中南大学机械设计课程设计论文Word文档格式.docx
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而且在画装配图以及零件图的时候,也应用到了以前制图的相关知识和内容,使相关内容得以巩固、加强和提高。
在设计的过程中我仔细的精读了机械设计基础课本和设计书,并查阅了相关资料,依据前面设计着的设计对实际设计中的每个环节加以分析、概括和完善。
只有不断地对机械设备进行改造充分发挥其应用能力,才能在各个方面将工业生产逐步转变为机械化、自动化、现代化。
《机械设计》课程设计任务书
一、设计题目:
设计用于链式运输机的一级圆柱齿轮减速器
二、传动方案图:
三、原始数据
输送带压力F(N)
2600N
输送带速度v(m/s)
2.3
滚筒直径D(mm)
450mm
四、设计工作量:
1、减速器装配图一张(A1图纸:
手工图或CAD图)
2、零件图2张(一个组应有一套完整的非标准零件的零件图)
3、设计说明书一份
计算过程及计算说明
二、电动机选择
1、电动机类型和结构的选择:
选择Y系列三相异步电动机,此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机,其结构简单,工作可靠,价格低廉,维护方便,适用于不易燃,不易爆,无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。
2、电动机容量选择:
电动机所需工作功率为:
式
(1):
Pd=PW/ηa (kw)
由式
(2):
PW=FV/1000(KW)
因此 Pd=FV/1000ηa(KW)
由电动机至运输带的传动总效率为:
η总=η1×
η23×
η3×
η4×
η5
式中:
η1、η2、η3、η4、η5分别为链轮传动、轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率。
取η1=0.92,η2=0.99,η3=0.98,η4=0.99.η5=0.96
则:
η总=0.96×
0.983×
0.97×
0.99×
0.96
=0.83
所以:
电机所需的工作功率:
Pd =FV/1000η总
=(2600×
2.3)/(1000×
0.83)
=7.2(kw)
3、确定电动机转速
卷筒工作转速为:
n卷筒=60×
1000·
V/(π·
D)
=(60×
1000×
2.3)/(450·
π)
=97.7r/min
根据手册P7表1推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’=3~6。
取链轮传动比I1’=2~5。
则总传动比理论范围为:
Ia’=6~30。
故电动机转速的可选范为
N’d=I’a×
n卷筒
=(6~30)×
97.7
=586.2~2931r/min
则符合这一范围的同步转速有:
750、1000和1500r/min
根据容量和转速,由相关手册查出三种适用的电动机型号:
(如下表)
方
案
电动
机型
号
额定功率
电动机转速
(r/min)
电动机重量
N
传动装置传动比
同步转速
满载转速
总传动比
V带传动
减速
器
1
Y132M-4
7.5
1500
1440
810
14.7
3.5
4.2
2
Y160M-6
1000
970
1190
9.9
2.5
3.96
3
Y160L-8
750
720
1240
7.7
2.1
3.67
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格
和链轮传动、减速器传动比,可见第2方案比较适合。
此选定电动机型号为Y160M-6,其主要性能:
电动机主要外形和安装尺寸:
中心高H
外形尺寸
L×
(AC/2+AD)×
HD
底角安装尺寸A×
B
地脚螺栓孔直径K
轴伸尺寸
D×
E
装键部位尺寸F×
GD
160
600×
337.5×
385
216×
178
15
42×
110
12×
8
三、确定传动装置的总传动比和分配级传动比:
由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n
1、可得传动装置总传动比为:
ia=nm/n=nm/n卷筒
=970/97.7=9.9
总传动比等于各传动比的乘积
分配传动装置传动比
ia=i0×
i(式中i0、i分别为带链轮传动
和减速器的传动比)
2、分配各级传动装置传动比:
根据指导书P7表1,取i0=2.5(链轮i=2~4)
因为:
ia=i0×
i
i=ia/i0
=9.9/2.5
=3.96
四、传动装置的运动和动力设计:
将传动装置各轴由高速至低速依次定为Ⅰ轴,Ⅱ轴,......以及
i0,i1,......为相邻两轴间的传动比
η01,η12,......为相邻两轴的传动效率
PⅠ,PⅡ,......为各轴的输入功率(KW)
TⅠ,TⅡ,......为各轴的输入转矩(N·
m)
nⅠ,nⅡ,......为各轴的输入转矩(r/min)
可按电动机轴至工作运动传递路线推算,得到各轴的运动和动力参数
1、运动参数及动力参数的计算
(1)计算各轴的转数:
Ⅰ轴:
nⅠ=nm/i0
=970/2.5=388(r/min)
Ⅱ轴:
nⅡ=nⅠ/i1
=388/3.96=98r/min
卷筒轴:
nⅢ=nⅡ
(2)计算各轴的功率:
Ⅰ轴:
PⅠ=Pd×
η01=Pd×
η1
=7.5×
0.9=7.43(KW)
Ⅱ轴:
PⅡ=PⅠ×
η12=PⅠ×
η2×
η3
=7.5×
0.98×
0.99
=7.21(KW)
卷筒轴:
PⅢ=PⅡ·
η23=PⅡ·
η2·
η4
=7.21×
0.92×
0.99=6.57(KW)
计算各轴的输入转矩:
电动机轴输出转矩为:
Td=9550·
Pd/nm=9550×
7.5/970
=73.84N·
m
TⅠ=9550·
P1/nm
=73.15N·
m
TⅡ=9550·
P2/nm
=177.46N·
卷筒轴输入轴转矩:
TⅢ=TⅡ·
=640.24N·
计算各轴的输出功率:
由于Ⅰ~Ⅱ轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率:
故:
P’Ⅰ=PⅠ×
η轴承=7.43×
0.99=7.21KW
P’Ⅱ=PⅡ×
η轴承=7.21×
0.92=6.5KW
计算各轴的输出转矩:
T’Ⅰ=TⅠ×
η轴承
=73.15×
0.98=71.69N·
T’Ⅱ=TⅡ×
=177.46×
0.98=173.9N·
由指导书的表1得到:
η1=0.96
η2=0.98
η3=0.97
η4=0.99
i0为带传动传动比
i1为减速器传动比
滚动轴承的效率
η为0.98~0.995在
本设计中取0.98
六、齿轮传动的设计:
(1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。
小齿轮选硬齿面,大齿轮选软齿面,小齿轮的材料为45号钢调质,齿面硬度为220HBS,大齿轮选用45号钢正火,齿面硬度为190HBS。
齿轮精度初选8级
齿宽系数ψa查表可得,ψa=0.4,
小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限:
查表6-8按一般可靠要求取SH=1
则
取两式计算中的较小值,即[σH]=530Mpa
小大齿轮的弯曲疲劳强度:
查表6-8,取SF=1.3
则
按接触强度设计
齿轮按8级精度制造,去载荷系数k=1.5,齿宽系数ψa=0.4中心距。
常用小齿轮小齿数z1=17~40,取z1=26,
Z2=3.96×
26=102.96,取整为102,由m=2(z1+z2)a=2.5取m=3,则得a=m/2(z1+z2)=192mm,ψa=b/a得b2=aψa=77mm,b2为大齿轮宽,小齿轮宽为b1=83mm。
校核齿的弯曲强度
齿形系数YF1=2.65,YF2=2.19
按最小齿齿宽计算
σF1=2KT1YF1/bm²
z1=32.3MPa,
σF2=σF1YF1/YF2=39MPa。
齿轮圆周速度v=πd1n1/60×
1000=3.95954m/s.符合强度要求。
选8级精度合适。
分度圆直径d1=78mm,d2=306mm,齿顶圆直径da1=84mm,da2=312mm,齿根圆直径df1=70.5mm,df2=298.5mm,全齿高h=6.75mm
。
七轴的设计
1,齿轮轴的设计
(1)确定轴上零件的定位和固定方式(如图)
1,5—滚动轴承2—轴3—齿轮轴的轮齿段4—套筒
6—密封盖7—轴端挡圈8—轴承端盖9—带轮10—键
(2)按扭转强度估算轴的直径
选用45#合金钢,调制处理,硬度217~255HBS
轴的输入功率为PⅠ=7.43KW
转速为nⅠ=970r/min
根据课本P205(13-2)式,并查表13-2,取c=116
D1≥
D2≥31.7mm。
考虑到键槽对轴强度消弱的影响,直径增加5%,得d1=24.36mm,d2=32,86mm,将轴标准化d1=30mm,d2=35mm。
二,联轴器的选择
电动机的选择为Y160M-6,其外伸轴的直径为42mm,输入轴最小直径为30mm,所以选择梅花形弹性联轴器。
Y型ML4联轴器。
.
(3)确定轴各段直径和长度
从联轴器开始右起第一段,由于联轴器与轴通过键联接,则轴应该增加5%,取D1=Φ30mm,又
联轴器的长度为82mm,取轴长稍小于联轴器的长度为80mm。
右起第二段直径取d2=d1+2×
(0.07~0.1)×
d1=36mm,考虑到带有密封的轴承端盖的轴段长度,应根据轴承端盖的厚度来确定,并考虑联轴器和箱体外壁之间应有一定的距离,故取L2=55mm。
右起第三段,该段装有滚动轴承,选用深沟球轴承,则轴承有径向力,而轴向力为零,选用6308型轴承,其尺寸为d×
B=40×
90×
23,那么该段的直径为D3=Φ40mm,长度为L3=45mm。
右起第四段,该段装有齿轮,并且齿轮与轴之间用键连接,直径要增加5%,则该段取45mm,即d4=46mm,取轴段长度L4=83-2=81mm,
右起第五段,d5=d4+2×
(0.07~0.1)d4=52mm,L=0.1×
d4×
1.4=
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