机械设计课设doc.docx
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机械设计课设doc
哈尔滨理工大学荣成学院
机械设计课程设计
题目带式运输机减速装置
专业年级:
学生姓名:
学号:
指导教师:
电气工程系
完成时间:
2012年_7_月_A1_日
一)电机的选择4
二)传动装置的运动和动力参数计算5
三)V带传动设计5
四)减速器(齿轮)参数的确定7
六)高速轴上的轴承寿命校核9
(七)低速轴轴强度计算10
八)联轴器的选择11
机械设计课程设计任务书
学生姓名:
学号:
专业:
1—电动机;2—V带传动;
3—单级圆柱齿轮减速器
4—联轴器;5—带式输送机;
6—鼓轮;7—滚动轴承
任务起止时间:
设计题目:
设计带式输送机中的传动装置
机械原理课程设计工作内容:
一•传动方案如下图1所示:
二、工作条件
单向连续平稳转动,常温下两班制工作,空载启动,装置寿命为7年。
三、原始数据
四、设计任务:
1•低速零部件组装图一张(A2图纸)
2.设计说明书一份
在一周内完成并通过答辩。
图1带式输送机减速装置方案图
资料:
《机械原理》
《工程力学》
《机械制图》
指导教师签字:
(一)电机的选择
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
2.电机容量的选择
工作机的功率P工作机=F牵*V运输带/1000=3.6kw
V带效率:
0.96
滚动轴承效率:
0.99
齿轮传动效率(闭式):
0.99x1(对)
联轴器效率:
0.99
卷筒效率:
0.96
传输总效率=0.85(该效率为上述效率的乘积)
P工作机
Pd
贝电机功率=4.067kw
3.电机转速确定
60v
V带传动比范围:
2~4一级圆柱齿轮减速器传动比范围:
3~6总传动比范围:
6~24
•••电动机转速的可选范围为:
547.92~2191.68r/min
在此范围的电机的同步转速有:
1500r/min,1000r/min,750r/min
依课程设计指导书67页丫系列三相异步电机技术数据(JB3074-82)选择电机的型号为;Y132S-4性能如下表:
电机型号
功率
KW
满载时
额定转矩
质量
转速n
r/min
电压V
电流A
功率因数
Y132S-4
5.5
1440
380
11.6
0.84
36.48
68
(二)传动装置的运动和动力参数计算
所选电机满载时转速nn=1440r/min
总传动比:
i总=nm=15.7(为各级传动比的乘积)
n工作机
1.分配传动比及计算各轴转速
i总=idXi
带传动的传动比iD=3(取值在2~4之间)
一级圆柱齿轮减速器传动比i=52(取值在3~6之间)
则高速轴I轴转速ni=480r/min(n1=1440/3=480)
则低速轴II轴的转速n2=92.3r/min(n2=480/5.2=92.3)
2.各轴输入功率,输出功率
P输出=P输入,效率如前述。
则高速轴I轴的输入功率P=5.28KW(P仁5.5*0.95=5.23)
输出功率Pi/=5.174KW(P1'=5.23*0.99=5.17)
则低速轴II轴的输入功率Pii=5.122KW(P2=5.17*0.97=5.02)
输出功率Pii/=5.02KW(P3=5.02*0.99=4.97)
3.各轴输入转矩:
小带轮输入转矩Td=36.47N•m
I轴输入转矩Ti=105.039N•m
II轴输入转矩Tii=535.27N•m(公式:
T=9550*P/n)
(同一根轴的输出功率与输入功率数值不同,因为有轴承功率损耗;同一根轴的
输出功与下一根轴的输入功率也不同,因为有传动功率损耗;转矩也是,计算
时需要注意)
(三)V带传动设计
1.
11.5,取Ka=1.2,故
16小时,可知KA=1.2,
确定计算功率Pc
已知电机输出功率,依教材《机械设计基础》表
Pc=6.6KW(根据载荷平稳运行,一天工作工作
Pc=P*Ka)
2.选择普通V带型号
已知Pc,nm,结合教材《机械设计基础》,由图11.8确定所使用的V带为
A—型。
(小带轮转速1440,可知选择A带,并由此得到额定功率及功率增量)
3.确定大小带轮基准直径di,d2。
由《机械设计基础》表11.6取d仁125mm,带传动比iD已知,则d2=iD•d仁375mm
4.验算带速Vv6.28m/s
601000
(带速过高,离心力增大,带和带轮正压力减小,降低传动能力,带寿影响带命,故一般使带的速度在5-25m/s)
5.求V带基准长度和中心距(L0,a)
初定中心距ao=1.5(d1+d2)=750mm,选a0=700mm
2
带长L02a0—©d2)d2-d1=2305.83mm
24a0
由表11.2,对_A_型带进行选用,Ld=2500mm
则实际中心距:
aaoL847mm
2
(根据表选择普通V带基准长度)
6.验算小带轮包角
1800d2*57.30163.087°>120。
合格。
a
(小带轮的包角直接影响带传动的能力,不能太小,所以要进行验算)
7.求V带根数Z
已知n1,d1,查表11.3得P°=1.61
已知传动比id,查表11.3得厶R=0.17
已知1,查表11.4
得K=
0.95
,查表14.2.2得Kl=1.01
Pc
则V带根数Z=
4
(带的根数圆整,为使每根带受力
(P°P°)K
Kl
均匀,带的根数不宜过多,
般取3-6)
8.求作用在带轮上的压力FQ
由《机械设计基础》表
11.1,
可知
A型带每米质量q=0.10kg/m
单根V带的拉力F0=500Pc(2.51)
2
qv=
=166.32N
ZvK
、,1
作用在轴上的压力Fq=2ZFsin—=1316.15N.
2
(四)减速器(齿轮)参数的确定
1.选择材料及确定许用应力
由《机械设计基础》表13.9得:
小齿轮用:
40Cr,热处理方式:
调质,齿面硬度为280HBS大齿轮用:
45钢,热处理方式:
调质,齿面硬度为240HBS
(优质碳素钢45号应用于低速轻载而且冲击小,是锻造齿轮最常见的材料,为了增大强度,小齿轮选择调制的热处理方式)
由表13.13,取安全系数SH=1,SF=1.4。
则许用应力为:
【(TH1】
=6Hlim1/SH=600MPa.
【tH2】=
:
tHlim2/SH=550MPa
【6F1】
FE1/SF=357.2MPa.
【tF2】=
:
tFE2/SF=271.15MPa
(查阅图13.13有齿轮硬度查找碳素钢相应的接触疲劳极限;查阅图13.14有齿轮硬度查找碳素钢相应的齿根玩去疲劳极限)
2.按齿面接触强度设计
设齿轮按_8_级精度制造,按齿面接触强度设计。
由表13.10得载荷系数K=1.1,由表13.15得齿宽系数①d=_」
小齿轮输入功率P=5.23,转矩「=9.55X106X—=107575N•m
由表13.11可得弹性系数ZE=189.8MPS?
齿数取Z仁24,Z2=i'Z仁125模数m=d1/z仁2.7
按表16.4.1,标准模数m=3,实际传动比i=Z2/Z仁5.21实际标准中心距离a=223.5mm
齿宽bdd169mm(圆整)
为补偿安装误差,取小齿轮齿宽b1=b+5=74mm
3.验算轮齿弯曲强度
由图13.12,取齿形系数YFa仁2.65,YFa2=2.18.
由图13.14,取外齿轮齿根修正系数YSa仁1.58,YSa2=1.178
判断:
F1
2KT1YFa1YSa1
bm2Z1
94
三【tF1】
判断:
F2
F1YFa2YSa2
62.8
三【tF2】
YFa1YSa1
满足条件
合适
(由直齿轮的当量齿数Zv分别查取大小齿轮的复合齿形系数)齿根处的最大弯曲应力应小于齿轮材料的许用弯曲应力。
节线处的最大接触应力应小于齿轮材料的许用接触应力。
)
4.齿轮的圆周速度
1.56m/s
ndin
v
60x1000
对照表13.5可知,选着_8_级精度是合适的
(五)轴的结构设计及验算
1.高速轴及低速轴的材料选择
根据表16.1得,高速轴材料为:
45钢,热处理方式:
调质处理;低速轴材料为:
45钢,热处理方式:
调质处理
高速轴极限强度【cB1】=650MPa,低速轴极限强度【cB2J650MPa根据表16.8得,两根轴的许用弯曲应力【c-1b】=60MPa
2.轴颈初估
初选小轮轴颈,根据扭转强度计算初估轴颈。
由表16.7得常数C=110
C^fl=24.5mm,结合大带轮轮毂内径,圆整后暂取
n1
3轴的径向尺寸设计
根据轴及轴上零部件的固定,定位,安装要求,初步确定轴的径向尺寸低速轴:
(带尺寸的草图)
各尺寸确定的依据:
d1=42mm,d2=d1+(2~3)C=48mm,d3=d2+(1~2)=50mmd4=d3+(1~2)=52mm,d5=d4+(2~3)C=60mm,46=根据轴承拆卸尺寸d7=d3=52mm
4.轴的轴向尺寸设计
根据轴及轴上零部件的固定,定位,安装要求,初步确定轴的轴向尺寸低速轴:
(带尺寸的草图)
各尺寸确定的依据:
L1=84mm,L2=K+e+(C-△-B)=53mm,L3=B+△+H+(2~3)=36mm,
L4=b-(2~3)=66mmL5=1.4h=6mm,L6=H+△-0.4H=16mmL7=B=16mm
(e=1.2d3=9.6,,K=1.5e=12,B=16mm△=8mmH=12C=53mm)
(六)高速轴上的轴承寿命校核
根据《课程设计指导书》选出轴承牌号
低速轴承的主要参数
轴承代号
轴承内经mm
轴承外径mm
轴承宽度mm
径向基本额定动载荷Cr
61811
55
72
6
5.18
根据轴的受力情况可知,高速轴上靠近带轮一侧的轴承所受的径向力最大,故为最危险轴承。
1.径向力计算:
已知轴的各部分尺寸,带轮的压轴力,齿轮的受力。
已知作用在齿轮上的圆周力Ft=2T2/d2=3798N;
径向力Fr=Fttana/cosB=4255xtan20°/cos15.36°=1523N轴向力Fa=FttanB=4255xtan15.360=1069N
齿轮分度圆直径d2=252mm;L=140mm
(7)低速轴轴强度计算
已知轴的各部分尺寸,带轮的压轴力,齿轮的受力。
1.求垂直面的支撑反力
Fiv=(Fr•L/2-Fa•dJ2)/L
=(1523x140/2-1069x252/2)/140=-200.6N;
F2v=Fr-F1v=1523+2
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