机械设计基础课程设计 3文档格式.docx
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设计带式输送机的传动系统,采用带传动和一级圆柱齿轮减速器。
2、原始数据
输送带轴所需扭矩
=1050Nm
输送带工作速度
=0.8m/s
输送带滚筒直径
=380mm
减速器设计寿命为8年(两班制),大修期限四年。
3、工作条件
两班制工作,空载起动载荷平稳,常温下连续(单向)运转,工作环境
多尘;
三相交流电源,电压为380/220V。
二、传动系统方案的拟定
带式输送机传动系统方案如图所示:
(画方案图)
带式输送机由电动机驱动。
电动机1将动力传到带传动2,再由带传动传入
一级减速器3,再经联轴器4将动力传至输送机滚筒5,带动输送带6工作
。
传动系统中采用带传动及一级圆柱齿轮减速器,采用直齿圆柱齿轮传动。
三、电动机的选择
按设计要求及工作条件选用Y系列三相异步电动机,卧式封闭结构,电压
380V。
1、电动机的功率
根据已知条件由计算得知工作机所需有效效率
设:
η1—联轴器效率=0.97;
η2—闭式圆柱齿轮传动效率=0.99
η3—V带传动效率=0.96
η4—对轴承效率=0.99
η5—输送机滚筒效率=0.96
由电动机至运输带的传动总效率为
工作机所需电动机总功率
由表所列Y系列三相异步电动机技术数据中可以确定,满足Pm≥Pr条件的
电动机额定功率Pm应取为5.5KW
2、电动机转速的选择
根据已知条件由计算得知输送机滚筒的工作转速
额定功率相同的同类型电动机,可以有几种转速供选择,如三相异步电动
机就有四种常用的同步转速,即
、
(电动机空载时才可能达到同步转速,负载时的转速都低于同步
转速)。
电动机的转速高,极对数少(相应的电动机定子绕组的极对数为2、
4、6、8),尺寸和质量小,价格也便宜,但会使传动装置的传动比加大,结
构尺寸偏大,成本也会变高。
若选用低转速的电动机则相反。
一般来说,如
无特殊要求,通常选用同步转速为
或
的电动机。
选用同步转速为
的电动机,对应于额定功率Pm为5.5KW的电
动机型号应为Y132M2-6型。
有关技术算据及相应算得的总传动比为:
电动机型号:
Y132M2-6
额定功率:
5.5KW
同步转速:
1000r/min
满载转速:
960r/min
总传动比:
23.863
电动机中心高H=132mm,轴伸出部分用于装联轴器段的直径和长度分别为
D=38mm和E=80mm。
四、传动比的分配
带式输送机传动系统的总传动比
由传动系统方案,分配各级传动比
五、传动系统的运动和动力参数计算
传动装置从电动机到工作机有三轴,分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ轴,传动系统各轴
的转速、功率和转矩计算如下:
①Ⅰ轴(电动机轴):
②Ⅱ轴(减速器高速轴)
③Ⅲ轴(减速器低速轴)
④Ⅳ轴(输送机滚筒轴)
将计算结果和传动比及传动效率汇总如表1-1
轴号
电动机
带传动
圆柱齿轮传动
工作机
Ⅰ轴
Ⅱ轴
Ⅲ轴
Ⅳ轴
转速
n(r/min)
960
192
40.23
功率P
5.15
4.944
4.846
4.65
(kw)
转矩T
51.23
245.91
1150.37
1103.84
(Nm)
传动比i
5
4.7726
1
传动效率η
0.96
0.9801
0.9603
六、传动零件的设计计算
传动装置中除减速器外,通常先设计减速器外部的传动零件。
1、V带传动
已知条件:
原动机种类和所需的传递的功率(或转矩)、转速、传动比、工作条件
和尺寸限制等。
设计计算主要内容:
确定带的种类、选择带的型号、选择小带轮直径、大带轮直径、
中心距、带的长度、带的根数、初拉力F0和作用在轴上的载荷FQ。
①计算功率Pc
由表8-3查得
=1.2,故
②选取V带型号
根据Pc=6.6KW和小带轮转速
由图8-10可知,工作点处于B、C
型相邻区之间,可取B型和C型分别计算,最后择优选用。
现取B型带。
③小轮基准直径
和大轮基准直径
希望结构紧凑,由表6-4并参考表8-2a,取
=140mm,选取
,则大轮
的基准直径
由表6-4取
=710mm。
此时从动轮实际转速
转速误差
合适
④验算带速
⑤初定中心距
因
先根据结构要求,取
=800mm。
⑥初算带的基准长度L0
由表8-1,选取带的基准长度Ld=3150mm。
⑦实际中心距
中心距a可调整,则
⑧小带轮包角
,能满足要求。
⑨单根V带所能传递的功率
根据
和
查表8-2a,用插值法求得Po=2.1KW。
⑩单根V带传递功率的增量
已知B型V带,小带轮转速
,传动比
查表8-2b得:
=0.29KW。
⑪计算V带的根数
由表8-5查得Kα=0.90;
由表8-6查得KL=1.07,故
取z=3根。
所采用的V带为B-3150×
3
⑫作用在带轮轴上的力
由式(8-17)求单根V带的张紧力
查表8-8得
故
所以作用在轴上的力为
2、齿轮的设计
㈠齿根弯曲强度计算
①确定作用在小齿轮上的转矩T1
②选择齿轮材料、确定许用弯曲应力,根据工作要求,采用齿面硬度
>350HBS。
小齿轮选用合金钢,渗碳淬火为60HRC;
大齿轮选用碳素钢,表面淬火50HRC。
大齿轮
=23HRC=1380MPa
小齿轮
=500+11HRC=1050MPa
③选择齿宽系数
:
查书P185得
=0.4。
④确定载荷系数K:
查书P183得K=1.8
⑤计算中心距a
⑥选择齿数并确定模数取
取标准模数(表9-1),
⑦齿轮几何尺寸计算
小齿轮分度圆直径及齿顶圆直径
大齿轮分度圆直径及齿顶圆直径
中心距
大齿轮宽度
小齿轮宽度因小齿轮齿面硬度高,为补偿装配误差,避免工作时在大齿
轮齿面上造成压痕,一般
比
宽些,取
⑧确定齿轮的精度等级齿轮圆周速度
根据工作要求及圆周速度,由书P172表9-3选用8级精度。
㈡轮齿接触强度验算
①确定许用接触应力根据表9-5查得
=500-11HRC=1050MPa
=1423HRC=1380MPa
②验算弯曲应力
σH1=969.4Mpa<
σH2=467.8Mpa<
,安全。
计算及说明
七、减速器轴的设计
1、减速器高速轴的设计
(1)轴的材料及热处理:
选用45钢,正火处理,由书P259表12-1得:
毛坯直径≤100mm,硬度≤241HBS,抗拉强度
MPa,屈服强
度
MPa,弯曲疲劳极限
MPa
(2)初算轴的最小直径
,并进行初步结构设计:
由书P261表12-2查得C=118~107。
取
=32mm,,最小直径还要符合相配零件的孔径(此处是V
带轮)标准尺寸,在此处开一键槽,所以d=1.03×
32mm=32.96mm,
取d=33mm。
(3)确定轴的各段直径:
采用阶梯轴,尺寸按由小到大,由两端到中
央的顺序确定
A.外伸端(与V带轮相连):
取最小直径
=40mm;
B.V带轮定位轴肩高H=0.08
=3.2mm,故
=
+2H=46.4mm;
C.安装两滚动轴承处的轴颈直径为
=50mm;
D.要固定齿轮,需要安装一个套筒,取内径
,外
径为60mm;
E.为便于齿轮安装,取齿轮轮毂与轴配合处直径d5=d3+2=52mm;
取60mm。
F.考虑轴承固定要求,取轴环直径
;
G.
(4)选择轴承类型:
由上述一系列直径,查手册P66表6-1得:
轴承代号为6310。
基本尺寸d=50mm,D=110mm,B=27mm。
安装尺寸
基本额定动载荷
,基本额定静载荷
(5)轴承盖的设计:
带有密封件的轴承盖,轴承外径D=72mm,取
即M8
时,
(6)轴各段的长度设计:
A.箱盖壁厚
,故
mm;
B.箱体内壁与大齿轮顶圆应留有空隙
取
C.箱体内壁与小齿轮端面应留有空隙
=8mm,故取
D.因为内壁至轴承座端面的距离
查手册P161
表11-2得:
E.根据
,查手册P17表1-29得:
外伸轴长度
F.轴承宽度B=27mm,
计算及说明结果
G.
,5mm为套筒宽度;
H.小齿轮宽度
,故取
I.查手册P17表1-31得轴环宽度
,取
(7)挡油环
所以轴承采用脂润滑,需要挡油环。
取
(8)轴的强度校核
按弯矩,扭矩合成强度计算轴的计算简图如附图1所示:
A.决定作用在轴上的载荷:
圆周力
(d为小齿轮的节圆直径)
径向力
(
为啮合角)
B.决定支点反作用力及弯曲力矩:
支承反力
截面I-I的弯曲力矩
截面I-I的弯曲力矩
合成弯矩
轴上的转矩
画出轴的当量弯矩图,如附图2所示。
从图中可以判断截面I-I弯矩值最大,而截面
承受纯扭,故校
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