机械设计课程设计参考Word格式文档下载.docx
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0.99×
0.95
=0.86
(2)电机所需的工作功率:
Pd=FV/1000η总
=1700×
1.4/1000×
0.86
=2.76KW
3、确定电动机转速:
滚筒轴的工作转速:
Nw=60×
1000V/πD
=60×
1000×
1.4/π×
220
=121.5r/min
根据【2】表2.2中推荐的合理传动比范围,取V带传动比Iv=2~4,单级圆柱齿轮传动比范围Ic=3~5,则合理总传动比i的范围为i=6~20,故电动机转速的可选范围为nd=i×
nw=(6~20)×
121.5=729~2430r/min
符合这一范围的同步转速有960r/min和1420r/min。
由【2】表8.1查出有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)传动装置的传动比
KW同转满转总传动比带齿轮
1Y132s-6310009607.932.63
2Y100l2-431500142011.6833.89
综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,比较两种方案可知:
方案1因电动机转速低,传动装置尺寸较大,价格较高。
方案2适中。
故选择电动机型号Y100l2-4。
4、确定电动机型号
根据以上选用的电动机类型,所需的额定功率及同步转速,选定电动机型号为
Y100l2-4。
其主要性能:
额定功率:
3KW,满载转速1420r/min,额定转矩2.2。
三、计算总传动比及分配各级的传动比
1、总传动比:
i总=n电动/n筒=1420/121.5=11.68
2、分配各级传动比
(1)取i带=3
(2)∵i总=i齿×
i带π
∴i齿=i总/i带=11.68/3=3.89
四、运动参数及动力参数计算
1、计算各轴转速(r/min)
nI=nm/i带=1420/3=473.33(r/min)
nII=nI/i齿=473.33/3.89=121.67(r/min)
滚筒nw=nII=473.33/3.89=121.67(r/min)
2、计算各轴的功率(KW)
PI=Pd×
η带=2.76×
0.96=2.64KW
PII=PI×
η轴承×
η齿轮=2.64×
0.97=2.53KW
3、计算各轴转矩
Td=9.55Pd/nm=9550×
2.76/1420=18.56N?
m
TI=9.55p2入/n1=9550x2.64/473.33=53.26N?
TII=9.55p2入/n2=9550x2.53/121.67=198.58N?
五、传动零件的设计计算
1、皮带轮传动的设计计算
(1)选择普通V带截型
由课本[1]P189表10-8得:
kA=1.2P=2.76KW
PC=KAP=1.2×
2.76=3.3KW
据PC=3.3KW和n1=473.33r/min
由课本[1]P189图10-12得:
选用A型V带
(2)确定带轮基准直径,并验算带速
由[1]课本P190表10-9,取dd1=95mm>
dmin=75
dd2=i带dd1(1-ε)=3×
95×
(1-0.02)=279.30mm
由课本[1]P190表10-9,取dd2=280
带速V:
V=πdd1n1/60×
1000
=π×
1420/60×
=7.06m/s
在5~25m/s范围内,带速合适。
(3)确定带长和中心距
初定中心距a0=500mm
Ld=2a0+π(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0
=2×
500+3.14(95+280)+(280-95)2/4×
450
=1605.8mm
根据课本[1]表(10-6)选取相近的Ld=1600mm
确定中心距a≈a0+(Ld-Ld0)/2=500+(1600-1605.8)/2
=497mm
(4)验算小带轮包角
α1=1800-57.30×
(dd2-dd1)/a
=1800-57.30×
(280-95)/497
=158.670>
1200(适用)
(5)确定带的根数
单根V带传递的额定功率.据dd1和n1,查课本图10-9得P1=1.4KW
i≠1时单根V带的额定功率增量.据带型及i查[1]表10-2得△P1=0.17KW
查[1]表10-3,得Kα=0.94;
查[1]表10-4得KL=0.99
Z=PC/[(P1+△P1)KαKL]
=3.3/[(1.4+0.17)×
0.94×
0.99]
=2.26(取3根)
(6)计算轴上压力
由课本[1]表10-5查得q=0.1kg/m,由课本式(10-20)单根V带的初拉力:
F0=500PC/ZV[(2.5/Kα)-1]+qV2=500x3.3/[3x7.06(2.5/0.94-1)]+0.10x7.062=134.3kN
则作用在轴承的压力FQ
FQ=2ZF0sin(α1/2)=2×
3×
134.3sin(158.67o/2)
=791.9N
2、齿轮传动的设计计算
(1)选择齿轮材料与热处理:
所设计齿轮传动属于闭式传动,通常
齿轮采用软齿面。
查阅表[1]表6-8,选用价格便宜便于制造的材料,小齿轮材料为45钢,调质,齿面硬度260HBS;
大齿轮材料也为45钢,正火处理,硬度为215HBS;
精度等级:
运输机是一般机器,速度不高,故选8级精度。
(2)按齿面接触疲劳强度设计
由d1≥(6712×
kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3
确定有关参数如下:
传动比i齿=3.89
取小齿轮齿数Z1=20。
则大齿轮齿数:
Z2=iZ1=×
20=77.8取z2=78
由课本表6-12取φd=1.1
(3)转矩T1
T1=9.55×
106×
P1/n1=9.55×
2.61/473.33=52660N?
mm
(4)载荷系数k:
取k=1.2
(5)许用接触应力[σH]
[σH]=σHlimZN/SHmin由课本[1]图6-37查得:
σHlim1=610MpaσHlim2=500Mpa
接触疲劳寿命系数Zn:
按一年300个工作日,每天16h计算,由公式N=60njtn计算
N1=60×
473.33×
10×
300×
18=1.36x109
N2=N/i=1.36x109/3.89=3.4×
108
查[1]课本图6-38中曲线1,得ZN1=1ZN2=1.05
按一般可靠度要求选取安全系数SHmin=1.0
[σH]1=σHlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610Mpa
[σH]2=σHlim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525Mpa
故得:
d1≥(6712×
=49.04mm
模数:
m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm
取课本[1]P79标准模数第一数列上的值,m=2.5
(6)校核齿根弯曲疲劳强度
σbb=2KT1YFS/bmd1
确定有关参数和系数
分度圆直径:
d1=mZ1=2.5×
20mm=50mm
d2=mZ2=2.5×
78mm=195mm
齿宽:
b=φdd1=1.1×
50mm=55mm
取b2=55mmb1=60mm
(7)复合齿形因数YFs由课本[1]图6-40得:
YFS1=4.35,YFS2=3.95
(8)许用弯曲应力[σbb]
根据课本[1]P116:
[σbb]=σbblimYN/SFmin
由课本[1]图6-41得弯曲疲劳极限σbblim应为:
σbblim1=490Mpaσbblim2=410Mpa
由课本[1]图6-42得弯曲疲劳寿命系数YN:
YN1=1YN2=1
弯曲疲劳的最小安全系数SFmin:
按一般可靠性要求,取SFmin=1
计算得弯曲疲劳许用应力为
[σbb1]=σbblim1YN1/SFmin=490×
1/1=490Mpa
[σbb2]=σbblim2YN2/SFmin=410×
1/1=410Mpa
校核计算
σbb1=2kT1YFS1/b1md1=71.86pa<
[σbb1]
σbb2=2kT1YFS2/b2md1=72.61Mpa<
[σbb2]
故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够
(9)计算齿轮传动的中心矩a
a=(d1+d2)/2=(50+195)/2=122.5mm
(10)计算齿轮的圆周速度V
计算圆周速度V=πn1d1/60×
1000=3.14×
50/60×
1000=1.23m/s
因为V<6m/s,故取8级精度合适.
六、轴的设计计算
从动轴设计
1、选择轴的材料确定许用应力
选轴的材料为45号钢,调质处理。
查[2]表13-1可知:
σb=650Mpa,σs=360Mpa,查[2]表13-6可知:
[σb+1]bb=215Mpa
[σ0]bb=102Mpa,[σ-1]bb=60Mpa
2、按扭转强度估算轴的最小直径
单级齿轮减速器的低速轴为转轴,输出端与联轴器相接,
从结构要求考虑,输出端轴径应最小,最小直径为:
d≥C
查[2]表13-5可得,45钢取C=118
则d≥118×
(2.53/121.67)1/3mm=32.44mm
考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准,取d=35mm
3、齿轮上作用力的计算
齿轮所受的转矩:
T=9.55×
106P/n=9.55×
2.53/121.67=198582N
齿轮作用力:
圆周力:
Ft=2T/d=2×
198582/195N=2036N
径向力:
Fr=Fttan200=2036×
tan200=741N
4、轴的结构设计
轴结构设计时,需要考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式,按比例绘制轴系结构草图。
(1)、联轴器的选择
可采用弹性柱销联轴器,查[2]表9.4可得联轴器的型号为HL3联轴器:
35×
82GB5014-85
(2)、确定轴上零件的位置与固定方式
单级减速器中,可以将齿轮安排在箱体中央,轴承对称布置
在齿轮两边。
轴外伸端安装联轴器,齿轮靠油环和套筒实现
轴向定位和固定,靠平键和过盈配合实现周向固定,两端轴
承靠套筒实现轴向定位,靠过盈配合实现周向固定,轴通
过两端轴承盖实现轴向定位,联轴器靠轴肩平键和过盈配合
分别实现轴向定位和周向定位
(3)、确定各段轴的直径
将估算轴d=35mm作为外伸端直径d1与联轴器相配(如图),
考虑联轴器用轴肩实现轴向定位,取第二段直径为d2=40mm
齿轮和左端轴承从左侧装入,考虑装拆方便以及零件固定的要求,装轴处d3应大于d2,取d3=45mm,为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径d4应大
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