机械厂装配车间输送带传动装置设计减速器课程设计说明书.docx
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机械厂装配车间输送带传动装置设计减速器课程设计说明书
机械设计课程设计
说明书
设计题目:
机械厂装配车间输送带传动装置设计
专业
班级:
学号
设计人
指导教师
完成时间:
2013-01-14
校名:
机械课程设计说明书
题目D3.机械厂装配车间输送带传动装置设计
机械设计任务书
机械课程设计任务书3
机械课程设计第一阶段
1.1、确定传动方案4
1.2、电动机选择4
1.3、传动件的设计8
机械课程设计第二阶段
2.1装配草图设计第一阶段说明16
2.2轴的设计及校核16
2.3轴承的设计及校验21
2.4键的设计及校验22
机械课程设计第三阶段
3.1、轴与齿轮的关23
3.2、端盖设计23
3.3、箱体尺寸的设计26
3.4、齿轮和轴承的润滑27
机械课程设计小结
4.1、机械课程设计小结28
附1:
参考文献
机械设计课程设计任务书
题目D3.机械厂装配车间输送带传动装置设计
设计带式运输机传动装置
1、设计条件:
1)机器功用由输送带传送机器的零•部件;
2)工作情况单向运输、轻度振动、环境温度不超过35C;
3)运动要求输送带运动速度误差不超过5%;
4)使用寿命10年,每年350天,每天16小时;
5)检修周期一年小修;两年大修;
6)生产批量单件小批量生产;
7)生产厂型中型机械厂
2、设计任务
1)设计内容1、电动机选型;2、带传动设计;3、减速器设计;4、联轴器选型设计;5、其他。
2)设计工作量1、传动系统安装图1张;2、减速器装配图1张;3、零件图2张;4、设计计算说明书一份。
3、原始数据
主动滚筒扭矩(N?
m):
800N?
m
主动滚筒速度(m/s):
0.8m/s
主动滚筒直径(mm):
300mm
、课程设计第一阶段2.1确定传动方案
(1)、传动方案:
方案:
电动机直接通过带传动接在两级圆柱齿轮减速器上,该方案的优点是圆柱齿轮的设计、加工制造容易,采用卧式两级圆柱齿轮减速器。
(2)、减速器内部工作方式:
展开式斜齿啮合。
(3)、减速器的总传动比为28.26,其中带传动为2,高速级为4.28
低速级为3.30。
减速器传动比范围为8
(4)、部分面形式:
水平剖分面形式。
(5)、轴承类型:
深沟球轴承。
(6)、联轴器类型:
HL系列
其中电动机和输入轴之间采用弹性套柱销联轴器HL1-J;工
作机构和输出轴之间采用HL3-J1。
(7)、传动方案简图如下:
2.2电动机的选择
1电动机的输出功率的计算
已知工作机的扭矩T和卷筒转速n',则工作机输入功率P':
P=T[n'/9550
卷筒转速:
n'=50.96r/min
n=0.82
n'=60X1000Xv/nD=6X1000X0.7/(3.14X340)
V带传动效率:
n1=
:
0.96
4对深沟球轴承传动效率:
4
n2:
=0.99
2对8级圆柱齿轮传动效率:
2
n3:
=0.972
联轴器的传动效率:
n4:
=0.99
滚筒传动效率:
n5:
=0.96
2、电动机的输入功率P的计算:
本题中起动系数kd=1.2,故
P>kdxP'=1.2X5.21
查表16-2得:
Y系列1500r/min
电动机的具体牌号为:
Y132S4-2-B3型额定功率为:
5.5kW
堵转转矩/额定转矩:
2.2N?
m最大转矩/额定转矩:
2.2N?
m
3、计算总传动比并确定传动比
计算总传动比i
在上面已经确疋了电机满载转速为n=1440r/min
传动装置的总传动比为
i=i=1440/50.96
n'
传动比的分配
「总=i°Xh
取带传动比为
i0=2
b=i〔2汉:
23
而设高速级与低速级传动满足i12=(1.3-1.4)i23即:
応=1.3i23,得
i12=4.28
i23=3.30
4、传动装置运动参数的计算
各个参数说明:
n1、n2、n3I、II、III轴的转速(r/min)
P1、F2、巳——I、II、III轴的输入功率(kWT1、T2、T3——I、II、III轴的输入转矩(N?
m)P0――电动机实际输出功率(kW
n电动机满载转(r/min)
P'=5.21kW
P=6.25kW
i=28.26
応=4.28
i23=3.30
各个轴转速的计算:
n
i=n/i0=1440/2
n
2=n1/i12=
720/4.28
n1=720r/min
n
3=n2/i23=
168.22/3.30
n2=168.22r/min
n3=50.98r/min
各个轴功率的计算:
Pi
=P°xn1X
n2=6.25X0.96X0.99
P2
=P1Xn2X
n3=5.94X0.98X0.98
P仁5.94kW
P3
=P2Xn2X
n3=5.70X0.98X0.98
P2=5.70kW
P3=5.48kW
Ti
=9550P1/n1
=9550X5.94/720
T2
=9550P2/n2
=9550X5.70/168.22
T3
=9550P3/n3
=9550X5.48/50.98
T仁78.79N?
m
T2=323.59N?
m
将以上数据列表如下:
T3=1026.56N?
m
轴号
转速n
功率P
输出转矩T
传动比i
效率
电机轴
1440
6.25
2
0.95
轴1
720
5.94
78.79
4.28
0.97
轴2
168.22
5.70
323.59
3.30
0.97
轴3
50.98
5.48
1026.56
1
0.97
车轮轴
50.98
5.48
1026.56
注:
其中传动比和效率为上下相邻两格参数内的,如“传动比
2,
指的是电机轴和轴1之间的传动比为2”
2.3、传动件的设计
1、V带的设计
确定V带型号
工作情况系数Kx查表4-6
计算功率Pc
由R=KaP=1.2
X5.5
Ka=1.2
V带型号
根据Pc和n1值杳图4.6
Pc=6.6kw
A型
确定带轮基准直径D和D2
小带轮直径D查表4.7
大带轮直径D2D2=(ni/n2)•D=1440/720x100
按表4.7圆整
验算带速V
V=n•Di•ni/60000=nx100x1440/60000
要求V带速在5~25m/s范围内
确定V带长度Ld和中心距a
按0.7(D1+D)waow2(D1+D)
初选a。
-600mm初算带基准长度L
2
L=2aJ®+D2)+(Di—D2)
L=2a0++
24a°
2
=2x600+神00+200)+(20°一100)
24汉600
按表4.3圆整
Ld—L'
a~a°+—=600+(1800-1675)/2
验证小带轮包角0(1
8=180°-(200-100)/662x57.3°
确定V带根数z
单根V带试验条件下许用功率P。
查表4.4
传递功率增量△P0查表4.5(i=200/100=2)
包角系数Ka查表4.8
D=100mm
D2=200mm
V=7.54m/s
带速符合要求
Ld=1800mm
a=662mm
5=171.3°>120°
P0=1.32kW
△P0=0.17
Ka=0.98
&
P0-F0KaKL
计算初拉力F。
计算轴压力Q
Q=1399.6N
Q=2•z•Fq•sin(*)=2x5x140.4xsin(17;.3)
2、齿轮的设计
1)、闭式传动
采用软齿面HBS乞350
2)、齿轮的结构与齿轮的尺寸有关。
齿轮的材料是根据齿轮尺寸决
定的,尺寸小时采用锻钢(40、45钢);尺寸大时(如圆柱齿轮d>500mm)时,由于受到锻造设备能力的限制,采用铸钢。
当毛坯的制造方法不同时,齿轮的结构也不同,也就是齿轮结构必须与毛坯的制造方法相适应。
故不同的尺寸的齿轮要视其材料而决定结构。
3、、圆柱齿轮在强度计算中得到的齿宽应作为大齿轮齿宽,而小齿
轮宽度应该取得大一些。
一般b小=b大-(5~10)mm,以补偿轴安装误差,保证足够的齿宽接触。
4、、齿轮传动的参数及尺寸分别进行标准化,也不能圆整,而有的
尺寸则不能标准化,也不能圆整,如圆柱齿轮模数、压力角、中心距应该标准化,而齿数、齿宽及其他结构尺寸应该圆整;齿顶圆直径、齿根圆直径、齿高、齿顶高、齿根高等则不能圆
整小数点后至少保留2位准确数字,而啮合角、螺旋角等则应计算到度、分、秒。
5)、开式的传动:
开式的传动主要失效形式是磨损,故按弯曲强度计算时,所得的模数要增大10%~20%并取标准值。
作为动力传动的齿轮,其最小模数不得小于1.5,开式齿轮要采用耐磨性较好的材料。
由于开式齿轮往往是悬臂式布置故而刚度小,因此齿宽小一些,
以避免大的载荷集中。
3、低速级圆柱齿轮设计及计算
选择齿轮材料,确定许用应力由(机械设计课本)表6.2选:
小齿轮40Cr调质:
(HBSi=260HBS)
大齿轮45正火:
(HBS2=210HBS)
许用接触应力[(7H]与齿轮材料、热处理方法、齿面硬度、应力循环次数等因素有关。
其计算公式为:
r1°Hlim
丘HZn
SHmin
接触疲劳极限,查(机械设计课本)图6-4得:
2
cH加=700N/mm
2
jlim2=550N/mm
接触强度寿命系数ZN应用循环次数N由式6—7:
N1=60Xn1XjXLh=60X720X1X10X350X16
N2=N1/i=N1/4.28
查图6—5得;
ZN1=1.0
Zn2=1.04
接触强度最小安全系数:
SHmin=1,贝U
[7H1]=700X1/1
HBS1=260HBS
HBS2=210HBS
2
dH|im1=700N/mm
2
ffH|im2=550N/mm
9
N1=2.42X10
8
N2=5.7X10
ZN1=1.0
Zn2=1.04
[(TH2]=550X1.04/1
所以取[TH]=520N/mm2
许用弯曲应力[TF]:
=丄S^YnYx
SFmin
由(机械设计课本)式6—12,,弯曲疲劳强度极限cFlim查(机
械设计课本)图6—7,
2
riimi=540N/mm
2
二Fiim2=420N/mm
弯曲强度寿命系数Yn,查(机械设计课本)图6—8
Yn1=YN2=1
弯曲强度尺寸系数YX查(机械设计课本)图6—9
YX=1
弯曲强度最小安全系数SFmin=1.4贝U:
匕F1卜54011/1.4
kFJ-42011/1.4
齿面接触疲劳强度设计计算
确定齿轮传动精度等级,按八0.013~0.022ni3Pl/ni,估取圆周速度vt=2m/s,参考(机械设计课本)表6.7、表6.8选取
齿轮为:
2公差组8级
小轮分度圆直径di,由(机械设计课本)式6—5得
[tH1]=700N/伽2
[tH2]=520N/伽2
[tH]=520N/伽2
Cflimi=540N/mm
2
;「Flim2二420N/mm
Yni=YN2=1
Yx=1
l-"FJ-385.7N/mm
L「f2丨=300N/mm2
2公差组8级
di
2KT1u—1
'■du
齿宽系数S=1.0查(机械设计课本)表6.9,按齿轮相对轴
承为非对称布置
小轮齿数zi,在推荐值20〜40中选
zi=27
大轮齿数Z2:
Z2=iZi=4.28X27=115.56圆整取115齿数比u
u=z2/z1=115/27=4.26
传动比误差:
S=△u/u=(4.28-4.26)/4.26=0.0047<0.05
小轮转矩T1:
T1=7.88X10?
载荷系数K:
K二KaKvKK:
Ka—使用系数查表6.3
Kv—动载系数由推荐值1.05〜1.4
K:
•—齿间载荷分配系数由推荐值1.0〜1.2
K1—齿向载荷分布系数由推荐值1.0〜1.2
z1=27
z2=115
u=4.26
合格
T1=7.88X10?
Ka=1.25
Kv=1.2
K/1.1
K:
=1.1
K=1.82
K=KaKvKK:
=1.251.21.11.1
材料弹性系数Ze查表6.4
ZE=189.8N/mm2
ZE=189.8jN/mm2
节点区域系数Zh斜(\=12,治=x2=0)乙日直(B=O,X仁x2=0)
查图6-3
Zh斜=2.45
Zh直=2.5
Zh斜=2.45
Zh直=2.5
螺旋角系数
Z\=0.99
~Z\=cos:
重合度系数Z;,由推荐值0.75〜0.88取0.78,故
齿轮模数m
标准中心距a
分度圆螺旋角:
小轮分度圆直径d1:
d1=56m
圆周速度V:
v=nd1n1/60000=3.14X53X720/60000
v=1.998m/s
齿宽b
b=书adi=1x55
大轮齿宽b2
b2=b
小轮齿宽bi:
bi+(5T0)
3)、齿根弯曲疲劳强度校核计算
由(机械设计课本)式6-10
bd1m
当里齿数Zv
Zv1=Z1/cos3B=27/cos311.68°
——.33/^cc°
Zv2=Z2/cosB=118/cos11.68
齿形系数YFa查表6.5
小轮YFa1=2.57
大轮YFa2=2.18
应力修正系数YSa查表6.5
小轮YSa1=1.61
大轮YSa2=1.79
重合度£a:
1
%=—lz1(tanaa1-tanet)+z2(tan%-tana)l2兀
1「一…,3.07><27xcos20.45、,小』…
-{27況[tan(arccos)-tan20]+
2兀3.07疋27+2汽3
3.0^10^cos20.45Cc
109Utan(arccos)—tan20‘)}
3.07汉109+2汇3
解得:
£a=1.7485
重合度系数:
b=55mmb2=56mb仁61m
Zv2=28.75
Zv1=122.45
YFa2=2.18
YFa1=2.57
YSa2=1.79
YSa1=1.61
£a=1.7485
丫厂0.25+0.75/%
Ye=0.679
(Tfi=2X1.66X78787.5X2.57X1.61X0.679X
2
aF2=116.38N/mm
0.89/60X53X2
aF2=2X1.66X18181.5X2.18X1.79X0.679X
2
af仁109.80N/mm
0.89/55X53X2
齿轮其他主要尺寸计算
大轮分度圆直径d2:
d2=mz2/cosB=2X118/cos11.68
o
d2=235mm
根圆直径df:
df1=d1-2hf=56-2X3
df1=50mm
df2=d2-2hf=235-2X3
df2=229mm
顶圆直径da
da1=d1+2Xha=55+2X2
da2=59mm
da2=d2+2Xha=235+2X2
da1=239mm
高速级圆柱齿轮几何参数
项目
小齿轮
大齿轮
模数m
2
2
齿数Z
27
118
压力角么
20
20
分度圆直径d
56
236
齿顶咼ha
2
2
齿根高hf
3
3
齿顶圆直径da
59
239
齿根圆直径df
50
229
标准中心距a
146
齿宽b
61
56
2、高速级圆柱齿轮设计及计算
选择齿轮材料,确定许用应力
由(机械设计课本)
表6.2选:
HBS1=260HBS
小齿轮40Cr调质:
(HB5=260HBS)
HBS2=210HBS
大齿轮45正火:
(HBS2=210HBS)
高速级齿轮设计跟低速级一样,将齿宽系数d改为0.8
高速级圆柱齿轮几何参数如下
项目
小齿轮
大齿轮
模数m
2
2
齿数Z
38
125
压力角«
20
20
分度圆直径d
75
250
齿顶咼ha
3
3
齿根高hf
3.75
3.75
齿顶圆直径da
81
256
齿根圆直径df
69.5
242.5:
标准中心距a
162.5
齿宽b
65
60
课程设计第二阶段设计2.1、装配草图设计第一阶段说明
1)、准备
减速器装备图采用三个视图及必要局部剖视图才能表达完
整。
根据传动件尺寸大小,参考类似的减速器装配图,估计出待设计的减速器外部轮齿尺寸,并考虑标题栏、明细栏、零件序号及技术要求等位置,选择合适的比例尺,合理的布局图面。
2)、在俯视图的位置上画三根线作为传动轴1、2、3的中心线,并绘出传动件的外廓。
小轮宽度应大于大齿轮5~10mm二级传动件之间的轴向间隙丄3=8~15mm
3)、画出箱体内壁线及减速器中心线。
在俯视图上小齿轮端面与
箱体内壁之间间隙和大齿轮顶圆之间间隙为1。
4)、按纯扭矩初步估算轴径。
确定轴的跨距。
先按纯扭矩确定轴径,在经轴的阶梯化吧跨距准确的确定下来。
按照纯扭矩计算轴径时,用降低许用扭转剪切应力的方法来计入弯矩的影响。
2.2、轴的设计及校核
1、轴1的设计及校核
1)、计算作用在齿轮上的力
转矩Ti=9550X5.94/720
轴1上小齿轮分度圆直径
di=mzi/cosB=2X27/cos11.680
圆周力Ft=2X78787.5/55.14
径向力Fr=Fttanan/cosB=2857.73Xtan20/cos11.68轴向力Fa=FttanB=1062.11Xtan11.68
2)、初步估算轴的直径
T1=78787.5N/mm
d1=55.14mm
Ft=2857.73N
Fr=1062.11N
Fa=590.8N
选取45号钢材作为轴的材料,调制处理
由式8-2:
d启A汇Vp/n,计算轴的最小直径并加大3%以考虑键槽的影响。
查表8.6取A=115
3)、轴的结构设计
(1)确定轴的结构方案
右轴承从轴右端装入,靠轴肩定位。
齿轮和左轴承从轴的左端装入,齿轮右侧端面靠轴肩定位,齿轮和左轴承之间用定位套筒使左轴承右端面得以定位。
左右轴承均采用轴承端盖,半联轴器靠轴端档圈得到轴向固定。
齿轮和半联轴器采用普通平键得到轴向固定。
采用单列圆锥滚子轴承和弹性柱销联轴器。
(2)确定各轴段长度和直径
1段根据dmin圆整(按照GB5014-85,并由E、①选
择联轴器型号为HL6-JA型联轴器JA3582/JA3582(按照GB5014-85),比轂孔长度78mm短1~5mm作为第一段的长度。
2段为使半联轴器定位,轴肩高度c(2~3)mm,孔
倒角C取3mm(GB6403.4-86),d^di2h且符合标准密封内径(JB/ZQ4606-86)。
取端盖宽度28mm端盖外端面与半联轴器右端面26mm
3段为便于拆装轴承内圈,d3d2且符合标准轴承内
径。
查GB/T297-95,暂选滚动轴承型号为30204,d=30mm其宽度B=20bT=21.75,轴承润滑方式选择:
d3X720=30X
720=21300v105,故选择脂润滑,齿轮与箱体内壁间隙△取10,考虑轴承脂润滑,要求轴承与齿轮间要有挡油环,
取挡油环轴承距箱体内壁为f=13.5mm,13=29mm
4段,定位轴承
5段取齿根圆直径为直径,齿宽为轴段长度。
6轴肩略低于轴承内径2-3mm>取d6=38mm,l6=
85.5mm
d1=75mm
l1=40mm
d2=28mm
l2=29mm
7段该段轴径直径与右侧轴承处直径相同,为30mm该段轴长度为50mm
d3=30mm
l3=29mmd4=38mm
l4=7mmd5=50mm
l5=60mmd6=38mm
l6=85.5mmd7=30mm
l7=50mm
Fti..Frl
F面是轴1的弯矩图和扭矩图:
2、轴2的设计
4】
1)、计算作用在齿轮上的力
转矩T2=9550X5.7X1000/168.22
轴2上大齿轮分度圆直径d2=mz/cosB=2X118/cos11.68o圆周力Ft2=2T2/d2=2X70858/235
径向力Fr2=Ft2tanan/cosB=603Xtan20o/cos11.68o轴向力Fa2=Ft2tanB=602Xtan
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- 机械厂 装配车间 输送带 传动 装置 设计 减速器 课程设计 说明书