学位论文-—带式运输机二级直齿圆柱齿轮减速器课程设计说明书.doc
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1、课 程 设 计设计题目:带式运输机二级直齿圆柱齿轮减速器 系 别 机械工程系 班级 机制专112 学生姓名 何磊 学号 2011541208 指导教师 张成 郭维城 职称 教授 讲师 起止日期:2013年 6 月 17日起至 2013年 6月 28 日止目录机械设计课程设计任务书31、传动装置的总体设计52、传动装置的总传动比及分配63、计算传动装置的运动和动力参数64、带传动设计85、齿轮的设计106、轴的设计计算及校核187、轴承的寿命计算248、键连接的校核2410、联轴器的选择2512、润滑及密封类型选择2613、减速器附件设计2614、主要尺寸及数据2715、设计完成后的各参数281
2、6、参考文献3017、心得体会31机械设计课程设计任务书专业:机械制造及自动化 班级:机制专112 姓名: 何磊 学号:08一、设计题目设计用于带式运输机的展开式二级直齿圆柱齿轮减速器二、原始数据(E6)运输机工作轴转矩T = 1800 Nm运输带工作速度 v = 1.35 m/s卷筒直径 D= 260 mm三、工作条件连续单向运转,工作时有轻微振动,使用期限为10年,小批量生产,单班制工作,运输带速度允许误差为5%。四、应完成的任务1、减速器装配图一张(A0图或CAD图)2、零件图两张(A2图或CAD图)五、设计时间2013年6月17日至2013年6月28日六、要求1、图纸图面清洁,标注准确
3、,符合国家标准;2、设计计算说明书字体端正,计算层次分明。七、设计说明书主要内容1、内容(1)目录(标题及页次);(2)设计任务书;(3)前言(题目分析,传动方案的拟定等);(4)电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算;(5)传动零件的设计计算(确定带传动及齿轮传动的主要参数);(6)轴的设计计算及校核;(7)箱体设计及说明(8)键联接的选择和计算;(9)滚动轴承的选择和计算;(10)联轴器的选择;(11)润滑和密封的选择;(12)减速器附件的选择及说明;(13)设计小结;(14)参考资料(资料的编号 及书名、作者、出版单位、出版年月);2、要求和注意事项必须用钢笔工整的书写在规定格式的设
4、计计算说明书上,要求计算正确,论述清楚、文字精炼、插图简明、书写整洁。本次课程设计说明书要求字数不少于6-8千字(或30页),要装订成册。1、传动装置的总体设计1 电机选择设计内容计算及说明结 果1、选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列鼠笼三相异步电动机。其结构为全封闭自扇冷式结构,电压为380VY系列防护式笼型三相异步电动机2、选择电动机的容量工作机有效功率P=,根据任务书所给数据T=1800Nm,V=1.35,工作机卷筒的n=(601000v)/3.14D=99.22r/min则有:P=(Tn)/9550=180099.22/9550=2.43kw.从电动机到工作机输送带之间的总
5、效率为=式中,分别为V带传动效率, 滚动轴承效率,闭式齿轮传动效率,联轴器效率,卷筒效率。据机械设计手册知=0.96,=0.99,=0.97,=0.99,=0.96,则有: =0.825所以电动机所需的工作功率为:P=2.945KW取P=3KWPw =2.43kWn=99.22r/min1=0.962=0.993=0.974=0.995=0.96=0.825P=2.945KW1、 确定电动机的转速按推荐的两级同轴式圆柱齿轮减速器传动比I=840和带的传动比I=24,则系统的传动比范围应为:I=I=(840)(24)=16160所以电动机转速的可选范围为n=I=(16160)99.22 =(15
6、8715875)符合这一范围的同步转速只有3000r/min一种。查询机械设计手册(软件版)【常有电动机】-【三相异步电动机】-【三相异步电动机的选型】-【Y系列(IP44)三相异步电动机技术条件】-【电动机的机座号与转速对应关系】确定电机的型号为Y100L-2.其满载转速为2880r/min,额定功率为3KW。电动机型号为Y100L-22、传动装置的总传动比及分配设计内容计算及说明结 果1、总传动比 I=29.032、分配传动比因为I=已知带传动比的合理范围为24。故取V带的传动比=3,则I分配减速器传动比,参考机械设计指导书图12分配齿轮传动比得高速级传动比低速级传动比=33、计算传动装置
7、的运动和动力参数设计内容计算及说明结 果1、 各轴的转数电动机轴高速轴中间轴低速轴=2880 r/min2880/3960 r/min960/3.62265.19 r/min265.19/2.67=99.32 r/min=99.32 r/min=2880 r/min=960 r/min=265.19 r/min=99.32 r/min=99.32 r/min2、各轴输入功率2.950.962.83kW2.830.990.97=2.72kW2.720.990.97=2.61kW=2.610.990.99=2.56kW=2.83kW =2.72kW=2.61kW=2.56kW 3、各轴的输出功率0
8、.99=2.80kW0.99=2.69kW0.99=2.58kW0.98=2.53kW=2.80kW=2.69kW=2.58kW=2.53kW3、各轴的输入转矩 输出转矩:0.99=28.150.99=27.870.99=97.950.99=96.970.99=250.960.99=248.450.99=245.970.99=243.51N.mN.mN.mN.mN.m=27.8796.97=248.45=243.51将上述计算结果汇总与下表:带式传动装置的运动和动力参数:轴名功率P KW转矩T Nmm转速r/min传动比效率输入输出输入输出电动机轴2.959.78288030.961轴2.83
9、2.8028.1527.879603.20.962轴2.722.6997.9596.97265.192.670.963轴2.612.58250.96248.4599.3210.98卷筒轴2.562.53245.97243.5199.324、带传动设计设计内容计算及说明结 果1 确定计算功率P据表13-8查得工作情况系数K=1.1。故有: P=KPP=3.402 选择V带带型据P和n有图13-15选用Z带Z带3 确定带轮的基准直径d并验算带速1.初选小带轮的基准直径d有表13-9取小带轮直径d=71mm。验算带速v,有: =10.7 因为10.7m/s在5m/s30m/s之间,故带速合适。 2.
10、计算大带轮基准直径d 取=212mm 新的传动比i=2.98d=71mmv=10.7i=2.984 确定V带的中心距a和基准长度L(1)据式初定中心距a=430mm(2)计算带所需的基准长度 =1316mm由表13-2选带的基准长度L=1400mm(3)计算实际中心距 =472mma=430mm=1316mma=472mm5 验算小带轮上的包角=6 计算带的根数z(1)计算单根V带的额定功率P由和r/min查表13-3得 P=0.50KW据n=2880,i=3.0和Z型带,查13-2得 P=0.04KW查表13-7得K=0.95,K=1.14,于是: P=(P+P)KK=0.58482KW(2
11、)计算V带根数z 故取6根。Z=67 计算单根V带的初拉力最小值(F)由表13-1得Z型带的单位长质量q=0.06。所以 =50N应使实际拉力F大于(F)=50N8 计算压轴力F压轴力的最小值为: (F)=2(F)sin=2650sin168/2 =593N(F)=593N5、齿轮的设计1 、高速级齿轮设计设计内容计算及说明结 果1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1)按要求的传动方案,选用圆柱直齿轮传动; 2)运输机为一般工作机器,速度不高,故用8级精度;(GB1009588) 3)材料的选择。小齿轮材料为45钢(调质)硬度为241286HBS,大齿轮的材料为ZG310-570钢(正火)硬
12、度为163197HBS。 4)选小齿轮齿数为Z=32,大齿轮齿数Z可由Z=得 Z=116;直齿圆柱齿轮45钢ZG310-570钢小齿轮调质处理大齿轮正火处理8级精度z1=32z2=1162、按齿面接触强度设计3、按齿根弯曲强度设计4、尺寸计算按公式: (1)确定公式中各数值 1)试选K=1.5。 2)选取齿宽系数=0.8。 3)计算小齿轮传递的转矩,由前面计算可知: T=2.82N。 4)查的材料的弹性影响系数Z=188MP 5)由表11-1,取=664MP=255MP (2) 计算 确定小齿轮分度圆直径d,代入 中较小的值 1)计算小齿轮的分度圆直径d,由计算公式可得: =77.1mm 2)
13、计算圆周速度。 v=4.0m/s 3)计算齿宽b b=0.877.1=61.7mm 4)计算模数与齿高 模数据表4-1取m=2.5 齿高 5) 计算齿宽与齿高之比 (3).按齿根弯曲疲劳强度设计 按公式: (1)确定计算参数 1)计算载荷系数查取齿形系数 查得Y=2.56,Y=2.16查取应力校正系数 查得Y=1.63,Y=1.85 2)查得小齿轮的弯曲疲劳强度极=600MP,大齿轮的弯曲疲劳强度极限=220MP计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.25,则有: =480Mp =176MP 3)计算大、小齿轮的 ,并加以比较 =0.0087 =0.023经比较大齿轮的数值大。 (2)
14、设计计算 Z3.6332=116新的传动比i3.634.几何尺寸计算(1)计算分度圆直径 mm (2)计算中心距 a=185mm(3)计算齿轮宽度 b= B=70mm,B=65mm由此设计有名称计算公式结果/mm模数m2.5压力角齿数32116传动比i 3.63分度圆直径80290齿顶圆直径85295齿根圆直径74284中心距185齿宽7065T=28.2N.m=664MPa=255MPa=77.1mm4.97m/sh=5.4mm480MPa176MPa116 80mm290mm a=185mm b=61.7mm=70mm=65mm2、低速齿轮的设计设计内容计算及说明结 果1选、定齿轮类型、精
15、度等级、材料及齿数1)按要求的传动方案,选用圆柱直齿轮传动; 2)运输机为一般工作机器,速度不高,故用8级精度;(GB1009588) 3)材料的选择。小齿轮材料为45钢(调质)硬度为241286HBS,大齿轮的材料为ZG310-570钢(正火)硬度为163197HBS。 4)选小齿轮齿数为Z=32,大齿轮齿数Z可由Z=得Z=86;直齿圆柱齿轮45钢ZG310-570钢小齿轮调质处理大齿轮正火处理8级精度z1=32z2=862、按齿面接触强度设计3、按齿根弯曲强度设计4、尺寸计算 按公式: (1)确定公式中各数值 1)试选K=1.5。 2)选取齿宽系数=0.8。 3)计算小齿轮传递的转矩,由前
16、面计算可知: =9.8N。 4)查的材料的弹性影响系数Z=188MP 5)由表11-1,取=664MP=255MP (2) 计算 确定小齿轮分度圆直径d,代入 中较小的值 1)计算小齿轮的分度圆直径d,由计算公式可得: =116mm 2)计算圆周速度。 v=1.8m/s 3)计算齿宽b b=0.8116=92.8mm 4)计算模数与齿高 模数据表4-1取m=4 齿高h=2.25=2.25 5) 计算齿宽与齿高之比 =11.46 (3).按齿根弯曲疲劳强度设计 按公式: (1)确定计算参数 1)计算载荷系数查取齿形系数 查得Y=2.56,Y=2.16查取应力校正系数 查得Y=1.63,Y=1.8
17、5 2)查得小齿轮的弯曲疲劳强度极=600MP,大齿轮的弯曲疲劳强度极限=220MP计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.25,则有: =480Mp =176MP 3)计算大、小齿轮的 ,并加以比较 =0.0087 =0.023经比较大齿轮的数值大。 (2)设计计算Z2.6732=86 新的传动比i2.674.几何尺寸计算 (1)计算分度圆直径 (2)计算中心距 a236mm (3)计算齿轮宽度 b116=92.8mm B=100mm,B=95mm由此设计有:名称计算公式结果/mm模数m4 齿数3286传动比2.67分度圆直径128344齿顶圆直径136350齿根圆直径118338中
18、心距236齿宽10095T2=98N.m=664MPa=255MPa=116mmV=1.8m/smmh=8.1mmF1=480MPaF2=176MPaZ1=32Z2=86d1=128mmd2 =344mma=236mm b=92.8mm=100mm=95mm6、轴的设计计算及校核1、 高速轴的设计设计内容计算及说明结 果1、已知条件功率转矩转速2.83Kw28.15Nm960r/min2、选择轴的材料因传递的功率不大,并对重量及结构尺寸无特殊要求,故选用常用的材料45钢,调制处理45钢,调制处理 F=703.75NF=1574NF=18553、求作用在齿轮上的力已知高速级小齿轮的分度圆直径为d
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