机械设计专业课程设计方案报告.doc
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1、一、设计任务书设计题目:设计带式运送机传动装置中双级圆柱齿轮减速器设计数据及条件输送带有效拉力牛;输送带工作速度米/秒;输送带滚筒直径毫米;传动比容许误差(2%4%);生产规模:单件;工作环境:清洁;载荷特性:稍有冲击;工作期限:5年2班制其她条件:无。总体方案设计传动系统方案拟定带式输送机传动系方案如下图1所示。图1带式输送机由电动机驱动。电动机1通过连轴器2将动力传入减速器3,再经连轴器4及开式齿轮5将动力传至输送机滚筒6,带动输送带7工作。传动系统中采用两级展开式圆柱齿轮减速器,其构造简朴,但齿轮相对轴承位置不对称,因而规定轴有较大刚度,高速级和低速级都采用斜齿圆柱齿轮传动。二.电动机选
2、取(1)电动机功率由已知条件可以计算出工作机所需有效功率设:输送机滚筒轴至输送带间传动效率连轴器效率0.99闭式圆柱齿轮传动效率0.97开式齿轮传动效率0.95一对滚动轴承效率0.99输送机滚筒效率0.96估算传动系统总效率式中总效率工作机所需电动机效率(2)电动机转速选取输送机滚筒轴工作转速考虑到整个传动系统为三级减速,总传动比可恰当取大某些,选同步转速电动机为宜。(3)电动机型号选取依照工作条件:工作环境清洁、两班制持续工作,工作机所需功率及电动机同步转速等,选用Y系列三相异步电动机,卧式封闭构造,型号为Y132M4,其重要性能数据如下:电动机额定功率 电动机满载转速 电动机轴伸直径 D3
3、8mm电动机轴伸长度 E60mm三.传动比分派带式输送机传动系统总传动比由传动系统方案知; 按书1表3-1查取开式圆柱齿轮传动传动比由计算可得两级圆柱齿轮减速器总传动比为便于两级圆柱齿轮减速器采用浸油润滑,当两对齿轮配对材料相似、齿面硬度、齿宽系数相等时,考虑齿面接触强度接近相等条件,取高速级传动比低速级传动比传动系统各传动比分别为:四.传动系统运动和动力参数计算传动系统各轴转速、功率和转矩计算如下:0轴(电动机轴)1轴(减速器高速轴)2轴(减速器中间轴)3轴(减速器低速轴)4轴(开式圆柱齿轮传动高速轴)5轴(开式圆柱齿轮传动低速轴)五.开式齿轮传动设计计算(1)选取齿轮材料、热解决方式大小齿
4、轮材料均选用20CrMnTi渗碳淬火,齿面硬度5862HRC(2)拟定许用应力拟定极限应力和按齿面硬度查书2图3-6得,;查书2图3-7得,。计算应力循环次数、拟定寿命系数、查书2图3-8得,;查书2图3-9得,计算许用应力 由书2表3-2取,从而取,则(3)分析失效形式、拟定设计准则由于设计是硬齿面开式齿轮传动,其重要失效是齿面磨损和轮齿折断,按齿根弯曲疲劳强度准则设计,再将求出模数加大10-15%后取原则值。(4)初步拟定齿轮基本参数和重要尺寸小齿轮名义转矩选取齿轮类型初步预计齿轮圆周速度依照齿轮传动工作条件,选用斜齿圆柱齿轮传动选取齿轮传动精度级别由书2表3-3初选8级精度初选:,由书2
5、表3-6取。初步计算齿轮重要尺寸由书2式(3-16)设计计算时,需要先拟定系数因其是用电动机驱动,稍有冲击,齿轮速度不高,非对称布置,取因当量齿数由书2图318和3-19查得因取小齿轮参数代入设计式将加大10%-15%后取原则模数4mm则中心距圆整后取调节螺旋角计算分度圆直径:计算齿轮圆周速度:满足初估齿轮圆周速度计算齿宽:大齿轮 ,圆整后取;小齿轮六.减速器传动零件(齿轮)设计计算高速级斜齿圆柱齿轮传动设计计算(1)选取齿轮材料、热解决方式小齿轮(齿轮1右旋):45钢,调质解决,硬度为217255HBS;大齿轮(齿轮2左旋):45钢,正火解决,硬度为169217HBS。取小齿轮齿面硬度为23
6、0HBS,大齿轮为200HBS。(2)拟定许用应力拟定极限应力和按齿面硬度查书2图3-6得,;查参照资料图3-7得,。计算应力循环次数、拟定寿命系数、查书2图3-8得,;查书2图3-9得,计算许用应力由书2表3-2取,从而取,则(2)分析失效形式、拟定设计准则由于设计是软齿面闭式齿轮传动,其重要失效是齿面疲劳点蚀,若模数过小,也也许发生轮齿疲劳折断。因而,该齿轮传动应按齿面接触疲劳强度强度进行设计、拟定主参数,然后再校核轮齿弯曲疲劳强度。(3)初步拟定齿轮基本参数和重要尺寸小齿轮名义转矩选取齿轮传动精度级别初估齿轮圆周速度按预计圆周速度,由书2表3-3初步选用8级精度。初选参数初选:,由书2表
7、3-6取。初步计算齿轮重要尺寸因电动机驱动,载荷稍有冲击,非对称布置,轴钢性较小,取。由书2图3-15查得;查书2表3-5得;取;,从而 按书2表3-7,取原则模数,则中心距圆整后取:调节螺旋角:计算分度圆直径:计算齿轮圆周速度:满足初估齿轮圆周速度计算齿宽:大齿轮 ,圆整后取;小齿轮(4)验算轮齿弯曲疲劳强度计算当量齿数查书2图3-18得,;查书2 图3-19得,计算弯曲应力强度满足规定。(5)齿轮构造设计齿轮1构造设计由于齿轮1直径太小,故应当将齿轮1做成齿轮轴形式。选用原则构造参数(参看书4110页和书5109页),从而压力角,齿顶高系数,顶隙系数。齿轮2构造设计由于齿轮2直径在2005
8、00范畴内,故应当将齿轮2与轴分开来制造,且做成锻造腹板圆柱齿轮形式(腹板上开6个孔)。由于是单件生产,故采用自由锻,此时没有拔模斜度。同样,压力角,齿顶高系数,顶隙系数。构造参数计算如下(是齿根圆直径,其他参数符号阐明如右图2所示):由于2轴上滚动轴承内径为(参见轴构造设计某些),故取取,又,故,圆整后取,圆整后取取,图2低速级斜齿圆柱齿轮传动设计计算(1)选取齿轮材料、热解决方式小齿轮(齿轮3左旋):45钢,调质解决,硬度为217255HBS;大齿轮(齿轮4右旋):45钢,正火解决,硬度为169217HBS。取小齿轮齿面硬度为230HBS,大齿轮为200HBS。(2)拟定许用应力依照高速级
9、拟定办法可得(3)分析失效形式、拟定设计准则由于设计是软齿面闭式齿轮传动,其重要失效是齿面疲劳点蚀,若模数过小,也也许发生轮齿疲劳折断。因而,该齿轮传动应按齿面接触疲劳强度强度进行设计、拟定主参数,然后再校核轮齿弯曲疲劳强度。(4)初步拟定齿轮基本参数和重要尺寸小齿轮名义转矩选取齿轮传动精度级别初估齿轮圆周速度按预计圆周速度,由书2表3-3初步选用8级精度。初选参数初选:,由书2表3-6取。初步计算齿轮重要尺寸因电动机驱动,载荷稍有冲击,非对称布置,轴钢性较小,取。由书2图3-15查得;查书2表3-5得;取;,从而 按书2表3-7,取原则模数,则中心距圆整后取:调节螺旋角:计算分度圆直径:计算
10、齿轮圆周速度:满足初估齿轮圆周速度计算齿宽:大齿轮 ,圆整后取;小齿轮(5)验算轮齿弯曲疲劳强度计算当量齿数查书2图3-18得,;查书2图3-19得,计算弯曲应力 强度满足规定。(6)齿轮构造设计齿轮3构造设计由于齿轮3直径较小,依照书319章关于圆柱齿轮阐述,应当将齿轮3做成实心式。选用原则构造参数(参看书4110页和书5109页),从而压力角,齿顶高系数,顶隙系数。齿轮4构造设计由于齿轮4直径在200500范畴内,故应当将齿轮4与轴分开来制造,且做成锻造腹板圆柱齿轮形式(腹板上开6个孔)。由于是单件生产,故采用自由锻,此时没有拔模斜度。同样,压力角,齿顶高系数,顶隙系数。构造参数计算如下(
11、是齿根圆直径,其他参数符号阐明如图2所示):由于3轴上滚动轴承内径为(参见轴构造设计某些),故取圆整后取101mm取,又,故,圆整后取,圆整后取取,七.轴及轴上零件(轴承,键)设计计算与校核(1)联轴器和滚动轴承型号以及链轮轮毂宽度是依照轴端直径拟定,并且轴构造设计是在初步计算轴径基本上进行,故先要初算轴径,如下:轴材料选45号钢,对于1轴(减速器高速轴),依照受载状况取C=118,则考虑到该轴段截面上有一种键槽,增大5%,即圆整后,对于2轴(减速器中间轴),依照受载状况取C=113,则圆整后,对于3轴(减速器低速轴),依照受载状况取C=107,则考虑到该轴段截面上有一种键槽,增大5%,即圆整
12、后,对于4轴(开式齿轮传动高速轴),依照受载状况取C=107,则考虑到该轴段截面上有一种键槽,增大5%,即圆整后,(2)联轴器选用选取联轴器类型由于轴转速较高且稍有冲击,为了减小进去载荷,缓和冲击,应选用品有较小转动惯量和具备弹性联轴器,由于弹性柱销联轴器构造简朴、安装以便、耐久性好,故选用弹性柱销联轴器。选取联轴器型号查书2表9-1得工作状况系数,下面分别对电机外伸轴(0轴)与1轴联接和3轴与4轴联接选取联轴器:对于电机外伸轴与1轴联接计算转矩由于电机外伸轴径()远不不大于I轴最小直径(),故按电机外伸轴径选取。查书3表13-7,选用HL3型弹性柱销联轴器。其技术参数:公称转矩,满足;其许用
13、转速,满足;构造参数:其轴孔直径最小为,不不大于1轴最小直径,故联轴器输出端轴径选取;考虑到电机轴外伸长度,积极端选用有沉孔短圆柱形轴孔(J型),因无特殊规定,选用构造最简朴平键单键槽(C型),电机输出端孔径及孔长为;由于无特殊规定,从动端选用构造最简朴长圆柱形孔(Y型),A型键槽,减速器输入端孔径及孔长为。该联轴器标记为 GB5014-85对于3轴与4轴联接计算转矩同样,依照轴径和转矩,查书3表13-7,选用HL5型弹性柱销联轴器。其技术参数:公称转矩,满足;其许用转速,满足;孔径范畴,故孔径大小与相应轴相似。构造参数:因无特殊规定,两半联轴器均选构造最简朴Y型轴孔和C型键槽,减速器输出端孔
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