带式输送机传动装置Word文件下载.docx
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机械设计课程是培养学生机械设计能力的技术基础课。
机械设计课程设计是机械课程的重要实践教学环节,通过课程设计,综合的运用机械设计课程和其他选修课程的理论和实践知识,培养分析并解决实际问题的能力,掌握机械设计的一般规律,树立正确的设计思想。
学会从及机器功能的要求出发,合理的选择执行机构和传动机构的类型,制定传动方案,合理的选择标准部件的类型和型号,正视技术零件的工作能力确定其尺寸、形状、结构及材料,并考虑制造工艺、使用、维护、经济和安全等问题,培养机械设计的能力。
通过课程设计,学习并熟练运用标准、规范、手册、图册和查阅科技文献资料以及计算机的运用等,培养机械设计的基本技能和获取有关信息的能力。
关键词:
齿轮轴轴承传动减速器应力
目录
一、
电动机的选择和计算
二、
传动装置的总传动比及其分配
三、
计算传动装置的运动和动力装置参数
四、
V带传动设计
五、
齿轮传动设计
六、
轴的设计
七、
键的选择
八、
轴承的选择
九、
联轴器的选择
一、电动机的选择
1>
电动机类型的选择
电动机的类型根据动力源和工作条件、选用Y系列三相异步电动机
2>
电动机功率的选择
由题意:
v=(π*D*n)/(60*1000)
n=45r/min
P出=(T*n)/9550
P出=3.56kw
设V带的机械效率为ŋ1,滚动轴承的机械效率为ŋ2.
直齿轮的传送的机械效率为ŋ3,联轴器的机械效率ŋ4.
则输出、输入整个过程中总的机械效率为:
ŋ=ŋ1*ŋ2*ŋ3*ŋ4
由《机械设计课程设计》中机械传动和轴承等效的概略值得:
(选8精度求算)
ŋ1=0.95ŋ2=0.98
ŋ3=097ŋ4=099
则ŋ=0.833
电动机的输出功率:
P=P出/ŋ=4.27kw
3>
电动机转数的选择
选择常用的同步转数为1500r/min和1000r/min两种
4>
电动机的型号的确定
根据电动机的满载转数nm和滚动轴承n0可以算出总传动比,现列表如下:
方案号
电动机型号
额定功率
同步转数
满载转数
总传动比
1
Y132S-4
5.5kw
1500r/min
1440r/min
32.15
2
Y132M2-6
1000r/min
960r/min
21.44
由上表可知,方案1中虽然电动机转速高,价格低,但总传动比大,为了能合理地分配传动比,使传动装置结构紧凑,决定选用方案2。
即电动机型号为Y132M-6。
二、传动装置的总传动比及其分配
根据查表得,取V带传动的传动比i3=3,则减速器的总传动比:
i减=i总/i3=7.148
双级圆柱齿轮减速器高速级,低速级的传动比:
i1==3.048i2=i减/i1=2.345
三、传动装置的运动和动力参数计算
(1)各轴的转速的计算:
nⅠ=nm=960r/min
nⅡ=nⅠ/i3=320r/min
nⅢ=nⅡ/i1=104.99r/min
nⅣ=nⅢ/i2=44.77r/min
(2)各轴的输入功率计算:
PⅠ=4.27KW
PⅡ=PⅠ*ŋ1=4.057kw
PⅢ=PⅠ*ŋ2*ŋ3=3.856KW
PⅣ=PⅢ*ŋ2*ŋ4=3.556KW
(3)各轴的输入转矩计算:
TⅠ=9550PⅠ/nⅠ=42.478n.m
TⅡ=9550PⅡ/nⅡ=121.076n.m
TⅢ=9550PⅢ/nⅢ=350.746n.m
TⅣ=9550PⅣ/nⅣ=T=760n.m
将上诉计算结果列于下表中,以供查用:
轴号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
转速
n/(r/min)
960
104.99
44.77
功率
P/KW
4.27
4.057
3.856
3.556
转矩
T/(N.M)
42.478
121.076
350.746
传动比
3
3.048
2.345
四、V型带的传动设计
(1)、计算设计功率Pc:
由表查得KA=1.0
则PC=KA.P=1.0*5.5kw=5.5kw
(2)、选择带型
根据PC=5.5kw,n1=960r/min查表,初步选择A型
(3)、选取带轮基本直径dd1和dd2
由表,取得dd1=100mm,nⅡ=320r/min
dd2=nⅠ/nⅡdd1=300mm
则取直径系列值dd2=315mm
(4)、验算带速v
v=πdd1*n1/(60*100)=5.024m/s
在5-25m/s范围内,带速合适
(5)、确定中心距a和带的基准长度Ld
初选中心距a0=450mm,符合:
0.7*(dd1+dd2)<
a0<
2*(dd1+dd2)
则带长:
Ld0=2a0+π(dd1+dd2)/2+/4a0
=1577.6mm
对A型带选用基准长度Ld=1640,然后计算实际中心距:
A=Ld/4-π(dd1+dd2)/8=(1640/4-π(100+315)/8)mm
=247.1mm
a=A+=247.1+=482.2mm
即取a=480mm
(6)、验算小带轮包角α1
α1=1800-57.30*(dd2-dd1)/a=154.330>
1200
在要求的范围内,包角合适
(7)确定带的根数Z
由dd1=100mm,i=dd2/dd1(1-ε)=315/100*(1-0.02)=3.12
V=5.024m/s
查表5-2、5-3分别得:
P0=0.95KWΔP=0.09KW
由α1=154.330查表5-4得:
Kα=0.928
Ld=1640mm查表5-5得:
KL=0.996
则:
Z≥Pc/「P」=Pc/(P0+ΔP)*Kα*KL=5.72
即取Z=6根
五、齿轮传动设计
要求分析
(1)
使用条件
传递功率:
PⅡ’=PⅡ*ŋ2=3.976KW,PⅢ’=PⅢ*ŋ2=3.779KW
主动转速:
nⅡ=320r/minnⅢ=104.99r/min
转矩:
TⅡ’=TⅡ*ŋ2=118.654N.MTⅢ’=TⅢ*ŋ2=112.792N.M
(2)
设计任务
确定一种能满足功能要求和设计约束的较好的设计方案。
一组基本参数:
m、Z1、Z2、Z3、Z4、x1、x2、
d
主要几何尺寸:
d1、d2、d3、d4、a等
选择齿轮材料、热处理方式
(1)按具体的使用条件,属中速、中载,重要性和可靠性一般的齿轮传动,可选用软齿面,也可选用硬齿面,而此为轻载,即选用软齿面齿轮
小齿轮:
45号钢,调质处理,硬度为230~255HBS
大齿轮:
45号钢,正火处理,硬度为190~217HBS
(3)
确定许用应力
a、
确定极限应力
Hlim和
Flim
查表得:
Hlim1=58MPa,
Hlim2=550MPa
Flim1=220MPa,
Flim2=210MPa
b、
计算应力循环次数N,确定寿命系数ZN,YN
N1=60an1t=60*1*320*10*300*8=4.614*
N2=N1/i1=1.514*
查《机械设计》表图得:
ZN1=ZN2=1,YN1=YN2=1
c、
计算许用应力
取SHmin=1,SFmin=1.4(一般传动)
HP1=
Hlim1*ZN1/SHmin=580*1/1MPa=580MPa
HP2=
Hlim2*ZN2/SHmin=550MPa
FP1=
Flim1*YST*YN1=220*2*1/1.4=314.28MPa
FP2=
Flim2*YST*YN2=300MPa
、初步确定齿轮的基本参数和主要尺寸:
(1)、选择齿轮类型
根据齿轮传动的工作条件,选用直齿圆柱齿轮传动
(2)、选择齿轮精度等级
在前面已经提到,选择齿轮精度等级为8级精度
(3)、初步选参数
取Z1=26,Z2=Z1*μ1=78,Z3=Z1,Z4=Z3*μ2=61
x1=x2=0,
d=0.9
(4)、初步计算齿轮的主要尺寸(高速级)
因电动机驱动,工作机载荷平稳,查表得KA=1;
因齿轮速度不高,取Kv=1.15;
因非对称布置,轴的刚性较小,Kα=1.2
即K=KA*Kv*Kα=1*1.15*1.2=1.38
由已知条件得:
ZH=2.5ZE=189.8Zε=0.8
则齿轮分度圆直径d1、模数mn等主要参数和几何尺寸:
d1=
=59.860mm
mn=d1/Z1=59.860/26=2.3
取标准模数:
mn=2.5即d2=mn*Z2=190.0mm
则a=mn(Z1+Z2)/2=260/2=130mm
(5)、低速级的主要尺寸:
d3=
=59.869mm
由Z1=Z3,则d4=mn*Z4=152.5mm
b=
d*d1=0.9*65=58.5mm,取b2=60mm,b1=b2+6=66mm
且有b2=b4b1=b3
六、轴的设计
1>
选择轴的材料
选择轴的材料:
45号钢,经调质处理,其机械特性由表查得:
s=360MPa
-1=300MPaτ-1=155MPa[
-1]b=60MPa
2>
初步计算轴径
选c=110;
dmin=C*
=110*
=25.5mm
考虑带轴端装联轴器需要开键槽,将其轴径增加4%~5%
故取轴径为28mm
轴的结构设计
按工作要求,轴上所支撑的零件主要有齿轮、轴端联轴器以及滚动轴承。
根据轴上零件的定位,加工零件要求及不同的零件装配方案,参考轴的结构设计的基本要求,可确定轴的各段尺寸
按弯扭合成效核
画轴空间受力简图,将轴上作用力分解为垂直面受力图和水平面受力图,分别求出垂直面上的支反力和水平面上的支反力。
对于零件作用于轴上的分布载荷或转矩(因轴上零件如齿轮、联轴器等均有宽度),可当作集中力作用于轴上零件的宽度中点。
对于支反力的位置,随轴承类型和布置方式的不同而异
轴上的受力分析
轴传递的转矩:
TⅡ’=9.55*106*PⅡ’/nⅡ=118659N.mm
齿轮的圆周力:
Ft=2TⅡ’/d1=2*118659/59.858=3964N
齿轮的径向力:
Fr=Ft*tg
n=3964*tg200=1443N
计算作用于轴上的支反力
水平面支反力:
RHA=RHB=Ft/2=1982N
垂直面支反力:
RNA=RNB=Fr/2=721.5N
(4)
计算轴的弯矩,并画弯、转矩图
分别作出垂直面和水平面的弯矩图,并按M=进行弯矩合成。
画转矩图
(5)
计算并画出当量弯矩图
转矩按脉动循环变化计算,取α=0.6,则:
α*TⅡ’=0.6*118659=71195.4mm
按Mca=
计算,并画出当量弯矩图(见受力分析图、后附)
(6)
效核轴的强度
一般而言,轴的强度是否满足只需对危险截面进行效核即可,而轴的危险截面多发生在当量弯矩最大或当量弯矩较大且轴的直径较小处。
根据轴的尺寸和当量弯矩图可知,a-a截面处弯矩最大,且截面尺寸也非最大,属于危险截面,b-b截面处当量弯矩不大但轴径较小,也属于危险截面,而由于轴最小直径是按扭转强度较为宽裕地确定的,故强度肯定满足,无需效核弯矩合成强度。
a-a截面处当量弯矩为:
Mcaa=
=183143.815N.mm
b-b截面处当量弯矩为:
Mcab=
=127244N.mm
七、键的选择
(1)键的确定
选择平键连接,公称直径28mm,查表得:
键槽公称尺寸b=mm,深度:
t=mm
键的公称尺寸:
b*h=10*8mm
抗弯、扭截面系数W:
Wa=π*
/32-b*t*(da-t)2/(2*da)=3.91cm2
Wb=0.1*
=3.93cm2
(2)强度效核
=
=183.143/3.91=46.8MP
=127.244/3.93=32.4MP
显然
≤[
-1]b,
≤[
-1]b
八、轴承的选择
(1)类型选择
经分析,轴承只能承受径向载荷,不能承受轴向载荷,承受载荷能力比同尺寸的球轴承大,尤其是承受冲击载荷能力大,极限转速高,对轴的偏斜敏感,允许外圆于内圈的偏斜度较小,即应选用外圈无挡边的圆柱滚动轴承(N类)。
(2)尺寸系列、内径的选择
尺寸系列包括直径系列和宽度系列,选择轴承的尺寸系列时,主要考虑轴承受载荷的大小,此外,也要考虑结构要求,再由前面的条件,即应选用N207型号。
九、联轴器的选择
因为联轴器的转速不搞,传递转矩较大,工作时载荷平稳,宜选用刚性联轴器。
查表得:
KA=1.5
T”=9550*P”/nⅣ=9550*=767N.M
TCa=1.5*767=1150.5N.M
所以,查手册选用刚性联轴器:
GB/5843-1986
附:
YL12刚性凸缘联轴器的技术参数为:
许用扭矩:
1600N..m
许用转速:
nmax=2900r/min(联轴器的材料为铁)
nmax=4700r/min(联轴器的材料为钢)
轴孔直径:
d联轴器min=60mm,d联轴器max=80mm
参考文献:
[1]机械设计课程设计卢颂峰王大康主编北京工业大学出版社1993年第一版
[2]机械设计吴克坚于晓红钱瑞明主编高等教育出版社2003年3月第一版
[3]机械设计课程设计(修订版)鄂中凯王金田世新刘孔钧主编东北工业大学出
版社1990年5月第一版
[4]机械设计课程设计指导书龚溎义罗圣国李平林张力乃黄少颜编龚溎义
主编高等教育出版社1990年4月第二版
[5]机械设计课程设计图册龚溎义潘沛霖陈秀严国良编龚溎义主编
(哈尔滨工业大学)高等教育出版社1989年5月第三版
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