机械设计课程设计-带式运输机用单级直齿圆柱齿轮减速器.docx
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班级编号:
9
华南理工大学广州学院
汽车与交通工程学院
机械设计课程设计
说明书
带式运输机用单级直齿圆柱齿轮减速器设计
机械设计课程设计任务书
一、课程设计的题目
带式运输机用单级直齿圆柱齿轮减速器。
二、设计内容
根据给定的工况参数,选择适当的电动机、选取联轴器、设计V带传动、设计单级斜齿圆柱齿轮传动(所有的轴、齿轮、轴承、减速箱体、箱盖以及其他附件)和与输送带连接的联轴器。
传动图如图1所示。
图1传动图
三、原始数据
运输带拉力 F=4350(m/s)
运输带速度 V= 1.25(m/s)
滚筒直径 D= 265(mm)
四、设计条件
1)工作条件:
载荷有轻微冲击,单向旋转;齿轮使用寿命为10年(每年工作300天),两班工作制,轴承使用寿命不小于15000小时
2)运输带速度误差:
±5%
四、设计成果要求
设计成果要求如表1所示。
表1设计成果要求
序号
内容
要求
提交作品
1
装配图1张
A1图纸
电子版和打印版
2
零件图2张
A3图纸
3
设计计算说明书1份
电子版
目录
第一章系统总体方案设计.....................................2
第二章电动机的选择及减速器相关性能参数计算........................3
第三章带传动的设计计算............................................6
第四章齿轮的设计计算.........................................11
第五章轴的设计计算....................................17
第六章轴承、键和联轴器的选择......................................22
第七章减速器的润滑、密封及附件的选择确定.........................25
第八章减速器箱体主要结构尺寸计算...........................27
设计小结.......................................................30
参考文献.......................................................30
第一章系统总体方案设计
1传动方案特点
1.组成:
传动装置由电机、V带、减速器、工作机组成。
2.特点:
齿轮相对于轴承对称分布。
3.确定传动方案:
考虑到电机转速高,V带具有缓冲吸振能力,将V带设置在高速级。
选择V带传动和一级直齿圆柱齿轮减速器。
2计算传动装置总效率
查出各个传动件的效率:
带传动:
h1=0.96
齿轮传动的轴承:
h2=0.99
齿轮传动:
h3=0.98
联轴器:
h4=0.97
卷筒轴的轴承:
h5=0.98
卷筒:
h6=0.94
由电动机至工作机之间的总效率:
hha=h1*h22*h3*h4*h5*h6
=0.96×0.992×0.98×0.97×0.98×0.94=0.82
第二章电动机的选择及减速器相关性能参数计算
1、选择电动机的类型
按已知的工作要求和条件,选择Y系列三相异步电动机。
2、电动机的选择
圆周速度v:
v=1.25m/s
工作机的功率Pw:
Pw=F×V1000=4350×1.251000=5.44Kw
电动机所需工作功率为:
Pd=Pwηa=5.440.82=6.63Kw
工作机的转速为:
n=60×1000VπD=60×1000×1.25π×265=90.13r/min
传动比范围:
V带:
i1=2~4
减速器的传动比:
i2=3~5
合理传动比:
i`=6~20
电机转速范围:
n=i`ηa=(6~20)×90.13
=540.78~1802.6r/min
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,选定型号为Y160M-6的三相异步电动机,额定功率为7.5KW,满载转速nm=970r/min,同步转速1000r/min。
3、确定传动装置的总传动比和分配传动比
(1)总传动比:
、为:
ia=nmn=97090.13=10.76
(2)分配传动装置传动比:
ia=i1×i2
式中i1、i2分别为带传动和减速器的传动比。
为使V带传动外廓尺寸不致过大,初步取i1=2.5,则减速器传动比为
i=iai1=10.762.5=4.3
4、各轴的动力参数
(1)各轴转速:
输入轴:
nI=nmi1=9702.5=388r╱min
输出轴:
nII=nIi=3884.3=90.23r/min
卷筒轴:
n3=nII=90.23r/min
(2)各轴输入功率:
输入轴:
PI=Pd×η1=6.63×0.96=6.36Kw
输出轴:
PII=PI×η2×η3=6.63×0.99×0.98=6.17Kw
卷筒轴:
:
P3=PII×η2×η4=6.17×0.99×0.97=5.93Kw
(3)各轴输入转矩:
电动机轴输出转矩:
Td=9550×Pdnm=9550×6.63970=65.27Nm
输入轴:
TⅠ=Td×i1×h1=65.27×2.5×0.96=156.648Nm
输出轴:
TII=TⅠ×i2×h2×h3=156.48×4.3×0.99×0.98=653.51Nm
工作机轴:
T3=T2×h2×h4=653.51×0.99×0.97=627.57Nm
第三章带传动的设计计算
1、V带的设计与计算
1.确定计算功率Pca
由表查得工作情况系数KA=1.1,故
Pca=KAPd=1.1×6.63=7.293kw
2.选择V带的带型
根据Pca、nm由图选用B型。
3.确定带轮的基准直径dd并验算带速v
1)初选小带轮的基准直径dd1。
由表,取小带轮的基准直径dd1=140mm。
2)验算带速v。
按课本公式验算带的速度
v=πdd1nm60×1000=π×140×97060×1000=7.11m╱s
因为5m/s 3)计算大带轮的基准直径。 根据课本公式,计算大带轮的基准直径 dd2=i1dd1=2.5×140=350mm 根据课本查表,取标准值为dd2=355mm。 4.确定V带的中心距a和基准长度Ld 1)根据课本公式,初定中心距a0=500mm。 2)由课本公式计算带所需的基准长度 Ld0≈2a0+π2dd1+dd2+dd2-dd124a0=2×500+π2140+355+355-14024×500=1800.66mm 由表选带的基准长度Ld=1950mm。 3)按课本公式计算实际中心距a0。 a≈a0+Ld-Ld02=500+1950-1800.662=574.67mm 按课本公式,中心距变化范围为: amin=a-0.015Ld=545.42mm amax=a+0.03Ld=633.17mm 5.验算小带轮上的包角a1 α1≈180°-dd2-dd1×57.3°a=180°-355-140×57.3°475=158.56>120° 6.计算带的根数z 1)计算单根V带的额定功率Pr。 由dd1=140mm和nm=970r/min,查表得P0=2.1kW。 根据nm=970r/min,i1=2.5和B型带,查表得DP0=0.30kW。 查表得Ka=0.95,查表得KL=0.97,于是 Pr=P0+ΔP0KαKL=2.1+0.3×0.95×0.97=2.21kw 2)计算V带的根数z z=PcaPr=7.2932.21=3.29 取4根。 7.计算单根V带的初拉力F0 由表查得B型带的单位长度质量q=0.170kg/m,所以 F0=500×2.5-KαPcaKαzv+qv2=500×2.5-0.95×7.2930.95×4×7.11+0.170×7.112=217.79N 8.计算压轴力FP Fp=2zF0sinα12=2×4×217.79×sin158.62=1284.02N 9.主要设计结论 带型 B型 根数 4根 小带轮基准直径dd1 140mm 大带轮基准直径dd2 355mm V带中心距a 574.67mm 带基准长度Ld 1950mm 小带轮包角α1 158.6° 带速 7.11m/s 单根V带初拉力F0 217.79N 压轴力Fp 1284.02N 2、带轮结构设计 1.小带轮的结构设计 1)小带轮的结构图 2)小带轮主要尺寸计算 代号名称 计算公式 代入数据 尺寸取值 内孔直径d 电动机轴直径D D=42mm 42mm 分度圆直径dd1 140mm da dd1+2ha 140+2×3.50 147mm d1 (1.8~2)d (1.8~2)×42 84mm B (z-1)×e+2×f (4-1)×19+2×11.5 80mm L (1.5~2)B (1.5~2)×80 120mm 2.大带轮的结构设计 1)大带轮的结构图 2)大带轮主要尺寸计算 代号名称 计算公式 代入数据 尺寸取值 内孔直径d 输入轴最小直径 D=32mm 32mm 分度圆直径dd2 355mm da dd1+2ha 355+2×3.50 362mm d1 (1.8~2)d (1.8~2)×32 64mm B (z-1)×e+2×f (4-1)×19+2×11.5 80mm L (1.5~2)d (1.5~2)×64 64mm 第四章齿轮的设计计算 1、选精度等级、材料及齿数 (1)材料选择: 由表选小齿轮材料为40Cr调质处理,硬度范围取为280HBS,大齿轮材料为45钢调质处理,硬度范围取为240HBS。 (2)一般工作机器,选用7级精度。 (3)选小齿轮齿数Z1=24,大齿轮齿数Z2=24×4.3=103.2,取Z2=103。 (4)压力角a=20° 2.按齿面接触疲劳强度设计 (1)由式试算小齿轮分度圆直径,即 d1t≥ 32KT1φdu+1uZEZHZεσH2 1)确定公式中的各参数值。 ①试选载荷系数KHt=1.3。 ②计算小齿轮传递的转矩 T1=9.55×103P1n1=9.55×106×6.36970=6.26×104Nmm ③选取齿宽系数φd=1。 ④由图查取区域系数ZH=
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