哈工大机械设计优秀课程设计项目新版说明书.docx
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1、课程设计说明书(论文)课程名称: 机械设计 设计题目:带式输送机传动装置 院 系: 机电工程学院 班 级: 设 计 者: 学 号: 设计时间: 目录一.传动装置总体设计11.1分析或确定传动方案11.2选择电动机21.3计算传动装置总传动比并分配传动比41.4计算传动装置各轴运动和动力参数4二.传动零件设计计算52.1 选择材料、热处理方法及精度等级52.2 确定计算公式62.3 高速级齿轮,初定齿轮传动及齿轮关键尺寸62.4 低速级齿轮,初定齿轮传动及齿轮关键尺寸10三.轴设计计算143.1高速轴设计计算183.2中间轴设计计算183.3输出轴设计计算183.4输出轴强度校核计算18四.键设
2、计和计算22五.校核轴承寿命23六.联轴器选择246.1输入轴联轴器246.2输出轴联轴器24七. 润滑密封设计25八.减速器附件及其说明25一.传动装置总体设计1.1分析或确定传动方案1. 组成:传动装置由电机、减速器、工作机传送带组成。2. 特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀,要求轴有较大刚度。3. 确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大 其传动方案以下依据要求,选择二级斜齿圆柱齿轮减速器,将动力传送到传送带上,实现传送带预先设计参数及其对应功效。设计原始数据要求:传送带初拉力:F=2300N传送带卷筒直径:d=250mm传送带带速:v=1.1m/s相关减速器生产和
3、工作要求:机器产量为大批量;机器工作环境为清洁;机器载荷特征为平稳载荷;机器最短工作年限为六年三班。1.2选择电动机1.2.1选择电动机结构形式电动机分交流电动机和直流电动机两种。因为生产单位通常多采取三相交流电源,所以,无特殊要求时应选择三相交流电动机,其中以三相交流异步电动机应用广泛。所以选择使用三相交流异步电动机,其结构为全封闭式自扇冷式1.2.2选择电动机容量(功率)首先计算工作机有效功率:式中,F传送带初拉力,由设计原始数据,F=2300N; v传送带带速,由设计原始数据,v=1.1m/s。从原动机到工作机总效率:0.960.817式中,联轴器传动效率,由参考文件1P81页表9.1,
4、; 轴承传动效率,由参考文件1P81页表9.1, 齿轮啮合效率,; 卷筒传动效率,。则所需电动机功率:1.2.3确定电动机转速工作机(套筒)转速: 式中,d传送带卷筒轴直径。由设计原始数据,d=250mm。由参考文件1P88页表9.2,两级齿轮传动,所以电动机转速范围为:=(840)84.03=(672.3 3361.4)符合这一范围同时转速为750 r/min、1000 r/min、1500 r/min、3000 r/min四种。综合考虑电动机和传动装置尺寸、质量及价格等原因,为使传动装置结构紧凑,决定选择同时转速为1000 r/min电动机。依据电动机类型、容量和转速,由参考文件1P172
5、页表15.1,选定电动机型号为Y132S-6,其关键性能以下表所表示。电动机型号额定功率/kW同时转速/(rmin)满载转速(rmin)Y132M-1410009602.02.01.3计算传动装置总传动比并分配传动比1.3.1总传动比 由选定电动机满载转速和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为/n960/84.311.41.3.2分配传动比式中分别为一级、二级齿轮传动比。考虑润滑条件,为使俩大齿轮直径相近。高速级传动比为4.0,则2.85。1.4计算传动装置各轴运动和动力参数1.4.1各轴转速: 960r/min 960/4.0240r/min /240/2.85=84.2r/min =
6、84.2r/min1.4.2各轴输入功率: 3.100.993.07kW 23.070.980.972.92kW 22.920.980.972.78kW 21=2.780.990.982.70kW1.4.3各轴输入转矩电动机轴输出转矩=9550 =95503.10/960=3.08Nmm: 3.080.99=3.05 Nmm =3.0540.980.97=1.16 Nmm =1.163.500.980.97=3.14Nmm=3.140.980.99=3.05 Nmm。整理以上数据,制成表格以备用户随时方便查阅。减速器运动学和动力学参数一览表轴名功率转矩转速传动比效率电机轴3.103.08960
7、10.99轴2.793.0596040.95轴2.681.162402.850.95轴2.573.1484.21.000.97卷筒轴2.473.0584.2二.传动零件设计计算2.1 选择材料、热处理方法及精度等级考虑到卷筒机为通常机械,且该齿轮传动为闭式传动。2.1.1 齿轮材料及热处理 材料:高速级小齿轮选择40Cr,齿面硬度为 280HBW 取小齿齿数=20高速级大齿轮选择钢调质,齿面硬度为 240HBW Z=iZ=420=80 取Z=80齿。取小齿轮3齿数=19齿,大齿轮4齿数=2.85=54.15.取=54。 齿轮精度按GB/T100951998,均选择8级精度2.1.2依据所选齿数
8、重新修订减速器运动学和动力学参数。减速器运动学和动力学参数更新后一览表轴名功率转矩转速传动比效率电机轴3.103.0896010.99轴3.073.0596040.95轴2.821.162402.790.94轴2.783.1383.971.000.96卷筒轴2.703.0483.972.2 确定计算公式因为是闭式软齿面齿轮传动,其关键失效形式是齿面接触疲惫点蚀。故根据齿面接触疲惫强度进行设计,再对齿根弯曲疲惫强度进行校核。2.3 高速级齿轮,初定齿轮传动及齿轮关键尺寸因为是软齿面闭式传动,故按齿面接触疲惫强度设计齿轮传动:(由参考文件1式6.21)式中各参数为:小齿轮传输转矩,=3.05 Nm
9、m设计时,因v值未知,K不能确定,初取=1.6。由参考文件1P104表6.6取齿宽系数=0.9初选螺旋角=15。由参考文件1P103页表6.5查得弹性系数。由图6.15选择区域系数 Z=2.43 齿数比比u=4由参考文件1式6.1,端面重合度:由参考文件1式61,轴面重合度:由参考文件16.16查得:=0.775。由图6.26查得螺旋角系数=0.98由参考文件1P145式6.26,许用接触应力,由参考文件1图6.29(e)得接触疲惫极限应力=770MPa =600MPa 小齿轮1和大齿轮2应力循环次数分别为N=60na =60960(282506)=1.38210hN= 由参考文件1P147图
10、8.29查得寿命系数:=1.0, =1.11。由参考文件1P147表8.7,取安全系数=1770=770 =1.11600=666 故取 初算小齿轮1分度圆直径,得=确定传动尺寸:计算载荷系数KK=1.01.151.151.2=1.587。式中,使用系数。由参考文件2表6.3,原动机和工作机工作特征均是均匀平稳,故取 动载系数。分度圆上速度为故由参考文件2P131页图8.7查得 K=1.15。 齿向载荷分布系数。由参考文件2图6.11,因为小齿轮是非对称部署,故查得齿向载荷分布系数K =1.15。 齿间载荷分配系数。由参考文件2表6.4,未经表面硬化8级精度斜齿轮取 K =1.2。对进行修正。
11、d=d=37.18=36.75确定模数= 取=2mm计算传动尺寸中心距: a=103.5276 取整为104mm。差距不大,故无须要使用K来修正模数。螺旋角= =155632。 其它传动尺寸: 取38mm。 =+(510)mm, 取=45mm。4. 齿根弯曲疲惫强度校核 K、T、同上 K=1.587、T=3.05Nmm、=2、=41.60mm计算当量齿数zz/cos20/ cos15.942322.4973 zz/cos80/ cos15.942389.9892由参考文件1,图6.20查得=2.7,=2.25由参考文件1由图6.21查得=1.55,=1.75由参考文件1由图6.22查得重合度系
12、数 =0.72由参考文件1由图6.28查得螺旋角系数 =0.88 由参考文件1由图6.29(f)查得弯曲疲惫极限应力, 小齿轮 大齿轮由参考文件1图6.32查得得弯曲疲惫寿命系数:K=1.0 K=1.0由参考文件1表6.7 查得弯曲疲惫安全系数 S=1.25(1%失效概率)=MPa=结论:满足齿根弯曲疲惫强度。高速级齿轮参数列表法向模数分度圆直径(mm)齿宽齿数螺旋角中心距a(mm)小齿轮241.604520155632104大齿轮166.4038802.4 低速级齿轮,初定齿轮传动及齿轮关键尺寸因为是软齿面闭式传动,故按齿面接触疲惫强度设计齿轮传动:(由参考文件【2】页式6.8)按齿面接触疲
13、惫强度设计:式中各参数为:小齿轮传输转矩,=1.16 Nmm设计时,因v值未知,K不能确定,初取=1.6。由参考文件1P144表8.6取齿宽系数=0.9初选螺旋角=15。由参考文件1P136页表8.5查得弹性系数。由参考文件1图8.14选择区域系数 Z=2.43齿数比比u=2.79由参考文件1页式6.1,端面重合度:由参考文件1页式6.1,轴面重合度:由参考文件1图6.16查得:=0.775。由图6.26查得螺旋角系数=0.98由参考文件1式6.26,许用接触应力,由参考文件1图6.29(e)得接触疲惫极限应力=770MPa =600MPa 小齿轮1和大齿轮2应力循环次数分别为N=60na =
14、60240(282506)=3.456hN= h 由参考文件1图6.29查得寿命系数:=1.0, =1.18(许可局部点蚀)。由参考文件1P147表8.7,取安全系数=1770=770 =1.18600=708 故取 初算小齿轮1分度圆直径,得=确定传动尺寸:计算载荷系数KK=1.01.071.151.2=1.4766。式中,使用系数。由参考文件2页表6.3,原动机和工作机工作特征均是均匀平稳,故取 动载系数。分度圆上速度为故由参考文件1图6.7查得 K=1.07。 齿向载荷分布系数。由参考文件26.11,因为小齿轮是非对称部署,故查得齿向载荷分布系数K =1.15。 齿间载荷分配系数。由参考
15、文件2表6.4,未经表面硬化8级精度斜齿轮取 K =1.2。对进行修正。=51.5701=50.2087确定模数= 取=3mm计算传动尺寸中心距: a=113.362 取整为113mm。差距不大,故无须要使用K来修正模数。螺旋角= =141751。值和初选值相差很小无需修正和值相关数值。其它传动尺寸: 取53mm。=+(510)mm, 取=60mm。齿根弯曲疲惫强度校核 K、T、同上 K=1.4766、T=1.16Nmm、=3、=58.82mm计算当量齿数/cos19/ cos14.297520.880/cos91/ cos14.297559.3453由图8.20查得=2.75,=2.27由图
16、8.21查得=1.55,=1.75由参考文件1图6.21查得重合度系数 =0.73 由参考文件1图6.26查得螺旋角系数 =0.88 由参考文件1图6.28(f)查得弯曲疲惫极限应力, 小齿轮 大齿轮由参考文件1图8.30查得得弯曲疲惫寿命系数: =1.0 =1.0。由表8.7 查得弯曲疲惫安全系数 S=1.25(1%失效概率)=MPa=结论:满足齿根弯曲疲惫强度。低速级齿轮参数列表法向模数分度圆直径(mm)齿宽齿数螺旋角中心距a(mm)小齿轮358.826019141751113大齿轮167.185354三.轴设计计算3.1高速轴设计计算参数: 3.070.993.037kW =3.050.
17、99=3.02 Nmm n=960r/min2.作用在齿轮上力:1451.92N=505.9361N414.7503N选择轴材料选择45号钢调质处理,取得良好综合机械性能。初算轴上最小直径按弯扭强度计算:考虑到轴上键槽合适增加轴直径=16.344。式中, C由许用扭转剪应力确定系数。由参考文件2c表10.2,考虑扭矩大于弯矩,取小值,C=106。 P轴传输功率。 n轴转速。轴承部件结构设计为方便轴承部件装拆,减速器机体用剖分结构。因传输功率小,齿轮减速器效率高,发烧小,估量轴不会很长,故轴承部件固定方法采取两端固定。由此所设计轴承部件结构形式图所表示,然后,可按轴上零件安装次序,从dmin处开
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