中南大学机械设计实践课程设计说明书.docx
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机械设计
课程设计说明书
(机械设计基础)
设计题目电动绞车传动装置的设计
材料科学与工程学院材料化学专业
班级学号
设计人
指导教师彭先珍
完成日期2013年9月14日
中南大学
目录
一、设计任务书………………………………………………………………1
二、机械传动装置的总体设计………………………………………………4
1电机的选择………………………………………………………………4
2传动装置的总传动比和分配各级传动比………………………………5
3传动装置的运动学和动力学计算………………………………………6
三、传动装置主要零件的设计、润滑选择…………………………………7
1闭式齿轮传动……………………………………………………………7
2开式齿轮传动……………………………………………………………9
3开式齿轮传动……………………………………………………………11
4轴的设计…………………………………………………………………12
5轴承的选择………………………………………………………………16
6键的选择…………………………………………………………………18
7联轴器的选择……………………………………………………………19
8附件选择…………………………………………………………………19
9润滑与密封………………………………………………………………21
10箱体各部分的尺寸………………………………………………………21
四、设计总结…………………………………………………………………23
五、参考文献…………………………………………………………………24
设计计算及说明
结果及依据
一、设计任务书
1题目
电动绞车传动装置的设计
2传动简图
3原始数据:
表一原始数据
项目
数据
运输带曳引力F(KN)
30
运输带速度v(m/s)
0.25
滚筒直径D(mm)
350
4设计目的
(1)培养了我们理论联系实际的设计思想,训练了综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力,巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识;
(2)通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计,使我们掌握了一般机械设计的程序和方法,树立正确的工程设计思想,培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力;
(3)另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的能力。
5设计内容
(1)传动装置的总体设计;
(2)传动装置主要零件的设计、润滑选择;
(3)减速器装配图的设计;
(4)零件工作图的设计;
(5)设计计算说明书的编写。
二机械传动装置的总体设计
1电机的选择
1.1电机类型的选择
选择Y系列三相异步电动机。
1.2额定功率的确定
电动机所需功率为
KW
Pw:
工作机构所需功率;
:
从电动机到工作机的传动总效率;
F:
工作机牵引力,30kN;
V:
工作机的线速度,0.25m/s;
η=η联×η3轴承×η闭式齿轮×η2开式齿轮×η滚筒
=0.992×0.993×0.97×0.952×0.98
=0.826
从课程设计书p7表2-4查得联轴器、轴承、齿轮、链和滚筒的效率值。
则
额定功率值。
1.3电动机转速的确定
三相异步电动机常用的同步转速有3000、1500、1000、750r/min。
1.4标准型号确定
已知Pd=9.082KW,可选择转速1500和1000r/min两种,考虑选用转速小的。
因此,可选用的电机型号为Y160L-6,其参数值如下表:
表二电机参数
电动机型号
额定功率(KW)
满载转速(r/min)
质量(Kg)
Y160L-6
11
970
147
电机额定功率Pe=11KW〉Pd=9.082KW,故可以选用。
2传动装置的总传动比和分配各级传动比
2.1总传动比
已知电机的满载转速
nm=970r/min,
皮带轮转速
总传动比
2.2传动比分配
圆柱齿轮的传动比取3~6,取圆柱齿轮的传动比
i闭=4,
则链的传动比
,
3传动装置的运动学和动力学计算
3.1各轴转速
3.2各轴的功率
3.3各轴的转矩
三传动装置主要零件的设计、润滑选择
1闭式齿轮传动
1.1齿轮材料的选择
因为减速器传递功率不大,所以齿轮采用软齿面。
由教材p166表11-1,小齿轮选用45MnB调质,齿面硬度为241~286HBS,而且,大齿轮选用45钢,调质,齿面硬度197~286HBS,。
1.2齿轮的设计
(1)确定许用应力
由教材p171表11-5,取SH=1.1,SF=1.25,
(2)按齿面接触强度设计
根据课本p168表11-2暂时选择8级精度,根据p169表11-3选择载荷系数K=1.3,根据p175表11-6选择齿宽系数,已知小齿轮上的转矩
T1=108300
根据教材p171表11-4取ZE=188,则
齿数取z1=21,则z2=21*4=84,实际传动比i=4,模数
齿宽
取
按照p57表4-1选择m=4mm
中心距,
(3)验算齿轮弯曲强度
根据教材p173图11-8选择YFa1=2.87,YFa2=2.24,根据p174图11-9选择YSa1=1.56,YSa2=1.76,则
(4)齿轮的圆周速度
对照p168表11-2知选用8级精度是合适的。
1.3齿轮结构设计:
齿顶圆直径:
da1=d1+2ha=92mm
da2=d2+2ha=344mm
齿全高:
h=ha+hf=9mm
齿厚:
s=p2=6.28mm
齿根高:
hf=ha*+c*m=5mm
齿顶高:
ha=ha*m=4mm
齿根圆直径:
df1=d1-2hf=79mm
df2=d2-2hf=331mm
由于小齿轮x>2.5m,采用实心式圆柱齿轮;大齿轮因为分度圆半径较大采用锻造毛坯的腹板式结构
2开式齿轮传动传动
2.1齿轮材料的选择
开式齿轮选用:
斜齿圆柱硬齿面齿轮
小齿轮:
40Cr表面淬火硬度48~55HBC,
,
大齿轮:
40Cr表面淬火硬度48~55HBC,
,
2.2齿轮的设计
(1)确定许用应力
而且,
由教材p171表11-5,取SH=1.0,SF=1.25,
(2)按齿面弯曲强度设计
根据课本p168表11-2暂时选择9级精度,根据p169表11-3选择载荷系数K=1.5,根据p175表11-6选择齿宽系数,已知小齿轮上的转矩
T2=412680
u==n2n3=4.223
取32,=135.136,取=136
实际传动比i==4.24
根据教材p173图11-8选择YFa1=2.74,YFa2=2.21,根据p174图11-9选择YSa1=1.63,YSa2=1.81,
由于:
故:
对小齿轮进行弯曲强度计算
=2.65,取m=2.75
中心距
取
(3)验算齿轮接触强度
(4)齿轮的圆周速度
对照p168表11-2知符合9级制造精度
3开式齿轮传动
3.1齿轮材料的选择
开式齿轮选用:
斜齿圆柱硬齿面齿轮
小齿轮:
40Cr表面淬火硬度48~55HBC,
,
大齿轮:
40Cr表面淬火硬度48~55HBC,
,
3.2齿轮的设计
(1)确定许用应力
而且,
由教材p171表11-5,取SH=1.0,SF=1.25,
(2)按齿面弯曲强度设计
根据课本p168表11-2暂时选择9级精度,根据p169表11-3选择载荷系数K=1.5,根据p175表11-6选择齿宽系数,已知小齿轮上的转矩
T3=1638950
u==n3n4=4.223
取32,=135.136,取=136
实际传动比i==4.24
根据教材p173图11-8选择YFa1=2.74,YFa2=2.21,根据p174图11-9选择YSa1=1.63,YSa2=1.81,
由于:
故:
对小齿轮进行弯曲强度计算
=4.207,取m=4.5
中心距
取
(3)验算齿轮接触强度
(4)齿轮的圆周速度
对照p168表11-2知符合9级制造精度
4轴的设计
4.1轴的设计计算和校核
不论何种具体条件,轴的结构都应满足:
轴和装在轴上的零件要有准确的位置;轴上零件应便于装拆和调整;轴应具有良好的制造工艺性等。
按承载性质,减速器中的轴属于转轴。
因此,一般在进行轴的结构设计前先按纯扭转对轴的直径进行估算,然后根据结构条件定出轴的形状和几何尺寸,最后校核轴的强度。
这里因为从动轴为Ⅱ轴,故只对Ⅱ轴进行强度的校核,对两根轴进行尺寸的设计计算过程:
4.2Ⅰ轴的尺寸设计
(1)Ⅰ轴的材料和热处理的选择
选选择45钢调质。
硬度达到197~286HBS
(2)初步计算各轴段直径
1)计算d1,按下列公式初步计算出轴的直径,输出轴的功率P和扭矩T
,
最小直径计算(查《机械设计基础》教材表14—2取c=112)
d≥c3p1n1=25.095mm
考虑键槽:
d>1.03*25.095=25.847mm
考虑与电动机的轴直径不能差太多,选用TL7联轴器
选择标准直径:
d1=40mm
2)计算
d2=d1+6~10
d2必须符合轴承密封元件的要求取d2=50mm
3)计算d3
d3=d2+1~5
d3需与轴承内径一致取d3=55mm
4)计算d4
d4=d3+1~5取d4=60mm
5)计算d5
d5=d4+2*0.07~0.1d4取d5=70mm
6)计算d6
d6=d3=55mm
7)各阶梯轴直径列表如下
名称
d1
d2
d3
d4
d5
d6
直径/mm
40
50
55
60
70
55
长度/mm
104
60
36
64
8
26
4.3Ⅱ轴的尺寸设计
(1)Ⅱ轴的材料和热处理的选择
选选择45钢调质。
硬度达到197~286HBS
(2)初步计算各轴段直径
1)计算d1,按下列公式初步计算出轴的直径,输出轴的功率P和扭矩T
,
最小直径计算(查《机械设计基础》教材表14—2取c=110)
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