一级圆柱齿轮减速器带式运输机传动装置设计项目新版说明书.docx
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1、机械设计课程设计说明书 机械设计课程设计说明书一、 传动方案V带传动原始题目:课程设计题目五:带式运输机传动装置工作条件:连续单向运转,载荷平稳,空载起动,使用期限,小批量生产,两班制工作,运输带速度许可误差为5。滚筒效率:j=0.96(包含滚筒和轴承效率损失)。F1电动机 2带传动 3减速器 4联轴器 5滚筒 6传送带原始数据题 号41424344454647484950运输带工作拉力(N)1100115012001250130013501450150015001600运输带工作速度(ms1)1.501.601.701.501.551.601.551.651.701.80卷筒直径(mm)25
2、0260270240250260250260280300已知条件:1工作参数 运输带工作拉力F= 1200N。 运输带工作速度V=1.70 m/s(许可带速误差5%)。 滚筒直径D= 270 mm。 滚筒效率0.96(包含滚筒和轴承效率损失)。2使用工况 两班制工作,连续单向运转,载荷平稳,空载起动。3工作环境 室内,灰尘较大,环境最高温度35。4动力起源 三相交流电,电压380/220V。5寿命要求 使用期限,其工作期限(使用折旧期)为,大修期4年,中修期2年,小修期六个月。6 制造条件 通常机械厂制造,小批量生产。二、选择电动机(1)确定电动机额定功率、工作功率(输出功率)动力起源: 三相
3、交流电,电压380/220V电动机是标准件,依据要求两班制,灰尘较大,最高温度35度,三相交流电,笼型异步,封闭式结构,电压380v,Y型依据,可得电动机额定功率 因为总效率为闭式齿轮传动效率(0.97);带传动效率(0.96)为滚动轴承效率(0.98);联轴器效率(0.99)滚筒效率(0.96)电动机工作功率(输出功率)(2)确定电动机工作转速(输出转速)依据机械设计课程设计指导书第七页表可知:一般V带传动传动比=,圆柱齿轮传动一级减速器传动比=,则总传动比合理范围为=,故电动机转速可选范围为依据机械设计课程设计手册173页表12-1可知:符合这一范围同时转速有依据额定功率、转速,从表中找出
4、三种适用电动机型号,所以有三种传动比方案,以下表所表示:型号额定 功率/(kw)级数同时转速/(r/min)满载转速/(r/min)参考 比价传动装置传动比质量/kg总传 动比V带传动比减速器Y100L2-434150014301.8711.88533.9638Y132S-63610009603.098.3122.53.3263Y132M-8387507103.526.2342.03.1279综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器传动比,可见第一方案比较适宜。所以选定电动机型号为Y100L2-4,其关键性能以下表:型号额定功率/(kw)满载时转速电流(380V时)A效率%功率
5、因数Y100L2-4314306.8282.50.8172.22.3由机械设计课程设计指导书174页表12-2可知:Y100L2-4型电动机安装及外形尺寸如表12-3所表示:故将Y100L2-4型电动机关键外形和安装尺寸列于下表:中心高外形尺寸底脚安装 尺寸地脚螺栓 孔直径轴伸 尺寸装键部位 尺寸10012三、 确定传动装置总转动比和分配传动比由选定电动机满载转速和工作机主动轴转速,可得到传动装置总传动比为: ,式中分别为带传动和减速器传动比依据机械设计课程设计指导书7页表可知:一般V带传动传动比=,圆柱齿轮传动一级减速器传动比=,所以取四、 计算传动装置运动和动力参数(1)计算下图中各轴转速
6、:轴轴轴式中分别为带传动和减速器传动比(2)计算各轴输入功率式中分别为闭式齿轮、带传动、轴承和联轴器传动效率各轴输出功率(在此不再列出计算过程)(3)计算各轴输入转矩电动机轴输出转矩(4)各轴输出转矩,则有:各轴运动和动力参数计算结果整理于下表轴名功率P/KW转矩T/N.m转速n(r/min)传动比i效率输入输出输入输出电机轴2.416.03143030.96轴2.3042.25846.1745.25476.673.960.95轴2.192.146173.80169.62120.3710.97轴2.1252.08168.62165.25120.37五、 传动零件设计计算1. 皮带轮传动设计计算
7、(1) 选择一般V带型号因为两班制工作,所以机器工作时间为16小时/天,由书本109页表5-5可知:载荷平稳,Y系列三相交流异步电动机,天天工作16小时,=1,小带轮转速,由书本109页图5.14可知:取Z型V带(2) 确定带轮基准直径,并验证带速由书本109页表5.6取小带轮直径为,所以。由书本109页表5.6取大带轮直径为(即使有所降低,但其误差在5%范围内,故许可) 验算带速:,在范围内,带速适宜(3) 确定带长和中心距初选:,取(由书本106页表5.1可知:V带高h=6mm) 由书本106页表5.2选择基准长度其实际中心距为:(4) 验算小带轮包角由书本100页公式5.1可知: 故适宜
8、(5) 确定V带根数Z大带轮转速传动比由书本107页表5.3可知:,由108页表可知:由书本110页表5.7,做出包角和包角系数线性关系图,得出时,由书本106页表5.2可知:长度系数所以取根(6) 求作用在带轮轴上压力由书本107页表5.3可知:,由书本110页公式5.20得到单根V带张紧力由书本111页公式5.21得到作用在带轮上压力(7)带轮结构设计(因为要依据轴相关尺寸确定,后面会具体介绍,故在此不做设计)2.齿轮传动设计计算依据齿轮传动中既要承受径向载荷又要承受轴向载荷实际工况,故需选择圆柱斜齿轮传动。(1)选择齿轮材料和精度等级依据书本132页表6.1,初选小齿轮材料为,大齿轮材料
9、为45钢,小齿轮采取硬齿面,进行调质处理,齿面硬度为,取,大齿轮采取软齿面,进行正火处理,齿面硬度为,取,依据书本140页表6.6,初选精度等级为7级。(2)根据齿面接触疲惫强度进行设计计算依据书本136页公式6.6可知:确定各参数值确定载荷系数, 使用系数 ,由书本133页表6.2可知:动载系数,由书本134页可知:齿间载荷分配系数,由书本134页可知:齿向载荷分布系数,由书本134页可知:所以确定小齿轮名义转矩为主动齿轮传输功率,等于I轴输出功率为主动齿轮转速,等于I轴输出转速确定材料弹性影响系数由书本136页表6.3可知:确定区域系数螺旋角常在之间,所以取,由135页图6.12可知确定重
10、合度系数依据书本143页可知取确定齿轮关键参数齿数比=传动比确定圆柱齿轮齿宽系数依据书本141页表6.8可知:取计算许用应力依据书本138页图6.14(b)可知,依据书本137页公式6.9可知依据书本140页表6.5可知,取最小安全系数为1.2依据书本139页公式6.11和图6.16计算寿命系数查图6.16可知所以能够得到:取中最小值,所以则有:于是有确定中心距(以下内容是依据机械设计课程设计指导书页得到)应尽可能圆整成尾数为0或5,以利于制造和测量,所以初定选定模数,齿数通常初选,则,代入上式得:,由标准取,则有:取,因为所以,取,则有:(不按计算)齿数比,和要求比较,误差为,可用。于是有,
11、满足要求由以上步骤可知:齿轮参数确定为:,计算齿轮分度圆直径确定轮齿宽度依据书本141页可知:b圆整为大齿轮宽度,取,则(3)根据齿根弯曲疲惫强度进行校核计算依据书本143页公式6.15可知:确定各参数值 确定许用弯曲疲惫强度依据书本137页公式6.10可知:依据书本139页图6.15(b)可知:依据书本139页图6.17可知: 依据书本140页表6.5可知: 所以能够得到: 确定齿形系数和应力校正系数依据书本137页表6.4可知: 依据书本143页可知: 依据书本137页可知:所以有: 所以,能够判定大小齿轮齿根弯曲疲惫强度全部小于许用值,符合要求,校核完成。经综合整理可得下表名称符号公式和
12、说明小齿轮大齿轮齿数依据工作要求确定25101模数,为标准值2.07中心距130分度圆直径51.587208.413齿顶高2齿根高2.5齿全高4.5齿顶圆直径55.587212.413齿根圆直径46.587203.413减速器机体结构:总体选择减速器箱体采取铸造(HT200)制成,采取剖分式结构为了确保齿轮佳合质量,大端盖分机体采取配合。(1)、 机体有足够刚度: 在机体为加肋,外轮廓为长方形,增强了轴承座刚度(2)、 考虑到机体内零件润滑,密封散热: 因其传动件速度小于12m/s,故采取侵油润油,同时为了避免油搅得沉渣溅起,齿顶到油池底面距离H为40mm,为确保机盖和机座连接处密封,联接凸缘
13、应有足够宽度,联接表面应精创,其表面粗糙度为(3)、 机体结构有良好工艺性: 铸件壁厚为8,圆角半径为R=6。机体外型简单,拔模方便.减速器各部位及隶属零件名称和作用(1)、视孔盖和窥视孔 在机盖顶部开有窥视孔,能看到 传动零件齿合区位置,并有足够空间,方便于能伸入进行操作,窥视孔有盖板,机体上开窥视孔和凸缘一块,有便于机械加工出支承盖板表面并用垫片加强密封,盖板用铸铁制成,用M6紧固(2)、油螺塞: 放油孔在油池最底处,并安排在减速器不和其它部件靠近一侧,方便放油,放油孔用螺塞堵住,所以油孔处机体外壁应凸起一块,由机械加工成螺塞头部支承面,并加封油圈加以密封。(3)、油标: 油标位在便于观察
14、减速器油面及油面稳定之处。油尺安置部位不能太低,以防油进入油尺座孔而溢出。.(4)、通气孔: 因为减速器运转时,机体内温度升高,气压增大,为便于排气,在机盖顶部窥视孔改上安装通气器,方便达成体内为压力平衡.(5)、盖螺钉:启盖螺钉上螺纹长度要大于机盖联结凸缘厚度。钉杆端部要做成圆柱形,以免破坏螺纹.(6)、位销:为确保剖分式机体轴承座孔加工及装配精度,在机体联结凸缘长度方向各安装一圆锥定位销,以提升定位精度.(7)、吊钩:在机盖上直接铸出吊钩和吊环,用以起吊或搬运较重物体.铸铁减速器机体结构尺寸名称符号减速器型式及尺寸关系/mm机座壁厚8机盖壁厚8机座凸缘厚度12机盖凸缘厚度12机座底凸缘厚度
15、20地脚螺钉直径14地脚螺钉数目4轴承旁联接螺栓直径14盖、座联接螺栓直径10联接螺栓间距160轴承端盖螺钉直径10窥视孔盖螺钉直径8定位销直径8、到外箱壁距离24,20、16、至凸缘边缘距离22、14轴承旁凸台半径20轴承旁凸台高度依据低速级轴承座外径确定,方便于扳手操作为准。外箱壁至轴承座端面距离50大齿轮顶圆和内箱壁距离12齿轮端面和内箱壁距离12机盖、机座肋厚、7、7轴承端盖外径联接式:D +(55.5) ; 嵌入式:1.25D +10;D为轴承孔直径。轴承端盖凸缘厚度12轴承旁联接螺栓距离尽可能靠近,以M和M互不干涉为准六、 轴设计计算1. 高速轴设计计算 (1)已知转速、功率和转矩
16、 转速;功率;轴所传输转矩 (2)轴材料选择并确定许用弯曲应力 由书本226页表11.1可知:选择45#钢,进行调质处理,齿面硬度为,许用弯曲疲惫极限为,抗拉强度极限,;依据书本233页表11.4可确定轴许用弯曲应力为: (3)按扭转强度概略计算轴最小直径 依据书本232页公式11.2和表11.3,因为高速轴受到弯矩较大而受到扭矩较小,故C=112。 因为最小轴段截面上要开1个键槽,故将轴径增大5%dmin=1+0.0518.94=19.887mm 依据机械设计课程设计手册97页表8-1可知:标准轴孔直径有20mm,故取 (4)设计轴结构并绘制轴结构草图 1)轴结构分析(键选择和配合方法选择)
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