654523965机械设计课程设计带式运输机传动系统设计(含全套CAD图纸).doc
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1、贵州师范大学机械设计课程设计计算说明书2011-2012学年第一学期 学院:机电工程学院 专业:机械设计制造及其自动化 学生姓名:liuray 学号:课程设计题目:带式运输机传动系统设计指导教师: 全套CAD图纸,联系1538937062012年01月09日目录一、 传动方案拟定4二、 电动机的选择4三、 分配的传动系统的传动比6四、 传动系统的运动和动力参数计算6五、传动零件的设计及几何尺寸的计算7 5.1低速级直齿轮传动设计及校核85.2高速级齿轮传动的设计及校核13六、 轴的设计计算20 6.1中间轴的设计20 6.2输入轴的设计28 6.3输出轴的设计33七、 滚动轴承的校核计算41
2、7.1 7310C轴承的校核计算41 7.2 7307C轴承的校核计算43 7.3 7316C轴承的校核计算45八、箱体及其附件的结构设计47九、设计总结56带式运输机传动系统设计(第二组10)1. 带式运输机传动系统示意图2. 工作条件 运输机工作平稳,单向运转,单班制工作(每班按8h计算),使用年限8年,每年250天,允许运输带速度误差为5%。 3. 原始数据(所选题号10)已知条件:运输带拉力F=4200N 运输带速度V=2.05m/s 卷筒直径D=680mm 总体设计(文中未注明出处的图和表均来源于课本教材机械设计/龙振宇主编.北京:机械工业出版社,2002.7)一 传动方案的拟定根据
3、已知条件计算出工作机卷筒的转速为 选用同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机,可估算出传动装置的总传动比i约为1530。二 电动机的选择1) 电动机类型的选择:电动机的类型根据动力源和工作条件,选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。2) 电动机功率的选择: 因为运输机工作平稳,查课本258页表10-5得工况系数 ,取设计方案的总效率 本设计中电动机输出轴与减速器输入轴间联轴器的传动效率(2个),取;一对滚动轴承的传动效率(3对),取(球轴承);一对闭式圆柱齿轮的传动啮合效率(2对),当齿轮精度为8级(不含轴承效率)稀油润滑时取;减速器输出轴与驱动卷筒轴间的联轴
4、器传动效率,取。则传动系统的总效率工作机所需要的有效功率为 电机所需功率为查手册Y系列三相异步电动机型号与技术数据表选取电动机的额定功率为3)电动机转速的选择:选择常用的同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机。4) 确定电动机的型号:根据电动机所需功率和同步转速,查Y系列三相异步电动机型号与技术数据表可知,电动机型号为Y160M-4或Y160L-6。相据电动机的满载转速和滚筒转速可算出总传动比 。现将此两种电动机的数据和总传动比列于下表中: H=160mm 方案号电动机型号额定功率kW同步转速r/min满载转速r/min总传动比堵转转矩额定转矩Nm最大转矩额定转矩Nm1Y16
5、0M-4111500146025.342.22.22Y160L-611100097016.842.02.0由上表可知,方案1中电动机转速高,价格低。故初选电动机型号为Y160M-4。查表知,该电动机中心高H=160mm,轴外伸轴径为,轴外伸长度为。三.分配的传动系统的传动比 按两级大齿轮浸油深度相近,以使润滑简便的原则推荐高速级传动比应大于低速级传动比,其中。取,则 四.传动系统的运动和动力参数计算(1)各轴转速:(2)各轴的输入功率:(2)各轴转矩各传动轴的运动和动力参数轴号转速功率转矩传动比效率电动机轴14601171.7515.734.4210.990.960.961I146010.89
6、71.23II254.8010.46359.11III57.65101379.41卷筒轴57.65101379.41五 传动零件的设计及几何尺寸的计算本设计中的双级圆柱齿轮减速器是二级减速器中最简单的一种,由于齿轮相对于轴承位置不对称,轴应具有较大的刚度,用于载荷平稳的场合,高速级常用斜齿,低速级用斜齿和直齿。故高速级选用斜齿圆柱齿轮传动,低速级选用直齿圆柱齿轮传动。且设计中的减速器为一般用途减速器,故选用软齿面齿轮传动。 已知输入功率,小齿轮的转速,寿命为8年(每年工作250天),单班制(每天工作8h)。1. 低速级直齿轮传动设计(1) 选择材料。查表9-5小齿轮选用40Cr调质处理,;大齿
7、轮选用45钢调质处理,计算时取,。(二者材料硬度差,合适)(2) 按齿面接触疲劳强度初步设计由式 小齿轮传递的转矩。齿宽系数。查课本表9-10知,软齿面、非对称布置取。齿数比u:对减速运动。载荷系数K:初选(直齿轮、非对称布置)。确定许用接触应力由式 a. 接触疲劳极限应力由图9-34c查得, ,(按图中MQ查值)。b.安全系数查表9-11,取。c.寿命系数。由式计算应力循环次数,式中 , , 查图9-35得,(均按曲线1查得)故 计算小齿轮分度圆直径取初步确定主要参数a. 选取齿数。取,取。b. 计算模数。,取标准值3mm。c. 计算分度圆直径。(合适);。d. 计算中心距。e. 计算齿宽。
8、(3) 验算齿面接触疲劳强度由式弹性系数 由表9-9查得,。节点区域系数 由图9-29查得,。重合度系数由 则载荷系数K a.使用系数。由表9-6查得b.动载系数。由查图9-23(初选8级精度)。c.齿向载荷分布系数。由表9-7,按调质齿轮、8级精度,非对称布置,装配时不作检验调整,可得d.齿间载荷分配系数。由表9-8先求 由前可知 则 故 验算齿面接触疲劳强度(4) 验算齿根弯曲疲劳强度由式 由前可知,。载荷系数K。a. 使用系数同前,即。b. 动载系数同前,即。c. 齿向载荷分布系数。由图9-25,当,时,查出。d. 齿间载荷分配系数。由,查表9-8,知,又由 ,得。故 。齿形系数。由,查
9、图9-32,得,。齿根应力修正系数。由,查图9-33得,。重合度系数。同前,。许用弯曲应力。由式。式中弯曲疲劳极限应力,由图9-36c,查得:,(按MQ查值);安全系数,由表9-11 取;寿命系数,由,查图9-37,得;尺寸系数,由,查图9-38,。则 验算齿根弯曲疲劳强度 故弯曲疲劳强度足够。(5) 确定齿轮的主要参数及几何尺寸分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 齿宽 取中心距 (6) 确定齿轮制造精度由前计算知查表9-13,确定齿轮第公差组为8级精度,第、公差组与第组同为8级。按机械设计手册推荐确定其齿厚偏差,小齿轮为GJ,在其零件工作图上标记为:8GJ GB/T10095-1988,大齿
10、轮齿厚偏差为HK,其在零件工作图上标记为:8HK GB/T10095-1988。(7)确定齿轮的结构、尺寸并绘制零件工作图(见附录1) 2.高速级斜齿轮传动设计(1)选定齿轮材料和精度等级选择材料。查课本表9-5小齿轮选用40Cr调质处理;大齿轮选用45钢调质处理,计算时取,二者材料硬度差。运输机为一般工作机器,速度不高,故选用8级精度(GB/T10095-1988)。(2) 按齿面接触强度初步设计由简化设计公式计算小齿轮传递的转矩 齿宽系数。查课本表9-10取(软齿面、非对称布置)。齿数比u。对减速运动。载荷系数K。因速度高,非对称布置,取。许用接触应力由式 b. 接触疲劳极限应力。 同直齿
11、,。b.安全系数。查课本表9-11,取。c.寿命系数。由式计算应力循环次数,式中 , , 查图9-35 (均按曲线1查得)故 计算小齿轮分度圆直径初步确定主要参数a. 选取齿数。取,取。b. 初选。c. 计算法向模数。选取标准模数。d. 计算中心距a。为便于箱体加工及测量,将a圆整,取。e. 计算实际螺旋角。 。f. 计算分度圆直径。 (合适)。 验证:,正确。g. 轮齿宽度。,圆整取。(3) 验算齿面接触强度由式 弹性系数。由表9-9 查得,。节点区域系数。由图9-29 查得,。重合度系数。先由纵向重合度,知。故 螺旋角系数。圆周力。载荷系数K。a. 使用系数。由表9-6查得。b.动载系数。
12、由查图9-23,(初取8级精度)。c.齿向载荷分布系数。由表9-7,按调质齿轮、8级精度,非对称布置,装配时不作检验调整,可得 d.齿间载荷分配系数。由查表9-8,式中 则 故 验算齿面接触疲劳强度 (4)验算齿根弯曲疲劳强度由式 由前已知:。载荷系数K。a. 使用系数同前,即。b.动载系数同前,即。c.齿向载荷分布系数。由图9-25,当 时,查出d.齿间载荷分配系数。由前可知: ,则由式 则前面已求得 故 可得 齿形系数。由当量齿数 查图9-32,得 齿根应力修正系数。由,查图9-33,得 重合度系数。由前可知:。螺旋角系数。由式 。由前计算,则计算时取及,。许用弯曲应力。由式 a.弯曲疲劳
13、极限应力。 同直齿,即。b.安全系数。由表9-11取。c.寿命系数。由,查图9-37, d.尺寸系数。由,查图9-38,。则 验算齿根弯曲疲劳强度故弯曲疲劳强度足够。(5) 确定齿轮的主要参数及几何尺寸分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 齿宽 中心距 (6) 确定齿轮制造精度由查表9-13确定齿轮第级公差组为8级精度。第、公差组与组同为8级。按机械设计手册推荐确定其齿厚偏差,小轮为GJ,在其工作图上标记为:8GJ GB/T 10095-1988,大齿轮齿厚偏差为HK,在其工作图上标记为:8HK GB/T10095-1988。(7)确定齿轮的结构、尺寸并绘制零件工作图(见附录1)六轴的设计计算
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