机械设计基础课程设计作业范例Word文档格式.docx
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0.992×
0.97×
0.98=0.894,
电动机所需功率为:
P0=
=4.90/0.894Kw≈5.48Kw。
根据P0选取电动机的额定功率Pm,使Pm=(1~1.3)P0=5.48~7.124Kw。
为降低电动机重量和成本,由《机械设计、机械设计基础课程设计》P212附表10-112查得电动机的额定功率为Pm=5.5Kw。
(3)确定电动机的转速
工作机主轴的转速nw,即输送机滚筒的转速:
nw=
=60×
1.2×
1000/3.14×
400r/min
≈57.30r/min
根据《机械设计、机械设计基础课程设计》P12表3-3确定传动比的围,取V带传动比ib=2~4,单级圆锥齿轮的传动比ig=2~3,则传动比围比i=(2×
2)~(4×
3)=4~12。
电动机的转速围为:
n=inw=(4~12)×
57.30r/min=230~688r/min,符合这一同步转速围的有750r/min一种。
根据同步转速查《机械设计、机械设计基础课程设计》P212附表10-11确定电动机的型号为Y160M2—8,其满载转速nm=970r/min。
此外,电动机的中心高、外形尺寸、轴伸尺寸等均可查表得出。
3.计算总传动比并分配各级传动比
(1)总传动比
i=
=720/57.30r/min=12.57r/min
(2)分配各级传动比
为使带传动的尺寸不至过大,满足ib<
ig,可取ib=3,则齿轮的传动比:
ig=i/ib=12.57/3=4.19
4.计算传动装置的运动和动力参数
(1)各轴的转速
nⅠ=nm/ib=720/3r/min=240r/min
nⅡ=nⅠ/ig=240/4.19r/min=57.30r/min
nw=nⅡ=57.30r/min
(2)各轴的功率
PⅠ=Pmηb=5.5×
0.96Kw=5.28Kw
PⅡ=PⅠηrηg=5.28×
0.99×
0.97Kw=5.07Kw
PW=PⅡηrηc=5.07×
0.98Kw=13.28Kw
(3)各轴的转矩各轴的转矩
T0=9550
=9550×
5.5/720N·
m≈73N·
m
T1=9550
5.28/240N·
m≈210.1N·
T2=
5.07/57.3N·
m≈845N·
Tw=9550Pw/nw=9550×
4.92/57.3N·
m≈820N·
(4)将计算的结果填入下表
参数
轴名称
电动机轴
Ⅰ轴
Ⅱ轴
滚筒轴
转速n(r/min)
720
240
57.3
功率P(kw)
5.5
5.28
5.07
4.92
转矩T(N·
m)
73
210.1
845
820
传动比i
3
4.19
1
效率η
0.96
0.97
5.电动机的草图
型号
额定功率
满载转速
Y160M2-8
5.5KW
720r/min
2.0
二、带传动的设计
由设计任务书条件要求,此减速器工作场合对传动比要求不严格但又要求传动平稳,因此适用具有弹性的饶性带来传递运动和动力。
V带传动时当量摩擦系数大,能传递较大的功率且结构紧凑;
故此处选择V型槽带轮。
带轮材料常采用铸铁、钢、铝合金或工程塑料等,当带的速度v≤25m/s时,可采用HT150;
当带速v=25~30m/s时,可采用HT200;
当v≥35m/s时,则用铸钢或锻钢(或用钢板冲压后焊接而成),传递功率较小时,可用铸铝或工程塑料等材料。
带轮的设计准则是,在保证代传动不产生打滑的前提下,具有足够的疲劳强度,带轮的质量小,结构公益性好,无过大的铸造应力,质量分布要均匀等。
1.确定计算功率
PC=KAP=1.2×
5.5=6.6Kw
查《机械基础》P226页表9-7知:
KA=1.2
2.确定V带型号
按照任务书要求,选择普通V带。
根据PC=6.6Kw及n1=720r/min,查《机械基础》P227页图9-8确定选用B型普通V带。
3.确定带轮基准直径
(1)确定带轮基准直径
根据《机械基础》P228页表9-8取标准值确定:
dd1=140mm。
(2)计算大带轮直径
dd2=idd1(1-ε)=(720/240)×
140×
(1-0.02)mm=411.6mm
根据GB/T13575.1-9规定,选取dd2=410mm。
4.验算带速
v=
=3.14×
720/60×
1000m/s=5.28m/s
由于5m/s<v<25m/s,带速合适。
5.确定带长及中心距
(1)初取中心距a0=500mm
根据
知:
385≤a0≤1100.
(2)确定带长Ld:
根据几何关系计算带长得
=1900.39mm
根据《机械基础》P226表9-6取相近的标准值Ld,Ld=2000mm
(3)确定中心距
=500+(2000-1900.39)/2mm=549.81mm,
取a=550mm;
amin=a-0.015Ld=550-0.015×
2000mm=520mm;
amax=a+0.03Ld=550+0.03×
2000mm=610mm.
6.验算小带轮包角:
=151.9°
>120°
,符合要求。
7.确定V带根数Z
根据dd1=140mm及n1=720r/min,查《机械基础》P224表9-3得:
P0=1.75Kw,
根据带型和i查《机械基础》P224表9-4得:
ΔP0=0.23Kw,
查《机械基础》P225表9-5得:
Kα=0.93,
查《机械基础》P226表9-6得:
Kl=0.98,
Z=Pc/[P0]≥
=3.66,
取Z=4.
8.确定V带初拉力F0
查《机械基础》P219表9-1得:
q=0.17㎏/m,则
F0=500
N=268.6N
9.作用在轴上的力FQ
FQ=2ZF0sin
=2×
4×
268.6×
sin151.9/2N=2084.5N
10.带轮的结构尺寸及草图
B型V带:
节宽bp/mm:
14.0;
顶宽b/mm:
17.0;
高度h/mm:
11.0;
楔角θ:
40°
;
截面面积A/mm2:
138;
每米带长质量q/(kg·
m-1):
0.17。
V带轮:
基准宽度bp/mm:
14.0;
基准线至槽顶高度hamin:
3.5;
槽顶宽b/mm:
17.2;
基准线至槽底深度hfmin:
10.8;
槽间距e/mm:
19±
0.4;
第一槽对称线至端面距离f/mm:
12.5;
最小轮缘厚度δ/mm:
7.5;
轮缘宽度B/mm:
B=(Z-1)e+2f(Z为齿模数)=82mm。
三.减速器齿轮设计
设计任务书齿轮传动由主动轮、从动轮(或齿条)和机架组成,通过齿轮的啮合将主动轴的运动和转矩传递给从动轴,使其获得预期的转速和转矩。
锥齿轮的传动比恒定,结构紧凑且效率高,工作可靠且寿命长。
鉴于齿轮的以上优点因此选用齿轮传动,即圆锥齿轮是两相交轴传动。
所以齿轮传动在机械传动中应用广泛。
齿轮材料要求齿面硬,齿芯也要有韧性,具有足够的强度以及具有良好的加工工艺及热处理性,当齿轮的尺寸较大(da>400mm~600mm)或结构复杂不容易锻造以及一些低速运载的开式齿轮传动时,才有铸钢;
高速小功率、精度要求不高或需要低噪音的特殊齿轮传动中,也常采用非金属材料。
材料:
小齿轮40Cr调质后表面淬火处理齿面平均硬度HB1=48~55;
大齿轮45钢调质处理齿面平均硬度HB2=217~255。
1.材料选择及热处理
由于结构要求紧凑,故采用硬齿齿轮传动。
查《机械基础》P181表6-3,选择小齿轮材料为40cr,调质后淬火处理,齿面平均硬度HB=53HRC;
大齿轮选用45钢调质处理,齿面平均硬度HB=250HRC。
2.参数选择和几何尺寸计算
(1)齿数比
取小齿轮齿数Z1=20,则大齿轮齿数Z2=20×
4.19=84,
实际齿数比μ=Z2/Z1=4.2,与要求相差不大,可用。
(2)齿宽系数
两轮为硬齿面非对称布置,φR=b/R=0.284。
一般取:
取φR=0.25~0.30,齿宽b≤R/3(查《机械基础》P195表7-2)。
(3)载荷系数
由于载荷较平稳,且采用硬齿面齿轮,应取最大值,故查《机械基础》P183表6-5,取K=1.2。
3.确定许用应力
小齿轮查《机械基础》P181表6-3,取[σH1]=1080MPa,[σbb1]=510MPa,由于承受单向载荷,故[σbb1]=510MPa不变;
大齿轮查《机械基础》P181表6-3,用插值法得[σH2]=522MPa,[σbb2]=304MPa,因受单向载荷,故[σbb2]=304MPa不变。
4.选择精度
运输机为一般机械,速度不高,故选择9级精度。
5.根据齿轮强度条件设计
(1)按齿面接触疲劳强度设计
根据齿面接触疲劳强度,按《机械基础》P197公式(7-7)确定尺寸d:
d≥
[ZHZE/[σH]]·
[4KT1/0.85φR(1-0.5φR)2μ]
=104.05mm
式中φR=0.28,按《机械基础》P183表6-5选载荷系数K=1.2,转矩T1=9.55×
106P1/N1=9.55×
1065.28/240N·
mm=2.1×
105N·
mm。
查机械基础P181表6-3[σH1]=1080MPa,[σH2]=522MPa,钢制齿轮配合:
ZE=189.8√
N/mm2。
计算圆周速度v:
v=
104.05×
240/60×
1000=1.31m/s
(2)按齿根弯曲疲劳强度设计
根据齿根弯曲疲劳强度,按《机械基础》P197公式(7-9),确定模数m:
mn≥
=3.54
式中φR=0.28,μ
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