二级减速器课程设计说明书 (1).doc
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二级减速器课程设计说明书 (1).doc
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机械设计课程设计
计算说明书
设计题目:
设计带式输送机中的传动装置
专业年级:
机械
学号:
60510
学生姓名:
指导教师:
机械工程系
完成时间2019年1月4日
机械设计课程设计任务书
学生姓名:
学号:
专业:
机械设计制造及其自动化
任务起止时间:
2018年12月17日至2019年1月4日
设计题目:
设计带式输送机中的传动装置
一、传动方案如图1所示:
1轴
图1带式输送机减速装置方案
二、原始数据
滚筒直径d/mm
800
传送带运行速度v/(m/s)
1.6
运输带上牵引力F/N
2100
每日工作时数T/h
24
传动工作年限
5年
单向连续平稳转动,常温空载启动。
三、设计任务:
1.减速器装配图1张(A0图纸)
2.低速轴零件图1张(A3图纸)
3.低速轴齿轮零件图1张(A3图纸)
4.设计说明书1份
在三周内完成并通过答辩
参考资料:
《机械设计》《机械设计基础》《课程设计指导书》《机械设计手册》
《工程力学》《机械制图》
指导教师签字:
年月日
目录
一、电机的选择 1
二、传动装置的运动和动力参数计算 1
三、V带传动设计 3
四、设计减速器内传动零件(直齿圆柱齿轮) 4
五、轴的结构设计计算 15
六、轴的强度校核 20
七、校核轴承寿命 27
八、键连接的选择和计算 28
九、箱体的设计 29
十、心得体会 30
一、电机的选择
1.1选择电机的类型和结构形式:
依工作条件的要求,选择三相异步电机:
封闭式结构
U=380V
Y型
1.2电机容量的选择
工作机所需的功率PW=Fv/1000=3.36kW
V带效率h1:
0.96
滚动轴承效率(一对)h2:
0.99
闭式齿轮传动效率(一对)h3:
0.97
联轴器效率h4:
0.99
工作机(滚筒)效率h5(hw):
0.96
传输总效率h=0.825
则,电动机所需的输出功率Pd=PW/h=4.1kW
1.3电机转速确定
卷筒轴的工作转速=38.2r/min
V带传动比的合理范围为2~4,两级圆柱齿轮减速器传动比的合理范围为8~40,则总传动比的合理范围为=16~160,故电动机转速的可选范围为:
=611.2~6112r/min
在此范围的电机的同步转速有:
750r/min1000r/min1500r/min3000r/min
依课程设计指导书表18-1:
Y系列三相异步电机技术参数(JB/T9616-1999)选择电动机
型号:
Y112M-4额定功率Ped:
4kW
同步转速n:
1500r/min满载转速nm:
144r/min
二、传动装置的运动和动力参数计算
总传动比:
37.7
2.1分配传动比及计算各轴转速
取V带传动的传动比i0=3
则减速器传动比i=i/i0=12.57
取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比4.2
则低速级传动比3
2.2传动装置的运动和动力参数计算
0轴(电动机轴)4.1kW
1440r/min
27.2N×m
1轴(高速轴)4kW
480r/min
79.6N×m
2轴(中间轴)3.84kW
144.29r/min
320.87N×m
3轴(低速轴)3.69kW
38.5r/min
924.92N×m
4轴(滚筒轴)3.62kW
38.5r/min
905N×m
以上功率和转矩为各轴的输入值,1~3轴的输出功率或输出转矩为各自输入值与轴承效率的乘积。
各轴运动和动力参数如下表:
表2-1各轴运动和动力参数
轴名
功率P/kW
转矩T/N×m
转速
n/(r/min)
传动比i
效率h
输入
输出
输入
输出
0轴
4.1
27.2
1440
1轴
4
3.96
79.6
78.8
480
3
0.96
2轴
3.84
3.8
320.87
317.66
114.29
4.2
0.96
3轴
3.69
3.65
924.92
915.67
38.2
3
0.96
4轴
3.62
3.58
905
895.95
38.2
1
0.98
三、V带传动设计
3.1确定计算功率
根据已知条件结合教材《机械设计》由表8-8得到工作情况系数KA=1.3,故Pca=KA×Pd=5.33kW。
3.2选择普通V带型号
已知Pca,nm,结合教材《机械设计》由图8-11确定所使用的V带为型。
3.3确定带轮基准直径并验算带速
(1)结合教材《机械设计》由表8-7,8-9,初选小带轮直径dd1=90mm。
(2)验算带速:
6.78m/s,满足5m/s (3)计算大齿轮的基准直径270mm。 3.4确定V带中心距和基础长度 (1)根据,初定中心距a0=500mm。 (2)计算所需的带长 =1599mm。 由表8-2,对A型带进行基准长度Ld=1640mm。 (3)实际中心距520.5mm 中心距的变化范围475~549mm。 3.5验算小带轮包角 159°>120°合格。 3.6计算V带根数Z 由nm,dd1结合教材《机械设计》查表8-4得P0=1.064kW。 由nm,i0,A型带,查表8-5得DP0=0.17kW。 已知a1查表8-6得Ka=0.95,已知Ld查表8-2得KL=0.99 则V带根数4.6,取z=5。 3.7计算压轴力 由教材《机械设计》表8-3,可知A型带单位长度质量q=0.105kg/m。 单根V带的初拉力最小值: =133.1N。 压轴力的最小值: =1308.71N。 四、设计减速器内传动零件(直齿圆柱齿轮) 4.1高速级齿轮传动设计计算 1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 (1)根据传动方案选用直齿圆柱齿轮传动,压力角取为20°。 (2)参考教材《机械设计》表10-6,选用7级精度。 (3)材料选择。 由教材《机械设计》表10-1,选择小齿轮材料为40Cr(调质),齿面硬度280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),齿面硬度240HBS。 (4)选小齿轮齿数Z1=24,大齿轮齿数Z2=i1Z1=100.8,取Z2=101。 2.按齿面接触疲劳强度设计 (1)由式(10-11)试算小齿轮分度圆直径,即 1)确定公式中的各参数值 ①试选=1.3②计算小齿轮传递的转矩 79580N·mm ③由教材《机械设计》表10-7选取齿宽系数φd=1 ④由教材《机械设计》图10-20查得区域系数ZH=2.5 ⑤由教材《机械设计》表10-5查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa1/2 ⑥由教材《机械设计》式10.9计算接触疲劳强度用重合度系数ZƐ 29.841° 22.862° 1.73 所以: 0.87 ⑦计算接触疲劳许用应力。 由《机械设计》图10-25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为=600MPa、=550MPa。 由教材《机械设计》式(10-15)计算应力循环次数: 1.04×109 2.48×108 由教材《机械设计》图10-23查取接触疲劳寿命系数KHN1=0.95、KHN2=1。 取失效概率为1%、安全系数S=1,得 570MPa 550MPa 取和中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力,即550MPa 2)试算小齿轮分度圆直径 55.894mm (2)调整小齿轮分度圆直径 1)计算实际载荷系数前的数据准备。 ①圆周速度v 1.4m/s ②齿宽b 55.984mm 2)计算实际载荷系数KH ①由表10-2查得使用系数KA=1 ②根据v=1.4m/s、7级精度,由图10-8查得动载系数KV=1.05 ③齿轮的圆周力。 2.848×103N 50.953N/mm<100N/mm 查表10-3得齿间载荷分配系数=1.2 ④由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时,得齿向载荷分布系数=1.4205。 由此,得到实际载荷系数 1.79 3)由式10-12按实际载荷系数算的分度圆直径 62.183mm 及相应的齿轮模数 2.951mm 3.按齿根弯曲疲劳强度设计 (1)由式10-7试算模数,即 1)确定公式中的各参数值 ①试选KFt=1.3 ②由式10-5计算弯曲疲劳强度用重合度系数 0.684 ③计算 由图10-17查得齿形系数YFa1=2.65、YFa2=2.21 由图10-18查得应力修正系数Ysa1=1.58、Ysa2=1.82 380 500 由图10-24C查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为与。 由图10-22查得弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.85,KFN2=0.89取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式(10-
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