机械设计课程设计Word格式.docx
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输送带拉力F/kN
6.5
5.5
5.2
4.8
4.5
4.2
输送带速度v/(m/s)
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
滚筒直径D/mm
400
450
500
注:
输送带速度允许误差±
5%
拟定传动方案注意事项:
1.遵循高速级传动比为低速级传动比的1.3到1.5倍。
2.此减速器应老师要求设计成二级传动。
3.斜齿圆柱齿轮较直齿圆柱齿轮传动比高、传动平稳、齿轮尺寸小,应放在二级减速器的高速级。
4.减速器设计时,为齿轮寿命考虑,应选用闭式传动。
5.设计齿轮时应注意浸油润滑要求:
所没尺寸大于一个齿高且小于齿轮直径的六分之一。
6.因为是两级传动,所以减速器内最少需要三根轴。
7.确定轴的尺寸后,检查齿轮是否与轴干涉。
计算及说明
结果
二、电动机选用过程
电动机的选定:
,故选用n=1500r/min同步转速的电动机
滚筒,
确定功率
通用的电动机为Y系列三相交流异步电动机,Y系列是一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机式,是我国新设计的统一系列,其安装尺寸和功率等级符合国家标准,具有高效、节能、起动转矩大、噪声底、振动小、运行安全可靠等优点,因此,工业上应用最为广泛,应优先选用。
经常起动、制动和正反转时,要求电机有较小的转动惯量和较大的过载能力,一般选用起重及冶金用三相电机,常用为YZ或YZR系列
各种型号电动机的技术数据、外型及安装尺寸可查阅有关机械设计手册或产品目录。
但是本设计依老师要求选用Y型
根据功率,故电动机选用Y132S-4
Y132S-4主要技术参数
电动机型号
额定动率/KW
满载转速/(r/min)
堵转转矩
最大转矩
质量/kg
Y132S-4
1440
2.2
2.3
68
三、传动装置运动与动力参数计算
总机械效率的确定:
二级减速器中选用高速级为斜齿轮,低速级为直齿轮,=
联轴器选用弹性套柱销联轴器、GICL型鼓形齿式联轴器,=
滚动轴承选用3对圆锥滚子轴承,=
滑动轴承选用1对,=
搅油损失,=
=0.83377
确定各级传动比及各轴转速:
电动机—滚筒总传动比
由于高速级传动齿轮为斜齿轮,其传送效率较高,故选用,为各级传动比效率
所以
确定各轴功率及转矩:
=4.94793kW,=4.77624kW,=4.52829kW,=4.2526kW
,,,
三、传动零件设计计算
二级减速器齿轮参数计算:
(一)高速级:
斜齿圆柱齿轮
确定齿轮自定义参数:
β初取10°
,
材料初选:
齿轮1:
40Cr260HBW调质
齿轮2:
45钢230HBW调质。
因为齿轮为两班工作制,一班工作时间为8小时,寿命为8年,
所以齿轮工作时间为,
循环次数N=60γn,
其中γ为齿轮工作中转一圈齿面啮合的次数,所以γ=1
所以,查表得:
齿轮1、2的齿面接触疲劳极限、弯曲疲劳极限为:
最小安全系数、接触强度和弯曲强度计算的寿命系数为:
由计算齿面许用接触疲劳应力、许用弯曲疲劳应力公式计算出:
分析失效、确定设计准则:
因为减速器功率较小,选用齿轮为软齿面,最大可能失效是齿面疲劳,故选用接触疲劳强度进行设计,确定主要参数,并且进行疲劳强度与弯曲强度验算。
按齿轮接触疲劳承载能力计算齿轮主要参数:
查表取值:
小齿轮转矩
于是得=30.6mm,
则取便于计算,mm,取a=130mm,
则按经验式=0.015a=0.015×
130=1.8,取标准模数=2,
,取=19,=5.7×
19=108.3,取=109
检验传动比:
传动比误差,因为,可用,所以取=19,=109,
用β凑中心距a
,在β角在8º
~15º
范围内,可用
两齿轮直径为,
精确计算计算载荷:
小齿轮速度,精度根据经验选择7级,则齿间载荷分配系数,使用系数,动载系数,齿向载荷分布系数,则=1.34
验算设计:
查表得:
齿宽,,外齿轮复合齿形系数,由于,则螺旋角系数
1、验算齿轮弯曲疲劳承载能力
<满足齿轮弯曲疲劳承载能力
区域系数,螺旋角系数,弹性系数,
2、验算齿轮接触疲劳承载能力
应力误差为,在误差范围内,即满足齿轮接触疲劳承载能力
所以高速级传动比为,低速级传动比变为i=3.831,Ⅱ轴真实的转速为n=251(r/min)
高速级斜齿圆柱齿轮传动几何尺寸计算
名称(公式)
齿轮参数
小齿轮
大齿轮
法向模数/mm
法向压力角α/(°
)
20
螺旋角β
10.06°
分度圆直径/mm
38.6
221.4
齿顶高/mm
齿根高/mm
2.5
全齿高/mm
齿顶圆直径/mm
42.6
225.4
齿根圆直径/mm
33.6
216.4
顶隙/mm
0.5
标准中心距/mm
130
节圆直径/mm
传动比
5.74
(二)、低速级:
直齿圆柱齿轮
α=20º
,材料初选:
齿轮340Cr250HBW调质
齿轮445钢220HBW调质
齿轮使用时间同高速级为,N=60γn
所以,
齿轮3、4齿面接触疲劳极限和弯曲疲劳极限为:
由公式齿面许用接触疲劳应力、许用弯曲疲劳应力公式计算出:
直齿圆柱齿面选用软齿面,最大可能失效为齿面疲劳,因此进行齿面疲劳强度设计,确定主要参数,并且进行齿面弯曲强度校核和疲劳强度校核。
按齿面接触疲劳承载能力计算齿轮主要参数:
初取载荷系数K=1.3,减速传动u=i=3.831,查区域系数图,标准齿轮,弹性系数,齿宽系数,许用齿面接触疲劳应力值应将小值带入,于是
=66.6mm
所以,取67mm
mm,a取整170mm
由经验公式m=0.015a=2.55mm,取标准模数m=2.5mm
=28.007,取=28,同时+=136,取108
传动比误差,
所以传动比在误差范围内,可用
即,
主动齿轮传动速度
根据经验,齿轮精度选用7级精度,则齿间载荷分配系数,使用系数,动载系数,齿向载荷分布系数,则=1.113
齿宽,
外齿轮复合齿形系数,
1、验算齿轮弯曲疲劳承载能力:
弹性系数,区域系数
2、验算齿轮接触疲劳承载能力:
所以最后总的计算传动比为i=,滚筒的转速为n=65.08(r/min)
在可允许范围内。
低速级直齿圆柱齿轮传动几何尺寸计算公式
模数m/mm
压力角α、(°
分度圆直径d=mz/mm
70
270
3.125
5.625
75
275
63.75
263.75
基圆直径/mm
65.8
253.7
齿距/mm
7.85
基圆齿距
7.38
齿厚/mm
3.93
齿槽宽/mm
0.625
170
3.857
验算配油问题:
以上计算齿轮符合配油原则(小于齿轮六分之一处且大于一个齿高)
四、轴、轴承、联轴器、键的设计计算及校核
公共参数:
箱体壁厚:
δ=0.025×
170+1=5.25<8,取δ=9mm
箱盖壁厚:
=0.02×
170+3=6.4<8,取=8mm
箱盖凸缘厚度:
=1.5×
=12mm
箱座凸缘厚度:
b=1.5×
δ=13.5mm
箱座底凸缘厚度:
=2.5×
δ=22.5mm
地脚螺钉直径:
=0.036×
a+12=17.76mm取18mm
地脚螺钉数目:
n=4
轴承旁连接螺栓直径:
=0.75×
=13.32mm取14mm
盖与座连接螺栓直径:
=(0.5~0.6)=8.88~10.656mm取10mm
大齿轮顶圆与内箱壁距离:
>1.2δ=10.8mm取11mm
齿轮端面与内壁箱距离:
>δ=9mm取10mm
视孔盖螺钉直径:
=(0.3~0.4)=5.3~7.1mm取6mm
选取:
根据润滑方式的不同,有不同取值,
油润滑=2~5
脂润滑=8~10
润滑方式选择根据轴承内径d与轴承转速n乘积大小确定
选择油润滑
选择脂润滑
凸台及凸缘的结构尺寸
螺栓直径
M18
M14
M10
24
16
22
18
14
36
30
r
Ⅰ轴:
因本设计中减速器功率小,故轴用材料选用45钢即可,查表的参数:
=35,=110
由公式得Ⅰ轴最细=16.6mm
又因为Ⅰ轴上有键槽,轴颈应加大5%,及Ⅰ轴最细应为17.4mm
圆整后Ⅰ轴上取20mm
同时考虑到Ⅰ轴与电动机相连,查表得到D=38mm
综上考虑,Ⅰ轴最细直径取38mm,因为轴为齿轮轴,所以所用料为40Cr。
于是=38mm
则由于=+(8~10)=45mm,=+(2~5)=50mm,=+(2~5)=55mm
选择输入轴联轴器:
由于输入转速高、扭矩大,故选用带有弹性元件的联轴器,此处选用弹性套柱销联轴器,查阅手册根据电动机伸出轴的直径选择
LT6联轴器GB/T4323-2002
具体参数如下表:
型号
公称转矩Nm
许用转速r/min
轴孔直径
mm
轴孔长度
Mm
转动惯量kgm
质量kg
LT6
250
3800
38
82
0.028
9.57
选择连接联轴器与轴的键:
根据直径选择键:
b×
h=10×
8t=5=3.3l=50
选择圆锥滚子轴承(可承受轴向力):
安装轴承的尺寸为=50mm,故选取圆锥滚子轴承30210,参数如下(mm):
d
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