机械设计课程设计设计课题带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器的设计.doc
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1、带式输送机传动装置课程设计说明书设计课题带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器的设计机电工程系(院)班 级 xxxxx 姓 名 xxxxx 学 号 xxxxxxx 指导教师 xxxxxxx 2011 2012学年 第 1 学期机械设计课程设计计算说明书一、传动方案拟定.5二、电动机的选择.6三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比.8四、传动装置的运动和动力设计.9五、普通V带的设计.12六、齿轮传动的设计.17七、传动轴的设计.20八、箱体的设计.31九、键连接的设计及校核33十、滚动轴承的设计及校核34十一、润滑和密封的设计36十二、联轴器的设计37十三、设计小结.38机械设计课程设计
2、任务书一、 设计题目:设计用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器二、 传动方案图: 三、原始数据输送带压力F(N)1800N输送带速度v(m/s)1.3m/s卷筒直径D(mm)400mm四、工作条件:输送机连续工作,单向运转,工作中有轻微振动,空载起动,单班制工作,输送带速度容许误差为5%,要求尺寸较为紧凑,电动机与输送带卷筒轴线平行。使用期限为10年,减速器中等批量生产。五、设计工作量:1、减速器装配图一张(A0图纸:CAD图)2、零件图3张(一个组应有一套完整的非标准零件的零件图)3、设计说明书一份计算过程及计算说明一、传动方案拟定第三组:设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动、工作条件:使用年限
3、10年,工作为单班工作制,载荷平稳,环境清洁。、原始数据:滚筒圆周力F=1800N;带速V=1.3m/s;卷筒直径D=400mm;方案拟定:采用带传动与齿轮传动的组合,即可满足传动比要求,同时由于带传动具有良好的缓冲,吸振性能,适应大起动转矩工况要求,结构简单,成本低,使用维护方便。1.电动机 2.V带传动 3.圆柱齿轮减速器4.连轴器 5.卷筒 6.运输带二、电动机选择1、电动机类型和结构的选择:选择Y系列三相异步电动机,此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机,其结构简单,工作可靠,价格低廉,维护方便,适用于不易燃,不易爆,无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。 2、电动机容量选择:电动机所
4、需工作功率为:式(1):d总 (kw) 由式(2):V/1000 (kw)因此 Pd=FV/1000总 (kw)由电动机至运输带的传动总效率为:总=25式中:1、2、3、4、5分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率。取=0.96=0.99=0.97=0.995=0.96则:总=0.960.9920.970.990.96 =0.867所以:电机所需的工作功率:Pd= FV/1000总 =(18001.3)/(10000.867) =2.7(kw)3、确定电动机转速 卷筒工作转速为: n卷筒601000V/(D) =(6010001.3)/(400) =62.1 r/min根据手册1
5、88表13-2推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围=3。取带传动比I= 。则总传动比理论范围为:a。故电动机转速的可选范为 Nd=Ian卷筒 =(1624)62.1 =372.61490.4 r/min则符合这一范围的同步转速有:750r/min、1000r/min.根据容量和转速,由相关手册查出二种适用的电动机型号:(如下表方案电 动机 型号额定功率电动机转速(r/min)电动机重量N 参考价格传动装置传动比同步转速满载转速总传动比V带传动减速器1Y132S-631000960630150015.463.24.832Y132M-8375071079021009.312.5
6、3.72) 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器传动比,可见第2方案比较适合。此选定电动机型号为Y132S-6,其主要性能:电动机主要外形和安装尺寸: 电动机型号Y132S-6 中心高H外形尺寸L(AC/2+AD)HD底角安装尺寸 AB地脚螺栓孔直径 K轴 伸 尺 寸DE装键部位尺寸 FGD1324753453152161781238801041三、确定传动装置的总传动比和分配级传动比:由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n1、可得传动装置总传动比为: Ia=nm/n=nm/n卷筒=960/62.1=15.46总传动比等于各传动比的乘积分配传动装置传动比ia=i0
7、i (式中i0、i分别为带传动 和减速器的传动比) 2、分配各级传动装置传动比: 根据指导书P188表13-2,取i0=3.2(普通V带 i=24)因为:iai0i所以:iiai015.46/3.24.83四、传动装置的运动和动力设计:将传动装置各轴由高速至低速依次定为轴,轴,其中:i0 , i1 .为相邻两轴间的传动比01,12,.为相邻两轴的传动效率P,P .为各轴的输入功率 (kw)T,T .为各轴的输入转矩 (Nm)n,n .为各轴的转速 (r/min)可按电动机轴至工作运动传递路线推算,得到各轴的运动和动力参数1、 运动参数及动力参数的计算(1)计算各轴的转速: 轴:n=nm/ i0
8、=960/3.2=300(r/min)轴:n= n/ i1 =300/4.83=62.11 r/min 卷筒轴:n= n(2)计算各轴的功率:轴: P=Pd01 =Pd1=2.70.96=2.6(kw)轴: P= P12= P23 =2.60.980.97 =2.47(kw)卷筒轴: P= P23= P24 =2.470.980.99=2.4(kw)计算各轴的输入转矩:电动机轴输出转矩为: Td=9550Pd/nm=95502.7/960=26.86 Nm轴: T= Tdi001= Tdi01=26.863.20.96=82.51 Nm 轴: T= Ti112= Ti124 =82.514.8
9、30.980.99=386.65 Nm卷筒轴输入轴转矩:T = T24 =371.23 Nm Ia=15.46据手册得i=4.83i0=3.2nm=960r/minn=300r/minn=62.11r/minPI =2.6kwPII =2.47 kwPIII=2.4 kw由指导书的表1得到:1=0.962=0.983=0.974=0.99Td=26.86 NmTI=82.51NmTII=386.65NmTIII=371.23Nmi0为带传动传动比i1为减速器传动比滚动轴承的效率为0.980.995在本设计中取0.99综合以上数据,得表如下:项 目电动机轴输入轴I输出轴II卷筒轴III转速(r/
10、min)96030062.1162.11功率(kW)2.72.62.472.4转矩(Nm)26.8682.51386.65371.23传动比3.24.831.00效率0.960.950.97五. V带的设计 (1)选择普通V带型号 由PC=KAP=1.03=3.0(kw) (2)选V带型号根据课本P219表13-15得知其交点在A、Z型交界线处,可选用A型V带计算。 (3)确定带轮的基准直径,并验算带速: 则取小带轮 d1=100mmd2=n1d1(1-)/n2=id1(1-) =3.2100(1-0.02)=313.6mm 由表13-9取d2=315mm (虽使n2略有减少,但其误差小于5%
11、,故允许)(4)带速验算: V=n1d1/(100060) =960100/(100060) =5.024 m/s 介于525m/s范围内,故合适 (5)确定带长和中心距a: 0.7(d1+d2)a02(d1+d2) 0.7(100+315)a02(100+315)由课本P218表13-8查得KA=1.0 由课本P219表13-9得,推荐的A型小带轮基准直径为75mm125mm 290.5a0830 初定中心距a0=500 ,则带长为 L0=2a0+(d1+d2)+(d2-d1)2/(4a0) =2500+(100+315)/2+(315-100)2/(4500) =1674.66 mm 由表
12、13-2选用Ld=1800 mm的实际中心距 a=a0+(Ld-L0)/2=500+(1800-1674.66)/2=562.67mm (6)验算小带轮上的包角1 1=1808-(d2-d1)57.38/a =1808-(315-100)57.38/562.67=158.181208合适 (7) 确定带的根数 Z=PC/((P0+P0)KLK) =3.0/(0.95+0.11)1.010.94) = 3.07 故要取4根A型V带 计算轴上的压力 由书13-17的初拉力公式有 F0=500PC(2.5/K-1)/zv+q v2 =5003.0(2.5/0.92-1)/(45.02)+0.15.0
13、22 =130.81 N 由课本13-19得作用在轴上的压力 FQ=2zF0sin(/2) =24130.81sin(158.1/2)=1021.69 N由机械设计书表13-3查得P0=0.95由表13-5查得P0=0.11 由表13-7查得K=0.94由表13-2查得KL=1.01带轮示意图如下:(小带轮实心式) (大带轮腹板式)六、齿轮传动的设计:(1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。考虑减速器传递功率不大,所以齿轮采用软齿面,小齿轮的材料为45号钢调质,齿面硬度为250HBS,大齿轮选用45号钢调质,齿面硬度为200HBS。齿轮精度初选8级,要求齿面粗糙度Ra3.26.3
14、um. (2)、初选主要参数 Z1=20 ,u=4.8 Z2=Z1u=204.83=96 实际传动比i=4.8,合适,取d=1.(3)按齿面接触疲劳强度计算 计算小齿轮分度圆直径 d1确定各参数值 载荷系数 查课本表11-3 取K=1.2 小齿轮名义转矩T1=9.55106P/n1=9.551062.6/300 =0.82105 Nmm 材料弹性影响系数 由课本表11-4 ZE=188 区域系数 ZH=2.5 许用应力 查课本表11-1。 Hlim1=620Mpa Hlim2=600Mpa 查表11-5 按一般可靠要求取SH=1 则 620 Mpa 600 Mpa 取两式计算中的较小值,即H=
15、600Mpa于是 d1 = =52.4mm (4)确定模数 m=d1/Z152.4/20=2.6 取标准模数值 m=3(5) 按齿根弯曲疲劳强度校核计算 校核式中小轮分度圆直径d1=mZ=320=60mm齿轮啮合宽度b=dd1 =160=60mm,可取b2=65mm,b1=70mm复合齿轮系数 YFa1=2.93 YFa2=2.25 YSa1=1.57 YSa2=1.81许用应力 查图11-1(a) FE1=450MPa FE2=410Mpa 查表11-5 ,取SF=1.25 则 计算大小齿轮的并进行比较把数值代入公式进行计算 则有=76.43=360MPa=67.66=240MPa故满足齿根
16、弯曲疲劳强度要求(6) 几何尺寸计算 d1=mZ1=320=60 mm齿数比:u=i0=4.83i齿=4.83Z1=20Z2=97T1=0.82105 NmmH1=620MpaH2=600Mpad1 52.4mmm=3d1=60mmb1=70mmYFa1=2.93 YFa2=2.25 YSa1=1.57 YSa2=1.81F1=360MpaF2=328MpaSF=1.25F1=76.43MpaF2=67.66Mpad2=mZ2=396=288mma=m (Z1+Z2)=3(20+96)/2=174 mmb=60 mm b2=65mm 取小齿轮宽度 b1=70mm (7)验算初选精度等级是否合适
17、齿轮圆周速度 v=d1n1/(601000) =3.1460300/(601000) =0.942 m/s对照表11-2可知选择8级精度合适。七、 轴的设计1, 输入轴的设计 (1) 确定轴上零件的定位和固定方式 (如图) 1,5滚动轴承 2轴 3齿轮轴的轮齿段 4套筒 6密封盖 7轴端挡圈 8轴承端盖 9带轮 10键(2)按扭转强度估算轴的直径选用45#调质,硬度197286HBS轴的输入功率为P=2.6 kw 转速为n=300 r/min根据课本P245(14-2)式,并查表14-2,取c=115d(3)确定轴各段直径和长度 从大带轮开始右起第一段,由于带轮与轴通过键联接,则轴应该增加5%
18、,取D1=26mm,又带轮的宽度 B=(Z-1)e+2f =(4-1)15+29=63 mm 则第一段长度L1=58mm右起第二段直径考虑倒角处距离取:D2=32mm根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度,取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为30mm,则取第二段的长度L2=70mm 右起第三段,该段装有滚动轴承,选用深沟球轴承,则轴承有径向力,而轴向力为零,选用6208型轴承,其尺寸为dDB=408018,那么该段的直径为D3=40mm,长度为L3=20mm右起第四段,为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径,取D4=48mm,长度取L4= 10mm 右起第五段
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- 机械设计 课程设计 设计 课题 输送 传动 装置 中的 一级 圆柱齿轮 减速器
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