输送传动装置设计机械设计基础课程设计.docx
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输送传动装置设计机械设计基础课程设计
机械设计基础课程设计
设计计算说明书
题日设计输送传动装置
院系
专业
姓名
年级
指导教师
二零一一年四月
设计输送传动装置
【设计任务书】
输出轴功率P/KW
4
输出轴转速
38
n/(r/min)
传动工作年限
10
(年)
工作制度(班/日)
1
工作场所
矿山
批量
大批
计;5.键的选择;
制;8.设计说明书的编写
6.滚动轴承的选择;
I—电动机;2—V■醤衿动;3—圆柱齿轮城遠器—开式齿%5—输送机构的输入抽4
题目:
设计输送传动装置
1.总体布置简图如图1
2.设计要求:
总传动比误差为士5%,单向回转,轻微冲击。
3.原始数据:
4.设计内容:
1.电动机的选择与运动参数计算;
2.齿轮传动设计计算;3.V带传动设计计算;4.轴的结构尺寸设
7.装配图、零件图的绘
【电动机的选择]
1.电动机类型和结构的选择:
按照已知条件的工作要求和条件,选
用Y型全封闭笼型三相异步电动机。
2.电动机容量的选择:
工作机所需功率:
Pw=4kW
电动机的输出功率:
Pd=Pw/nn~0.82,Pd=4.88kW
电动机转速的选择:
nw=38r/min,V带传动比i1=2—4,单级齿轮传动比i2=3—5(查表2.2)
nd=(i1xi2xi2)nw。
电动机转速范围为684—3800r/min
3.电动机型号确定:
由附录八查出符合条件的电动机型号,并根据轮
廓尺寸、重量、成本、传动比等因素的考虑,最后确定选定Y132S
—4型号的电动机,额度功率为5.5KW,满载转速1440r/min
【计算总传动比和分配传动比】
1.由选定电动机的满载转速nm和输出轴转速nw,总传动比为
i=nm/nw,得i=37.89
2.合理分配各级传动比:
V带传动比i1=3,闭合齿轮传动比i2=3.5,开式齿轮传动比i3=3.6
3.运动和动力参数计算结果列于下表:
项目
电动机轴
轴1
轴II
轴III
转速
1201.2
400.4
114.4
38
(r/min)
功率(kW)
4.72
4.53
4.35
4
转矩
31.37
90.33
303.52
1005.26
(N•m)
传动比
3
3.5
3.6
效率
0.96
0.96
0.92
【传动件设计计算】
减速器齿轮设计:
1.按表11.8选择齿轮材料
小齿轮材料为45钢调质,硬度为220—250HBS
大齿轮材材为45钢正火,硬度为170—210HBS
2.因为是普通减速器,由表11.20选用9级精度,要求齿面粗糙度
Ra=6.3
3.按齿面接触疲劳强度设计
确定有关参数与系数:
转矩:
T=69154N•mm
查表11.10得:
载荷系数K=1.1
选小齿轮齿数Z1=30,则大齿轮齿数Z2=iZ1=3.5X30=105。
实际齿数比u=3.5
因单级直齿圆柱齿轮为对称布置,又为软齿面,由表11.19选取
©d(齿宽系数)=1
4.许应接触应力[(TH]
由图11.23查得(THlim1=560MPa°Hlim2=530MPa
由表11.19查得Sh=1。
N1=60•n1•j•Lh=60X480X1X(6X52X80)=7.2X0e8
N2=N1/i=7.2X!
0e8/3.5=2.05X0e8
由表11.26查得Zn1=1Zn2=1.05
计算接触疲劳许用应力:
[(TH]牡Zn1•(THlim1/Sh=560MPa
[(TH]2=Zn2•(THlim2/Sh=557MPa
试算小齿轮分度圆直径,确定模数:
d1>76.43x3VKT1(卩+1)/局[oHe2=51.82mmm=d1/z1=1.73mm由表11.3取标准模数m=2mm
5.主要尺寸计算:
分度圆直径d仁mz1=2x30=60mm
d2=mz2=2x105=210mm
齿宽b=©dd1=1x60=60mm取b2=60mm
则b1=b2+5=65mm
中心距a=0.5xm(Z1+Z2)=135mm
6.按齿根弯曲疲劳强度校核:
由式(11.12)得出,如OF<[OF],则校核合格。
确定有关系数和参数:
齿形系数YF,查表11.12得YF1=2.54YF2=2.14应力学整系数Ys,查表11.13得Ys1=1.63Ys2=1.88
许应弯曲应力[OF]
由图11.24查得OFlim1=210MpaOFlim2=190Mpa
由表11.9查得SF=1.3
由图11.25查得YNI=YN2=1
由式(11.16)可得
[(TF1二YNI•oFlim/SF=162Mpa
[tF2二YNI•TFlim/SF=146MPa
故计算出
tF1=21Mpav[(F]1tF2=20Mpav[tF2齿根弯曲疲劳强
度校核合格。
7.验算齿轮的圆周速度:
V=n・di•n1/(60X1000)=1.5m/s由表11.21可知,选9
级精度合适
8.几何尺寸计算及绘制齿轮零件工作图:
以大齿轮为例,齿轮的直顶圆直径为:
da2=d2+2ha=214mm,由于200vda2v500之间,所以采用腹板式结构。
齿轮零件工作图略。
开式齿轮设计:
1.按表11.8选择齿轮材料
小齿轮选用40Cr合金钢表面淬火,硬度为48—55HRS
大齿轮选用40Cr合金钢调质,硬度为240—260HBS
2.由表11.20选用9级精度,要求齿面粗糙度Ra=6.3
3.按齿面接触强度设计
确定有关参数与系数:
转矩:
T=230000N•mm
查表11.10得载荷系数K=1.1
选小齿轮齿数Z1=20,则大齿轮齿数Z2=iZ仁3.92X20=78.4,
圆整数78
实际齿数比u=3.9,误差为0.5%V士5%
因单级直齿圆柱齿轮为不对称布置,又为硬齿面,由表11.19选取©d(齿宽系数)=0.5
4.许应接触应力[(TH]
由图11.23查得(THlim1=800MPa°Hlim2=720MPa
由表11.19查得Sh=1.1
N1=60•n1•j•Lh=60X137X1X(6X52X80)=2.05X0e8
N2=N1/i=2.05X0e8/3.9=5.26X0e7
由表11.26查得Zn1=1.11Zn2=1.25计算接触疲劳许用应力:
[°H]牡Zn1•°Hlim1/Sh=807MPa
[°H]2=Zn2•°Hlim2/Sh=818MPa试算小齿轮分度圆直径,确定模数:
d1>76.43X3VKT1(卩+1)/局[°He2=75.82mmm=d1/z1=3.791mm由表11.3取标准模数m=4mm
5.主要尺寸计算:
分度圆直径d仁mz1=4X20=80mmd2=mz2=4X78=312mm
齿宽b=©dd仁0.5X80=40mm取b2=40mm
则b1=b2+5=45mm
中心距a=0.5Xm(Z1+Z2)=196mm
6.按齿根弯曲疲劳强度校核:
由式(11.12)得出,如oF<[oF],则校核合格。
确定有关系数和参数:
齿形系数YF,查表11.12得YF1=2.81YF2=2.25
应力学整系数Ys,查表11.13得Ys1=1.56Ys2=1.77
许应弯曲应力[oF]
由图11.24查得oFlim1=720MpaoFlim2=250Mpa
由表11.9查得SF=1.5
由图11.25查得YNI=YN2=1
由式(11.16)可得
[oF1=YNI•oFlim/SF=480Mpa
[oF2二YNI•oFlim/SF=167MPa
故计算出
oF1=l73Mpav[oF1oF2=157Mpav[o国齿根弯曲疲劳
强度校核合格。
7.验算齿轮的圆周速度:
V=n・d1•n1/(60X1000)=0.57m/s
由表11.21可知,选9级精度合适
8.几何尺寸计算及绘制齿轮零件工作图:
以大齿轮为例,齿轮的直顶圆直径为:
da2=d2+2ha=320mm,由于200vda2v500之间,所以采用腹板式结构。
齿轮零件工作图略。
【V带传动设计】
1.确定功率Pc:
查表9.21得Ka(工作情况系数)=1.1Pc二Ka?
p=4.4KW。
2.选取普通V带型号:
根据Pa=4.4Kw,n仁1440r/min,由图9.13选用A型普通V带。
3.确定带轮基准直径:
根据表9.6和图9.13选取:
dd1=100mm>dmin=90mm大带轮基准直径为dd2=(n1/n2)dd1=270mm,按表9.3选取标准直径值dd2=265mm
实际n2转速489.8r/min,误差相对率2%,总误差v士5%允许。
4.验算带速V:
V=n・d1・n1/(60x1000)=6.78m/s,带速在5-25m/s范围内。
5.确定带的基准长度Ld和实际中心距a:
初定中心距a0=1200mm,
则Ld0:
Ld0=2a0+n(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0=2963.38mm
查表9.4取基准长度Ld=2800mm
实际中心距a为a~aO+(ld-LdO)/2=1118.31mm
中心距变动范围为
amin=a-0.015Ld=1076mmamax=a+0.03Ld=1202mm
6.验算小带轮的包角:
a1=180o-57.3o(dd2-dd1)/a=171o>120o,合格。
7.确定V带根数z:
确定有关系数和参数
根据dd1=90mm,n=1440r/min,查表9.9,得P0=1.07Kw
由表9.18查得Ka=0.001275
根据传动比i=2.94,查表9.19得Ki=1.1373,
则厶P0=Kb•n•(1-1/Ki)=0.18Kw
由表9.4查得带长度修正系数KL=1.11,由图9.12查得包角系数
Ka=0.98
得z>Pc/(PO+△P0)KaKL=3.24,圆整得z=4
8.求单根V带初拉力:
由表9.6查得A型普通V带的每米长质量q=0.10Kg/m
得F0=(500PC/ZV)•(2.5/Ka-1)+qv2=46.78N.
9.计算带轮轴上所受的压力F。
=2•F0•z•sin(a1/2)=373.08N
10.带轮结构设计略
11.设计结果:
选用4根A—2800GB/T13575.1—92V带,中心距a=1118mm,小带轮直径90mm,大带轮直径265mm,轴上压力F(T=373.08N
【轴的设计计算】
I轴的设计
1.选择轴的材料,确定许用应力:
由已知条件可知此减速器传递的功率属于中小功率,对材料无特殊要求,故选用45钢并经调质处理。
由表16.1查得强度极限(TB=637Mpa,再由表16.3查得许用弯曲应力[°-1b]=60Mpa
2.按钮转强度估算轴径(最小直径)
查表16.2得C=118—107
得d>C3Vp/n二(107—118)•3V3.48/480=20.7—22.8mm
考虑到轴的最小直径处要安装带轮,会有键槽存在,故需将估算
直径加大3%-5%取为21.32—23.94mm,由设计手册取标准直径
d=24mm
1.选择轴的材料,确定许用应力:
由已知条件可知此减速器传递的功率属于中小功率,对材料无特
殊要求,故选用45钢并经调质处理。
由表16.1查得强度极限
(TB=637Mpa,再由表16.3查得许用弯曲应力[°-1b]=60Mpa
2.按钮转强度估算轴径(最小直径)
查表16.2得C=118—107
得d>C3Vp/n二(107—118)•3V3.31/137=30.9—34.1mm
考虑到轴的最小直径处要安装齿轮,会有键槽存在,故需将估算直径加大3%-5%取为31.83—35.81mm,由设计手册取标准直径d=34mm
3.轴的结构设计草图:
辺J
H轴的结构草图
皿轴的设计:
1.选择轴的材料,确定许用应力:
由已知条件可知此减速器传递的功率属于中小功率,对材料无特殊要求,故选用45钢并经调质处理。
由表16.1查得强度极限(TB=637Mpa,再由表16.3查得许用弯曲应力[°-1b]=60Mpa
2.按钮转强度估算轴径(最小直径)
查表16.2得C=118—107
得d>C3Vp/n二(107—118)•3V3.01/35=47.29—52.16mm
由设计手册取标准直径d=50mm
3.轴的结构设计草图略
【键连接的选择】
均选择A型平键
代号
轴径/mm
键宽/mm
键高/mm
键长/mm
I轴I键
24
8
7
50
I轴H键
34
10
8
56
H轴I键
34
10
8
36
H轴H键
45
14
9
50
【滚动轴承的选择及计算】
I轴:
1.经强度校核,选择滚动轴承
6206型d=30mmD=62mmB=16mm
2.公差等级选择:
选普通级PO轴承。
II轴:
1.经强度校核,选择滚动轴承
6208型d=40mmD=80mmB=18mm
2.公差等级选择:
选普通级PO轴承。
【箱体结构尺寸计算】
1.类型选择:
选择一级铸铁圆柱齿轮减速器。
2.箱体主要结构尺寸:
(mm)
名
称
箱座壁厚3
箱盖壁厚31
箱盖凸缘厚度
b1
尺
寸/mm
8
8
12
箱座凸缘厚度b
箱底凸缘厚度
b2
地脚螺钉直径
df
地脚螺钉数目n
轴承旁连接螺
栓直径d1
12
20
16
4
12
盖与座连接螺
连接螺栓d2的
轴承端盖螺钉
检查孔盖螺钉
定位销直径d
栓直径d2
间距1
直径d3
直径d4
10
150
8
6
8
df、d1、d2至
df、d2至凸缘边
轴承旁凸台半
凸台高度h
外箱壁至轴承
外箱壁直径C1
缘距离C2
径R1
座端盖的距离11
16
14
16
40
40
齿顶圆与内箱
齿轮端面与内
箱盖、箱座肋厚
轴承端盖外径
轴承旁连接螺
避间的距离△1
箱避间的距离
△2
m1、m2
D2
栓距离S
12
12
6.8、6.8
102
125
【减速器附件的选择】
通气器:
由于在室内使用,选通气器(一次过滤),采用M181.5
油面指示器:
选用游标尺M16
起吊装置:
采用箱盖吊耳、箱座吊耳放油螺塞:
选用外六角油塞及垫片M1&1.5
【润滑与密封】
一、齿轮的润滑:
采用浸油润滑,由于低速级周向速度为,所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径,取为35mm。
二、滚动轴承的润滑:
由于轴承周向速度为,所以宜开设油沟、飞溅润滑。
三、润滑油的选择:
齿轮与轴承用同种润滑油较为便利,考虑到该装置用于小型设备,选用L-AN15润滑油。
四、密封方法的选取:
选用凸缘式端盖易于调整,采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。
密封圈型号按所装配轴的直径确定为(F)B25-42-7-ACM,(F)B70-90-10-ACM。
轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。
【参考资料】
陈立德.《机械设计基础》.北京:
高等教育出版社,2007
陈立德.《机械设计基础课程设计指导书》.北京:
高等教育出版社,2007
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- 输送 传动 装置 设计 机械设计 基础 课程设计