机械设计螺旋输送机传动装置的设计.docx
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机械设计螺旋输送机传动装置的设计机械设计螺旋输送机传动装置的设计机械设计课程设计计算说明书设计项目:
螺旋输送机传动装置的设计院别:
机电工程学院专业:
机电一体化班级:
10级机电2班姓名:
学号:
指导老师:
一、机械设计课程设计任务书3二、减速器各零件的设计计算及说明51、电动机的选择.52、传动装置的总传动比与各级传动比的计算分配.73、各轴的转速和转矩计算.74、V带和带轮传动设计及计算95、齿轮传动的设计及计算156、输出传动轴的设计及计算207、输入传动轴的设计及计算248、滚动轴承的选择.299、联轴器选择.2910、减速器附件的选择及箱体的设计.3011、润滑密封.3112、减速器装配图.32三、参考文献.32一、机械设计课程设计任务书题目:
螺旋输送机传动装置的设计
(一)、总体布置简图:
(二)、工作条件螺旋输送机主要用于运送粉状或碎粒物料,如面粉、灰、砂、糖、谷物等,工作时运转方向不变,工作载荷稳定;工作寿命8年,每年300个工作日,每日工作8h。
(三)、螺旋输送机的设计参数:
(题号4)参数、题号1234减速器输出轴转矩T/8095100150减速器输出轴转速n/(r/min)180150170115(四)、设计内容1.电动机的选择与运动参数计算2.传动装置的总传动比、各级传动比的计算分配3.各轴的转速和转矩计算4.设计V带和带轮及计算5.设计齿轮的计算6.设计输出传动轴的计算7.设计输入传动轴的计算8.滚动轴承的选择9.联轴器的选择及计算10.润滑与密封11.减速器附件的选择12.装配图、零件图的绘制13.设计计算说明书的编写(五)、设计任务2减速器总装配图一张3齿轮、带轮各一张、输出传动轴零件图、输入传动轴零件图各一张4设计说明书一份二、减速器各零件的设计计算及说明1、电动机的选择计算内容计算说明计算结果
(1)确定电动机功率输送机的输出功率为:
P减=9550T/n减=查机械零件手册(第五版.(周开勤主编)P5表2-2得,轴承=,齿轮=,带轮=,联轴器=则电动机输出功率:
P电=P减/总=电动机输出功率P电机输出=
(2)确定电动机的转速根据机械零件手册(第五版.(周开勤主编)P5表2-1和机械设计课程设计徐起贺,P12表2-1得,i带=24,单级减速器中i齿轮=36,则i总轮=624,i总=n电机n减,n电机=(624)x115=(6902760)r/min,根据机械设计课程设计.(徐起贺刘静香程鹏飞主编)的P279表20-1可知,符合这一范围的电机有750r/min,1000r/min,1500r/min,综合考虑电动机的尺寸,装置机构结构紧凑性,重量及价格等因素选用转速为1500r/min的电动机.其型号为Y100L1-4。
其额定功率为,满载转速为1420r/min。
选用转速为1500r/min的电动机.(3)选择电动机类型根据机械设计课程设计.(徐起贺刘静香程鹏飞主编)的P279表20-1可知,电机转速为1500r/min,属于Y系列笼型三相异步电动机,全封闭自扇冷式结构,电压380V,其满载转速为1420r/min,额定功率为,型号为Y100L1-4.选用转速为1500r/min,Y系列笼型三相异步电动机,全封闭自扇冷式结构,电压380V,其满载转速为1420r/min,额定功率为,型号为Y100L1-42、传动装置的总传动比、各级传动比的计算分配计算内容计算说明计算结果
(1)总传动比总传动比i=n电机动/n输送机=1420/115=总传动比i=
(2)分配传动比因为i总=i齿轮*i带轮。
所以i平均=EMBED=根据机械零件手册(第五版-周开勤P5表2-2和机械设计课程设计徐起贺,P12表2-1考虑到加工工艺、加工成本、润滑条件及各传动比范围知,i带轮=3,i齿轮=i/i带轮=3=根据传动比范围及考虑到润滑条件,确定传动比为i带轮=3,i齿轮=i总/i带轮=3=i带轮=3,i齿轮=3、计算各轴的转速和转计算内容计算说明计算结果
(1)各轴的转速由题知n电机=1420r/min,齿轮主动轮轴n1=n电/i带轮=min,齿轮从动轮轴n2=115r/min带轮主动轮轴n3=n电=1420r/min带轮从动轮轴n4=n1=minn电=1420r/minn1=minn2=115r/minn3=1420r/minn4=min
(2)各轴的传动功率电动机输出功率P电机=齿轮主动轮轴输入功率P1=P电机*轴承*联轴器*带轮=齿轮从动轮轴输出功率P2=P1*齿轮=kW带轮主动轮轴输入功率P3=P电机*联轴器=带轮从动轮轴输出功率P4=P1=螺旋输送机输入功率P输送机=P2*轴承*联轴器=kWP1=P2=P3=P4=P工作机=kW(3)各轴的传动转矩带轮主动轮轴:
T0=9550(P电机/n电机)=9550*(1420)=m带轮从动轮轴齿轮主动轮轴:
T0=mT1=mT2=mTW=mT1=9550(P1/n1)=9550*()=m齿轮从动轮轴:
T2=9550(P2/n2)=9550*(115)=m输送机轴:
TW=9550(P输送机/n输送机)=9550*(115)=m4、V带和带轮传动设计及计算计算内容计算说明计算结果
(1)确定计算功率Pc根据V带传动工作条件,查机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P143表11-7,可得工作情况系数KA=,则Pc=KA*P电=Pc=
(2)选取V带型号根据Pc、n电机,由机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P143图11-6选用Z型V带选用Z型V带(3)确定带轮基准直径dd1、dd2根据机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P143图11-6,P144表11-8,选dd1=80,则从动轮基准直径初步计算dd2=i带轮*dd1=由机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P144表11-8选dd2=236mmdd1=80dd2=236mm(4)验算带速vv=(dd1n1)/(601000)=801420)/(601000)=s,因为带速v在515m/s范围内,故带的速度合适.v=s(5)确定V带的基准长度和传动中心距a根据机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P144式(11-3)计算初选中心距a0,(dd1+dd2)a02(dd1+dd2),即a0120,故包角合适1=(7)计算V带的根数Z根据机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P144式(11-7)得Z=Pc/(P0+P0)KaKP141表11-3得P0=(内插法)P141表11-4得P0=(内插法)P142表11-5得Ka=P142表11-6得KL=则Z=Pc/(P0+P0)KaKL=(根)取Z=6根Z=6根(8)计算V带合适的初拉力Fo根据机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P136表11-1,得q=m。
根据机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P145式(11-9)得Fo=Fo=500PcKa-1)/+qv2=(9)计算作用在带轮轴上的压力FQ根据机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P145式(11-8)得FQ=2FoZsin(1/2)=FQ=(10)带轮结构设计A确定结构类型根据机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P148得主动轮dd1=80mm,采用实心式;从动轮dd2=236mm,采用腹板式。
主动轮采用实心式,从动轮采用腹板式。
B结构尺寸根据机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P148计算主动轮尺寸,由表15-2得c=118107P219式(15-2)得ds=c3p/nmm考虑到键槽的影响增大5%,即ds=20mmL=2ds=40mmda1=dd1+2ha=90mm根据机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P148计算从动轮尺寸,由表15-2得c=118107P219式(15-2)得ds=c3p/nmm考虑到键槽的影响增大5%,即ds=30mmL=2ds=60mmda2=dd2+2ha=246mmdh=2ds=60mm,dr=da2-2(h0+a)=216mmd0=(dh+dr)/2=138mm,S=()B=S1=30mm,S2=10mm主动轮:
da1=90mm:
ds=20mmL=40mm.从动轮da2=246mmds=30mmL=2ds=60mmdh=60mmdr=216mmd0=138mmS=20mmS1=30mm,S2=10mmC轮槽尺寸根据机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P148表11-9得主动轮:
bd=,ha=,e=12mm,f=8mm,h0=,=,=34从动轮:
bd=,ha=,e=12mm,f=8mm,h0=,=,=38主动轮:
bd=,ha=,e=12mm,f=8mm,h0=,=,=34o从动轮:
bd=,ha=,e=12mm,f=8mm,h0=,=38oD材料选择根据机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P146,节,速度小于30,所以选用铸铁HT150.采用铸铁HT150E带轮结构图5、齿轮传动的设计及计算计算内容计算说明计算结果
(1)确定齿轮类型根据工作要求及使机构结构紧凑性好,选择斜齿轮圆柱齿轮斜齿轮圆柱齿轮
(2)选择齿轮材料及精度等级据机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P169表12-3及齿轮工作条件和功率选用硬齿面齿轮组合。
小齿轮选用40Cr,调质,大齿轮选用45钢,调质。
精度等级选8级精度小齿轮选用40Cr,调质,硬度为240285HBW;大齿轮选用45钢,调质,硬度为217255HBW,根据机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P166表12-2由工作机工作条件要求,选择8级精度。
(3)确定转距T1,载荷系数K1)转矩T1=106P减/n减=mm2)载荷系数K,根据机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P171表12-4取K=T1=mmK=(4)齿数Z1、螺旋角、齿形系数a小齿轮齿数Z1取20,则大齿轮齿数Z2=82,初选螺旋角=15,则ZV1=Z1/cos2=,ZV2=Z2/cos2=,根据机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P174图12-25查得齿形系数YF1=,YF2=,取a=Z1=20,Z2=82ZV1=ZV2=15,a=(5)许用弯曲应力F根据机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P175图12-26查得Flim1=250MPa,Flim2=190MPa,根据机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P173表12-5查得SF=,SH=则F1=Flim1/SF,F2=Flim2/SF因YF1/F1,YF2/F2且YF1/F1YF2/F2,则F1=MPa,F2=MPa,mn=mn3/a(u+1)Z12F2,根据设计需要和实际工作情况由机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P160表12-1取mn=(6)确定中心距及螺旋角根据机械设计基础(含工程力学)-李国斌-主编P178表12-6得中心距a=mn(Z1+Z2)/2cos=,取a=132mm螺旋角=arccosmn(Z1+Z2)/2a=150齿宽b=aa=132mm=66mm经圆整后取b2=70mm,b1=75mma=132mm=15b1=70mmb2=75mm(7)验算齿面接触强度根据机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P172图12-23、P173表12-5可得,Hlim1=700MPaHlim2=560MPa,SH=,故H1=Hlim1/SH=,H2=Hlim2/SH=,则H=305(u+1)KT1/uba2=H2,因此安全H=(8)齿轮的圆周速度根据机械设计基础(含工程力学)(李国斌-主编)公式V=d1n1/60/100=s,根据机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P166表12-2可知,选8级精度等级是合适的。
V=s(9)齿轮的结构设计A.确定结构类型根据机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P178表12-6得分度圆直径d1=(mn*z1)/cos52mmd2=(mn*z2)/cos212mm主动轮选用实心式从动轮选用腹板式齿顶高ha=mn=齿顶圆直径da1=d1+2ha=57mmda2=d2+2ha=217mm根据机械设计基础(含工程力学).(李国斌主编)P187知因为da1200mm主动轮选用实心式。
da2=200500mm从动轮选用腹板式。
B.确定结构尺寸由机械设计基础(含工程力学)(李国斌-主编)P219表15-2查的C=118107,则轴的最小直径为:
dm1=考虑到键槽对轴的削弱,将直径增大5%,即ds1=dm1(1+5%)。
参考机械零件手册(第五版(周开勤-主编)取ds1=25mmdm2=考虑到键槽对轴的削弱,将直径增大5%,即ds2=dm2(1+5%)参考机械零件手册(第五版(周开勤-主编)取ds2=45mm由机械设计基础(含工程力学)(李国斌-主编)P178表12-6得端面模数m1=mn/cos15=mm齿顶高ha=mn=齿根高hf=全齿高h=ha+hf=mm顶隙c=分度圆直径d1=(mn*z1)/cos52mmd2=(mn*z2)/cos212mm齿顶圆直径da1=d1+2ha=57mmda2=d2+2ha=217mm齿根圆直径df1=d1-2hf=46mm;df2=d2-2hf=206mmm1=mmd1=52mmd2=212mmda1=57mmda2=217mmdf1=46mmdf2=206mmha=hf=h=at=D0=72mmD1=192mmD2=132mmC1=21mmD0=72mmD1=da2-10ma=192mmD2=(D0+D1)=132mmC1=21mmC.齿轮结构简图6、输出传动轴的设计及计算计算内容计算说明计算结果1选择轴的材料,确定许用应力。
由已知条件得知减速器传递功率P=故选择45号钢,调质处理。
由机械设计基础(含工程力学)(李国斌-主编)P215表15-1查的b=650Mpa,由机械设计基础(含工程力学)(李国斌-主编)P220表15-3查的许用弯曲应力-1b=60Mpa选用45号钢,调质处理b=650Mpa-1b=60Mpa2初步设计轴结构图如左图3按抗扭强度估算轴的直径由机械设计基础(含工程力学)(李国斌-主编)P219表15-2查的C=118107,则轴的最小直径为:
dD=110=考虑到键槽对轴的削弱,将直径增大5%,即dm=d(1+5%)=。
参考机械零件手册(第五版(周开勤-主编)取dD=30mm。
根据轴系结构确定取dc=40mm。
dD=30mmdc=40mm4齿轮上的作齿轮所受的转矩为:
T=149480Nmm用力的计算T=106=149480Nmm圆周力Ft=mm径向力Fr=轴向力Fa=Frtan=Ft=mmFr=Fa=5画出轴的受力图如左图6计算水平支反力,画水平弯矩图水平支反力为:
FAH=FBH=C-C截面处的水平面弯矩为:
MCH=Nmm=68885NmmFAH=MCH=68885Nmm7计算垂直面支反力,画垂直面弯矩图垂直面支反力为:
FAVLFr+Fa=0FAV=FBV=FrFAV=C-C截面的左侧垂直面弯矩MCV左=FAVFAV=FBV=MCV左=5930NmmMCV右=45983NmmNmm=5930NmmC-C截面的右侧垂直面弯矩:
MCV右=FBVNmm=45983Nmm8画合成成弯矩图MC左=mmMC右=mmMC左=mmMC右=mm9画出转矩图由题知T=149480NmmT如左图10计算当量弯矩参考机械设计基础(含工程力学)(李国斌-主编)p219因减速器单向运转,故可认为转矩脉动循环变化,取系数=,Mec=105NmmMec=106Nmm11校核强度=-1b=60Mpa-1b=60Mpa故轴的强度足够。
轴强度足够12轴的零件图7、输入传动轴的设计及计算计算内容计算说明计算结果1选择轴的材料,确定许用应力。
由已知条件得知减速器传递功率P=故选择45号钢,调质处理。
由机械设计基础(含工程力学)-(李国斌-主编)P215表15-1查的b=650Mpa,由机械设计基础(含工程力学)(李国斌-主编)P220表15-3查的许用弯曲应力-1b=60Mpa选用45号钢,调质处理b=650Mpa-1b=60Mpa2初步设计轴结构图如左图3按抗扭强度估算轴的直径由机械设计基础(含工程力学)(李国斌-主编)P219表15-2查的C=118107,则轴的最小直径为:
dD=110=考虑到键槽对轴的削弱,将直径增大7%,即dm=d(1+7%)=。
参考机械零件手册(第五版(周开勤-主编)取dE=20mm。
根据轴系结构确定取dA=20mm,dB=25mm。
dA=20mmdB=25mmdE=20mm4齿轮上的作用力的计算齿轮所受的转矩为:
T=106=38480Nmm齿轮上所受的力:
圆周力Ft1=mmT=38480Nmm圆周力Ft1=mm径向力Fr1=轴向力Fa1=带轮上所受的力:
圆周力Ft2=mm径向力Fr2=径向力Fr1=轴向力Fa1=Fr1tan=带轮上所受的力:
圆周力Ft2=mm径向力Fr2=轴向力Fa2=Fr2tan=轴向力Fa2=5画出轴的受力图如左图6计算水平支反力,画水平弯矩图水平支反力为:
FCH=FDH=A-A截面处的水平面弯矩为:
MAH=Ft2*L0=31285NmmB-B截面处的水平面弯矩为:
MBH=FCH=67509NmmFAH=MAH=31285NmmMBH=67509Nmm7计算垂直面支反力,画垂直面弯矩图垂直面支反力为:
FCVLFr1+Fa1=0FCV=FDV=MBV左=20283NmmFCV=FDV=Fr1FCV=B-B截面的左侧垂直面弯矩MBV左=FCVNmm=20283NmmB-B截面的右侧垂直面弯矩:
MBV右=FDVNmm=30593NmmMAV=Fr2*L0=11788NmmMBV右=30593NmmMAV=11788Nmm8画合成成弯矩图MB左=mmMB右=mmMA=mmMB左mmMB右mmMAmm9画出转矩图由题知T=38480NmmT如左图10计算当量弯矩参考机械设计基础(含工程力学)(李国斌-主编)p219因减速器单向运转,故可认为转矩脉动循环变化,取系数=,MeB=mmMeA=mmMeB=mmMeAmm11校核强度B=-1b=60MpaA=-1b=60Mpa故轴的强度足够。
轴强度足够12轴的零件图8、滚动轴承的选择由题知T且受径向力和轴向力,转速不高。
查机械设计基础(含工程力学)(李国斌-主编)P230和机械零件手册(第五版(周开勤-主编)P117得选用型号为30205和30207的圆锥滚子轴承。
9、联轴器选择由于轴的转速较低,传递转矩较大,固选用承载能力较高的刚性可移式联轴器根据机械零件手册(第五版(周开勤-主编)P144查表12-4可知应选择HL1型和HL2型弹性柱销联轴器。
10、减速器附件的选择及箱体的设计
(1)窥视孔及视孔盖窥视孔:
尺寸120mmx50mm视孔盖:
采用钢板加工而成,尺寸120mmx50mmx4mm用四个M8x12的螺钉固定与机盖上。
板上中心位置右一18的通孔,下端焊有连接通气器的螺纹套。
(2)通气器考虑结构和价格因素,选用表4-5的通气器,查表得结构尺寸为。
(3)油面指示器采用杆式油标。
油标位置:
油标最大刻度高于大齿轮1/3的高度。
(4)放油孔及放油螺塞选用管螺纹外六角栓塞(JB/ZQ4451-86).尺寸G1/2A(5)吊环螺钉、吊耳及吊钩螺纹规格M20、材料为45钢、经正火处理、不经表面处理的A型吊环螺钉为螺钉GB/T8251988-M20(6)轴承盖与套杯选用凸缘式轴承盖.11、润滑密封
(1)齿轮的润滑采用浸油润滑,由于因齿轮的圆周速度12m/s。
高速齿轮浸入油里约个齿高,但不小于10mm,低速齿轮浸入油高度约为一个齿高,也不小于10mm。
(2)轴承的润滑因润滑油中的传动零件(齿轮)的圆周速度大于2m/s所以宜开设油沟、飞溅润滑。
(3)端盖与轴间的密封轴承用轴承盖紧固,已知轴承用脂润滑,且轴的最高圆周速度不超过2m/s,属于低速范畴,因此这里可以使用毡圈油封。
毡圈油封结构简单,摩擦较大,易损耗,应注意及时更换。
12、减速箱装配图(参考CAD图)三、参考文献1机械设计基础(含工程力学)-李国斌主编机械工业出版社2机械设计课程设计-徐起贺刘静香程鹏飞主编机械工业出版社3机械零件手册(第五版-周开勤主编高等教育出版社
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