机械设计课程设计盘磨机传动装置的设计学位论文.docx
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机械设计课程设计盘磨机传动装置的设计学位论文
第一章课程设计任务书
年级专业
过控101
学生姓名
付良武
学号
1008110074
题目名称
盘磨机传动装置的设计
设计时间
第17周~19周
课程名称
机械设计课程设计
课程编号
设计地点
化工楼
一、课程设计(论文)目的
1.1综合运用所学知识,进行设计实践巩固、加深和扩展。
1.2培养分析和解决设计简单机械的能力为以后的学习打基础。
1.3进行工程师的基本技能训练计算、绘图、运用资料。
二、已知技术参数和条件
2.1技术参数:
主轴的转速:
42rpm
锥齿轮传动比:
2~3
电机功率:
5kW
电机转速:
1440rpm
2.2工作条件:
每日两班制工作,工作年限为10年,传动不逆转,有轻微振动,主轴转速的允许误差为±5%。
1—电动机;2、4—联轴器;3—圆柱斜齿轮减速器;
5—开式圆锥齿轮传动;6—主轴;7—盘磨
三、任务和要求
3.1编写设计计算说明书1份,计算数据应正确且与图纸统一。
说明书应符合规范格式且用A4纸打印;
3.2绘制斜齿圆柱齿轮减速器装配图1号图1张;绘制零件工作图3号图2张(齿轮和轴);标题栏符合机械制图国家标准;
3.3图纸装订、说明书装订并装袋;
注:
1.此表由指导教师填写,经系、教研室审批,指导教师、学生签字后生效;
2.此表1式3份,学生、指导教师、教研室各1份。
四、参考资料和现有基础条件(包括实验室、主要仪器设备等)
4.1《机械设计》教材
4.2《机械设计课程设计指导书》
4.3《减速器图册》
4.4《机械设计课程设计图册》
4.5《机械设计手册》
4.6其他相关书籍
五、进度安排
序号
设计内容
天数
1
设计准备(阅读和研究任务书,阅读、浏览指导书)
1
2
传动装置的总体设计
2
3
各级传动的主体设计计算
2
4
减速器装配图的设计和绘制
7
5
零件工作图的绘制
1
6
编写设计说明书
2
7
总计
15
六、教研室审批意见
教研室主任(签字):
年月日
七|、主管教学主任意见
主管主任(签字):
年月日
八、备注
指导教师(签字):
学生(签字):
计算及说明
结果
第二章传动方案的整体设计
2.1传动装置总体设计方案:
2.1.1组成:
传动装置由电机、减速器、工作机组成。
2.1.2特点:
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。
选择锥齿轮传动和一级圆柱斜齿轮减速器(展开式)。
2.2电动机的选择
根据已知任务书给定的技术参数,由给定的电动机功率为5KW,电动机转速为1440r/min,查表17-7选取电动机型号为Y132S—4,满载转速1440r/min,同步转速1500r/min。
2.3确定传动装置的总传动比和分配各级的传动比
2.3.1总传动比
由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速=42,可得传动装置总传动比为=nm/=1440/42=34.29。
2.3.2分配传动装置传动比
锥齿轮传动比:
=3
减速器传动比:
=/=34.29/3=11.43
高速级传动比:
1=
低速级传动比:
2.4计算传动装置的运动和动力参数
2.4.1各轴转速n(r/min)
n0=nm=1440r/min
高速轴1的转速:
n1=nm=1440r/min
中间轴2的转速:
低速轴3的转速:
主轴6的转速:
2.4.2各轴的输入功率P(KW)
P0=Pm=5kw
高速轴1的输入功率:
P1=P0ηc=5×0.99=4.95kw
中间轴2的输入功率:
P2=P1η1ηg=4.95×0.98×0.98=4.75kw
低速轴3的输入功率:
P3=P2η2ηg=4.75×0.98×0.98=4.57kw
主轴6的输入功率:
P4=P3ηgηgηd=4.57×0.98×0.99×0.97=4.30kw
Pm为电动机的额定功率;ηc为联轴器的效率;ηg为一对轴承的效率;η1高速级齿轮传动的效率;η2为低速级齿轮传动的效率;ηd为锥齿轮传动的效率。
2.4.3各轴输入转矩T(N•m)
T0=9550P0/n0=3.316×N·m
高速轴1的输入转矩T1=9550P1/n1=(9550×4.95)/1440=3.283×104N·m
中间轴2的输入转矩T2=9550P2/n2=(9550×4.75)/366.4=1.238×105N·m
低速轴3的输入转矩T3=9550P3/n3=(9550×4.57)/126.3=3.4556×105N·m
主轴6的输入转矩T4=9550P4/n4=(9550×4.30)/42.1=9.7542×105N·m
第3章传动零件的设计计算
3.1高速级斜齿轮的设计和计算
3.1.1选精度等级,材料及齿数
(1)齿轮的材料,精度和齿数选择,因传递功率不大,转速不高,小齿轮用40Cr,大齿轮用45号钢,锻选项毛坯,大齿轮、正火处理,小齿轮调质,均用软齿面,小齿轮硬度为280HBS,大齿轮硬度为240HBS。
(2)齿轮精度用7级,软齿面闭式传动,失效形式为点蚀。
(3)虑传动平稳性,齿数宜取多些,取=24,则=24×3.93=94.32,取=94。
(4)选取螺旋角。
初选螺旋角为β=14o
3.1.2按齿面接触强度设计
由设计公式试算
(1)确定公式内的各计算数值
1)试选载荷系数Kt=1.6。
2)计算小齿轮传递的转矩。
3)由机械设计课本表10-7选取齿宽系数
4)由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MP。
5)由图10-21d按齿面强度查地小、大齿轮的接触疲劳强度极限
σHlim1=600MpaσHlim2=550Mpa。
6)由式10-13计算应力循环次数。
N1=60n1jLh=60×1440×1×(2×8×365×10)=5.05×
N2=N1/i2=5.05×109/3.93=1.28×9
7)由图10-19取接触疲劳寿命系数KHN1=0.90,KHN2=0.95。
8)计算接触疲劳许用应力。
取失效概率为0.01,安全系数S=1由式10-12得:
[σH]1=σHlim1KHN1/S=600×0.90/1Mpa=540Mpa
[σH]2=σHlim2KHN2/S=550×0.95/1Mpa=522.5Mpa
9)由图10-30选取区域系数ZH=2.433。
10)由图10-26查得,则
11)许用接触力:
计算
1)试算=39.629mm
2)圆周速度
(3)齿宽
模数
(4)计算纵向重合度
(5)计算载荷系数K
根据V=2.988m/s,7级精度,由图10-8查得动载系数Kv=1.12。
;由表10-2查得使用系数KA=1.25;由表10-4查得7级精度,小齿轮相对支承非对称布置时,=1.417。
查图10-13得=1.34;故载荷系数:
(6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由式10-10a得
(7)计算模数
3.1.3按齿根弯曲强度设计
由式10-5得弯曲强度的设计公式为
(1)确定公式内的各计算数值
1)计算载荷系数K
K==1.25×1.12×1.4×1.34=2.63
2)根据纵向重合度=1.903,从图10-28查得螺旋角影响系数=0.88
3)计算当量齿数
4)查取齿形系数
由表10-5查得
5)查取应力校正系数
由表10-5查得
6)由图10-20c查得
小齿轮的弯曲疲劳强度极限
大齿轮的弯曲疲劳强度极限
7)由图10-18取弯曲疲劳寿命系=0.86,=0.89;
8)计算弯曲疲劳许用应力。
取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式10-12得
/S=0.86×500/1.4=307.14MPa
/S=0.89×380/1.4=241.57MPa
9)计算大、小齿轮的并加以比较
=2.592×1.596/307.14=0.01347MPa
=2.178×1.791/241.57=0.01615MPa
大齿轮的数值大。
(2)设计计算
对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数大于mn由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数的大于主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径(即模数与齿数的乘积)有关,可取mn=2mm,按接触强度算得的分度圆直径=47.643mm,算出小齿轮齿数
(3)几何尺寸计算
1)计算中心距
将中心距圆整为122mm
2)将圆整后的中心距修正螺旋角
因值改变不多,故参数,,等不必修正。
3)计算分度圆直径
=94×2/cos14.7123=194.373mm
4)计算齿轮宽度
圆整后取B2=50mm,B1=55mm
5)结构设计
齿顶高
齿根高
齿高
齿顶圆直径:
小齿轮=d+2=53.627mm大齿轮=198.373mm
齿根圆直径:
小齿轮=d-2=44.627mm大齿轮=d-2=190.373mm
3.2低速级斜齿轮的设计和计算
3.2.1选精度等级,材料及齿数。
1)齿轮的材料,精度和齿数选择,因传递功率不大,转速不高,小齿轮用40Cr,大齿轮用45号钢,锻选项毛坯,大齿轮、正火处理,小齿轮调质,均用软齿面,小齿轮硬度为280HBS,大齿轮硬度为240HBS。
2)齿轮精度用7级,软齿面闭式传动,失效形式为占蚀。
3)虑传动平稳性,齿数宜取多些,取,则,取。
4)选取螺旋角。
初选螺旋角14。
3.2.2按齿面接触强度设计
由设计公式试算
(1)确定公式内的各计算数值
1)试选载荷系数Kt=1.6
2)计算小齿轮传递的转矩。
3)由机械设计课本表10-7选取齿宽系数
4)由表10-6查得材料的弹性影响系数=189.8MP
5)由图10-21d按齿面强度查地小,大齿轮的接触疲劳强度极限
6)由式10-13计算应力循环次数。
7)由图10-19取接触疲劳寿命系数KHN1=0.95,KHN2=0.97。
8)计算接触疲劳许用应力。
取失效概率为0.01,安全系数S=1.由式10-12得
[σH]1=σHlim1KHN1/S=600×0.95/1Mpa=570Mpa
[σH]2=σHlim2KHN2/S=550×0.97/1Mpa=533.5Mpa
9)由图10-30选取区域系数
10)由图10-26查得则
11)许用接触力
(2)计算
1)试算
2)圆周速度V=d1tn2/(60×1000)=1.169m/s
3)齿宽
4)计算纵向重合度
5)计算载荷系数K
根据V=1.169m/s,7级精度,由图10-8查得动载系数Kv=1.08,;由表10-2查得使用系数KA=1.25;由表10-4查地7级精度,小齿轮相对支承非对称布置时,=1.421;查图10-13得;故载荷系数:
6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由式10-10a得
7)计算模数
3.2.3按齿根弯曲强度设计
由式10-5得弯曲强度的设计公式为
(1)确定公式内的各计算数值
1)由图10-20c查得
小齿轮的弯曲疲劳强度极限
大齿轮的弯曲疲劳强度极限
2)由图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.89,KFN2=0.90;
3)计算弯曲疲劳许用应
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