机械设计课程设计二级减速器设计—带式输送机传动.docx
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1、机械设计课程设计题 目: 二级减速器设计带式输送机传动目 录1 设计题目(传动方案对比确定)32 传动系统的总体设计52.1 电动机的选择52.2 传动比分配和传动参数、运动参数的计算53 齿轮传动的设计计算73.1 高速级齿轮设计73.2 低速级齿轮设计114 链传动的设计计算165 轴、键及联轴器的设计和校核185.1 中间轴的结构设计185.2 高速轴的结构设计215.3 低速轴的结构设计256 减速器及其各部位附属零件的设计296.1 箱体296.2 各部位附属零件设计316.3 润滑方式的确定327 设计小结33计 算 及 说 明主 要 结 果1 设计题目设计一带式输送机传动用的二级
2、圆柱齿轮展开式减速器。传动方案对比如下:(1)高速级锥齿轮仅由一端轴固定,运行时不稳定,易于产生噪音,严重磨损等,故不推荐。(2)带传动的传动比低,高速运行时单轴不稳定,且易打滑,故不推荐。(3)1输送带鼓轮2链传动3减速器4联轴器5电动机两组直齿轮构成减速装置,且用链传动作为输入端,结构简单且稳定,故采用此种减速装置原始数据:输送带牵引力2.7KN输送带速度1.1m/s输送带鼓轮直径370mm注:(1) 带式输送机用于运送谷物、型砂、煤等;(2) 输送机运转方向不变,工作载荷稳定;(3) 输送带鼓轮的传动效率为0.97;(4) 工作寿命15年,每年300个工作日,每日工作16小时。完成的设计
3、内容:(1)设计说明书 1份(2)减速器装配图 1张(3)减速器零件图 2张(4)指导教师安排的其他内容2 传动系统的总体设计2.1 电动机的选择2.1.1选择电动机类型和结构Y系列三相异步电动机有构造简单、制造使用方便、效率高、启动转速大、价格便宜的特点,因此选择Y系列三相异步电动机。2.1.2 确定电动机功率运输带机构的输出功率:P=Fv1000=27001.11000kw=2.97kw联轴器效率:1=0.99滚动轴承效率:2=0.997级精度齿轮传动效率:3=0.97开式滚子链传动效率:4=0.96输送带鼓轮传动效率:5=0.97传动系统总效率:=12345=0.990.9940.972
4、0.960.97=0.833电动机所需功率:Pd=P=2.870.833kw=3.57kw2.1.3 电动机转速通常情况下多选1500r/min和1440r/min根据电动机的功率和转速可选取电动机的型号为Y123S-4,参数如下:功率5.5kw,空载转速n=1500r/min,满载转速nm=1440r/min,直径D=38mm2.2 传动比分配和传动参数、运动参数的计算2.2.1 传动比分配n=601000vD=6010001.1370=56.78i0=nmn=144056.78=25.36每级别传动的传动比在其推荐的范围内:圆柱齿轮传动:3-6 链传动:2-5总传动比i0=i1i2i3i1
5、为高速级传动比,i2为低速级传动比,i3为链轮传动比。取i3=2.1,则i1i2=i0i3=25.362.1=12.08i1=1.312.08=3.96,i2=12.083.96=3.052.2.2 传动参数和运动参数的计算p0=5.5kw,n0=1440r/minP1=p012=5.50.990.99=5.39kwp2=p123=5.390.990.97=5.18kwp3=p223=5.180.990.97=4.97kwn1=n0=1440r/minn2=n1i1=14403.96=364r/minn3=n2i2=3843.05=119r/minT0=9550p0n0=95505.51440
6、=36.47NmT1=9550p1n1=95505.391440=35.75NmT2=9550p2n2=95505.18364=135.90NmT3=9550p3n3=95504.97119=398.85Nm运动和动力参数计算结果整理于下表:轴名功率(P/kW)转速(r/min)转矩()电机轴5.5144036.47高速轴5.39144035.75中间轴5.18364135.90低速轴4.97119398.85P=2.97kw=0.833Pd=3.57kwn=56.78i0=25.36i1=3.96i2=3.05i3=2.1p0=5.5kwP1=5.39kwp2=5.18kwp3=4.97kw
7、n0=1440r/minn1=1440r/minn2=364r/minn3=119r/minT0=36.47NmT1=35.75NmT2=135.90NmT3=398.85Nm3 齿轮传动的设计计算3.1 高速级齿轮的设计3.1.1 选择齿轮类型、精度等级、材料(1)选用直齿圆柱齿轮传动。(2)减速器为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度。(3)材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。(4)选小齿轮齿数Z1=24,大齿轮齿数Z2=243.96=95。 3.1.2 按齿面接触强度设计
8、d1t2.323KtT1du+1u(ZEH)2(1)确定公式中的各计算值1) 试选载荷系数Kt=1.32) 计算小齿轮传递的转矩T1=3.647104Nmm3) 齿轮作不对称布置,选取齿宽系数d=1.04) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.9MPa125) 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1=600MPa;大齿轮的接触疲劳极限Hlim2=550MPa6) 由式10-13计算应力循环次数N1=60n1jLh=60144012815300=6.2208109N2=N1i1=6.22081093.96=1.57091097) 由图10-19取接触疲劳寿命
9、系数,KNH1=0.90,KNH2=0.958) 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1,安全系数S=1,得H1=KNH1Hlim1S=0.96001=540MPaH2=0.955501=522.5MPa(2) 计算1) 试算小齿轮分度圆直径d1t,d1t2.323KtT1du+1u(ZEH)2=2.3231.33.64710413.96+13.96(189.8522.5)2=46.080mm2) 计算圆周速度v=d1tn1601000=46.0801440601000=3.474m/s3) 计算齿宽b模数mt齿宽b=dd1t=146.080=46.080mm模数mt=d1tZ1=46.08024
10、=1.92mm齿高h=2.25mt=2.251.92=4.32mmbh=46.0804.32=10.674) 计算载荷系数根据v=3.474m/s,7级精度,查图10-8得动载荷系数Kv=1.16,直齿轮:KH=KH=1 由表10-2查得使用系数KA=1由表10-4用插值法查得7级精度小齿轮相对支承非对称分布时KH=1.418,由bh=10.67,KH=1.418查图10-13得KF=1.35所以载荷系数K=KAKVKHKH=11.1611.418=1.6455) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由式(10-10a)得d1=d1t3KKt=46.08031.6451.3=49.84mm
11、6) 计算模数mm=d1z1=49.8424=2.077mm3.1.3 按齿根弯曲强度设计 m3KT1dZ12(YSYFF) (1) 确定公式内的各计算数值1) 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=500MPa,大齿轮的弯曲疲劳极限FE2=380MPa2) 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.85,KFN2=0.883) 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式(10-12)得F1=KFN1FE1S=0.855001.4=303.57MPaF2=KFN2FE2S=0.883801.4=238.86MPa4) 计算载荷系数K=KAKVKFKF=11.161
12、1.35=1.5665) 查取齿形系数由表10-5查得:YF1=2.65, YF2=2.196) 查取应力校正系数由表10-5查得:YS1=1.58, Ys2=1.7857) 计算大小齿轮的YFYSF并加以比较 YF1YS1F1=2.651.58303.57=0.01379YF2YS2F2=2.191.785238.86=0.01637大齿轮数值大。(2) 设计计算 m321.5663.64710412420.01637 =1.481mm对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的
13、承载能力仅与齿轮直径(即模数与齿数的乘积)有关,可由弯曲强度算得的模数1.481并取圆整值m=2mm,按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=49.84mm来计算小齿轮齿数:Z1=d1m=49.842=24.92,取Z1=25则大齿轮齿数Z2=3.9625=99,取Z2=100这样设计出的齿轮传动,既满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲劳强度,并做到结构紧凑,避免浪费。3.1.4 几何尺寸的计算(1)计算分度圆直径d1=Z1m=252=50mmd2=Z2m=1002=200mm(2)计算中心距a=d1+d22=50+2002=125mm(3)计算齿轮宽度b=dd1=150=50mm取B2=5
14、0mm,B1=55mm齿轮参数整理于下表:小齿轮1大齿轮2中心距(mm)125传动比3.96模数(mm)2齿数24100分度圆直径(mm)50200齿顶圆直径(mm)54204齿根圆直径(mm)45195齿宽(mm)55503.1.5 小结实际传动比为i1=10025=4几乎没有误差。3.2 低速级齿轮的设计3.2.1 选择齿轮类型、精度等级、材料(1)选用直齿圆柱齿轮传动。(2)减速器为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度。(3)材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。(4)选小
15、齿轮齿数Z3=30,大齿轮齿数Z4=303.05=91.5取92 3.2.2 按齿面接触强度设计d1t2.323KtT1du+1u(ZEH)2(1) 确定公式中的各计算值1) 试选载荷系数Kt=1.32) 计算小齿轮传递的转矩T2=1.395105Nmm3) 齿轮作不对称布置,选取齿宽系数d=1.04) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.9MPa125)由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim3=600MPa;大齿轮的接触疲劳极限Hlim4=550MPa6)由式10-13计算应力循环次数N3=60n2jLh=6036412815300=1.57248109N
16、4=N3i2=1.572481093.05=5.155671087)由图10-19取接触疲劳寿命系数,KNH3=0.91,KNH4=0.948)计算接触疲劳许用应力取失效概率为1,安全系数S=1,得H3=KNH3Hlim3S=0.916001=546MPaH4=0.945501=517MPa(3) 计算1)试算小齿轮分度圆直径d3t,d1t2.323KtT1du+1u(ZEH)2=2.3231.31.39510513.05+13.05(189.8517)2=73.361mm2)计算圆周速度v=d3tn2601000=73.361364601000=1.40m/s3)计算齿宽b模数mt齿宽b=d
17、d3t=173.361=73.361mm模数mt=d3tZ3=73.36130=2.445mm齿高h=2.25mt=2.252.445=5.5013mmbh=73.3615.5013=13.3354)计算载荷系数根据v=1.40m/s,7级精度,查图10-8得动载荷系数Kv=1.07,直齿轮:KH=KH=1 由表10-2查得使用系数KA=1由表10-4用插值法查得7级精度小齿轮相对支承非对称分布时KH=1.425,由bh=13.335,KH=1.425查图10-13得KF=1.3所以载荷系数K=KAKVKHKH=11.0711.425=1.5255)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由式
18、(10-10a)得d3=d3t3KKt=73.36131.5251.3=77.31mm6)计算模数mm=d3z3=77.3130=2.58mm3.2.3 按齿根弯曲强度设计 m3KT1dZ12(YSYFF) (1) 确定公式内的各计算数值1)由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE3=500MPa,大齿轮的弯曲疲劳极限FE4=380MPa2)由图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN3=0.86,KFN4=0.893) 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式(10-12)得F3=KFN3FE3S=0.865001.4=307.14MPaF4=KFN4FE4S=0.89380
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