带式运输机传动装置的优秀课程设计.doc
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1、机械设计课程设计说明书设计题目 带式运输机传动装置设计 机械工程学院 院(系) 农业机械化及自动化 专业年级 设计者 指导老师 年 月 日宁 夏 大 学目录1传动方案分析论证41.1传动装置组成41.2传动装置特点41.3 确定传动方案41.4 传动方案分析42.电动机选择42.1选择电动机类型42.2选择电动机功率42.3确定电动机转速53.传动比计算及分配53.1总传动比53.2分配传动比54.传动装置运动及动力参数计算64.1各轴转速64.2各轴功率64.3各轴转矩65.减速器外传动件设计75.1选择V带型号75.2确定带轮基准直径75.3验算带速度75.4确定中心距和V带长度75.5验
2、算小带轮包角 85.6确定V带根数85.7计算初拉力85.8计算作用在轴上压力85.9带轮结构设计86.高速级斜齿圆柱齿轮设计计算 96.1 选择材料、热处理方法和公差等级96.2 初步计算传动关键尺寸96.3 确定传动尺寸 106.4 校核齿根弯曲疲惫强度126.5计算齿轮传动其它几何尺寸137.低速级直齿圆柱齿轮设计计算147.1选择齿轮材料147.2确定齿轮许用应力147.3计算小齿轮分度圆直径157.4验算接触应力157.5验算弯曲应力 167.6计算齿轮传动其它尺寸167.7齿轮作用力计算178中间轴设计计算178.1已知条件178.2选择轴材料188.3初算轴径188.4结构设计1
3、88.5键连接208.6轴受力分析208.7校核轴强度228.8校核键连接强度228.9校核轴承寿命229.高速轴设计和计算239.1已知条件239.2选择轴材料239.3初算最小轴径239.4结构设计249.5键连接269.6轴受力分析269.7校核轴强度289.8校核键连接强度299.9校核轴承寿命2910.低速轴设计和计算3010.1已知条件3010.2选择轴材料3010.3初算轴径3010.4结构设计3010.5键连接3210.6轴受力分析3210.7校核轴强度3410.8校核键连接强度3410.9校核轴承寿命3511 润滑油和减速器附件设计选择3511.1润滑油选择3511.2油面指
4、示装置3511.3视孔盖3611.4通气器3611.5放油孔及螺塞3611.6起吊装置3611.7起盖螺钉3611.8定位销3612箱体结构设计3713设计小结3814参考文件38附:装配图和零件图设计任务带式运输机传动装置设计。已知条件:1运输带工作拉力F = 2 kN;2运输带工作速度v = 1.1 m/s;3滚筒直径D = 300 mm;4滚筒效率j=0.96(包含滚筒和轴承效率损失);5工作情况:两班制,连续单向运转,载荷较平稳;6使用折旧期:8年;7工作环境:室内,灰尘较大,环境最高温度35;8动力起源:电力,三相交流,电压380/220V;9检修间隔期:4年一次大修,2年一次中修,
5、六个月一次小修;10制造条件和生产批量:通常机械厂制造,小批量生产。图1动力及传动装置DvF设计计算及说明结果1.传动方案分析论证机器通常是由原动机、传动装置和工作机三部分组成。其中传动装置是将原动机运动和动力传输给工作机中间装置。它通常含有减速(或增速)、改变运动形式或运动方向和将动力和运动进行传输和分配作用。1.1传动装置组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。1.2传动装置特点:齿轮相对于轴承位置不对称,故沿轴向载荷分布不均匀,要求轴有较大刚度。1.3 确定传动方案:合理传动方案首先应满足工作机性能要求,还要和工作条件相适应。同时,还要求工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、使用维
6、护方便、工艺性和经济性好。若要同时满足上述各方面要求是比较困难。所以,要分清主次,首先满足关键要求,同时要分析比较多个传动方案,选择其中既能确保关键,又能兼顾其它要求合理传动方案作为最终确定传动方案。初步确定传动系统总体方案为二级展开式圆柱齿轮减速器,设计图以下:图一:传动系统总体方案设计图1.4 传动方案分析:结构简单,采取带传动和齿轮传动组合,即可满足传动比要求,同时因为带传动含有良好缓冲,吸振性能,适应大起动转矩工况要求,成本低,使用维护方便。2.电动机选择2.1选择电动机类型依据用途选择Y(IP44)系列通常见途全封闭式自冷式三相异步电动机2.2选择电动机功率由已知条件可知,传送带所需
7、拉力F=2KN,传输带工作速度 v=1.1 m/s,故输送带所需功率为 =2.2KW由【2】表1-7查得滚筒效率 =0.96,轴承效率 =0.99,联轴器效率 =0.99,带传动效率 =0.96,齿轮传输效率 =0.97。电动机至工作机之间传动装置总效率为=0.8246电动机总传输效率为 =2.66kw查2表12-1,选择电动机额定功率为 =3KW2.3确定电动机转速由已知,滚筒直径为 D=300mm,工作速度为 v=1.1 m/s,所以输送带带轮工作转速为 =70V带传动比 =24,二级减速器常见传动比为 =840总传动比范围 =*=16160电动机转速范围为 =*=112011200 查2
8、表12-1,符合这一转速范围电动机同时转速有 1500,3000三种,初选 1500,满载转速=1420型号Y100L2-4电动机。3.传动比计算及分配3.1总传动比=20.283.2分配传动比依据带传动比范围,取V带传动比为 =2.46,则减速器传动比为 i=8.23高速级传动比为 =3.273.39。取=3.3低速级传动比为 =2.494.传动装置运动及动力参数计算4.1各轴转速轴(高速轴) 轴(中间轴) 轴(低速轴) 轴(滚筒轴)4.2各轴功率轴(高速轴)=*=0.96*2.66kw =2.55kw轴(中间轴)=*=0.99*0.97*2.55kw=2.45kw轴(低速轴)=*=0.45
9、*0.99*0.97kw=2.35kw轴(滚筒轴)=*=0.99*0.99*2.35kw=2.31kw4.3各轴转矩电动机轴 =9550*=9550*=17.89轴(高速轴)=9550*=9550*=42.19轴(中间轴)=9550*=9550*=133.77轴(低速轴)=9550*=9550*=319.51轴(滚筒轴)=9550*=9550*=314.07表一 传动装置各轴关键参数计算结果轴号输入功率P/kW转速n/(r/min)转矩T/N m传动比i电动机轴2.66142017.89=2.46=3.3=2.49轴(高速轴)2.55577.2342.19轴(中间轴)2.45174.91133
10、.77轴(低速轴)2.3570.24319.51轴(滚筒轴)2.3170.24314.075.减速器外传动件设计5.1选择V带型号 考虑到在和变动较小,查【1】表7-5得工作情况系数 =1.1,则=*=1.1*2.66kw=2.93kw依据=1420r/min,=2.93kw,由【1】图7-17选择A型一般V带。5.2确定带轮基准直径由【1】图7-17可知,A型一般V带推荐小带轮直径=80100,选小带轮=100mm,则大带轮直径为=*=2.46*100mm=246mm,由【1】表7-7,取=250mm。5.3验算带速度=7.45m/s25m/s5.4确定中心距和V带长度依据0.7(+)mm=
11、245mm 5.6确定V带根数查【1】表7-9 =0.95,由表7-3得,=1.11,由表7-10得,=0.17,由表7-8,得=0.63z= = =3.47取整z=45.7计算初拉力由【1】表7-11查得V带单位长度质量m=0.1kg/m,则单根V带张紧力=500()+0.1=103.97N5.8计算作用在轴上压力Q=2zsin =24103.7sin =813.3N5.9带轮结构设计小带轮采取实心质,由【1】表7-4,e=150.3,=9,取f=10.在【2】表12-5查得=28mm轮毂宽:=(1.52.0)=4256mm,初选 =50mm轮缘宽:=(z-1)*e+2f=65mm大带轮采取
12、孔板式结构,轮缘宽可和小带轮相同,轮毂宽可和轴结构设计同时进行。6.高速级斜齿圆柱齿轮设计计算6.1 选择材料、热处理方法和公差等级考虑到带式运输机为通常机械,故大、小齿轮均选择45钢,小齿轮调质处理,大齿轮正火处理,由【3】表8-17齿面平均=236, =190HBW,HBW-=46HBW,在3050HBW之间。选择8级精度6.2 初步计算传动关键尺寸因为平均硬度小于350HBW,则齿轮为软面闭式传动,故按齿轮接触强度进行设计(外啮合)。(1) 小齿轮传输转矩为 =42190N*mm(2) 初选 =1.2,由【3】表8-18得 =1.1(3) 由【3】表8-19得弹性系数 =189.8(4)
13、 初选 =12,由【3】图9-2查得 查得节点系数 =1.72。(5) 齿轮传动比为 u=3.3,初选 =23,则=u*=3.3*23=75.9,取整数76,则端面重合度为=1.88-3.2*()cos=1.66 轴向重合度为 =0.318*=1.71 (6) 由3图8-3查得 重合度系数 =0.775(7) 由3图11-2查得 螺旋角系数=0.99(8) 许用接触应力可用下式计算=计算=2HBW+69=2*236+69=541MPa =2HBW+69=2*190+69=449 MPa大小齿轮应力循环次数为=60* *a =60*577023*2*8*365*8=1.618*h= =4.903
14、*h由【3】图 8-5 查得 寿命系数 =1.0,=1.05取安全系数 =1.0则小齿轮许用接触应力为 =541 MPa大齿轮许用接触应力为 =471.45 MPa故=472 MPa初算小齿轮分度圆得 = =41.03mm6.3 确定传动尺寸计算载荷系数 查得使用系数 =1.0v= = =1.24m/s由3图 8-6 查得 齿间载荷分配系数 =1.05由3图 8-7 查得 齿向载荷分配系数 =1.21由3表 8-22 查得 齿间载荷分配系数 =1.2载荷系数 k=*=1.*1.05*1.21*1.2=1.52对进行修正,因和k有较大差异,故需对由计算出进行修正=*=41.03*=44.39mm
15、确定模数 =1.89 取整 =2中心距 =101.21mm 圆整 =100mm螺旋角为 =arcos=8.1因值和初选值相差较大,故对和相关参数进行修正,由【3】图9-2查得,=2.48端面重合度系数 =1.88-3.2,()cos=1.68轴向重合度为 =0.318=1.37 由【3】图8-3查得 重合度系数 =0.774由【3】图11-2查得 螺旋角系数=0.992 = =44.66mm正确计算圆周速度为v= =1.35m/s由图8-6 查得 动载荷系数 =1.09k=*=1.0*1.08*1.21*1.2=1.58=*=*=45.24mm=1.95,取标准值 =2=mm=46.46mm=
16、mm=116.68mmb=*=1.1*46.46=50.11mm,取整 =50mm=+(510)mm 取=60mm6.4 校核齿根弯曲疲惫强度齿根疲惫强度条件其中 k=1.52,=42190Nmm,=2,=46.46mm,b= 50mm齿形系数 和应力修正系数,当量齿数为=23.70=78.32由3图 8-8 查得 =2.68,=2.25由3图8-9查得 =1.57,=1.76由3图 8-10 查得 重合度系数 =0.72由3图11-3查得 螺旋角系数 =0.93许用弯曲应力 由3表 8-11 查得 弯曲疲惫极限应力为=1.8HBS=425MPa=1.8HBS=342 MPa由3图 8-11查
17、得 寿命系数 = =1由3表 8-20 查得 安全系数 =1.6 =265.6MPa=213.8MPa= =83.03 MPa,则 = = =78.14 MPa 6.5计算齿轮传动其它几何尺寸端面模数 = = =2.0齿顶高 = =1*2=2齿根高 =( )=(1+0.25)*2=2.5mm全齿高 h=+=2+2.5=4.5mm顶隙 c=0.285*2=0.5 齿顶圆直径= 齿根圆直径 7.低速级直齿圆柱齿轮设计计算7.1选择齿轮材料同前小齿轮调质 ,236HBW 大齿轮正火 ,190HBW7.2确定齿轮许用应力 许用接触应力:由1表8-39 知 =由1表8-10查得 故应按接触极限应力较低计
18、算,只需求出大齿轮对于正火齿轮 =1.0因为载荷稳定,故按1表8-41,求轮齿应力循环次数=60=60174.91283658=4.9循环基数由1图8-41查适当HBS为300时,因 =1=许用弯曲应力由1式8-46 知 由1表8-11知取 单向传动取 同,所以得7.3依据接触强度,求小齿轮分度圆直径由1式8-38 初步计算 (表8-9) 取mm mm 取=95mm选定 =432.49=107.7 取107 取m=2 7.4验算接触应力由18-37知 取=1.76 =1 =271齿轮圆周速度由图8-39查得=1.15(8级精度齿轮)=1.762711 =421.892 接触强度足够7.5验算弯
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