皮带运输机的单级圆柱齿轮减速箱.docx
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皮带运输机的单级圆柱齿轮减速箱
一、项目设计:
皮带运输机的单级圆柱齿轮减速箱
二、运动简图
1.V带传动;
2.单级减速器
3.运输带;
4.联轴器;
5.电动机;
6.卷筒。
三、原始数据
运输带工作拉力4000;
运输带工作速度1.5;
运输带速度允许误差±5%;
卷筒直径325;
工作年限8年2班制。
四、设计工作量
减速器装配图(A1号图纸)1张;
零件工作图(A3号图纸)2张;
1.低速轴工作图1张,
2.大齿轮工作图1张;
设计说明书1份。
五、设计期限两周
指导教师:
王振成
日期:
2014.12.14
1.传动方案的拟定
2.电动机选择及传动装置运动和动力参数计算
3.传动零件的设计计算
3.1.带传动
3.2.齿轮传动
4.轴的设计及强度计算
4.1.高速轴
4.2.低速轴
5.轴承使用寿命计算
6.键的强度校核
7.联轴器的选择
8.滚动轴承的选择计算
9.箱体与附件的设计
10.密封及润滑设计
11.总结
12.参考文献
1.传动方案的拟定
拟定传动方案首先需要对机器有一定的了解,在机械设计这门课程及生活中的一些了解,我们可以知道机器通常由原动机、传动装置和工作装置三部分组成。
而传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要,是机器的重要组成部分。
也是我们本次设计课程的主要设计内容。
传动装置的传功方案是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。
满足工作装置的需要是拟定传动方案的最基本要求.同一种运动可以由几种不同的传动方案来实现,这就需要把几种传动方案的优缺点加以分析比较,从而选择出最符合实际情况的一种方案。
合理的传动方案除了满足工作装置的功能外,还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。
拟定一个合理的传动方案,除了应综合考虑工作装置的载荷、运动及机器的其他要求外,还应熟悉各种传动机构的特点,以便选择一个合适的传动机构。
本次课程学习中我们主要学习并了解到了以下几种传动机构。
1.带传动承载能力较低.在传递相同转矩时,结构尺寸较其他形式大,但传动平稳,能缓冲吸振,宜布置在传动系统的高速级,以降低传递的转矩,减小带传动的结构尺寸。
2.链传动传动平稳性差,宣布置在低速级。
3.斜齿轮传动较直齿轮传动平稳,相对应用于高速级。
4.锥齿轮的加工比较困难,一般宜置于高速级,以减小其直径和模数。
5.蜗杆传动大多用于传动比人而功率不大的情况下,其承载能力较齿轮传动低,宜布置在传动的高速级,以获得较小的结构尺寸。
6.开式传动因工作条件差,润滑不良,一般应布置在低速级。
7.在一般情况下,总是将改变运动形式的机构(如连杆机构、凸轮机构等)布置在传动系统的末端。
通过对以上多种传动方式的了解,以及本次设计初衷,所以我的设计选取传动平稳,能缓冲吸振,布置在传动系统的高速级,以降低传递的转矩,减小带传动的结构尺寸的皮带运输机的单级圆柱齿轮减速,即第一种传动机构。
其简要方案设计图如下:
1.V带传动;
2.单级减速器;
3.运输带;
4.联轴器;
5.电动机;
6.卷筒。
2.电动机选择及传动装置运动和动力参数计算
2.1传动参数计算
工作机功率,根据设计任务书可知:
1)工作原始数据:
运输带工作拉应力:
F=4000N
运输带工作速度:
V=1.5m/s
运输带速度允许误差±5%;
工作年限8年2班制
2)其传动效率:
查表得出:
V带传动效率:
滚动轴承效率:
8级精度一般齿轮传动效率:
弹性联轴器传动效率:
传动滚筒效率:
3)则其总效率计算得:
4)则输入电机的功率由公式可得:
根据电动机载荷的平稳性,可知,所需电动机的功率应略大于Pd即可,因此根据需要选取ped=2.2kW,即为所需功率。
5)确定电动机转速N:
查表可得:
V带的传动比范围:
3~6,
由表可得:
一级圆柱齿轮减速器=2~4,则总传动比的=6~24,电动机转速的可选范围6~24,则由此可知该传动装置所需电动机的转速N的可选范围为:
N=(6~24)×88.192=1400~2112r/min
由书中知识可知在这一范围内的同步转速有750r/min、1000r/min和1500r/min三种,查表可得:
可选型号为Y132S-4的电动机。
由查表可知所需电动机轴的数据为:
轴伸出端长:
E=80mm,
轴中心高:
H=112mm,
轴直径:
D=28mm4。
2.2确定传动系统的总传动比和分配各级传动比
1)其总传动比由公式计算可得:
2)根据该传动选取V带传动比,若取该齿轮的传动比为i齿=3.5,那么由此可得出V带的传动比为:
2.3计算传动系统的运动和动力参数【功率P转速N强度T】
1)0轴(即电动机轴):
公式计算可得:
P0=Pd=6kWn0=nm=1440r/min
2)1轴(即所选电机的高速轴);
公式计算可得:
3)2轴(所需电机的低速轴):
公式计算可得:
4)3轴(所需电机的滚筒轴)由公式计算得
3.传动零件的设计计算
3.1带传动
1)计算带传动功率:
由设计任务书的原始数据,可知其传动载荷平稳,为两班制8年工作制,工作机为轻载荷输送机。
查表可知:
KA=1.1
则计算功率由公式可得带传动:
2)选择V带的型号:
由实际情况可选用普通V带即可、
由以上计算所得数据知:
PC=6.05kWn0=1440r/min
所以在图表中可知,点位于B型区域内,故该V型带应选用B型V带。
3)选择电动机联动部分的大、小带轮直径:
已知V型带轮,由查表得:
若选则的小轮的直径为d1=250mm,则根据公式计算可得,选取d2=858mm。
4)计算V带的转速V:
由公式计算可得;
由以上计算结果V=5.4m/s在5~20m/s内可知,所选择带轮直径d1和d2符合使用要求。
5)求V带基准长度Ld和中心距a:
选择中心距:
a0=1.5*(250+858)=1662mm
符合
然后确定V带的基准长度Ld:
由表得:
Ld=5000mm
再计算实际中心距a:
6)然后需要计算小带轮的包角:
,由此可知本次选择的V带符合设计要求。
7)求得所需V带的使用根数Z:
已知n1=1440r/min,d1=250mm,
由查表得:
P0=2.5,传动比:
因为i带≥2,为B型带轮,小带轮转速为n1=1440r/min,
查表中数据可知:
。
已知α=164.6°,查表,结合线性校正得:
因为Ld=5000mm,查表知:
KL=1.01,所以由带数公式计算得出所需的V型带的带数Z:
由此可取Z=2,即2条V带。
8)计算作用在带轮上的预紧力F0和压力Fn
已知普通B型V带,查得:
q=0.18kg/m
计算单根V带的预紧力由公式计算为:
那么作用在轴上的压力FQ计算可得:
9)计算V型带的结构参数
由表知:
槽型A槽型A
Bd=14mmδmin=6mm
Hamin=2.75mmφ=34°
E=19mm
Fmin=11.59mm
Hmin=10.8mm
查表可知根据所需可以用板孔式的带轮:
如下图所示
3.2齿轮传动
1)选择齿轮材料以及许用应力
小齿轮选用45#钢,选用调制处理;
大齿轮选用45#钢,选用正火处理。
查表:
。
2)然后计算大小齿轮的许用接触应力和弯曲应力
已知齿轮为一般可靠度,再由表得:
再通过计算可知:
其中两齿面的接触应力应是相等的,取较小的许用接触接触应力:
。
3)按照齿面的接触强度设计
①已知装置的原动机为电动机,载荷为有中等冲击的载荷,查表得:
K=1.3
②有数据求得T1=1.337×104N·m
③齿轮相对于轴承为对称布置,齿轮所选材料为软齿面,由表得:
Фd=1
④ 计算得出U=4.7
⑤45#钢为锻钢,查表知:
ZE=189.8。
⑥ 齿轮为标准齿轮,所以ZH=2.5。
⑦ 计算可得到[σH]=375MPa。
将以上所得数值代入公式得:
取齿数z1=30,则z2=30×3.5=105
M=d1/z1=1.4
再由查表知,应选择第一系列,取m=1.5,则:
齿宽:
中心距:
4)验算齿轮弯曲强度
已知z1=30,z2=105由图查得:
YFa1=2.52,YFa2=2.18,
YSa1=1.65,YSa2=1.79。
由公式计算可得:
所以设计的该齿轮符合弯曲强度的要求。
5)计算所设计齿轮的圆周速度
公式计算得:
计算结果满足8级精度中V≤6m/s的要求。
由表得知可选用8级精度。
6)最后应计算大、小齿轮的齿顶圆和齿根圆大小
所选齿轮为正常齿制,由书中数据知:
齿顶圆由公式计算知:
齿根圆由公式计算知:
4.轴的设计及强度计算
4.1高速轴(即小齿轮轴)设计计算
1)选用材料
选用45#钢,需进行调质处理。
2)结构设计如图所示
根据零件的安装和固定要求,应将此高速轴分为7段
第①段安装V带轮;第②段为轴肩;第③段安装轴承;第④段为过渡段;第⑤段装齿轮;第⑥段为过渡段;第⑦段安装轴承。
3)计算每一段轴的直径
轴的最小径①
选用45#钢,由查表知C=118~107。
功率P=2.0544kW,转速n=411.2r/min,带入公式计算得:
由实际情况考虑到一个键的存在直径应该扩大5%~7%,所以
因为该轴段与V带配合,由表中的标准数据应选取d1=25mm。
轴径②,由图中公式计算可得到:
由查表得:
,其中C1一般取1.6或2,可以得到:
。
由以上两种情况可知,d2=33mm。
轴径③和⑦,d2=33mm,所以初选用深沟球轴承6207。
查表得其内径为35mm,所以d3=d7=35mm。
轴径④和⑥,该部分为轴承和齿轮的过渡段,齿轮的分度圆大小为75mm,选择d4=d6=45mm。
轴径⑤,该部分为小齿轮,其分度圆大小为75mm,齿顶圆大小为80mm。
4)计算出每一段的长度
轴长①,V带轮的孔径长度为42mm,根据实际,轴长应该比其短2~3mm,现选其长度为L1=40mm。
轴长③由表查得:
再经查表后可得:
B=17mm;
由数据可知挡油环伸入内箱壁1~3mm时,应选择为2mm。
通过观察装配图可以知道:
,轴长⑦,观察图同样可以知道:
,
同理,轴长④和⑥由观察装配图可以得到:
。
然后通过查表可得:
。
选取:
Δ2=10。
那么第五段轴长⑤的长度为:
。
然后第二段轴长长度为过渡段,所以最后再进行计算:
即,将已有数据代入并结合表中数据得:
。
5)最后应对高速轴的强度进行校核
分析轴的受力情况:
如图所示
为了方便计算和设计,在规范内,将齿轮力的作用简化至齿轮的中点,V带轮上压力作用点简化至带轮轮缘中点支反力的作用点简化至滚动轴承中点分别为A、B点。
从上图可以知到,此轴上存在径向的力和轴向的力。
对各段长度进行计算:
,
,
轴向上的力计算得:
,
径向上的力根据受力平衡分析:
。
解得:
。
再由公式计算轴的弯矩:
由以上结果结合所学的工程力学知识画出弯矩图:
在A点的弯距MaA=74.5N·m为最大值,再对该点进行强度校核,,取α=0.6得Me=79.8N*M,材料选用45钢,σB=650MPa,再进行查表得出:
[σ-1b]=60MPa。
计算最危险截面的直径
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