铸工车间自动送砂带式运输机传动装置设计-课程设计说明书.doc
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1、机 械 设 计 基 础课 程 设 计学生姓名:陈翔学 号:05873738年 级:大三院 (系):材料工程学院指导教师: 时 间:2016.01.22 上海大学 设计计算及说明结果一.机械设计课程设计任务书l.题目:铸工车间自动送砂带式运输机传动装置设计2.任务: (1).减速器装配图(1号)1张 (2).低速轴工作图(3号)1张 (3).大齿轮工作图(3号)l张 (4).设计计算说明书 1份3.时间:2016年1月11日至1月22日4.设计参数: (1).传动带鼓轮转速n=150r/min (2).鼓轮轴输入功率P=3.3kW (3).使用年限:6年5.其它条件:两班制16小时工作、连续单向
2、运转、载荷平稳,有轻微振动、设计计算及说明结果二、传动方案2.1 传动方案说明一、选择传动机构类型的基本原则为:1.传递大功率时,应充分考虑提高传动装置的效率,以减少能耗、降低运行费用。2.载荷多变和可能发生过载时,应考虑缓冲吸振及过载保护问题。3.传动比要求严格、尺寸要求紧凑的场合,可选用齿轮传动或蜗杆传动。4.在多粉尘、潮湿、易燃易爆场合,宜选用链传动、闭式齿轮传动或蜗杆传动。根据本次课程设计的要求,此设计采用的传动方案为单级圆柱齿轮传动。二、传动装置的合理布置传动装置布置的原则:1.传动能力小的带传动应布置在高速轴。 2.开式齿轮传动应布置在低速轴。这样具有以下优点:1.适用于中心距较大
3、的传动。2.具有良好的挠性,可缓冲吸收振动。3.过载时出现打滑现象,使传动失效,但可防止其他零件损坏。4.结构简单成本低。缺点:外廓尺寸大、无固定传动比、寿命短、传动效率低。结论:对于此传动装置的要求,低速轴由于其要求以固定的传动比传动,且所需传动效率很高,所以齿轮传动适用。设计计算及说明结果2.2 电动机的选择2.2.1 电动机的类型和结构型式类型:根据电源及工作机条件,由教材P196表20-1选用卧式封闭型Y(IP44)系列的三相交流异步电动机ZBK22007-88 2.2.2选择电动机容量: (1)工作机所需功率PW=3.3kW(2)电动机的输出功率Pd Pd=PW/电动机至工作机主动轴
4、之间的总效率:0.960.990.960.86;式中,为V带的效率, 为滚动轴承的效率,为圆柱齿轮的效率,为联轴器的效率,为滑动轴承的效率。 所以电动机输出功率:Pd= Pw /=3.3/0.86=3.84kW(3)确定电动机额定功率:PedPd,根据教材P196选择电动机,电动机额定功率为Ped=4.0kW2.2.3选择电动机的转速由教材P4表2-1:得推荐的传动比合理范围,V带传动的传动比i24,单级圆柱斜齿轮减速器传动比i36,则总传动比合理范围为i624,电动机转速的可选范围为r/min。查课程设计指导书P196表20-1,可选择同步转速1000r/min、1500r/min和3000
5、r/min的三种电机。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,选定型号为Y112M4的三相异步电动机,额定功率为4.0kw,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。2.2.4选择电动机的型号:查教材P196表 20-1型号额定功率同步转速满载转速质量额定转矩最大转矩Y112M44.015001440432.22.3总=0.86Pd=3.84kWPed=4.0kW设计计算及说明结果2.2.5 电动机外形简图和主要安装尺寸 (教材P197表20-2) 电动机外形示意图(1).电动机的主要技术数据表:电动机型号额定功率(kW)电动机转速(r/min)质量
6、(kg)同 步满 载Y112M44.015001440432.3 总传动比的确定和各级传动比的分配2.3.1 理论总传动比i总nmnw14401509.602.3.2各级传动比的分配及其说明取V带传动比:i带2.1电动机型号Y112M4i总9.60i带2.1设计计算及说明结果则单级圆柱齿轮减速器传动比 i齿i总i带9.62.14.50由于i齿轮值一般取36所以i齿轮符合其常规范围。2.4 计算传动装置的运动和动力参数2.4.1 各轴的理论转速电动机轴:n0nm1440 r/min高速轴: nn0/i带 1440/2.1685.71r/min低速轴: nn/i齿轮685.71/4.5152.38
7、 r/min2.4.2 各轴的输入功率电动机轴:P0Ped4.0 kW高速轴: PP0带4.00.963.84kW低速轴: PP齿轮滚动轴承3.840.973.65 kW2.4.3 各轴的理论转矩电动机轴:T0 9550P0 /n0 95504.0/144026.53 Nm高速轴: T9550P/n95503.8/685.7152.92 Nmm低速轴: T9550P/n95503.65/152.38228.75 Nm2.4.4 各轴的运动和动力参数汇总表轴P(kW)n(r/min)T(Nm)电动轴O4.0144026.53高速轴I3.84685.7152.92低速轴II3.65152.3822
8、8.75i齿4.50n01440 r/min=685.71 r/minn152.38 r/minP0Ped4.0 kWP3.84 kWP3.65 kWT026.53 NmT52.92 NmT228.75 Nm设计计算及说明结果三. 传动设计3.1 V带传动3.1.1 V带传动的设计计算1、确定计算功率Pc由课本表8-8“工作情况系数KA”查得KA=1.1故Pc=KAP=1.1 4.0=4.4kW (2)选取普通V带型号 根据Pc=4.4kW,n1=1440 r/min,由教材P157图8-11,确定选用A型。d1=75100mm (3)小带轮基准直径d1及大带轮基准直径d2由教材P155表8-
9、7“V带轮最小基准直径”及其注,取d1=90mm,d2= (n1 /n2)*d1=(1440/685.71)*90 =199mm由教材P157表8-9取d2=200mm误差=d/d2=(200-189)/200100%=0.5%5% 故允许。 (4)验算带速VV=(d1n1)/(601000)=(3.14144090 /(601000)=6.78m/s, 在525m/s范围内,带速合适。(5)V带内周长度Ld和中心距a0.7(d1+d2)a02(d1+d2) 203mma0120主动轮包角合适。 (7)V带根数z, 由教材式8-19得 z =Pc/P0 = Pc/( P0+P0)* K*KL
10、由n1=1440r/min,d1=90mm, i带=2.1查教材P151页表8-4用插入法得:P0=1.064kW 由教材P153表8-5得: P0=0.17kW查教材P155表8-6得 K=0.97 查教材P145表8-2得 KL=0.98则Z=Pc/(P0+P0) KKL=4.4/(1.064+0.17)*0.97*0.98=3.76 取Z=4根式中: P0 单根V带的基本额定功率; P0单根V带额定功率增量; K 包角系数; KL 长度系数。(8)作用在带轮轴上的压力FQ 由表8-3得A型带的单位长度质量q=0.105kg/m 所以:F0=(500*Pc)/zv*(2.5/K)-1 +q
11、v F0=(500*4.4)/(4*6.78)*(2.5/0.97)-1 +0.1*6.78=133N计算轴压力FQ=2Z*F0*sin(1/2)=2*4*133*sin(168/2)=1058NV带传动主要传动参数见下表:带型Ld(mm)D1(mm)D2(mm)a(mm)Z(根)F0(N)Fp(N)V(m/s)KAA155090200544413310586.781.13.1.2带轮结构设计:由于带轮低速运转(V30m/s),所以采用铸铁材料,常用材料的牌号为HT150或HT200。1、小带轮:D=dd=125mm; d=38; 2.5d 3d=95114mm; dd2.5d 3d故小带轮采
12、用实心式。带轮的基本尺寸如下: (mm)槽型febbdhahfA10150.313.2112.758.7634槽型Bdaddd1dlA50104.510072.238502、大带轮:D=355mm300mm d=38; d1=1.9d=72.2; l=1.5d=1.5*38=57mmdd-d1=355-72.2=282.8100mm故大带轮采用椭圆轮辐式。带轮的基本尺寸如下: (mm)槽型febbdhahfA10150.313.2112.758.7638槽型BD1D0dd1d0lCA508779,63872.23.760103.2齿轮传动设计计算 3.2.1齿轮的设计计算1、齿轮传动设计计算(
13、1)选择齿轮类型、材料、精度等级及齿数1选用斜齿圆柱齿轮传动。2选用软齿面、闭式传动。由课本表10-1得小齿轮:45钢,调质处理HBS=197286; sHlim1=550620 MPa sFE1=410480 MPa取HBS=230 sHlim1=600MPa sFE1=425 MPa大齿轮:45钢,正火处理HBS=156217; sHlim1=350400 MPa sFE1=280340 MPa取HBS=200 sHlim1=380MPa sFE1=300 MPa查教材P207“最小安全系数SH,SF的参考值”得 SH=1.0 SF=1.25sH1=sHlim1/SH=600/1.0=60
14、0 MPasH2=sHlim2/SH=380/1.0=380 MPasF1=sFE1/SF=425 /1.25=340 MPasF2=sFE2/SF=287/1.25=240MPa3初选精度等级8级。4初选小齿轮齿数:Z1=24大齿轮齿数:Z2=i齿轮*Z1=4.5*24=108取Z2=108实际传动比为i=108/24=4.505选取螺旋角=142、 按齿面接触强度设计1)由设计计算公式试算小齿轮分度圆直径公式内的各参数值(1)试选“载荷系数K” (1.21.4)得 K=1.3(2)计算小齿轮传递的转矩(3) 由表10-7 选取齿宽系数d=1(4) 由表10-5 查得材料的弹性影响系数(5)
15、 由图10-5得区域系数 ZH=2.5(6) 计算接触疲劳强度用重合度系数 Z t=arctan(tann/cos)=arctan(tan20/cos14)=20.562 =d Z1tan/=1.905(7)由式(10-23)可得螺旋角系数(8)小齿轮上的转矩T1:T1=52920N.mm(9)小齿轮分度圆直径d1: D1(2KT1/yd)(u+1/u)(ZEZHZ/sH1)21/3 =(21.352920/1.0)(4.5+1/4.5)(189.82.50.985/380)21/3 =47.281mm7调整分度圆小齿轮直径计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度v v=pd1n1/(60*100
16、0)=3.1447.2811440/(601000)=3.56m/s齿宽b b=ydd1=147.281=47.281mm计算实际载荷KH由表10-2查得使用系数KA=1根据v=3.56m/s,8级精度,由图10-8查得动载系数Kv=1.12齿轮的圆周力=252920/47.28=2.24103N.mm=12.24103/47.28=47.736N/mm100N/mm查表10-3得齿间载荷分配系数=1.451由表10-4用插值法查得8级精度,小齿轮相对支承非对称布置时,=1.4则载荷系数为=11.121.41.145=2.275由式(10-12),可得按实际载荷系数算得的分度圆直径=及相应的齿
17、轮模数mn=d1cos/z1=56.9750.97/24=2.303mm3按齿根弯曲疲劳强度设计由式(10-20)试算齿轮模数,即:(1)试选KFt=1.3(2)由式(10-18)可计算弯曲疲劳强度的重合度系数Y弯曲疲劳强度用重合度系数 b=arctan(tancost)=arctan(tan14cos20.562)=13.140v=/(coscos)=1.739ZV1=26.37ZV2=118.68YFa1=2.62YFa2=2.11YSa1 =1.60; YSa1 =1.82d1=48.74 V=3.67m/s b=48.74 mmh =3.105mm齿形系数和齿根修正系数:ZV1 =Z1
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