机械厂装配车间输送带传动装置设计D2.docx
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1、 中国矿业大学 机械设计课程设计二级展开式圆柱齿轮减速器设计说明书 题目:机械厂装配车间输送带传动装置设计 指导教师:彭玉兴 学院:徐海学院 姓名:许金成 班级: 机自 10-2 班 学号:22101402 目录目录 1 设计任务书设计任务书 . 2 2 传动方案简述传动方案简述 . 2 2.1 传动系统方案的拟定 . 2 2.2 电动机的选择 . 3 2.3 传动比的分配 . 4 2.4 传动系统的运动和动力参数计算 . 4 3 传动设计传动设计 . 5 3.1 V 带传动设计 . 6 3.1.1 原始数据 . 6 3.1.2 设计计算 . 8 3.1.3 带传动主要参数汇总表 . 8 3.
2、1.4 带轮材料及结构 . 8 3.2 低速级圆柱齿轮设计 . 8 3.3 高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算 . 13 3.4 减速器轴及轴上零件的设计 . 17 3.5 减速器滚动轴承的选择 . 25 3.6 键联接和联轴器的选择 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 3.7 减速器箱体及附件的设计 . 29 3.8 润滑方式、润滑剂及密封装置的选择 . 30 设计任务书 1) 设计任务 设计带式输送机的传动系统,要求传动系统中含有 V 带和两级圆柱 齿轮减速器。 2) 原始数据 输送带工作拉力 F/KN 2.0KN 主动滚筒速度 v=1.4 m/s (允许误差 5%); 输送机滚筒直径
3、d=300 mm; 3) 工作条件 单班制工作,单向运输,环境温度不超过 35C。, 工作载荷有轻微振动;电 动电压为 380/220 V 的三相交流电源;半年小修,两年大修。 传动方案简述 传动系统方案的拟定传动系统方案的拟定 带式输送机传动系统方案如下图所示。 带式输送机由电动机驱动。 电动机 2 通过 V 带传动 1 将动力传入两级 圆柱齿轮减速器 3,再经过联轴器 4,将动力传至输送机滚筒 5,带动输 送机 6 工作。传动系统中经 V 带轮减速之后,再通过两级齿轮减速器,其 结构简单, 高速级为斜齿圆柱齿轮传动, 低速级也为斜齿圆柱齿轮传动。 电动机的选择电动机的选择 1) 电动机转速
4、的选择 根据已知条件由计算得知输送机滚筒的工作转速 dvn60000 89.17 r/min; 2) 电动机容量的选择 由已知条件可以算出工作机所需有效功率 Pw= V=2000*1.4/1000=2.8KW1000F3)传动系统总效率 5w输送机滚筒轴至输送带之间的传动效率; c 联轴器效率,c =0.99; g 闭式圆柱齿轮传动效率,g =0.97 b 对滚动轴承效率,b =0.99; b V 带效率,v =0.96; cy输送机滚筒效率,cy =0.97; 估算传动系统总效率 =233445567w 式中 23=v =0.96; 34=bg=0.99 0.97=0.9603; 45=bg
5、=0.99 0.97=0.9603; 56=bc=0.99 0.99=0.9801; 7w=bcy=0.99 0.97=0.9603; 系统总效率 =233445567w =0.96 0.9603 0.9603 0.9801 0.9603=0.8332; 工作机所需要电动机功率 Pr=wP=2.8/0.85=3.2kW; 由文献1表 16-2 所列 Y 系列三相异步电动机技术数据中 可以确定,满足 PmKPr条件的电动机额定功率 Pm应该取 为 7.5kW。 ; 由文献1 表 16-2 初选同步转速为 1440 r/min 和 1000 r/min 的电动机,对应于额定功率 Pm为 7.5kw
6、 的电动机 型号应分取为 Y132S-4-B3 型。 方案的选择方案的选择 Pw=2.8kw wn=89.17r/min Pr=3.2kW Y132S-4-B3 Pm=7.5kW 方案 电动机型号 额定功率 (kW) 同步转速 (r/min) 满载转 (r/min) 总传 动比 II Y132M-4-B3 7.5 1500 1440 28.27 传动比的分配传动比的分配 带式输送机传动系统的总传动比 i=wmnn=1440/89.17=16.1; 由传动系统方案知 i12=1; 按表 3-1 查取 V 带传动的传动比 iv=i23=2-4 则 V 带传动比取为 i23=2.2; 由计算可得两级
7、圆柱齿轮减速器的总传动比 i=i34i45=14.135; 为便于两级圆柱齿轮减速器采用浸油润滑,当两级齿轮的配对材料 相同,齿面硬度 HBS350,齿宽系数相等时,考虑齿面接触强度接 近相等的条件,取高速级传动比: i34=1.3i=4.5 低速级传动比 i45= i/ i34=3.52 传动系统各级传动比分别为: i12=1; i23=2.2; i34=4.5; i45=3.52; 传动系统的运动和动力参数计算传动系统的运动和动力参数计算 传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下: I 轴(减速器高速轴) n3=123ni=14402.2=654 r/min; P3=P113 =3.2 0.
8、96=3.07 kw; T3=955033pn =44.83 N m; II 轴(减速器中间轴) n4=334ni=6544.5=143.11r/min; P4=P334 =3.07 0.9603=2.95 kw; i=16.1 i12=1 i23=2.2 i34=4.5 i45=3.52 n1=1440 r/min P1=3.2 Kw n3=654 r/min P3=3.07 kw T3=44.83 N m T4=955044pn =189.66N m; III 轴(减速箱低速轴) n5=445ni=40.66r/min; P5=P445 =2.95 0.9603=2.83 kw; T5=
9、955055pn=664.70 N m; 将上述计算结果和传动比效率汇总如表: 传动设计 V 带传动设计带传动设计 轴 号 电动机 两级圆柱齿轮减速器 工作机 轴 I 轴 II 轴 III 轴 轴 转速 n(r/min) 1440 654 143.11 40.66 1440 功率 P(kW) 3.2 3.07 2.95 2.83 3.2 转矩 T(N m) 44.83 189.66 664.70 21.22 联接件传动件 V 带 齿轮 齿轮 联轴器 传动比 i 2.2 4.58 3.52 1 传动效率 0.96 0.9603 0.9603 0.9801 n4=143.11r/min P4=2.
10、95 kw T4=196.86 N m n5=40.66r/min P5=2.83kw T5=664.70N m 原始数据原始数据 电动机功率3.2dP kw 电动机转速1440dn r/min V 带理论传动比2vi 单向运转、双班制、工作机为带式运输机 设计计算设计计算 (1) 确定计算功率 Pca Pca =KA Pd 根据双班制工作,即每天工作 16 小时,工作机为带式运输机, 查得工作系数 KA=1.1 Pca =KA Pd=1.1*3.2=3.52 kw (2)选取普通 V 带带型 根据 Pca,nd 确定选用普通 V 带 A 型。 (3)确定带轮基准直径 dd1 和 dd2 a.
11、 初选 小带轮基准直径1dd=100mm b验算带速 5m/s V 20m/s 11100 14407.54m/s60 100060 1000dd nv 5m/sV25m/s 带的速度合适。 c. 计算 dd2 dd212.2 100220di dmm 圆整 dd2 =220 mm (4)确定普 V 带的基准长度和传动中心距 根据 0.7(dd1+dd2) a 0 2(dd1+dd2) 224mm a 0640mm 初步确定中心距 a 0 = 500mm Ld =0212210422a)dd()dd(adddd =2(220 100)2 500(100220)24 500 =1509.85mm
12、 取 Ld = 1600 mm Pca=3.52kw A 型 v=7.54 m/s 1dd=100mm dd2 =220 mm 计算实际中心距 a 01600 1509.85500545.0622ddLLaamm (5)验算主轮上的包角1 3 .57180121adddd = 180220 10057.3500167.490 主动轮上的包角合适 (6)计算 V 带的根数 Z 得 lcaKKPPPZ)(00 P0 基本额定功率 得 P0=1.32 P0额定功率的增量 P0=0.17 K包角修正系数 得0.98K lK长度系数 得0.99lK 002.43()calPZPP K K 取 Z=3 根
13、 (7)计算预紧力 F0 20) 15 . 2(500qvKZvPFca qV 带单位长度质量 q=0.10 kg/m 2min0) 15 . 2(500qvKZvPFca=23.522.5500(1)0.1 7.543*7.54 0.98 =126.37 N 应使带的实际出拉力min00FF (8)计算作用在轴上的压轴力 FP 100min167.42sin2 3 118.82 sin946.822PvFZ FN Ld = 1600 mm a=545mm 包角合适 Z=3 带传动主要参数汇总表 带型 Ld/mm Z dd1/mm dd2/mm a/mm F0/N FP/N A 1600 3
14、100 220 500 118.82 946.8 带轮材料及结构带轮材料及结构 (1)带轮的材料 带轮的材料主要采用铸铁,常用材料的牌号为 HT150 或 HT200 低速级圆柱齿轮设计低速级圆柱齿轮设计 材料:低速级小齿轮选用40 rC钢调质,齿面硬度为小齿轮 260HBS 取小齿齿数1Z=24 低速级大齿轮选用45钢正火,齿面硬度为大齿轮 210HBS z2=3.52 24=84.48 圆整取 z2=85, u=85/24=3.542 min00FF 小齿轮: 45 钢调质 大齿轮: 45 钢正火 1700HMPa 2550HMPa .传动比误差U=(79/24-3.542)/3.542=
15、0.00060.05 可以 (2) 按齿面接触强度设计 1. 确定公式内的各计算数值 因为齿轮分布非对称,载荷比较平稳综合选择 Kt=1.6 查课本由86P图 6-3 选取区域系数 ZH=2.45 应力循环次数 N1=60 n3 j Ln=60 143.11 1 (10 350 16) =84.8 10 N2=8814.8 101.37 103.52Ni1.71 108 由图 6-5 查得接触疲劳寿命系数 Z1N=1.06 Z2N= 1.15 接触强度最小安全系数1limHS 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限lim1700HMPa, 大齿轮的接触疲劳强度极限lim2550HMPa 取失效
16、概率为 1%,安全系数 S=1,则接触疲劳许用应力 H1=1lim1NHZS=1.06 7007421MPa H2=2lim2NHZS=1.15 550/1=632.5MPa lim1lim2()2HHH687.25MPa 许用弯曲应力F 由式 612,XNFFFYYSminlim 弯曲疲劳极限limF 查图 67 得 5401limF2/mmN 4202limF2/mmN 弯曲强度寿命系数1NY 弯曲强度尺寸系数1XY(设模数 m 小于 5mm) 弯曲强度最小安全系数4 . 1limFS 则1540*1*1/1.4385.7F2/mmN 2420*1*1/1.4300F2/mmN 确定齿轮传
17、动精度等级, 按3111/)022. 0013. 0(nPnv估取圆周速度smvt/4,参考 6.7、表 6.8 选取公差组 8 级 小轮分度圆直径1d,由式 65 得 312112uuKTZZZZddHHE 齿宽系数d 查表 6.9,按齿轮相对轴承为非对称布置 载荷系数 K KKKKKVA 查表 6.3 得1AK 动载系数1 . 1AK 齿间载荷分配系数 1 . 1K 齿向载荷分布系数 1 . 1K 载荷系数 K KKKKKVA=1*1.2*1.1*1.1=1.45 材料弹性系数EZ 查表 6.4 得 2/8 .189mmNZE 节点区域系数HZ 查图 63 得5 . 2HZ 重合度系数Z
18、由推荐值得0.78Z 螺旋角系数Z 12cosZ 故2313.52 1189.8*2.5*0.782*1.45.2*18966058.97687.2513.52dmm 法面模数nm 11cos/58.97*cos12 / 242.46nmdzmm 取标准mmm3 中心距a 12/ 2cos3* 2485 /2163.5namzzmm 圆整取164amm 分度圆直径1d 113*2472dmzmm 122485zz 3nmmm 1158amm 圆周速度v 1 1/600003.14*72*143.11/600000.54/vd nm s 齿宽b 10.8*7257dbdmm圆整取60bmm 大轮
19、齿宽2b 257bbmm 小轮齿宽1b 12561bbmm (3 3)齿根弯曲疲劳强度校核计算)齿根弯曲疲劳强度校核计算 确定公式内各计算数值 (1)确定齿数 z Z1=24,z2=85 传动比误差U=(79/24-3.29)/3.29=0.05%0.05 允许 (2)确定齿形系数和应力修正系数 由课本88P表 6.5 查得齿形系数 Y和应力修正系数 Y 122.65,2.21FFYY 121.58,1.775SSYY (3)重合度 tantantantan212211aazz 0013*24*cos203*79*cos2024* tan arccostan2079* tan arccosta
20、n2023*242*33*792*3oo1.71 重合度系数0.250.75/0.69Y 故212*1.45*263000*2.6*1.592*0.8*0.9/ 65*73.63*3158.3/FN mm222*1.45*263000*2.21*1.775*0.8*0.9/ 65*73.63*3150.03/FN mm 4 4)齿轮其它主要尺寸计算)齿轮其它主要尺寸计算 大轮分度圆直径2d 223*85255dmzmm 根圆直径fd 112*722*1.25*364.5ffddhmm 222*2552*1.25*3247.5ffddhmm 172dmm V=0.54m/s 161bmm 257
21、bmm 1NZ=1 2NZ=1.05 顶圆直径ad 112722*378aaddhmm 2222552*3261aaddhmm (5)低速级圆柱齿轮几何参数 项目 小齿轮 大齿轮 模数 m 3 3 齿数 Z 24 85 压力角 20 20 分度圆直径 d 72 255 齿顶高 ha 3 3 齿根高 hf 3.75 3.75 齿顶圆直径 da 78 261 齿根圆直径 df 64.5 247.5 标准中心距 a 164 赤宽 b 61 57 3.3 高高速级圆柱齿轮设计速级圆柱齿轮设计 材料:高速级小齿轮选用40 rC钢调质,齿面硬度为小齿轮 260HBS 取小齿齿数1Z=17 高速级大齿轮选用
22、45钢正火,齿面硬度为大齿轮 210HBS z2=4.57 17=77.69 圆整取 z2=78, u=78/17=4.59 .传动比误差U=(78/17-4.57)/4.57=0.000390.05 可以 (2) 按齿面接触强度设计 1. 确定公式内的各计算数值 因为齿轮分布非对称,载荷比较平稳综合选择 Kt=1.6 查课本由86P图 6-3 选取区域系数 ZH=2.45 应力循环次数 N1=60 n3 j Ln=60 654 1 (10 350 16) =92.20 10 N2=912.20 104.5Ni4.841 108 由图 6-5 查得接触疲劳寿命系数 Z1N=1.0 Z2N= 1
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