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毕业论文-级单圆柱齿轮带传动机械课程设计.doc
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1、机 械 设 计 课 程 设计计 算 说 明 书设计题目: 单级圆柱齿轮带传动 (系)院 专业 机械设计制造及其自动化 班 设计人: 指导老师: 年 月 日XX大学目 录设计任务书一、传动方案的拟定及说明二、电动机的选择三、传动装置运动和动力参数计算四、传动零件的设计计算五、轴的设计计算六、滚动轴承的选择及计算七、键联接的选择及校核计算八、联轴器的选择九、润滑与密封十、设计小结参考资料机械设计课程设计任务书(三)一、设计题目带式输送机传动装置设计。二、工作原理及已知条件工作原理:带式输送机工作装置如下图所示己知条件 1.工作条件:两班制,连续单向运转,载荷平稳,室内工作,有粉尘; 2.使用寿命:
2、8年(每年300工作日); 3.检修间隔期:四年一次大修,两年一次中修,一年一次小修; 4.动力来源:电力,三相交流,电压380220 V 5.运输带速度允许误差;5;6.一般机械厂制造,小批量生产;7. 滚筒中的摩擦力影响已包含在工作力F中了。三、原始数据编号参数2传送带工作拉力F(kN)4.5传送带工作速度v(m/s)0.7滚筒直径D(mm)200四、设计内容1.按照给定的原始设计数据(编号) A2 和传动方案(编号) 1 设计减速器装置;2.传动方案运动简图1张(附在说明书里);3.完成减速器装配图1张(可计算机绘图,A0或A1);4.完成二维主要零件图2张(传动零件、轴或箱体,A3或A
3、4);5.设计说明书1份(正文约20页,60007000字)。班级: 姓名: 指导教师: 日期: 第一章 传动方案拟定及说明1、传动系统的作用及传动方案的特点:机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要,是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外,还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机,工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动,第一级传动为带传动,第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低,在
4、传递相同转矩时,结构尺寸较其他形式大,但有过载保护的优点,还可缓和冲击和振动,故布置在传动的高速级,以降低传递的转矩,减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高,适用的功率和速度范围广,使用寿命较长,是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。减速器的箱体采用水平剖分式结构,用HT200灰铸铁铸造而成。2、传动方案的分析与拟定1、工作条件:使用年限8年,工作为两班工作制,载荷平稳,室内工作。2、原始数据:滚筒圆周力F=4500N;带速V=0.7m/s;滚筒直径D=200mm;3、方案拟定: 采用带传动与齿轮传动的组合,即可满足传动比要求,同时由于带传动具有良好的缓冲,吸振
5、性能,适应大起动转矩工况要求,结构简单,成本低,使用维护方便。图1 带式输送机传动系统简图 计算与说明主要结果第二章电动机的选择I选择电动机的类型和结构1 选择电动机的类型因为装置的载荷平稳,单向连续长期工作,因此可选用Y型闭式笼型三项异步电动机,电压为380V。该电机工作可靠,维护容易,价格低廉,、配调速装置,可提高起动性能。2 确定电动机功率(1)根据带式运输机工作类型,选取工作机效率为=0.96工作机所需功率=4500x0.7/(1000x0.96)=3.281kw(2)查机参考文献2表1-7可以确定各部分效率: 联轴器效率:=0.98;滚动轴承传动效率:=0.99;闭式直齿圆柱齿轮传动
6、效率:查参考文献2表16-2,选取齿轮精度等级为8级,传动效率不低于0.97(包括轴承不低于0.965)故取=0.97;滚筒传动效率:一般选取=0.99;V带传动效率:查参考文献2表3确定选用普通V带传动,一般选取=0.96;由上数据可得传动装置总效率:= = 0.98 0.99 0.97 0.99 0.96 =0.89 (3)电动机所需功率:=3.281/0.89=3.66kw(4)确定电动机的额定功率:因为载荷平稳,连续运转,电动机额定功率略大于计算与说明主要结果查参考文献2表12-1,Y系列三相异步电动机的技术参数,选电动机额定功率为=4.0kw。3 确定电动机转速(1)滚筒轴工作转速=
7、66.9r/min(2)传动比齿轮查参考文献2表1-8,给定的传动比范围,4,6。可以确定圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围是=35或=57。但查参考文献2表1-8,推荐传动比i68,选用速度较低失望直齿圆柱齿轮,故可选=35。带V带传动比范围是24; 总传动比范围=620。(3)电动机转速范围=(620)66.9r/min=(401.31137.6)r/min查参考文献1表19-1,符合这一范围的同步转速有:1000 r/min;750 r/min。4 初定方案根据容量和转速,查参考文献1表19-1,初步确定3种方案如表2表2 3种初选方案比较方案电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min
8、)堵转转矩最大转矩质量额定转矩额定转矩6极Y131M1-649602.02.2738极Y160 M1-847202.02.0118=4.0kw=66.9r/min=620=(401.31137.6)r/min=0.96=3.281kw=0.98=0.99=0.97=0.99=0.96=0.89=3.66kw计算与说明主要结果5确定电动机型号因为对于额定功率相同的类型电动机,选用转速较高,则极对数少,尺寸和重量小,价格也低,但传动装置传动比大,从而使传动装置结构尺寸增大,成本提高;选用低速电动机则正好相反。因此,综合考虑高、低速的优缺点,采用方案,即选定电动机型号为:Y132M-6,其主要性能是
9、:额定功率:4kw满载转速:960r/min。 方案电动机型号Y132M-6计算与说明主要结果第三章传动装置运动和动力参数计算 传动装置总传动比的计算和各级传动比的分配1 总传动比=/=/=960/66.9=14.3568.99420,合适。2 分配各级传动比(1)根据参考文献2表1-8,选取齿轮传动比为:=4.8,单级直齿圆柱齿轮减速器=35,合理。(2)因为=,所以=/=14.35/4.8=3。二、各轴的转速、功率和转速1各轴的转速可以根据电动机满载转速和各相邻轴间传动比进行计算。电动机轴:=960r/min轴:=/=(960/3)r/min =320 r/min轴:=/=(320/4.8
10、)r/min=66.95r/min轴:=66.95r/min验算带速: V工作带=3.14d筒n/60x1000=0.701m/s误差: V=(0.7-0.701)/0.7=-O.14% -5%5%,合适。2计算各轴的功率电动机轴:Pd=Pw/总=3.281/0.89=3.66 kw轴: P=Pd/带=3.66/096=3.51 kw轴: P= P滚.齿=3.51x0.99x0.97=3.37 kw轴: P= P. 联齿=3.37x0.98x0.97=3.27 kw=14.35=4.8=3=320r/min=66.95r/min=66.95r/minPd=3.66 kwP=3.51 kwP=3
11、.37 kwP=3.27 kw计算与说明主要结果 3计算各轴的输入转矩电动机轴:Td=9550Pd/n电动=9550x3.66/960=36.41(N.m)轴:T=T0带i带=104.8(N.m)轴: T=T1齿轴承i齿=481.3(N.m)轴:T=T2联轴器轴承i齿带=471.7(N.m)4将以上结果记入表3表3 运动和动力参数 I轴II轴III轴转速(r/min)32066.9566.95输入功率P(kw)3.513.373.27输入扭矩T(N.m)104.48481.3471.3传动比(i)34.8效率()0.960.95传动零件设计计算1皮带轮传动的设计计算(外传动)(1)选择普通V带
12、因为每天1016 h,且选用带式输送机,所以查参考文献1表8-7,选取工作系数Ka=1.0所以Pca=Ka.Pd=3.66kw。(2)选择V带类型根据,查参考文献1图8-11,选用A型V带(3)确定带轮基准直径,并验算带速初选小带轮基准直径查参考文献1表8-6和表8-8,取小带轮直径=125mm验算带速V小带轮=3.14dd2n2/60x1000=6.28m/s,查参考文献2表8-9知道范围是6.510,故带速合适。计算大带轮基准直径dd2=i带dd1=3x125=375mm,查参考文献2表8-8,圆整为dd2=375mm验算弹性功率,很小,满足要求。验算转速误差i带实= dd2/ dd1(1
13、-)=2.988从动轮实际转速n2=n1/ i带实=321.29r/min转速误差n2=(320-321.29)/320=-0.4%,对于带式输送装置,转速误差在5%范围内,故合适。(4)初选中心距 根据得 0.7(125+375)a02(125+375),初定=500mm。(5) 初选基准长度由公式计算带所需基准长度Ld2a0+ /2(dd2+dd1)+ (dd2-dd1)2/4a0=1816.25mm查参考文献2表8-2的带的基准长度=1800mm。(6)计算实际中心距aaa0+(Ld+L0)/2=500+(1800-1816.25)/2=491.88mm由于amin=a-0.015Ld=
14、491.88-0.015x1800=464.88mmamax=a+0.03 Ld=491.88+0.03x1800=545.88mm所以实际中心距的变化范围是464.88mm 545.88mm(7)验算小带轮包角1800-57.30(dd2-dd1)/a=150.8501200,合适。(8)计算单根V带额定功率由dd2=125mm,n1=960r/min查参考文献1表8-得普通V带的基本额定功率P0=1.632kw;根据n1=960r/min; ,查参考文献2表8-得;查参考文献1表8-5得包角修正系数k=0.968;查参考文献1表8-2得长度系数kL=0.95 所以:Pr=(P0+P0) k
15、.kL=1.416kw(9)计算V带根数zz=Pca/Pr=2.31,圆整取3根。(10)计算轴上压力确定单根V带的出拉力的最小值Td =36.41(N.m)T=104.8(N.m)T=481.3(N.m)T=471.7(N.m)Ka=1.0Pcad=3.66kwA型V带=125mmV小带轮=6.28m/s=375mmn2=-0.4%=500mmLd =1800mma =491.88mmamin=464.88mmamax=545.88mm=150.850k=0.968kL=0.95Pr =1.416kwz=3根查参考文献2表8-3得A型带单位长度质量q=0.1kg/m,所以有:=500(2.5
16、- k)Pca/ kzv+qv2=207.05N应使实际初拉力计算轴上压力压轴力最小值:(Fp)min=2z(F0)sin=1199.97N(11)计算结果查参考文献2,选用3根V带=207.05N(Fp)min=1199.97N第四章 传动零件的设计计算齿轮传动的设计计算(内传动)(1)选择齿轮类型,材料及精度等级 根据传动方案及设计要求可初选为直齿圆柱齿轮根据参考文献2表6-19因为载荷小,且要求,所以可以选用8级精度。查参考文献1表10-1选小齿轮材料为40C(调质),齿面硬度为241 286HBS,取270HBS。大齿轮选用45钢(调质),齿面硬度为217 255HBS,取230HBS
17、。根据参考文献1P192的要求,大,小齿轮均属软齿面,二者硬度差为30 50HBS,(此处相40HBS)。齿面粗糙度查参考文献2表9-13,得Ra3.26.3m 确定齿数取小齿轮齿数为=20,传动比为i齿 =4.8,则大齿轮齿数为=i齿.z1=96(2)按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式参考文献2进行试算,即 1确定公式内各计算数值试选载荷系数Kt=1.2计算小齿轮传递转矩T1=95.5x105Pt/n1=95.5x105x3.51/320=10.475x105N.mm查参考文献1表10-7选取齿宽系数=1查参考文献1表10-6的材料弹性影响系数=189.8Ra3.26.3m=20=96Kt
18、=1.2T1=10.475x105N.mm=1=189.8查参考文献1图10-21d,按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限同理,小齿轮接触疲劳强度极限查参考文献2计算应力循环次数小齿轮:N1=60n1jLh=60x320x1x(8x16x300) =7.373x108大齿轮:=/=7.373x108/4.8=1.536x108查参考文献1图10-19,选取接触疲劳系数计算接触疲劳许用应力齿轮和一般工业齿轮按一般可靠度要求,选安全系数S=1,失效概率为1%。查参考文献2得=0.95x700/1=665=1.15x570/12计算试算小齿轮分度圆直径,代入中较小的值即 =59.84mm注:齿数比u
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