机械设计课程设计链式运输机减速器.doc
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1、目录第一章21.1机械设计课程设计任务书21.1.1 设计题目:链式运输机减速器21.1 .2题目数据:21.1.3运输机工作条件:31.1.4设计内容:31.1.5设计成果要求:31.2机构运动简图:4第二章42.1传动装置的运动和动力参数计算:42.1.1选择电动机的类型:42.1.2选择电动机容量:42.1.3确定电动机转速:52.2 计算传动装置的总传动比并分配传动比:62.2.1 计算总传动比62.2.2 各传动部件传动比的分配62.3计算传动装置各轴的运动和动力参数72.3.1各轴转速:72.3.2 各轴输入功率:72.3.3各轴转矩:72.3.4将上述所计算的结果列表如下:7第三
2、章 传动零件的设计计算83.1 链轮传动的设计计算:83.1.1选择链轮齿数:83.1.2确定当量的单排链的计算功率:83.1.3选择链条型号和及其主要参数计算:83.1.4计算链节数和中心距93.1.5计算链速v,确定润滑方式:93.1.6计算链传动作用在轴上的压轴力:93.1.7滚子链链轮的设计:103.2 蜗杆传动的设计计算:113.2.1选择蜗杆传动类型:113.2.2选择材料:113.2.3按齿面接触疲劳强度进行设计:113.2.5校核齿根弯曲疲劳强度:133.2.7校核蜗轮的齿面接触强度:143.2.8 热平衡校核,初步估计散热面积A153.2.9 精度等级公差和表面粗糙度的确定:
3、15第四章 轴的设计计算及校核154.1 蜗轮轴的设计计算:154.1.1轴的材料的选择,确定许用应力:154.1.3 轴承类型及其润滑与密封方式:164.1.4轴的结构设计:164.1.5轴、轴承、键的强度校核:184.2 蜗杆轴的设计214.2.1轴的材料的选择,确定许用应力:214.2.2按扭转强度,初步估计轴的最小直径214.2.3轴承类型及其润滑与密封方式:224.2.4轴的结构设计224.2.5蜗杆、轴承、键的强度校核23第五章 箱体的设计计算255.1 箱体的结构形式和材料255.2铸铁箱体主要结构尺寸和关系25第六章 键等相关标准的选择266.1键的选择266.2联轴器的选择2
4、76.3螺栓,螺母,螺钉的选择276.4销,垫圈垫片的选择28第七章 减速器结构与润滑的概要说明287.1 减速器的结构287.2减速箱体的结构297.3轴承端盖的结构尺寸297.4减速器的润滑与密封29第八章 设计总结29附录:参考文献30第一章1.1机械设计课程设计任务书1.1.1 设计题目:链式运输机减速器1.1 .2题目数据:原始数据题 号F1曳引链拉力F(N)6400曳引链速度v(m/s)0.26曳引链链轮齿数Z15曳引链节距P(mm)80工作班制单1.1.3运输机工作条件:工作有轻微振动。经常满载、不反转,运输链允许的速度误差为 5,减速器通风良好,小批量生产,使用期限5年。1.1
5、.4设计内容:1)传动方案的分析;2)电动机的选择(类型、具体型号),传动比分配;3)传动装置动力参数计算;4)传动零件(皮带轮、齿轮)的设计; 5)轴的设计和计算; 6)轴承及其组合部件设计; 7)键、联轴器的选择和校核; 8)减速器箱体、润滑和附件等的设计;9)装配图(2号图纸)、零件图(3号图纸)的绘制; 10)编写设计计算说明书(5000-7000字)。1.1.5设计成果要求:1)每人单独一组数据,要求独立认真完成;2)图纸要求:减速器装配图一张(A1),零件工作图两张(A4,传动零件、轴),应按设计获得的数据用计算机绘图。1.2机构运动简图:电动机联轴器蜗杆减速器链传动链式运输机第二
6、章2.1传动装置的运动和动力参数计算:2.1.1选择电动机的类型:按工作要求和条件选取Y系列三相笼型异步电动机,全封闭自扇冷式结构,电压380V。2.1.2选择电动机容量:工作机所需的功率: =6400*0.26/1000 kw =1.664 kWw从电动机到工作机输送带间的总效率为:式中,分别是联轴器、V带传动、轴承、蜗杆传动、滚子链(开式)的传动效率。查机械手册有=0.99,=0.95,=0.98,=0.80,=0.90,所以=0.631。故所需电动机功率2.1.3确定电动机转速:链轮的输出转速为。查表传动比合理范围,取带传动的传动比,蜗杆传动的传动比,链传动的传动比,则总传动比的合理范围
7、是。故电动机转速的可选范围是:。符合这一范围的同步转速有750 ,1000 ,1500 和3000 ,根据容量和转速,由机械设计基础课程设计查出有四种适用的电动机型号,因此有四种传动比方案,入下表1所示:表1方案电动机型号额定功率电动机转速(r/min)电动机重量总传动比同步转速满载转速1Y100L-2330002882330221.692Y100L-4315001420380109.233Y132S-63100096063073.854Y132M-8375071079054.62设计中常选用同步转速为1000或1500r/min的电动机,如无特殊要求,一般不选用转速为750和3000r/mi
8、n的电动机,故初选转速为1500r/min的电动机,则方案2比较合适,因此选定电动机型号为Y100L-4,其主要性能参数如下表2所示:表2型号额定功率/kW满载情况/A /Nm/Nm转速r/min电流/A效率/%功率因素Y100L-4314206.882.50.817.02.22.2该电动机为卧式,机座带底脚,端盖上无凸缘的Y系列三相异步电动机,外形特征如下主要安装尺寸如下表3所示:表3 单位:mm中心高外形尺寸底脚安装尺寸地脚螺栓孔直径K轴申尺寸装链部位尺寸100122.2 计算传动装置的总传动比并分配传动比:2.2.1 计算总传动比因为选用的电动机型号是Y100L-4,满载转速为,故总传动
9、比是2.2.2 各传动部件传动比的分配查机械设计课程设计,知链传动的传动比是24,V带传动的传动比是25,蜗杆减速器推荐的传动比范围是740,所以式中,分别是链传动、V带传动、减速器的传动比。链传动的传动比由其齿数决定:根据机械设计(第八版)可知,为了减少动载荷,小链轮的齿数,故取;为了不发生脱链,不宜过大,又因为链节通常是偶数,则最好为奇数,由链轮齿数优先序列选择,所以 为了使V带传动外轮廓尺寸不至于过大,初步选,蜗杆减速器,故 速度验算 经验算可知,分配的传动比符合条件要求。2.3计算传动装置各轴的运动和动力参数2.3.1各轴转速:蜗杆轴 蜗轮轴 链轮轴 2.3.2 各轴输入功率:蜗杆轴
10、蜗轮轴 链轮轴 2.3.3各轴转矩:电动机输出 蜗杆轴 蜗轮轴 链轮轴 2.3.4将上述所计算的结果列表如下:轴名功率P(kW)转矩()转速()传动比效率电动机轴320.176蜗杆轴2.4145.086579.59218蜗轮轴1.72636.25432.2002.45链轮轴1.3561324.375 13.6432.36第三章 传动零件的设计计算3.1 链轮传动的设计计算:3.1.1选择链轮齿数: 前面已经选取了小链轮齿数,大链轮的齿数为。3.1.2确定当量的单排链的计算功率:P式中:工况系数 主动链轮齿数系数 多排链系数,双排链时=1.75,三排链时=2.5 传动的功率,查机械设计(第九版)
11、表-得,1.1, =1.1, 单排链=1.0,所以3.1.3选择链条型号和及其主要参数计算: 根据及主动链轮转速,查机械设计手册可选用48A1型号。该型号滚子链规格和主要参数如下表:ISO链号节距P滚子直径d1 max内链节圆宽b1 min销轴直径d2 max排距Pt内链板高度h2 max抗拒载荷单排min双排minmmKw48A76.247.6347.3523.8187.8372.39500.41000.83.1.4计算链节数和中心距初选中心距取。则相应的链节数为取链长节数节。链传动的最大中心距为:式中:为中心距计算系数,由,查机械设计手册(第九版)表9-7得。所以,链传动的最大中心距为3.
12、1.5计算链速v,确定润滑方式:式中是小链轮的转速,根据链速和链号48A1,查机械设计手册可知应采用油池润滑或飞溅润滑。3.1.6计算链传动作用在轴上的压轴力:式中:有效圆周力,N压轴力系数,水平传动=1.15,垂直传动=1.05。有效圆周力为所以,压轴力3.1.7滚子链链轮的设计:(1)链轮的基本参数及主要尺寸由于选用单排链结构,因此链轮的基本参数是配用链条的节距p,套筒的最大外径d1、排距pt及齿数z,则,pt =87.83mm,分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径齿高 最大轴凸缘直径 齿宽齿侧倒角齿侧半径齿全宽(2)链轮的材料材料应能保证轮齿具有足够的强度和耐磨性,用15号钢,齿面多经渗碳、淬
13、火、回火的热处理。工作时,小链轮轮齿参与啮合的次数比大链轮多,磨损、冲击较严重,所以小链轮的材料选用20号钢,进行正火热处理,齿面硬度较高。3.2 蜗杆传动的设计计算: 3.2.1选择蜗杆传动类型: 根据GB/T100851988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI)。3.2.2选择材料:考虑到该蜗杆传动功率不大,速度只是中等,故蜗杆用45钢;因希望效率高些,耐磨性好些,故蜗杆螺旋齿面要求淬火,硬度为4555HRC。蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模铸造。为了节约贵重的有色金属,仅齿圈用青铜制造,而轮芯用灰铸铁HT100制造。3.2.3按齿面接触疲劳强度进行设计:根据闭式蜗杆传动的设计准则,先
14、按齿面接触疲劳强度进行设计,再校核齿根弯曲疲劳强度。由公式有:传动中心距 (1) 作用在蜗轮上的转矩: (2) 确定载荷系数K:因工作载荷较稳定,查机械设计(第九版)可取使用系数=1;齿向载荷分布系数=1;由于转速不高,冲击不大,可取动载系数=1.05;则(3) 确定弹性影响系数因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配,故=。(4) 确定接触系数先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距的比值,查图11-18有=3.1。(5) 确定许用接触应力根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模铸造,蜗杆螺旋齿面硬度大于45HRC,可查设计手册得蜗轮的基本许用应力=268MPa。寿命 应力循环次数 寿命系数
15、则 (6) 计算中心距取中心距160mm,因为i=18,故从机械设计(第九版)表11-2中取模数m=5mm,蜗杆分度圆直径。这时,查图11-18的接触系数=3.05,由于,故以上计算结果可用。3.2.4蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸() (1)蜗杆: 蜗杆头数;轴向齿距;直径系数q=10;齿顶圆直径;齿根圆直径;分度圆导程角;蜗杆轴向齿厚: (2)蜗轮:因为变位系数:,所以变位后涡轮齿数: ; 验算传动比: ,这时传动比误差: ,是允许的。 蜗轮分度圆直径: 蜗轮喉圆直径 : 蜗轮齿根圆直径:蜗轮咽喉母圆半径:3.2.5校核齿根弯曲疲劳强度: 当量齿数 根据,查机械设计(第九版)图11-19可
16、得齿形系数。螺旋角系数 许用弯曲应力 查表得由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力。寿命系数 所以,弯曲强度是满足的。3.2.6 验算效率:啮合效率: 已知;与相对滑动速度有关。查表11-18得、;代入式中得,所以上述计算不用重算。3.2.7校核蜗轮的齿面接触强度:蜗轮圆周速度为对于青铜或铸铁蜗轮与钢蜗杆配对时材料弹性系数 Ze=160查机械设计(第九版)表11-5使用系数(间隙工作);齿向载荷分布系数=1;动载系数,载荷系数 =111=1(载荷平稳)蜗轮实际转矩:滑动速度影响系数,查表得 许用接触应力=223.512MPa,校核蜗轮轮齿接触疲劳强度 =223.512MPa 即齿面强
17、度够。3.2.8 热平衡校核,初步估计散热面积A估算箱体的散热面积其中,P为蜗杆传递功率,为蜗杆传递效率,为箱体的表面传热系数,取15W/(mK) 为油的工作温度,取65度, 为周围空气温度,取20度。3.2.9 精度等级公差和表面粗糙度的确定:考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动,属于用机械减速器。从GB/T10089-1988圆柱蜗杆,蜗轮精度中选择8级精度,侧隙种类为f,标注为8f GB/T10089-1988。蜗杆与轴做成一体,即蜗杆轴。蜗轮采用轮箍式,与铸造铁心采用H7/S6配合,并加台肩和螺钉固定(螺钉选用6个)。第四章 轴的设计计算及校核4.1 蜗轮轴的设计计算:4.1.1轴的材料的
18、选择,确定许用应力:考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置,轴主要传递蜗轮的转矩。选用45号钢, b=600MPa b-11=55MPa4.1.2 按扭转强度,初步估计轴的最小直径:选取轴的材料为45钢,调质处理。根据机械设计(第九版)表15-3,取A=112,于是得: dminA=11242.180=mm因该段轴最小直径处安装滚动轴承,取。因为最小直径处安装链轮,设有一个键47mm槽,故直径相应增大,取,圆整后。4.1.3 轴承类型及其润滑与密封方式: 采用球滚子轴承,并采用凸缘式轴承盖,实现轴承两端单向固定,轴伸处用A型普通平键联接,实现周向固定,用A型普通平键联接蜗轮与轴。4.1.
19、4轴的结构设计:涡轮轴简图(1)各轴段直径的确定1)因为最小直径处安装链轮,故;2)为了满足轴向定位的要求,第一轴段右端需要露出一个轴肩,轴肩高度为,故;3)初选滚动轴承: 因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,且载荷不大,故选用圆锥滚子轴承。参考工作要求并根据,查机械设计手册初选30212型圆锥滚子轴承,其尺寸为dDT=60mm110mm23.75mm ;故选=60mm,右端滚动轴承采用套筒进行轴向定位,由手册上查得30212型滚动轴承的定位轴肩高度h=(D1-d)/2=(69-60)/2mm=4.5mm ;4)安装蜗轮轴处的直径(安装键槽),蜗轮轴右侧的轴环进行轴向定位,取,即,取即蜗轮右侧
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