机械设计课程设计链式运输机传动系统设计说明书.doc
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1、目 录1 设计任务52 传动方案分析63 原动件的选择与传动比的分配73.1原动件的选择 73.2计算总传动比和分配传动比 83.3传动系统运动和动力参数的计算94 传动零件的设计计算10 4.1减速器外部传动零件的设计计算 10 4.2减速器内部传动零件的设计计算 125 轴的设计计算20 5.1减速器低速轴的设计计算20 5.2减速器高速轴的设计计算23 5.3减速器中间轴的设计计算266 滚动轴承及键联接的校核计算29 6.1滚动轴承的校核计算29 6.2键联接的校核计算307 减速器的结构、润滑和密封327.1减速器的结构设计32 7.2减速器的润滑和密封338 设计小结349 参考资
2、料35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 专业 班级课程名称: 机 械 设 计 课 程 设 计 设计题目: 链式运输机传动装置设计 完成期限:自 2010年12月24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):0.5链轮节圆直径D(mm):280工作条件:三班制,使用年限10年,连续单向运转,载荷平稳,小批量生产,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、 每个
3、学生应在教师指导下,独立完成以下任务:(1) 减速机装配图1张;(2) 零件工作图23张;(3) 设计说明书1份(60008000字)。进度安排起止日期工 作 内 容12.24-12.25传动系统总体设计12.25-12.27传动零件的设计计算;12.28-1.6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金清肃.机械设计课程设计.武汉:华中科技大学出版社,2007.3赵大兴,工程制图. .北京:高等教育出版社,2006.4朱理,机械原理. .北京:高等教育出版社,2004.指导老师(签字): 2010年
4、11 月10 日系(教研室)主任(签字): 年 月 日1、设计任务设计任务如图1.1所示,为用于链式运输机上的两级圆柱齿轮减速器。运输机在常温下连续工作、连续单向旋转;空载起动,工作载荷有轻微冲击;运输链工作速度v的允许误差为+5%;三班制(每班工作8h),要求传动系统设计寿命为10年,大修期为2-3年,中批量生产;三相交流电源的电压为380/220V。已知数据:运输链牵引力F(KN):3.0输送速度 V(m/s):0.5链轮节圆直径D(mm):280 图1.1链式输送机传动系统简图1动力与传动系统; 2联轴器; 3链式输送机 2.传动方案分析合理的传动方案,首先应满足工作机的性能要求,其次应
5、满足工作可靠,转动效率高,结构简单,结构紧凑,成本低廉,工艺性好,使用和维护方便等要求。任何一个方案,要满足上述所有要求是十分困难的,要多方面来拟定和评比各种传动方案,统筹兼顾,满足最主要和最基本的要求,然后加以确认。 本传动装置传动比不大,采用三级级传动,带传动平稳、吸振且能起过载保护作用,故在高速级布置一级带传动。在带传动与带式运输机之间布置一台两级级直齿圆柱齿轮减速器,轴端连接选择弹性柱销联轴器。图2.1链式输送机传动方案示意图1电动机;2V带传动;3两级圆柱齿轮减速器;4联轴器; 5链式输送机3原动件的选择与传动比的分配3.1原动件的选择1电动机类型的选择 根据动力源和工作条件,选用一
6、般用途的Y系列三相交流异步电动机,卧式封闭结构,电源的电压为380V。2电动机容量的选择 根据已知条件,工作机所需要的有效功率为 设: 输送机的的效率; V带传动效率,=0.95; 对滚动轴承效率,=0.99; 闭式圆柱齿轮传动效率(设齿轮精度为7级),=0.98; 联轴器效率,=0.99; 输送机滚子链效率,=0.96;估算传送系统总效率为 则传动系统的总效率为 工作时,电动机所需的功率为 查表可知,满足条件的Y系列三相异步电动机额定功率应取为2.2kW。 3电动机转速的选择根据已知条件,可得输送机的工作转速初选同步转速为1500r/min和1000r/min的电动机,查表可知,对应于额定功
7、率为2.2的电动机型号分别为Y100L1-4型和Y112M-6型。现将有关技术数据及相应算的总传动比列于下表中。 方案的比较方案号型号额定功率(kW)同步转速(r/min)满载转速(r/min)总传动比外伸轴颈D/mm轴外伸长度E/mmY100L1-42.21500143041.912860Y112M-62.2100094027.552860通过对上述两种方案比较可以看出:方案选用的电动机转速高、质量轻、价格低,总传动比对三级减速传动而言不算大,故选方案较为合理。Y100L1-4型三相异步电动机的额定功率为2.2kW,满载转速由表查得电动机中心高H=112mm,轴伸出部分的直径和长度分别为D=
8、28mm和E=60mm。3.2计算总传动比和各级传动比的分配 链式输送机传动系统的总传动比 由传动系统方案知V带传动的传动比由计算可得两级圆柱齿轮减速器的总传动比为 为了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、齿宽系数相等时,考虑齿面接触强度接近相等的条件,取高速级传动比为 低速级传动比为 传动系统各级传动比分别为 ;3.3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所示。0轴(电动机轴): 1轴(减速器高速轴): 2轴(减速器中间轴): 3轴(减速器低速轴): 4轴(输送机轴): 传动系统的运动和动力参数轴号电动机两级圆柱齿轮减速器工作
9、机0轴1轴2轴3轴4轴转速n/(r/min)1430476.67111.8434.134.1功率P/kW1.81.711.661.611.578转矩T/( Nm)12.0234.26141.75451.04441.93传动比i34.263.281 4传动零件的设计计算4.1减速器外部传动零件的设计计算V带传动的设计根据已知条件,电动机功率P=1.8kW,转速=1430r/min,传动比i=3。1 确定计算功率查得工作情况系数=1.3,故 2 选择V带的类型根据、选用Z型。3 确定带轮的基准直径并验算带速v(1)初选小带轮的基准直径=90mm(2)验算带速v 故带速合适(3)计算大带轮的基准直径
10、 圆整为 4、确定V带的中心距a和基准长度Ld (1)初定中心距 (2)计算带所需基准长度 选带的基准长度 (3)计算实际中心距a 中心距的变化范围为492594mm 5、验算小带轮上的包角 6、计算带的根数 (1)计算单根V带的额定功率Pr 由=90mm和=1430r/min,查得Po=0.3576kW 由=1430r/min,i=3和Z型带,查得 查得, (2)计算V带的根数z 取6根 7、计算单根V带的初拉力的最小值 查得Z型带的单位长度质量q=0.06kg/m 应使带的实际初拉力 8、计算压轴力Fp 压轴力的最小值4.2减速器内部传动零件的设计计算一、高速级圆柱齿轮传动的设计根据已知:
11、输入功率,小齿轮转速,传动比,传递的转矩T1=34.26N.m,工作寿命10年,三班制,工作时有轻微冲击1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)按传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动。(2)输送机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(3)材料选择。选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮 材料为45钢(调质),硬度为240HBS,硬度差为40HBS。(4)选小齿轮齿数,大齿轮齿数2、按齿面接触强度设计 由设计计算公式 (1)、确定公式内的各计算数值 1)、试选载荷系数 2)、选取齿宽系数 3)、查得材料的弹性影响系数 4)、按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 大齿轮的
12、接触疲劳强度极限 5)、计算应力循环次数 6)、取接触疲劳寿命系数, 7)、计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%,安全系数S=1 (2)、计算 1)、试算小齿轮分度圆直径,代入中较小的值 2)、计算圆周速度v 3)、计算齿宽b 4)、计算齿宽与齿高之比 模数 齿高 5)、计算载荷系数 由v=1.11m/s,7级精度,查得动载系数 直齿轮 查得使用系数 查得7级精度,小齿轮相对支撑非对称布置时, 由, 查得 6)、按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 7)、计算模数m 3、按齿根弯曲强度设计 由设计公式 (1)、确定公式内各计算值 1)、查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限2
13、)、取弯曲疲劳寿命系数,3)、计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4 4)、计算载荷系数K 5)、查取齿形系数查得,6)、计算大、小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大(2)、设计计算 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数的大小主要决定于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,可取由弯曲强度算得的模数1.54并将就近圆整为标准值m=2mm,由按接触强度算得的分度圆直径,算出小齿轮齿数 大齿轮齿数,取 4、几何尺寸计算(1)、计算分度圆直径 (2)、计算中心距 (3)、计算齿轮宽度 取 高速级齿轮
14、传动的主要几何尺寸小齿轮大齿轮模数m2齿数z25107齿形角齿顶高系数1顶隙系数0.25分度圆直径d50214齿顶圆直径54218齿根圆直径45199齿高h4.5中心距a132二、低速级圆柱齿轮传动的设计根据已知:输入功率,小齿轮转速,传动比,传递的转矩T1=141.75N.m,工作寿命10年,三班制,工作时有轻微冲击1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)按传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动。(2)输送机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(3)材料选择。选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮 材料为45钢(调质),硬度为240HBS,硬度差为40HBS。(4)选小
15、齿轮齿数,大齿轮齿数2、按齿面接触强度设计 由设计计算公式 (1)、确定公式内的各计算数值 1)、试选载荷系数 2)、选取齿宽系数 3)、查得材料的弹性影响系数 4)、按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 大齿轮的接触疲劳强度极限 5)、计算应力循环次数 6)、取接触疲劳寿命系数, 7)、计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%,安全系数S=1 (2)、计算 1)、试算小齿轮分度圆直径,代入中较小的值 2)、计算圆周速度v 3)、计算齿宽b 4)、计算齿宽与齿高之比 模数 齿高 5)、计算载荷系数 由v=1.11m/s,7级精度,查得动载系数 直齿轮 查得使用系数 查得7级精度,小齿轮相对支撑
16、非对称布置时, 由, 查得 6)、按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 7)、计算模数m 3、按齿根弯曲强度设计 由设计公式 (1)、确定公式内各计算值 1)、查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限2)、取弯曲疲劳寿命系数,3)、计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4 4)、计算载荷系数K 5)、查取齿形系数查得,6)、计算大、小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大(2)、设计计算 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数的大小主要决定于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,可取由
17、弯曲强度算得的模数2.42并将就近圆整为标准值m=2.5mm,由按接触强度算得的分度圆直径,算出小齿轮齿数 大齿轮齿数,取 4、几何尺寸计算(1)、计算分度圆直径 (2)、计算中心距 (3)、计算齿轮宽度 取 低速级齿轮传动的主要几何尺寸小齿轮大齿轮模数m25齿数z32104齿形角齿顶高系数1顶隙系数0.25分度圆直径d80260齿顶圆直径85265齿根圆直径73.75253.75齿高h5.625中心距a1705、轴的设计计算5.1减速器低速轴的设计计算根据已知:输出轴上的功率,转速,转矩1、 求作用在齿轮上的力 已知低速级大齿轮的分度圆直径为 圆周力、径向力的方向如图所示2、 初步确定轴的最
18、小直径 选取轴的材料为45钢,调质处理,取 输出轴的最小直径为安装联轴器处轴的直径,为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号,联轴器的计算转矩,考虑到转矩变化小,取 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩,查标准,选用HL4型的弹性柱销联轴器,其公称转矩为125000N.mm,半联轴器的孔径,取,半联轴器长度L=112mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=84mm。3、 轴的结构设计 (1)、拟定轴上零件的装配方案如下图 (2)、根据轴向定位的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要求,1-2轴段左端需制处一轴肩,取2-3段的轴颈的d2-3=48mm;右端
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