搅拌机传动装置设计项目新版说明书.doc
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1、搅拌机传动装置设计说明书 学院: 专业: 班级: 学号: 姓名: 第一章 、设计题目,任务及具体作业一、 设计题目二、 设计任务三、 具体作业第二章、确定传动方案第三章、选择电动机一、选择电动机类型和结构形式二、选择电动机容量三、确定电动机转速四、传动装置总传动比五、传动装置运动和动力参数六、各轴转速、功率和转矩第四章 、齿轮设计及参数计算一、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数二、高速级直齿圆柱齿轮设计计算三、低速级直齿圆柱齿轮设计计算四、各齿轮关键相关参数第五章 、联轴器选择第六章 、轴系零件设计计算一、高速轴二、中速轴三、低速轴第七章、减速器润滑、密封选择第八章、箱体及附件结构设计及选择一
2、、箱体结构二、箱体上附件设计第九章、心得体会第十章、参考文件第一章 设计题目、任务及具体作业一、设计题目用于搅拌机传动装置,传动装置简图(图1-1所表示)。图1-1 传动装置简图1. 工作条件:单班制工作,空载开启,单向、连续运转,载荷平稳,工作环境灰尘较大。2. 原始数据:工作机输入功率7kw,工作机主轴转速90r/min3. 使用期限:工作期限为八年。4. 生产批量及加工条件:小批量生产。二、设计任务1. 选择电动机型号;2. 设计减速器;3. 选择联轴器。三、具体作业1. 减速器装配图一张;2. 零件工作图二张(大齿轮,输出轴);3. 设计说明书一份.第二章 确定传动方案由已知条件可知双
3、螺旋搅拌机主轴转速为90r/min。查机械设计手册中推荐Y系列三相异步电动机技术数据可知,常见有四种转速,即3000、1500、1000、750r/min。由经济上考虑可选择常见同时转速为3000、1500、1000r/min 。所以减速器传动比大致在1133之间,而当传动比i8时,宜采取二级以上传动形式,所以结合传动比选择二级展开式圆柱齿轮减速器,减速器和电动机采取联轴器链接,因有轻微震动,所以用弹性联轴器和电机相连。1-电动机 2联轴器 3减速器 4联轴器 5-工作机主轴 二级展开式圆柱齿轮减速器为二级减速器中应用最为广泛一个,但齿轮相对于轴承位置不对称,要求轴含有较大刚度。输入输出轴上齿
4、轮常部署在远离轴输入、输出端一边,样轴在转矩作用下产生扭转变形和轴在弯矩作用下产生弯曲变形可部分地相互抵消,以减缓沿齿宽载荷分布不均匀现象。高速齿常见斜齿,低速轮可用斜齿或直齿,常见于载荷分布均匀场所。第三章 选择电动机一、选择电动机类型和结构形式电动机类型和结构形式是经过电源、工作条件和载荷等特点来选择。对于搅拌机来说选择Y系列(IP44)三相异步电动机,它能预防灰尘水滴浸入电机内部,自扇冷却,关键用于对开启性能、调速性能及转率无特殊要求通用机械上,而且其结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便。电动机轴径:42 键槽宽:12 键槽深:5二、 确定电动机容量(1)由已知条件工作轴输入功率Pw(
5、KW) Pw = 7KW (2)电动机所需要输出功率Pd(KW) 为了计算电动机所需输出功率Pd,先要确定从电动机到工作机之间总功率总。设1、2、3、分别为弹性联轴器、闭式齿轮传动(设齿轮为经过跑和7级精度齿轮)、滚动轴承(设为球轴承)三者效率。查机械设计课程设计指导表得1= 0.99,2= 0.98,3 = 0.99则传动装置总效率为: 总=122233 = 0.992 x 0.982 x 0.993 =0.9226工作机实际所需要电动机输出功率为: Pd = Pw/总=7/0.9226=7.587KW三、 确定电动机转速传动副传动比合理范围:联轴器传动比:i联=1;两级减速器传动比:i减=
6、949(每级i齿1=37)则传动装置总传动比合理范围为i总= i联i齿1i齿2=1(949)=(949)由已知条件可知搅拌机主轴转速为nd=90r/min则电动机转速可选范围为nm(r/min)nm=i总n=(949)n=9n49n=8104410r/min查机械设计手册常见电动机规格,符合这一范围常见同时加速有3000、1500、1000、750r/min。依据电动机所需功率和同时转速,和其它原因,经综合考虑选择同时转速为1000r/minY型异步电动机Y160-6,其满载转速为970r/min四、 传动装置总传动比 传动装置总传动比:i总= nm/nd=970/9010.78(式中 nm-
7、电动机满载转速,nd-搅拌机工作轴转速,95 r/min)传动装置各级传动比,由展开式二级圆柱齿轮减速器高速级传动比为取,有,则,。即高速减速传动比为,低速传动比为。五、传动装置运动和动力参数0轴(电动机轴)转速 功率 转矩 1轴(高速轴)转速 功率 转矩 2轴(中速轴)转速 功率 转矩 3轴(低速轴)转速 功率 转矩 六、各轴转速、功率和转矩 表3-1 各轴转速、功率和转矩轴0轴1轴2轴3轴转速n(r/min)970970250.1390.30功率P(Kw)1110.8910.6510.33转矩T(Nm)108.30107.21406.621092.49第四章 齿轮设计一、选定齿轮类型、精度
8、等级、材料及齿数1. 齿轮类型按传动方案,选择直齿圆柱齿轮传动2. 齿轮精度等级搅拌机为通常工作机器,速度不高,故选择7级精度等级。3. 齿轮材料选择由机械设计常见材料附表中,选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS;大齿轮材料为45号钢,硬度为240HBS。二者材料硬度差为40HBS。4. 齿轮齿数考虑齿轮根切效应和足够大模数确保齿根弯曲疲惫强度,并减小传动尺寸,选择小齿轮齿数高速轴齿数为,中速轴齿数为,则大齿轮齿数高速轴齿数为,取;中速轴齿数为,取。二、 高速级直齿圆柱齿轮设计计算 1.按齿面接触疲惫强度设计 由设计计算公式(10-9a)进行计算即 (1)确定公式中各计算数值A
9、. 试选择载荷系数B. 计算高速轴小齿轮传输转矩C. 查资料得,选择齿宽系数D. 由表10-6查得材料弹性影响系数E. 由表10-21d按齿面硬度查得小齿轮接触强度极限为,大齿轮接触强度极限为。F. 由式10-13计算应力循环次数 G. 由图10-19查得接触疲惫寿命系数 H. 计算接触疲惫许用应力,取失效概率为1%,安全系数,由式(10-12)得 (2)相关计算I. 计算高速轴小齿轮分度圆直径,代入中较小值 J. 计算圆周速度K. 计算齿宽L. 计算齿宽和齿高之比模数 齿高 齿宽和齿高之比 M. 计算载荷系数依据,齿轮为7级精度,由图10-8查得动载荷系数;经表面硬化直齿轮,由表10-3查得
10、;由表10-2查得使用系数;由表10-4查得7级精度小齿轮相对支承非对称部署时, 代入数据得,由,查图10-13得,故载荷系数N. 按实际载荷系数校正所计算得分度圆直径,由式10-10a得O. 计算模数 2. 按齿根弯曲强度设计由式10-5得弯曲强度设计公式为 1)、 确定公式中各计算值A. 由图10-20c查得小齿轮弯曲疲惫强度极限,大齿轮弯曲强度极限B. 由图10-18查得弯曲疲惫寿命系数,C. 计算弯曲疲惫许用应力取弯曲疲惫安全系数,由式10-12得 D. 计算载荷系数KE. 查取齿数及应力校正系数由表10-5查得 F. 计算大小齿轮并加以比较 G. 设计计算对比计算结果,由齿面接触疲惫
11、强度计算模数大于齿根弯曲疲惫强度计算模数,因为齿轮模数大小关键是取决于弯曲强度所决定承载能力,而齿面接触疲惫强度所决定承载能力,仅和齿轮直径相关,能够取弯曲强度算得模数2.58,并就近圆整为标准值,按接触疲惫强度算得分度圆直径d1= 92.27mm,,算出小齿轮齿数。大齿轮齿数 H.几何尺寸计算计算齿轮分度圆直径 计算中心距 计算齿轮宽度 三、 低速级直齿圆柱齿轮设计计算1. 按齿面接触疲惫强度设计 由设计计算公式(10-9a)进行计算即 (1)确定公式中各计算数值P. 试选择载荷系数Q. 计算高速轴小齿轮传输转矩R. 查资料得,选择齿宽系数S. 由表10-6查得材料弹性影响系数T. 由表10
12、-21d按齿面硬度查得小齿轮接触强度极限为,大齿轮接触强度极限为。U. 由式10-13计算应力循环次数 V. 由图10-19查得接触疲惫寿命系数 W. 计算接触疲惫许用应力,取失效概率为1%,安全系数,由式(10-12)得 (2)相关计算X. 计算高速轴小齿轮分度圆直径,代入中较小值 Y. 计算圆周速度Z. 计算齿宽AA. 计算齿宽和齿高之比模数 齿高 齿宽和齿高之比 BB. 计算载荷系数依据,齿轮为7级精度,由图10-8查得动载荷系数;经表面硬化直齿轮,由表10-3查得;由表10-2查得使用系数;由表10-4查得7级精度小齿轮相对支承非对称部署时, 代入数据得,由,查图10-13得,故载荷系
13、数CC. 按实际载荷系数校正所计算得分度圆直径,由式10-10a得DD. 计算模数 3. 按齿根弯曲强度设计由式10-5得弯曲强度设计公式为 2)、 确定公式中各计算值F. 由图10-20c查得小齿轮弯曲疲惫强度极限,大齿轮弯曲强度极限G. 由图10-18查得弯曲疲惫寿命系数,H. 计算弯曲疲惫许用应力取弯曲疲惫安全系数,由式10-12得 I. 计算载荷系数KJ. 查取齿数及应力校正系数由表10-5查得 F. 计算大小齿轮并加以比较 G. 设计计算对比计算结果,由齿面接触疲惫强度计算模数大于齿根弯曲疲惫强度计算模数,因为齿轮模数大小关键是取决于弯曲强度所决定承载能力,而齿面接触疲惫强度所决定承
14、载能力,仅和齿轮直径相关,能够取弯曲强度算得模数3.54,并就近圆整为标准值,按接触疲惫强度算得分度圆直径d1= 147.30mm,,算出小齿轮齿数。大齿轮齿数 H.几何尺寸计算计算齿轮分度圆直径 计算中心距 计算齿轮宽度 六、各齿轮关键相关参数项目齿轮1齿轮2齿轮3齿轮4模数3344齿数3112137104分度圆直径93363148412齿轮宽度10095155150齿顶圆直径95365150414 第五章 联轴器选择轴联轴器,查表14-1因为转矩改变中等可取, 依据机械设计手册3表22.5-37,选择LH型弹性柱销联轴器:LH3联轴器其公称扭矩,许用最大转速为,轴径为之间,因为电机轴径固定
15、为42mm,而由估算可得1轴轴径为40mm。轴联轴器,查表14-1因为转矩改变中等可取, 机械设计手册3表22.5-37,选择LH型弹性柱销联轴器:LH5联轴器,其公称扭矩,许用最大转速为,轴径为之间,由估算可选两边轴径为55mm. 第六章 轴设计一、 高速轴1. 选择轴材料及热处理方法,考虑到齿轮分度圆和轴径相差不大,选择齿轮轴,选择轴材料为40Cr ,依据毛坯直径,热处理方法为调质2. 确定轴最小直径,依据公式15-2扭转强度估算轴最小直径公式查表15-3, 考虑键:有一个键槽,3. 确定各轴段直径:大于轴最小直径24.69且考虑和联轴器内孔标准直径配合,取,考虑密封圈及定位轴肩高度,取
16、考虑轴承选择6209轴承查机械设计手册3表 20.6-1,、,取 考虑轴承定位,查机械设计手册3表20.6-1 考虑到齿轮分度圆和轴径相差不大,选择齿轮轴,此时 考虑轴承定位,查机械设计手册3表20.6-1 (同一对轴承)4确定和轴长相关参数 (1)机座壁厚,查机械课程设计指导书表5-1 (2)地脚螺栓直径,查机械课程设计指导书表5-1 (3)轴承旁联接螺栓直径,查机械课程设计指导书表5-1 (4)、至外机壁距离C1,查机械课程设计指导书表5-2 (5)、至外机壁距离C2,查机械课程设计指导书5-2 (6)内壁至轴承座端面距离,查机械课程设计指导书 (7)轴承盖螺钉直径,查机械课程设计指导书表
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