结构形式择电动根据工作要求和条件,选用一般用途的 Y 系列三相异机步电动机,结构为卧室封闭结构(1)选 2)确定电动机功率择电动工作机所需的功率 Pw(kW)按下式计算机FWvW20002.7P=5.68kwW=P1000W10000.95W=5.6
5、8kw按下式计算kW电动机所需功率P0PWP0式中,为电动机到滚筒工作轴的传动装置总效率,根据传动特点,由表2-4 查的:带传动=0.96,一对滚动轴承轴承=0.99,弹性联轴器 联轴器=0.99,一对齿轮传动 齿轮=0.97,因此总效率 为2n n带n齿轮n联轴器n联轴器 0.960.970.9920.99 0.904P0=6.28kP5.59P0W=6.28kw0.904w确定电动机额定功率-2-(2)计算传动装置的总传动比(3)计算传动装置的运动参数和动力参数Pm(kW),使 Pm=(11.3)xP0=6.28(11.3)=6.288.16查表 2-1,取 Pm=7.5(kW)3)确定电
6、动机转速工作机卷筒轴的转速 nw为nw=60 x1000 Vw/3.14D =60X1000X2.7/3.14x380 =135.77r/min取 V 带传动的传动比 i 带=24一级齿轮减速器 i 齿轮=35传动装置的总传动比 i 总=620故电动机的转速可取范围为 nm=i 总 nw=(620)x135.77=814.6r/min2715.4r/min选择同步转速为1500r/m 的 Y 系列电动机 Y132M-4,其中nm=1440r/min 电动机的参数见表 A-1表A-1型号额 定 功满 载 转额定最 大 转率/kW速转矩矩-1/rminY132M7.514402.22.2-41)传
7、动装置的总传动比为 i 总=nm/nw=1440/135.77=10.012)分配各级传动比为了符合各种传动形式的工作特点和结构紧凑,必须是各级传动比都在各自的合理范围内,且使各自传动件尺寸协调合理匀称,传动装置总体尺寸紧凑,重量最小,齿轮侵油深度合理本传动装置有带轮和齿轮传动组成,因 i 总=i 带 i 齿轮,为使减速器部分设计方便,取齿轮传动比i 齿轮=4.2,则带传动的传动比为 i 带=i 总/i 齿轮 =10.01/4.2=2.531)各轴转速轴 n=nm/i 带=1440/2.53=569.17r/min轴 n=n/i 齿轮=569.17/4.2=135.52r/min滚筒轴 n 滚
8、筒=n=135.52r/min2)各轴功率轴 P=P00=P0 带=6.28X0.96=6.03kW轴 P=P=P 齿轮 轴承=6.03x0.97x0.99-3-Pm=7.5kwnw=135.77r/minY132M-4nm=1440r/minI总=10.1i齿 轮=4.2i带=2.53n=569.14r/minn=n 滚筒=135.52r/minP三、传动零件的设计和计算 =5.79kW滚筒轴 P 滚筒=P 滚=P 轴承 联轴器 =5.79x0.99x0.99Kw =5.68 Kw3)各轴转速电动机轴 T0=9.55X106 P0/nm6 =9.55x10 x6.28/1440Nm=4164
9、9Nm轴 T=T0i00=T0 i 带 带 =41649x2.53x0.96Nm=101157Nm轴 T=Ti=Ti 齿轮 齿轮 轴承 =101157.09x4.2x0.97x0.99 Nm =407992 Nm滚筒轴 T=Ti=T 轴承 联轴器 =407992X0.99X0.99 Nm =399873 Nm根据以上计算列出本传动装置的运动参数和动力参数数据表,见表 A-2表 A-2轴号参数电 动 机轴轴滚筒轴轴转速1440569.1135.52135.52n/r7min-1功率6.286.035.795.68P/kW转矩4164910115407992399873T/Nm7传动比 i2.65
10、4.21效率0.960.960.98本题目高速级采用普通 V 带传动,应根据已知的减速器参数确定带的型号、根数和长度,确定带的传动中心距,初拉力及张紧装置,确定大小带轮的直径、材料、结构尺寸等内容-4-=6.03kwP=5.79kwP滚 筒=5.68kwT0=41649NmT=101157NmT=407992NmT=399873Nm(1)普通 V 带传动1)计算功率2)选择V 类型3)确定V 带基准直径4)验算带速 V5)初定中心距a06)初算带长 Ld07)计算中心距a带传动的参数见表 A-3表 A-3项目P0/kWnm/ri0-1min参数6.2814402.65根据工作条件,查教材表 8
11、-9 取 KA=1.2PC=KA P0=1.2X6.28=7.536 Kw由 nm=1440 rmin-1、PC=7.536Kw,查教材图 8-10,确定为 A 型V 带由表 8-10,表 8-11 选带轮基准直径,小带轮 dd1=125mm、大带轮 dd1=125mm(n1/n2)x dd1=(1440/569.17)x125=331.64mm按表 8-11 将 dd2取标准为 315mm,则实际从动轮转速:n2=n1x(dd1/dd2)=1440 x(125/315)rmin-1 =571.43rmin-1转速误差:(571.43-569.17)/569.17x100%=0.0405%允许
12、由式 8-12 得 V=3.14x dd1x n1/(601000)=3.14x125x1440/60 x1000 =9.42m/s带速在 525m/s 范围内,合适由式 8-13 0.7(dd1+dd2)a01200合适1)选择齿轮材料2)按齿面接触疲劳强度条件计算小齿轮直径 d1项目P/kWn/r i齿轮min-1参数6.03569.174.2减速器是闭 式 传动,可以采用齿面硬度350HBS 的软齿面钢制齿轮。该齿轮传动无特殊要求,故可采用普通齿轮材料,根据表 10-6,并考虑小齿轮的齿面硬度大于大齿轮的齿面硬度 3050HBS 的要求,选小齿轮的材料 42SiMn,调质处理,齿面硬度
13、217286HBS,大齿轮的材料 45 钢,正火处理,齿面硬度 169217HBS;选用8 级精度.首先确定式 10-24 中各参数;查表 10-8 取 K=1.2查表 10-10 取d=1u=i=4.2T11=9.55106P/n1=9.55106x6.03/569.17N mm=101176小齿轮42SiMn调质大齿轮45 钢 正火选用 8 精度K=1.2d=1T1=101176 NmmZE=189.8Nmm查表 10-9 取 ZE=189.8查图 10-21H lim1=700 Mpa,H lim2=540 Mpa查表 10-11SH=1由式 10-25 计算得H lim1=700 Mp
14、a,H lim2=540MpaH lim1=700 MpaH=540 Mpad1=61.44mmH使用较小的H=540 Mpa按 公式10-24计 算小 齿轮直 径:KT1ZE2u 1d1 2.323()61.44mmdGHu3)齿轮的主要参数和1)确定齿轮齿数:取消齿轮 Z1=30,则大齿轮计算几Z2=Z1i=304.2=126何尺寸2)确定齿轮模数:m=d1/Z1=2.05mm 查表 10-1 取标准m=2.5mm3)计算齿轮传动中心距:a=m(Z1+Z2)/2=195mm-7-Z1=30Z2=126m=2.5mma=195mmd1=75mmd2=315mmb2=75mmb1=80mm4)
15、校核轮齿弯曲疲劳强度5)验算齿轮的圆周速度四、低速轴的结构设计(1)轴的结构设计4)计 算 齿 轮 的 几 何 参 数:分 度 圆 直 径 d1=75mZ2=75mm,d2=315m Z2=2.5x126=315mm,齿宽 b=dd1=175=75mm,取 b2=75mm,b1=80mm。查表 10-12,查取 YF1=2.52,YS1=1.625,YF2=2.16,YS2=1.81查 10-22 得F lim1 550MPa,F lim2 410MPa查表 10-11 取 SFmin=1由式 10-28 计算得F 1550MPaF 2 410MPa按式 10-26 验算齿根弯曲疲劳强度 21
16、.2101176F1d1bmYF1YS175 75 2.52.52 1.625 70.71F12KT1F22KT1d1bmYF2YS221.21011762.161.8167.51 MPa F275752.5经验算,齿轮弯曲强度满足要求,故合格 2.23m/s齿轮传动 2.23m/s选 8 级精60 100060 1000度根据圆周速度 2.23m/s,查表10-7 可取齿轮传动为 8 级精度课程设计一般是先设计低速轴,把低速轴设计出来后根据低速轴的长度尺寸就可以确定箱体的宽度等尺寸,故先设计低速轴低速轴的参数见表 A-6表 A-6-1项目P/kWn/rmin参数5.79135.521)轴上零
17、件的布置:对于单级减速器,低速轴上安装一个齿轮,一个联轴器,齿轮安装在箱体的中间位置;两个轴承安装在箱体的轴承座孔内,相对于齿轮对称布置;联轴器安装在箱体的外面一侧。为保证齿轮轴向位置,还应在齿轮和轴承之间加一个套筒2)零件的装拆顺序轴上的主要零件是齿轮,齿轮的安装可以从左侧装拆,也可以d1n1 75 569.17-8-(2)确定各轴段的尺寸从右侧装拆。本题目从方便加工的角度选轴上的零件从轴的右端装拆,之论,套筒,轴承。轴承盖,联轴器依次从轴的左端装入3)轴的结构设计为便于轴上零件的安装,把轴设计为阶梯轴,后段轴的直径大于前端轴的直径,低速轴的具体设计如下轴段安装联轴器,用键周向固定轴段高于轴
18、段形成轴肩,用来定位联轴器轴段高于轴段,方便安装轴承轴段高于轴段,方便安装齿轮;齿轮在轴段上用键周向固定轴段高于轴段形成轴环,用来定位齿轮轴段直径应该和轴段直径相同,以使左右两端轴承型号一致。轴段高于轴段形成轴肩用来定位轴承;轴段高于轴段的部分取决于轴承标准轴段与轴段的高低没有什么直接影响,只是一般的轴身连接低速轴的结构如图 A-2 所示图 A-21)各轴段的直径因本减速器为一般常规用减速器,轴的材料无特殊要求,故选择 45 钢,正火处理查教材知 45 钢的 A=118107带入设计公式P5.79d A3(118107)341.2537.41mmn135.52考虑到该轴段上有一个键槽,故应将轴
19、径增大 5%,d=(37.41741.25)(1+0.05)=(39.2843.31)mm查附录 F,按联轴器标准直径系列取 d1=40mm轴段 1 的直径确定为 d1=40mm轴段 2 的直径 d2应在 d1的基础上加上两倍的定位轴肩高。这里取 定 位 轴 肩 高h12=(0.07 0.1)d1=4mm,即d2=d1+2h12=40+24=48mm轴段 3 的直径 d3应在 d2的基础上增加两倍的非定位轴肩高,但因该轴段要安装滚动轴承,故其取直径要与滚动轴承内径相符合。这里去 d3=d7=55mm-9-d1=40mmd2=48mmd3=d7=55mmd4=58mm轴段4上安装齿轮,为安装齿轮
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