机设基础课程设计.docx
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1、机械设计基础课程设计说 明 书题 目 名 称: 带式运输机传动装置的设计 学 院(部): 冶金工程学院 专 业: 金属材料与热处理技术 学 生 姓 名: 班 级: 学号 指导教师姓名: 评 定 成绩: 课程设计任务书2010 2011 学年第 1 学期 冶金工程 学院 金属材料与热处理技术 专业 金属092 班课程名称: 机 械 基 础 设计题目: 带式运输机传动装置的设计 完成期限:自 2011 年 12 月 20 日至 2012 年 1 月 3 日共 2 周内容及任务设计任务:设计带式输送机的传动系统。要求传动系统中含有单级圆柱齿轮减速器及V带传动。1、原始数据带的圆周力F/N带速v(m/
2、s)滚筒直径D/mm28002.54502、工作条件 常温下连续工作、单向运转;空载起动,工作载荷平衡;两班制(每班工作8h),要求减速器设计寿命为8年,中批量生产,输送带速度允许误差为5%。3、工作量要求(1)完成设计计算说明书一份。(2)完成A1装配图1张,零件图2张。(3)进度安排起止日期工作内容2011.12月2024日编写设计计算说明书2011.12月2530日绘制装配图、零件图,答辩主要参考资料1 邹培海等.机械设计基础.北京:清华大学出版社,2009年5月2 王洪等.机械设计课程设计.北京:清华大学出版社,2009年5月指导教师(签字): 2011年 月 日系主任(签字): 20
3、11年 月 日目 录一、拟定传动方案4二、选择电动机5三、传动装置总传动比及其分配6四、传动装置的运动及动力参数计算7五、V带传动设计8六、齿轮传动设计10七、轴的设计13八、轴承的选择和校核21九、键连接的选择和校核22十、箱体结构设计及减速器附件设计23十一、参考文献24一、拟定传动方案设计题目:带式运输机传动装置中的单级圆柱齿轮减速器设计。(1)工作条件:三班制,工作10年。(2)原始数据:输送带有效拉力F=2800N;带速V=2.5m/s;滚筒直径D=450mm。传动方案如图1.1所示。其工作原理是:电动机1通过V带传动2将动力传入单级圆柱齿轮减速器3,再通过联轴器4,将动力传至输送机
4、滚筒5,带动输送带6工作。 图1.1 传动系统简图二、选择电动机1.电动机类型的选择。根据动力源和工作条件,并参照第十二章选用一般用途的Y系列三项交流异步电动机,卧式封闭结构,电源的电压为380V.2.电动机容量的选择。根据已知条件,工作机所需要的有效功率为: PW= 查表3-3可设:d-V带的传动效率0.95c-联轴器效率0.99g-闭式圆柱齿轮传动效率(设精度8级)0.97b-一对滚动轴承效率0.99cy-输送机滚筒效率0.963w-输送机滚筒轴(3轴)至输送带间的传动效率。01=d=0.9512=bg=0.990.97=0.960323=bc=0.990.99=0.98013w则 :传动
5、系统总效率总=0.950.96030.98010.9504工作时,电动机所需的功率Pd=8.24(kw)由表12-1可知,满足PePd条件的Y系列三项交流异步电动机额定功率Pe应取为11kw。3.电动机转速的选择。根据已知条件,可得工作机工作转筒的转速nw为 nw(r/min)选择圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i3=305。取V带传动比i2=24,则总传动比的范围为i=620。故电动机转速的可选范围为nm=in筒=(620)106.103r/min=636.622122.06r/min初选Y160M-4和Y160L-6型电动机。现将两种电动机的一些有关技术数据列入下表:方案号型号额定功率同步
6、转速满载转速总传动比外伸轴径轴外伸长度1Y160M-411kw1500146013.7642mm110mm2Y160L-611kw10009709.14242mm110mm通过上述比较:方案1选用的电动机的转速高、外廓尺寸小、质量轻、价格低,总传动比为13.76,对于传动装置来说不算大。故选用方案1较合理。Y160M-4型电动机的额定功率,满载转速r/min,查表得电动机中心高H=160mm,轴伸出部分用于装联轴器段的直径和长度分别为D=42mm,E=110mm。三、传动装置总传动比及其分配1.带式输送机传动系统总传动比:i总=2.由传动系统方案(见图1.1)知:按表(3-4)查取V带传动的传
7、动比:一级圆柱直齿轮减速器的传动比:1=3.44所以,传动系统各级传动比: =3.44。四、传动装置的运动和动力参数计算传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下:0轴(电动机轴): r/min) kw) 1轴(减速器高速轴): (r/min) (kw)(N*m)2轴(减速器低速轴): (r/min) (kw)0(N*m)3轴(输送机滚筒轴): (r/min) 676(kw)(N*m)将上述结果列于下表中供查用:传动系统的运动和动力参数轴号电动机单级圆柱齿轮减速器工作机0轴1轴2轴3轴转速1460365106.104106.104功率8.247.8287.51727.3676转矩53.90204.
8、81676.60663.13传动比 4 3.44 1五、V带的传动设计(1)确定计算功率。由表11-7查得=1.4,由公式得=Pw=1.411=15.4(kw)(2)选择V带型号根据=15.4kw,=1460r/min,由图11-8可选B型V带(3)确定带轮基准直径的推荐值为125140mm,由表11-8,则取dd1=125mm,故(mm) 实际传动比i为: 带速为v=(m/s) V值在525m/s范围内,带速合格。(4)确定带长Ld和中心距a,由公式得 0.7()2() 437.5mm1250mm初取中心距=700mm.由公式得2432mm 由表11-2得,取Ld=2500mm.由公式得实际
9、中心距a为a734(mm)验算小带轮上的包角,由公式(11-18)得(符合小带轮包角的要求)(5)确定V带根数Z查表11-4,由线性插值法可得查表11-5,直接可得:由表11-6,由线性插值法可得由表11-2,可得=1.03V带根数Z为:取整数,故Z=6根.(6)计算单根V带的预紧力由表11-1得q=0.17kg/m,由公式得单根V带的预紧力为(7) 计算V带对轴的压力Q由公式得V带对轴的压力Q为:=2849.76(N)(8)V带轮的结构设计,并绘制V带轮的零件工作图。(略)六、齿轮传动设计(1)选择齿轮材料、热处理方法。 根据工作条件,一般用途的减速器可采用闭式软齿面传动。查表5-6得:小齿
10、轮 45钢 调质处理 =230大齿轮 45钢 正火处理 =190 两齿轮齿面硬度差为40,符合软齿面传动的设计要求(2)确定材料许可接触应力。查表5-11,两试验齿轮材料的接触疲劳极限应力分别为:查表5-12,接触疲劳强度的最小安全系数=1.0,则两齿轮材料的许可应力分别为(3)根据设计准则,按齿面接触疲劳强度进行设计式中:小齿轮的转矩=9.55106p/n=9.5510611/1460=0.72105(N*mm)/. 查表5-8,取载荷系数k=1.2; 查表5-9,取弹性系数=189.8;取齿宽系数(闭式传动软齿面); 以较小值=531.2Mpa代入,故=56.91(mm)(4)几何尺寸计算
11、因采用闭式软齿面传动,小齿轮齿数的推荐值=2040.取=27,则=273=81.齿数:=27,=81.模数:m=由表5-2,将m转换为标准模数,取m=2.5mm中心距:a=齿宽mm,取整(四舍五入)即 . ,取(5)校核齿根弯曲疲劳强度.由公式得 : 查表5-10,两齿轮的齿形系数,应力校正系数分别为(由线性插值法求出)=27时,=2.57, YF2=1.60,=2.22-(2.22-2.20)/(90-80)(81-80)=2.218. YS2=1.77+(1.78-1.77)/(90-80) (81-80)=1.77查表5-11,两试验齿轮材料的弯曲疲劳极限应力分别为查表5-12,弯曲疲劳
12、强度的最小安全系数为两齿轮材料的许可弯曲疲劳应力分别为将上述参数分别代入校核公式,可得知两齿轮的齿根弯曲疲劳应力分别为87.62M83.65M即:两齿轮齿根弯曲疲劳强度均足够。(6)齿轮其他尺寸计算.分度圆直径:(mm)(mm)齿顶圆直径:(mm) (mm)齿根圆直径:(mm)(mm)中心距: a=m(z1+z2)/2=135(mm)齿宽: .(7)选择齿轮精度等级齿轮圆周速度: m/s)查表5-7,选齿轮精度,第二公差组为8级。由“齿轮传动公差”查得小齿轮 8-8-9 GJ GB 10095-88大齿轮 8-8-9 HK GB 10095-88(8)确定齿轮结构形式和其他结构尺寸,绘制零件工
13、作图。(待续)七、轴的设计圆柱直齿轮减速器中主动轴(减速器高速轴)的设计.(1) 选取轴的材料和热处理方法,并确定轴材料的许可应力。根据题意,普通用途,中小功率,选用45钢正火处理,查表15-1的=600Mpa,查表15-5得,=55Mpa。(2)估算轴的最小直径由表15-2查取A=118,根据公式15-1得:考虑轴端有一键槽,将上述轴径增大5%,即32.7.由传动系统方案可知,该减速器高速轴外端接V带,孔径d1=48mm(课程设计手册201页)所以,取轴的最小直径d1=48mm.(3)轴的结构设计并绘制结构草图确定轴上零件的布置方案和固定方式。参考一般减速器结构,将齿轮布置在轴的中部,对称于
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