铸造车间型砂输送设备的传动装置的设计方案.docx
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铸造车间型砂输送设备的传动装置的设计方案
铸造车间型砂输送设备的传动装置的设计方案
一、课程设计目的
课程设计是机械设计基础课程重要的实践性教学环节。
课程设计的基本目的是:
1.综合运用机械设计基础和其它先修课程的知识,分析和解决机械设计问题,进一步
巩固、加深和拓宽所学的知识。
2.通过设计实践,逐步树立正确的设计思想,增强创新意识和竞争意见,熟悉掌握机
械设计的一般规律,培养分析问题和解决问题的能力。
3.通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料,进行全
面的机械设计基本技能的训练。
二、课程设计内容
课程设计的内容主要包括:
分析传动装置的总体方案;选择电动机;传动系统计算;传动零件、轴、轴承、联轴器等的设计计算和选择;装配图和零件图设计;编写设计计算说明书。
课程设计中要求完成以下工作:
1.减速器装配图1张(A1图纸);
2.减速器零件图2张(A3图纸);
3.设计计算说明书1份。
(一)设计数据
原始数据
1
2
3
4
5
6
运输带拉力F(N)
3000
2800
2700
2600
2600
2500
运输带速度V(m/s)
1.8
2.2
2.4
2.5
2.6
2.7
滚筒直径D(mm)
300
330
340
350
360
380
(二)工作条件
该传动装备单向传送,载荷平稳,空载起动,两班制工作,使用期限
10年(每年按
300天计算),运输带容许速度误差为
5%。
(三)运动简图
(四)设计计算说明书内容
0、封面(题目、班级、姓名、学号、指导老师、时间)
1、目录(标题、页次)
2、设计任务书(装订原发的设计任务书)
3、前言(题目分析、传动方案的拟订等)
4、电动机的选择,传动系统计算(计算电动机所需的功率、选择电动机、分配各级传
动比,计算各轴转速、功率和扭矩)
5、传动零件的设计计算(确定带传动,齿轮传动的主要参数)
6、轴的设计计算及校核
7、轴承的选择和计算
8、键联接的选择和校核
9、联轴器的选择
10、箱体的设计(主要结构和设计计算及必要的说明)
11、润滑和密封的选择、润滑剂的型号及容量、减速器的附件及说明
12、设计小结(设计体会、本次计的优缺点及改进意见等)
13、参考资料(资料的编号[],作者,书名,出版单位和出版年、月)
三、进度安排
第1周周一电动机的选择和传动系统计算、带传动的设计计算
周二齿轮传动的设计计算、低速轴的设计
周三高速轴的设计,校核一根轴。
轴承的选择、联轴器的选择
周四轴承的校核、普通平键的选择及校核、箱体的结构设计、润滑材料、
润滑方式和密封型式的选择
周五画减速器装配图
第2周周一画减速器装配图
周二画减速器装配图
周三画零件图
周四整理、装订计算说明书
周五答辩
四、基本要求
课程设计教学的基本要求是:
1.能从机器功能要求出发,分析设计方案,合理地选择电动机、传动机构和零件。
2.能按机器的工作状况分析和计算作用在零件上的载荷,合理选择零件材料,正确计
算零件工作能力和确定零件主要参数及尺寸。
3.能考虑制造工艺、安装与调整、使用与维护、经济性和安全性等问题,对零件进行
结构设计。
4.绘图表达设计结果,图样符合国家制图标准,尺寸及公差标注完整、正确,技术要求合理、全面。
5.在客观条件允许的情况下,初步掌握使用计算机进行设计计算和使用计算机绘制装配图、零件图的方法。
五、确
定齿轮机械传动装置一般由原动机、传动装置、工作机和机架四传动方部分组成。
单机圆柱齿轮减速器由带轮和齿轮传动组成,根据
案各种传动的特点,带传动安排在高速级,齿轮传动放在低速级。
传动装置的布置如图A-1所示
图A-1
Fw(N)
Vw(m/s)
Dw(mm)
ηw(%)
2600
2.6
360
0.95
六、选
择电动
机
(1)选
1)选择电动机类型和结构形式
择电动
根据工作要求和条件,选用一般用途的Y系列三相异
机
步电动机,结构为卧室封闭结构
2
)确定电动机功率
工作机所需的功率Pw(kW)按下式计算
P
=
FWvW
=2600
2.6
7.12kw
W
1000W
1000
0.95
P=
W
7.12kw
电动机所需功率P
kW按下式计算
P0=
0
7.96kw
P0
W
P=7.96kw
式中,η为电动机到滚筒工作轴的传动装置总效率,根
据传动特点,由表2-4查的:
η带传动=0.96,一对滚动轴承η
轴承=0.99,弹性联轴器η联轴器=0.99,一对齿轮传动η齿轮
=0.96,因此总效率η为
2
联轴器0.960.960.99
2
0.990.89
带
齿轮
联轴器
P0
PW5.59=7.96kw
0.89
确定电动机额定功率
Pm(kW),使Pm=(1~1.3)xP0
Pm=11kw
=7.96(1~1.3)
=7.96
~10.348
查表2-1,取Pm=11(kW)
3)确定电动机转速
n=
工作机卷筒轴的转速n为
w
w
nw=60x1000Vw/3.14D
137.93r/
=60X1000X2.6/(3.14x360)
min
=137.93r/min
(2)计
取V带传动的传动比i带=2~4
算传动
一级齿轮减速器i齿轮=3~5
Y160M-4
装置的
传动装置的总传动比i总=6~20
nm=1460r
总传动
故电动机的转速可取范围为
/min
比nm=i总nw=(6~20)x137.93=827.58r/min~2758.6r/min
选择同步转速为1500r/min的Y系列电动机Y160M-4,其中
nm=1460r/min电动机的参数见表A-1
表A-1
型号额定功满载转速额定最大转
率/kW/r?
min-1转矩矩
Y132M-41114602.22.2
1)传动装置的总传动比为
i总
i总=nm/nw=1460/137.93=10.59
=10.59
2)分配各级传动比
为了符合各种传动形式的工作特点和结构紧凑,必须是各
级传动比都在各自的合理范围内,且使各自传动件尺寸协调合理匀称,传动装置总体尺寸紧凑,重量最小,齿轮侵油深度合
理
本传动装置有带轮和齿轮传动组成,为使减速器部分设计方便,取带传动比
i
因i总=i带i齿轮,齿轮=2.6,则齿轮传
i带=2.6
动的传动比为
I
齿轮=i
总/i
带
i齿轮
=10.59/2.6=4.07
=4.07
(3)计
1)各轴转速
n
Ⅰ
算传动Ⅰ轴nⅠ=nm/i
带=1460/26=561.54r/min
=561.54r
装置的Ⅱ轴nⅡ=nⅠ/i
齿轮=561.54/4.07=137.97r/min
/min
运动参
滚筒轴n滚筒=nⅡ=137.97r/min
nⅡ=n滚
数和动
筒
力参数
2)各轴功率
=137.97r
Ⅰ轴PⅠ=P0η0=P0η带=7.96X0.96=7.64kW
/min
Ⅱ轴PⅡ=PⅠηⅠⅡ=PⅠη齿轮η轴承=7.64x0.96x0.99
=7.26kW
PⅠ
滚筒轴P
滚筒=PⅡηⅡ滚=PⅡη轴承η联轴器
=7.96kw
=7.26x0.99x0.99Kw
PⅡ
=7.12Kw
=7.26kw
3)各轴转速
P滚筒
电动机轴T=9.55X10P/n
m
=7.12kw
0
60
=9.55x10
6x7.96/1460N?
m=52067N?
m
Ⅰ轴TⅠ=T0i0Ⅰη0Ⅰ=T0i带η带
T0=
=52067x2.6x0.96N
?
m=129959N?
m
52067
Ⅱ轴TⅡ=TⅠiⅠⅡηⅠⅡ=TⅠi
齿轮η齿轮η轴承
N?
m
=129959x4.07x0.96x0.99N
?
m
TⅠ=
=502700N
?
m
129959
滚筒轴TⅢ=TⅡiⅡⅢηⅡⅢ=TⅡη轴承η联轴器
N?
m
=502700X0.99X0.99N
?
m
TⅡ
=492696N
?
m
=502700
根据以上计算列出本传动装置的运动参数和动力参数数据表,
N?
m
见表A-2
TⅢ
表A-2
=492696
轴号
N?
m
参数
电动机Ⅰ轴
Ⅱ轴
滚筒轴
轴
转速
1460
561.54
137.97
137.97
n/r?
min-1
功率
7.96
7.64
7.26
7.12
P/kW
转矩
52067
129959
502700
492696
T/N?
m
传动比i
2.6
4..07
1
效率η0..960.950.98
七、传
本题目高速级采用普通V带传动,应根据已知的减速器参
动零件
数确定带的型号、根数和长度,确定带的传动中心距,初拉力
的设计
及张紧装置,确定大小带轮的直径、材料、结构尺寸等内容
和计算
带传动的参数见表A-3
1.普通
项目
0
m
?
i
0Ⅰ
V带传
P/kW
n/r
min
-1
动
参数
7.96
1460
2.6
表A-3
1)计
根据工作条件,查教材表8-9
取KA=1.2
PC=
算功率
P=KP=1.2X7.96=9.55Kw
9.55kw
C
A0
2)选择
由nm=1460r?
min-1、PC=9.56Kw,查教材图8-10,确定为A型
A型带
V类型
V带
3)确定
由表8-10,表8-11
选带轮基准直径,小带轮dd1=125mm、大带
V带基
轮
)=(1460/561.54)x125=325mm
准直径
d=125mmx(n/n
2
d2
1
按表8-11将dd2取标准为315mm,则实际从动轮转速:
dd1=125mm
n2=n1x(dd1/dd2)=1460x(125/315)r?
min-1
dd2=315mm
=579.37r
?
min-1
转速误差:
[(579.37-561.54)/561.54]x100%=3.2%<5%允许
4)验算
由式8-12
得V=3.14xdd1xn1/(60×1000)
带速V
=3.14x125x1460/
(60x1000)
V=9.56m/
=9.56m/s
s
带速在5—25m/s范围内,合适
5)初定
由式8-13
0.7(dd1+dd2) 中心距 315<a0<900 a=450mm a0=450mm a 根据前面所计算的取中心距 0 0 6)初算 由下式计算带的基准长度Ld0 带长Ld0 Ld0=2a0+3.14(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0 Ld= =2x450+3.14(125+325)/2+(325-125)2/(4x500) 1600mm =1629.08mm 查表8-8得相近的基准长度Ld=1600mm 7)计算 按式8-15 计算实际中心距a a= 中心距 a=a0+(Ld-Ld0)/2=450+(1600-1629.08)/2 435.46mm a =435.46mm a=a-0.015L d =435.46-0.015x1600 a= min min =411.46mm 411.46mm amax=a+0.03Ld=435.46+0.03x1600 amax= =483.46mm 483.46mm 8)验算 ? =1800-((dd1-dd2)/a)x57.30 小带轮 =1800-((325-125)/435.46)x57.3 0 ? = 的包角 0 153.68° =163.68 包角? =153.680>1200合适 9)确定查表8-5,用插值法求得单根V带的基本额定功率P0=1.91kW,带的根按A型带和dd1查得n1=1200r/min与n1=1460r/min时, 数P0的值分别为1.14kw、1.32kw,当n1=1460r/min P0=1.32kw 查表8-6,用插值法求得增量功率 查表8-7,用插值法求得包角系数 查表8-8,带长修正系数kL=0.99 由式8-17得 Z≥Pc/(P0+P0)K? kL K? P0=0.17kW =0.927 Z=7根 =9.55/{(1.32+0.17)x0.927x0.99}=6.98 取Z=7根 带的计算结果见表 A-4 Dd1/mDd2/m V/m Ld/m a/mm ? Z m m ? s-1 m / 根 A 125 325 9.56 1600 435.46 153.68° 4 表A-4 2 10)计 F=(500P /ZV)[(2.5/K ? )-1]+mv 算初拉 0 c =131.13 0 式中m=0.11kg/m F= 力 131.13N 11)作 由式8-19得 用在轴 F Q=2ZF0sin? /2 Q =2x5x131.13sin (153.68°/2)=1787.61N F= 上的力 1787.61N 2.圆柱已知齿轮传动的系数,见表A-5 齿轮设 表A-5 计 1)选择 齿轮材 料 2)按齿 面接触 疲劳强 度条件 计算小 齿轮直 项目 P/kW n Ⅰ /r? i 齿轮 Ⅰ min-1 小齿轮 参数 7.64 561.54 4.07 42SiMn 减速器是 闭式传 调质 动,可以采用齿面硬度≤350HBS的软齿面钢制齿轮。 该齿轮传 大齿轮 动无特殊要求,故可采用普通齿轮材料,根据表10-6,并考虑 45钢正 小齿轮的齿面硬度大于大齿轮的齿面硬度 30~50HBS的要求, 火 选小齿轮的材料42SiMn,调质处理,齿面硬度217~286HBS, 选用8精 大齿轮的材料45钢,正火处理,齿面硬度169~217HBS;选用 度 8级精度. K=1.2 Фd=1 首先确定式10-24中各参数; T1=12995 查表10-8取K=1.2 9N·mm 查表10-10取Фd=1 径d1 u=i=4.07 T11=9.55×106P/n 1=9.55×106x7.64/561.54N·mm =129959N·mm 查表10-9取Z=189.8 E 查图10-21 Hlim 1=700Mpa,Hlim2=540Mpa 查表10-11 SH=1 由式10-25 计算得[ Hlim1]=700Mpa,[Hlim2]=540 Mpa H使用较小的 H =540Mpa 按公式10-24 计算小齿轮直径: ZE=189.8 [Hlim1] =700Mpa H= 540Mpa d1= 66.92mm Z1=29 3)齿轮 的主要 参数和 计算几 何尺寸 d12.323 KT ZE ) 2 u 1 2 1 ( 66.92mm Z=118 d H u m=2.5mm 1)确定齿轮齿数: 取消齿轮 Z1=29,则大齿轮 a= Z=Z i=29×4.07=118 2 1 183.75mm 2)确定齿轮模数: m=d1/ Z1=2.28mm查表10-1 取标准m=2.5mm d1= 3)计算齿轮传动中心距: a=m(Z+Z 2 )/2=183.75mm 77.5mm 1 d2=300mm b2=75mm b=80mm 4)计算齿轮的几何参数: 分度圆直径 d=77.5mm、d=300mm 1 1 2 齿宽b=Фd=1×72.5=75mm,取b=75mm,b=80mm。 d1 2 1 4)校核 轮齿弯 曲疲劳 强度 查表10-12,查取YF1=2.53,YS1=1.62,YF2=2.1656,YS2=1.7944 查10-22得 Flim1 600MPa, Flim2420MPa 查表10-11 F1 600MPa 取S=1 Fmin 由式10-26 计算得 F2 410MPa 2KT1 F按1式10-26 验算F齿1根弯S1曲疲劳强度 d1bm YY 21.2 129959 2.531.62 90.91[ ] 75 75 2.5 F1 2K F2 d1bmT1YF2YS2 2 1.2 129959 1.81 75 2.1656 752.5 86.19Mpa [F2] 5)验算 齿轮的 2.20m/s 圆周速 度 经验算,齿轮弯曲强度满足要求,故合格 齿轮传动 选8级精 d1n1 75 569.17 度 60 1000 60 2.20m/s 1000 八、轴 根据圆周速度 2.20m/s,查表10-7可取齿轮传动为 8级精 的结构 度 设计 1、低速
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