机械设计课程设计带式运输机的传动装置设计讲解.pdf
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1、 5 机械设计课程设计说明书 题目 二级圆锥圆柱减速器的传动机构设计 学院 机电工程学院 专业 机械设计制造及其自动化 班级 12 级本一 学号 201215120138 完成人:孙建刚 指导老师:张珊 完成日期:2015.1.5 5 目 录 一、设计任务书3 1、工作条件3 2、原始数据3 3、设计内容3 二、传动系统的方案设计4 1、传动系统地方案设计4 三、电动机的选择 5 1、选择电动机的类型5 2、选择电动机的容量5 3、确定电动机的转速 6 四、传动系统的运动和动力参数的计算7 1、分配各级传动比7 2、各轴转速 7 3、各轴输入功率 7 4、各轴输入转矩 7 五、传动零件的计算
2、8 1、圆锥直齿齿轮传动的计算8(1)选择齿轮材料和精度等级8(2)按齿面接触疲劳强度设计 8(3)校核齿根弯曲疲劳强度10 2、圆柱斜齿齿轮传动的计算 12(1)选择齿轮材料、精度等级和齿数12 (2)按齿面接触疲劳强度设计 13(3)按齿根弯曲强度设计 14 六、轴的计算 16 1、I 轴的计算 16(1)初估轴的最小直径16(2)轴的结构设计17(3)求轴上的载荷17(4)按弯扭合成应力校核轴的强度 18 2、轴的计算 18(1)求作用在齿轮上的力 18(2)初估轴的最小直径 19 (3)轴的结构设计 19 (4)求轴上的载荷 19(5)按弯扭合成应力校核轴的强度 20 3、III 轴的
3、计算21(1)求作用在齿轮上的力 21(2)初估轴的最小直径 21(3)轴的结构设计 21 (4)求轴上的载荷 22(5)按弯扭合成应力校核轴的强度 22 5 七、轴承的计算 23 1、I 轴的轴承校核23 2、II 轴的轴承校核 23 3、III 轴的轴承校核24 八、键连接的选择及校核计算 26 九、联轴器的选择 28 十、减速器附件的选择 29 十一、润滑与密封 30 十二、设计小结 31 十三、参考资料目录 32 致谢 33 5 第一节 设计任务书 1、工作条件 运输机工作平稳,单向运转,单班工作,使用期期限为 8 年,每年按 300天计算,大修期 3 年,输送带速度允许差为5%。其中
4、减速器有一般规模厂中小批量生产。2、原始数据 运输带拉力 F/N 运输带速度 v/(m/s)卷筒直径 D/mm 4000 1.6 400 3、设计内容 1.减速器装配图 A2 一张;2.零件工作图 A3 2 张(齿轮、轴和箱体等);3.设计计算说明书一份 5 第二节 传动系统的方案设计 1、传动系统的方案设计 5 计算与说明 主要结果 三、电动机的选择 1、选择电动机的类型 按工作要求和条件,选用三机笼型电动机,封闭式结构,电压 380V,Y 型。2、选择电动机的容量 kw 1000wdaapFvP(其中:dp为电动机功率,wp为负载功率,a为总效率。)d 由电动机到传输带的传动总效率为 25
5、44321a 式中:1、2、3、4、5分别为卷筒、圆柱齿轮、圆锥齿轮、圆锥滚子轴承、弹性柱销联轴器的传动效率。5 查表知:420.960.960.970.9850.990.825a 所以76.7825.010006.140001000adFvp 因载荷平稳,电动机额定功率wp只需要稍大于dp即可。按表中Y 系列的电动机数据,选电动机的额定功率 11kw 3、确定电动机转速 卷筒转速min/4.76400/606.11000601000rDvn 锥齿轮圆柱齿轮减速器传动比范围一般为 i=1025 电动机转速应在innd范围内即 7641910 PS_通常多选用同步转速为 1500 和 1000r
6、/min 的电动机(轴不需要逆转时常用前者)综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和带传动、减速器的传动比,选择第 2 种方案,即电动机型号为 Y160M-4。电动机中心高 H=160mm,外伸轴段 DE=42110mm。类别 效率 联轴器 0.99 圆柱齿轮(8 级,稀油润滑)0.97 圆锥齿轮(8 级,稀油润滑)0.96 滚子轴承(稀油润滑)0.985 滚筒(不包括轴承)0.96 方案 电动机型号 额定功率Ped kw 电动机转速 minr 电动机重量 Kg 同步转速 满载转速 1 Y160L-6 11 1000 970 147 2 Y160M-4 11 1500 1460 123 a=0.
7、825 dP=7.76KW n=76.4r/min i=1025 同 步 转 速 为1500r/min 确定电机 Y 系列三相异步电动机,型号为 Y160M-4,额定功率 11kW,满载转速:mn1460r/min 5 四、传动系统的运动和动力参数计算 1、分配各级传动比 总传动比1.194.761460nnima 查表,推荐圆锥齿轮传动比0.254.775aii锥,且3i锥,得3i锥,6.367,0.004ii 柱,满足要求。2、由传动比分配结果计算轴速innm 电机轴1460mnnr/min I 轴1460nnr/min II 轴67.486314601innr/min 轴50.76362
8、.667.4862innr/min 卷筒轴50.76nnr/min 3、各轴输入功率:dPP 电机轴76.7dPPkw I 轴682.799.076.750dPPkw II 轴264.7985.096.0682.734PPkw III 轴940.6985.097.0264.724PPkw 工作机轴768.699.0985.0940.645PPkw 轴的输出功率分别为输入功率 p 乘轴承效率0.985。4、各轴输入转矩nPT9550 电机轴76.50146076.795509550mddnPT 3i锥,6.367i柱 5 I 轴25.501460682.795509550nPT II 轴54.1
9、4267.486264.795509550nPT III 轴37.86650.76940.695509550nPT 卷筒轴89.84450.76768.695509550nPT 各轴的输出转矩分别为各轴的输入转矩乘轴承效率0.985 将计算结果列在下表 轴号 输入功率P/kW 输入转矩T/(mN)转速 n/(r/min)电机轴 7.76 50.76 1460 I 轴 7.682 50.25 1460 II 轴 7.264 142.54 486.67 III 轴 6.940 866.37 76.50 工作机轴 6.768 844.89 76.50 5 五、传动零件的计算 1、圆锥直齿齿轮传动的计
10、算 选择齿形制 GB12369-90,齿形角20 设计基本参数与条件:齿数比 u=3,传递功率kWP682.71,主动轴转速 min/14601rn,采用单班制工作,寿命8 年(一年以 300 天计),小锥齿轮悬臂布置。(1)选择齿轮材料和精度等级 材料均选取 45 号钢调质。小齿轮齿面硬度为 280HBS,大齿轮齿面硬度为 240HBS。精度等级取 8 级。试选小齿轮齿数231z,则6923312 uzz(2)按齿面接触疲劳强度设计 查表 有齿面接触疲劳强度设计公式 32121)5.01()(92.2uKTZdRRHEt 小齿轮传递的扭矩:mNnPT502501055.91161 取齿宽系数
11、:3/1R 确定弹性影响系数:试选载荷系数:31.2tK。计算由表,218.189MPaZE 确定区域系数:有参考文献(1)得,标准直齿圆锥齿轮传动:5.2HZ 由参考文献(1)得,计算应力循环次数:小齿轮:8160t60 1 720(8 3008)8.29410hNn 大齿轮:98128.294 103.522 102.355NNu 由参考文献(1)得接触疲劳寿命系数:93.01HNK,97.02HNK 由参考文献(1)得疲劳极限应力:MPaH6001lim,45 号钢调质。小齿轮 齿 面 硬 度 为280HBS,大齿轮齿面硬度为 240HBS 5 MPaH5502lim 由参考文献计算接触
12、疲劳许用应力,取失效概率为 1%,安全系数0.1HS,MPaSKHHHNH5581lim11,MPaSKHHHNH5.5332lim22 H=a75.54525.533558221MPHH 由接触强度计算出小齿轮分度圆直径:1121.74tdmm,则11(10.5)101.45mtRddmm 齿轮的圆周速度smndvm/751.710006011 计算载荷系数:a:齿轮使用系数,由参考文献(1)查得25.1AK b:动载系数,由参考文献(1)得23.1vK c:齿间分配系数,由参考文献(1)查得1FHKK d:齿向载荷分布系数 ,由参考文献(1)查得beHFHKKK5.1 得25.1beHK,
13、所以875.1FHKK e:接触强度载荷系数88.2875.1123.125.1HHvAKKKKK 13按载荷系数校正分度圆直径 mmKKddtt03.131/311 模数:mmzdm697.511 取标准值,模数圆整为mmm6 14计算齿轮的相关参数 1121.74tdmm 1101.45mdmm 11138dmzmm22414dmzmm 5 mmmzd13811,22414dmzmm 6 2618arctan211zz,5433719012 锥距:mmzzdR1972.21821)(2121 15确定齿宽:mmRbR732.72 圆整取mmbb7321(3)校核齿根弯曲疲劳强度 1 载荷系
14、数31.2K 2 当量齿数24cos111zzv,218cos222zzv 3 由参考文献(1)查得65.21FaY,58.11SaY,115.22FaY,86.12SaY 4 取安全系数4.1FS 由参考文献(1)查的弯曲疲劳寿命系数86.01FNK,9.02FNK 由参考文献(1)查得弯曲疲劳极限为:MPaFE5001,MPaFE3802 许用应力MPaSKFFEFNF14.307111 MPaSKFFEFNF29.244222 5 校核强度)5.01(2221FRSaFaFzbmYYKT 计算得11FF 6 26181 5433712 mmR1972.218 mmbb7321 5 22F
15、F 可知弯曲强度满足,参数合理。2、圆柱斜齿齿轮传动的计算 设计基本参数与条件:齿数比 u=6.4,传递功率kWP264.72,主动轴转速min/67.4862rn,采用单班制工作,寿命8 年(一年以 300 天计)。(1)选择齿轮材料、精度等级和齿数 小齿轮材料选取 40Cr 钢调质,大齿轮选取 45 钢调质,小齿轮齿面硬度为 280HBS,大齿轮齿面硬度为 240HBS。精度等级取 8 级。试选小齿轮齿数231z 147234.612 uzz 4 初选螺旋角12(2)按齿面接触疲劳强度设计 由参考文献差得齿面接触疲劳强度设计公式 3211)(12HHEdttZZuuTKd 1 试选载荷系数
16、:5.1tK 2 计算小齿轮传递的扭矩:mNnPT1425401055.92261 3 取齿宽系数:1d 4 确定弹性影响系数:由参考文献得,218.189MPaZE 5 确定区域系数:由参考文献(1)得,标准直齿圆锥齿轮传动:5.2HZ 6根 据 循 环 次 数 公,计 算 应 力 循 环 次 数:911104016.1830020167.4866060hjLnN 81210190.2uNN 由参考文献(1)得接触疲劳寿命系数:97.01HNK,99.02HNK 5 由 参 考 文 献(1)得 疲 劳 极 限 应 力:MPaH6001lim,MPaH5502lim 由参考文献(1)计算接触疲
17、劳许用应力,取失效概率为 1%,安全系数0.1HS,MPaSKHHHNH5821lim11,MPaSKHHHNH5.5442lim22 MPaHHH25.563221 7 由参考文献(1)得665.1885.078.021 8 代入数值计算 小齿轮直径mmdt5.591 9 圆周速度smndvt/515.110006021 10齿宽 b 及模数ntm,mmmmdbtd5.595.5911 mmzdmtnt530.2cos11 mmmhnt693.525.2 45.10/hb 11计算纵向重合度55.1tan318.01zd 12计算载荷系数:a:齿轮使用系数,由参考文献(1)查得1AK b:动
18、载系数,由参考文献(1)查得11.1vK c:齿间分配系数,由参考文献(1)查得2.1FHKK d:由参考文献(1)查得齿向载荷分布系数4597.1HK 5 由参考文献(1)得4.1FK e:接触强度载荷系数944.14597.12.111.11HHvAKKKKK 13按载荷系数校正分度圆直径 mmKKddtt87.64311 14计算模数mmzdmn76.2cos11 (3)按齿根弯曲强度设计 由3式 10-17 32121cos2FSaFadnYYzYKTm/1 计算载荷系数865.1FFvAKKKKK 2 由纵向重合度55.1,从2图 10-28 得91.0Y 3 计算当量齿数6.24c
19、os311zzv 4.99cos322zzv 4 由 参 考 文 献 查 得 弯 曲 疲 劳 强 度 极 限MPaFE5001,MPaFE3802 5 由由参考文献(1)查得弯曲疲劳寿命系数90.01FNK,93.02FNK 6 取弯曲疲劳安全系数4.1FS 由3式 10-12 得 MPaSKFFEFNF4.321111 5 MPaSKFFEFNF4.252222 7 由3表 10-5 得齿形系数69.21FaY,19.22FaY 得应力校正系数575.11SaY,785.12SaY 8 计算大、小齿轮的FSaFaYY并加以比较。0136.0111FSaFaYY,01610.0222FSaFa
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- 机械设计 课程设计 运输机 传动 装置 设计 讲解
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