机械设计课程设计链式运输机的传动系统设计.doc
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1、 机械设计课程设计说明书设计题目: 链式运输机的传动系统设计 起止日期: 2010 年 12 月 20日 至 2011 年 01月 07日学生姓名班级机设081学号 成绩指导教师(签字) 机械工程学院 2010年 12 月 20 日目 录课程设计任务书3第1章 传动系统的总体设计41.1传动方案41.2 设计方案分析和原动机的选择41.3 传动装置总传动比的计算和各级传动比的分配51.4传动装置运动和动力参数的计算6第2章 传动零件的设计计算72.1 链传动的设计72.2 齿轮的设计92.3 轴的设计162.4 轴承寿命的验算262.5 键强度的校核计算302.6联轴器的校核计算31第3章 减
2、速器润滑和密封323.1 润滑323.2 密封32 第四章 减速器和结构和附件选择334.1机座和箱体334.2附件设计34设计心得35参考文献36湖南工业大学课程设计任务书2010-2011学年第一学期 机械工程 学院 机械设计制造及其自动化 专业 081 班级课程名称: 机 械 设 计 课 程 设 计 设计题目: 链式运输机的传动系统设计 完成期限:自 2010年12月20日 至 2011年1月7日 内容及任务一、 设计的主要技术参数:运输链牵引力(F/KN):3.0输送速度 V(m/s):0.3链轮节圆直径D:260(mm):工作条件:两班制,使用年限8年,连续单向运转,载荷平稳,小批量
3、生产,运输链速度允许误差5%。二、 设计任务:传动系统的总体设计; 传动零件的设计计算;减速器的结构、润滑和密封;减速器装配图及零件工作图的设计; 设计计算说明书的编写。三、 在教师指导下,独立完成以下任务:(1) 减速机装配图1张;(2) 零件图3张;(3) 设计说明书1份(60008000字)。进度安排起止日期工 作 内 容12.20-12.24传动系统总体设计12.25-12.27传动零件的设计计算;12.28-1.7减速器装配图及零件工作图的设计、整理说明书1.7交图纸并答辩主要参考资料1濮良贵,纪名刚.机械设计.北京:高等教育出版社,2001.2王洪 刘扬.机械设计课程设计.北京:北
4、京交通大学出版社,2010.指导老师(签字): 年 月 日系(教研室)主任(签字): 年 月 日第1章 传动系统的总体设计1.1 传动方案1.1.1 原始数据链的圆周力F/N F=3kN链速 v=0.3m/s链轮直径D/mm D=260mm1.1.2 工作条件两班制,使用年限8年(每年按270天算),连续单向运转,载荷平稳,小批量生产,运动带速度允许误差为运动链速度的。1.1.3 传动方案图1-11.2 设计方案分析和原动机的选择1.2.1电动机的选择电动机所需容量所需功率其中查表得部分效率为:联轴器效率(两个) 滚动轴承效率(四对)闭式齿轮传动(两对) 所以 则所需电动机功率 Pd=4.41
5、kw电动机转速=159.28r/min 查表得两级圆柱齿轮减速器一般传动比为840,则电动机转速范围为(840)*159.2=1273.96369.4r/min方案电动机型号额定功率电动机转速传动比同步转速满载转速1YS132s1-25.5kw3000292018.342YS132S-45.5kw150014409.05方案1中传动比过大,故选2方案1.2.3 确定电动机的转速 链轮轴工作转速为: 由表2-2可知双级圆柱齿轮减速器的传动比范围为26,链传动的传动比常取25,则总传动比合理范围为1230,故电机转速的可选范围为: 由课程设计表19-1查得,符合这一范围的同步转速为1000r/mi
6、n、1500r/min和3000r/min,若选用同步转速为1000r/min的电机,经初步计算可知传动不够大,如果选用同步转速为3000r/min的电机,经初算可知传动很大,这将导致链传动比较大,从而直接导致大链轮太大而使安装不便,因此需降低传动比,从而选择同步转速为1500r/min的电机,故可选用电动机型号为YS132S-4。1.3 传动装置总传动比的计算和各级传动比的分配 根据电动机满载转速nm及工作机转速n可得传动装置所要求的总传动比 (其中)初步确定各级传动比为: i1=4 i2=2.9321.4 传动装置运动和动力参数的计算 计算各轴运动和动力参数时,先将传动装置中各轴由高速轴到
7、低速轴依次编号为电动机轴、轴、轴 i0、i1相邻两轴的传动比输出; 、相邻两轴的传动效率 、 各轴的输入功率 (KW) 、 各轴的输入转矩(Nm) 、各轴的转速(r/min) 两轴之间的传动比为 =1 =4 =2.932 =1 相邻两轴之间的传动效率为: =0.96 1.4.1 计算各轴的输入功率 电动机轴 1.4.2 计算各轴转速 电动机轴 轴I n=n/i=1440/3.01=342.86r/min轴II n= r/min1.4.3 计算各轴转矩 电动机轴 轴I 轴II 轴III 把上述计算结果列于表1-1:表1-1轴名参数输入功率(kw)转速n(r/min)输入转矩T(Nm)传动比效率电
8、动机轴7.439144048.73840.96轴7.055360187.155轴6.775122.783527.0082.9320.96轴6.570122.783511.01110.97第二章 传动零件的设计计算2.1 V带传动的设计2.1.1确定计算的功率 由表8-7查得工作情况系数 KA=1.1 所以=KAP=1.17.5 Kw=8.25 Kw2.1.2根据,nm,由图8-11选用A型2.1.3 确定带轮的基准直径dd1并验算带速v(1)初选小带轮的基准直径dd1由表8-6和表8-8,取小带轮的基准直径dd1=80(2)验算带速由中式(8-13)验算带的速度 V=因为5 m/sv(F0)m
9、in2.1.8计算压轴力Fp 压轴力的最小值为2.1.9链轮的结构设计 由于大链轮dd2300mm,所以大链轮采用轮辐式2.2齿轮的设计2.2.1选定齿轮类型,精度,等级,材料及齿数 1 采用斜齿圆柱齿轮传动 2 运输机一般为工作机,速度不高,故选用7级精度3 材料选择 小齿轮材料为40Cr(调制)硬度为280HBS 大齿轮材料为45(调制) 硬度240HBS4 选齿数齿轮1234齿数237023705 初选螺旋角 2.2.2按齿轮接触强度计算 确定公式中的数值 K=1.6 区域系数Z=2.433 小齿轮的转动转矩 n*m齿宽系数 差表得寿命系数K=0.90 K=0.95计算接触疲劳许永应力
10、取失效率为1%,安全系数S=1,有公式得 则 计算 圆周速度V=3.11m/s计算齿宽b及模数m b=41.26mm m=d*m/Z=1.74mm h=2.25*1.34=3.92mm b/h=41.26/3.92=10.53 重合度载荷系数KK 根据v=3.11m/s且为七级精度可得 K 故 K=按实际载荷系数校正所得的分度圆直径 d模数2.2.3按齿根弯曲强度计算 确定计算参数 K=根据纵向重合度 查表得计算当量齿数 查齿形系数得 查应力校正系数得 查表得小齿轮的弯曲疲劳强度大齿轮的疲劳强度极限 弯曲疲劳寿命系数 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4计算齿轮的并比较大齿轮的数值大 对比计算结果:
11、由齿面接触疲劳强度的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,取m=1.5取d=46.29 Z=取z=30,则z=912.2.4计算几何尺寸中心距 a=取中心距 为94mm修正后的螺旋角因值改变不大,故不必修正计算大,小齿轮分度圆直径mmmm计算齿宽 b=46.61mm圆整后取B=50mm,B=55mm2.2.5第二对齿轮设计选定齿轮类型,精度,等级,材料及齿数 1采用斜齿圆柱齿轮传动2运输机一般为工作机,速度不高,故选用7级精度3材料选择 小齿轮材料为40Cr(调制)硬度为280HBS 大齿轮材料为45(调制) 硬度240HBS4初选螺旋角 2.2.6按齿轮接触强度计算 确定公式中的数
12、值 K=1.6 区域系数Z=2.433 小齿轮的转动转矩 n*m小齿轮的转动转矩 n*m齿宽系数 差表得寿命系数K=0.90 K=0.95计算接触疲劳许永应力 取失效率为1%,安全系数S=1,有公式得 则 计算 圆周速度V=2.14m/s计算齿宽b及模数m b=58.77mm m=d*m/Z=2.48mm h=2.25*2.48=5.58mm b/h=58.77/5.58=10.53 重合度载荷系数KK 根据v=2.14m/s且为七级精度可得 K 故 K=按实际载荷系数校正所得的分度圆直径 d模数2.2.7按齿根弯曲强度计算 确定计算参数 K=根据纵向重合度 查表得计算当量齿数 查齿形系数得
13、查应力校正系数得 查表得小齿轮的弯曲疲劳强度大齿轮的疲劳强度极限 弯曲疲劳寿命系数 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4计算齿轮的并比较大齿轮的数值大 对比计算结果:由齿面接触疲劳强度的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,取m=2.5取d=58.77mm Z=mm取z=24,则z=732.2.8计算几何尺寸中心距 a=取中心距 为125mm修正后的螺旋角因值改变不大,故不必修正计算大,小齿轮分度圆直径mmmm计算齿宽 b=61.58mm圆整后取B=65mm,B=70mm2.3 轴的设计轴的选择2.3.1轴1输出轴上的功率、转速、和转矩n=n/i=1440/1=1440r/min2.3.2
14、求作用在齿轮上的力:因已知高速级小齿轮分度圆直径:而 2.3.3初步确定轴的最小直径:按照需要取轴的材料为45钢,调质处理。由机械设计表15-3取 故有:由机械设计表14-1查取工作情况系数,而联轴器的转矩,为了安装方便并且具有一定的吸振缓冲功能,在这里 弹性圆柱销联轴器,同时为了匹配电动机轴的直径由机械设计课程设计表14-4选择型号为,其中公称转矩,许用转速且,。 2.3.4轴的结构的设计:(1)、拟定轴上零件的装配方案如图所示:(2)、根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度;1、为了满足半联轴器的轴向定位,半联轴器右端制一轴肩,半联轴器孔径,故轴肩,为了保证轴端挡圈对联轴器的定位可靠性,故
15、选取;2、由于传动轴主要受径向力和轴向力,故在此初选轴承为圆柱滚子轴承,选择其型号为:30307, ,两轴承定位方式如图4-1所示:左轴承右端和友轴承的左端均用轴肩定位,知轴肩高h=4.5mm故,;3、由于齿轮的直径很小,故做成齿轮轴详见轴II因小齿轮宽B=50mm,故,直径按照齿轮要求设计;4、取安装齿轮处轴长为46,直径齿轮啮左端用轴肩定位,轴肩高度,取h=5,则左端的轴直径d=46mm轴环宽度,取为10mm5、轴承端盖的总宽度为20mm,取外端面与连轴器的距离为30mm6、取齿轮箱体距离24.5mm,(3)、轴的周向定位:在本方案中半联轴器采用平键定位,查得平键截面其中键槽用键槽铣刀加工
16、,铣削长度,同时为了使半联轴器与轴有良好的同轴度选择半联轴器与轴的配合为:(4)、轴上倒角和圆角的确定:取全部圆角半径为R1.5,倒角为C1.5。2.3.5求轴上的载荷:确定轴承的指点位置查手册的a=16.8mm因此,计算并将结果列于下表:载荷水平面H垂直面支反力 弯矩总弯矩 扭矩2.3.6按扭矩合成应力校核轴的强度确定校核时,只校核危险截面,取=0.6,轴的计算应力选定轴的材料为45钢,调制处理,查表的,因此,故安全。轴21、输出轴上的功率,转速,转矩 2、作用在齿轮上的力已知低速级大齿轮的分度圆直径d=141.39mm高速级小齿轮的分度圆直径d=61.85mm 3、初步计算轴的最小值按公式
17、初步计算最小直径。选取轴为45钢,调制处理。取A=112,于是得故选用 d=30mm2.3.7轴的结构设计 1、因该轴主要受径向力和轴向力,故选择轴承型号为:30306圆锥滚子轴承其中: 取安装齿轮处的轴段-的直径如图所示该齿轮左端采用套筒定位,右端采用轴肩定位,又因该齿轮宽度,为了使套筒端面可靠的压紧齿轮,故取,而右端的轴肩高度,故取h=4mm,轴环的宽度,在此取b=10mm2、齿轮2安装在轴-段,在此为了提高轴的强度和刚度取,由图4-6所示齿轮2、3共用一轴肩,而齿轮2齿宽为了满足右端的套筒靠紧齿轮,故本段轴长应较齿宽小,在此取。3、由上述,轴承选用30306圆锥滚子轴承,故,由于箱体的铸
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