链式运输机传动装置课程设计说明书.doc
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1、机械基础综合课程设计说明书课程名称: 课程设计 设计题目: 链式运输机传动装置设计 学 院: 机械工程学院 专业年级: 机设11-1 姓 名: 班级学号: 机设11-1-20 指导教师: 二一三年 九 月十三日目 录一、 课程设计任务书-1二、 传动方案的拟定与分析-2三、 电动机的选择-3四、 计算总传动比及分配各级传动比-4五、 动力学参数计算-5六、 传动零件的设计计算-6七、 轴的设计计算-13八、 滚动轴承的选择及校核计算-29九、 键连接的选择及校核计算-30十、减速器的润滑与密封-32十一、箱体及附件的结构设计-33设计小结-34参考文献-35一、 课程设计任务书题目:链式运输机
2、传动装置设计工作条件:连续单向运转,工作时有轻微振动,空载起动;使用期10年,每年300个工作日,小批量生产,两班制工作,运输链速度允许误差为5%。原始数据:运输链工作拉力=4500;运输链工作速度=0.96;运输链链轮齿数=10;运输链链节距=60mm。1-电动机;2-联轴器;3-圆锥-圆柱齿轮减速器;4-传动链;5-运输链图1.1 链式运输机传动示意图二、 传动方案的拟定与分析传动方案拟定步骤:1-电动机;2-联轴器;3-圆锥-圆柱齿轮减速器;4-传动链;5-运输链图2.1 链式运输机传动方案示意图优缺点分析:优点:1. 在圆锥-圆柱齿轮减速器后接一级链传动,链传动能保持准确的传动比,无弹
3、性滑动和整体打滑现象,可在恶劣的环境下工作。2. 圆锥齿轮减速器布置在高速级,使圆锥齿轮减速器齿轮不致太大,否则加工困难。缺点:1. 电动机直接与两级圆锥-圆柱齿轮减速器相连接,使减速器的传动比和结构尺寸较大。2. 链传动时工作振动噪声较大。三、 电动机的选择1、电动机类型的选择选择Y系列三相异步电动机。2、电动机功率选择(1)传动装置的总效率:(2)电机所需的功率:3、确定电动机转速计算链轮分度圆直径:计算运输链链轮工作转速:按机械设计课程设计指导书P17表2-3推荐的传动比合理范围,取链传动比,按机械设计课程设计指导书P18表2-4推荐的传动比合理范围,取二级圆锥-圆柱减速器传动比范围,则
4、总传动比合理范围为。故电动机转速的可选范围为:。综合考虑选择同步转速为3000,额定功率为5.5KW,满载转速为2920 r/min的型号为Y132S1-2的电动机4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型,所需的额定功率及同步转速,选定电动机型号为Y132S1-2。其主要性能:额定功率5.5KW;满载转速3000r/min;额定转矩2.2;质量70kg。四、 计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比2、分配各级传动比(1) 据指导书P17表2-3,取链传动(链传动单级传动比合理)(2)取二级圆柱圆锥齿轮减速器高速级传动比则低速级传动比五、 动力学参数计算1、 0轴2、 1轴(高速轴)3、
5、2轴(中间轴)4、 3轴(低速轴)5、 4轴 (链轮轴)13轴的输出功率或输出转矩分别为各轴的输入功率或输入转矩乘轴承效率的0.99。六、 传动零件的设计计算 滚子链传动的设计计算因为链传动处于低速级,传递功率小,所以选择滚子链完全能满足条件。1、 选择链轮齿数取小链轮齿数,大链轮齿数。2、 确定计算功率由表9-7查得,由表9-13查得,单排链,则计算功率为3、 选择链条型号和节距根据及查图9-11,可选16A。查表9-1,链条节距。4、 计算链节数和中心距初选中心距。取。相应的链长节数为取链长节数节。查表9-7得到中心距计算系数,则链传动的最大中心距为5、 计算链速,确定润滑方式由和链号16
6、A,查图9-14,应选择油池润滑或油盘飞溅润滑。6、 计算压轴力有效圆周力为:链轮水平布置时的压轴力系数,则压轴力为 圆锥齿轮传动的设计计算已知输入功率,小齿轮转速2920r/min,连续单向运转,工作时有轻微振动,空载起动;使用期10年,每年300个工作日,小批量生产,两班制工作。1、选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不大,所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质,齿面硬度为240260HBS。大齿轮选用45钢调质,齿面硬度220HBS;根据教材P210表10-8选7级精度。齿面粗糙度Ra1.63.2m2、按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式进行试算,即(1) 确定公式内的各计算数值
7、1) 传动比取小齿轮齿数。则大齿轮齿数:取实际传动比i0=52/20=2.6传动比误差: 可用2) 齿数比:3) 试选载荷系数4) 计算小齿轮的转矩5) 选齿宽系数6) 许用接触应力7) 由机械设计(第八版)表10-6查得材料的弹性影响系数计算应力循环次数由机械设计(第八版)图10-19取接触疲劳寿命系数计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1,得(2) 计算1) 试算小齿轮分度圆直径,代入中较小的值2) 计算模数m取整,所以3) 计算齿轮的主要参数取 根据 计算得 当量齿数 不会发生根切现象。齿宽查手册14-205 表14-3-8 得 齿顶高齿高3、按齿根弯曲疲劳强度1)2) 计
8、算当量齿数3) 由机械设计(第八版)表10-5查得齿形系数 应力校正系数 4) 由机械设计(第八版)图20-20c查得小齿轮、大齿轮的弯曲疲劳强度极限5) 由机械设计(第八版)图10-18取弯曲疲劳寿命系数6) 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数,得7)校核弯曲强度根据弯曲强度条件公式进行校核满足弯曲强度,所选参数合适。 圆柱齿轮传动的设计计算1、选择圆柱齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不大,所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质,齿面硬度为240260HBS。大齿轮选用45钢调质,齿面硬度220HBS;根据教材P210表10-8选7级精度。齿面粗糙度Ra1.63.2m2、按齿面接
9、触疲劳强度设计根据教材P203式10-9a:进行计算确定有关参数如下: 传动比取小齿轮齿数。则大齿轮齿数:实际传动比传动比误差: 可用齿数比: 由教材P205表10-7选取齿宽系数 转矩 载荷系数k取k=1 许用接触应力由教材P209图10-21d查得:由教材P206式10-13计算应力循环次数N由教材P207图10-19查得接触疲劳的寿命系数: 通用齿轮和一般工业齿轮,按一般可靠度要求,选取安全系数SH=1.0故得:模数:取标准模数:3、校核齿根弯曲疲劳强度根据教材P201公式10-5a:确定有关参数和系数 分度圆直径:齿宽: 齿形系数YFa和应力修正系数YSa根据齿数Z3=20,Z4=12
10、0由机械设计(第八版)表10-5查得齿形系数 应力校正系数 许用弯曲应力 F根据公式:Flim3=290Mpa Flim4 =210Mpa按一般可靠度选取安全系数SF=1.25计算两轮的许用弯曲应力F3=Flim3 /SF=290/1.25=232MpaF4=Flim4 /SF=210/1.25=168Mpa 将求得的各参数代入式故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够4、计算齿轮传动的中心矩a5、计算齿轮的圆周速度V七、 轴的设计计算 输入轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45调质,硬度217255HBS根据教材P370(15-2)式,并查表15-3,取A0=110考虑有两个键槽,将直径增大10%,则:d
11、=19.7(1+10%)mm=15.488mm选d=18mm1、求输入轴上的功率、转速和转矩 2、求作用在齿轮上的力已知高速级小圆锥齿轮的分度圆半径为而3、 初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选用45调质,硬度217255HBS根据教材P370(15-2)式,并查表15-3,取A0=110考虑有两个键槽,将直径增大10%,则:d=13.55(1+10%)mm=14.91mm选d=18mm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,查机械设计(第八版)表14-1,由于转矩变化很小,故取,则查标准GB/T 5843-1986,选YLD4型凸缘联轴器,
12、其公称转矩为,半联轴器的孔径为,故取,半联轴器长度,半联轴器与轴配合的毂孔长度为38mm。4、 轴的结构设计(1) 拟定轴上零件的装配方案(见图7.1)图7.1 高速轴(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,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3段的直径2) 初步选择单列圆锥滚子轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力,但轴向力相对较小,故选用深沟球轴承,参照工作要求并根据,由机械设计课程设计表5-12中初步选取0基本游隙组,标准精度级的单列圆锥滚子轴承32005,其尺寸为,而。这对轴承均采用轴肩进行轴向定位,由机械零件设计手册查得32005型轴承的定位轴肩
13、直径,因此取3) 取安装齿轮处的轴段6-7的直径;为使挡油环可靠地压紧轴承,5-6段应略短于轴承宽度,故取。4) 轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求,求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距离,故取5) 由机械设计手册锥齿轮轮毂宽度为,为使套筒端面可靠地压紧齿轮取。6)(3) 轴上的周向定位圆锥齿轮的周向定位采用平键连接,因为由机械设计(第八版)表6-1查得平键截面,键槽用键槽铣刀加工,长为20mm,同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为;滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的,此处选轴的尺寸公差为。(4) 确定轴上圆角和倒角尺
14、寸取轴端倒角为5、 求轴上的载荷表7.1 高速轴载荷载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M 总弯矩扭矩T图7.26、按弯扭合成应力校核轴的强度根据上表中的数据及轴的单向旋转,扭转切应力为脉动循环变应力,取,轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢(调质),由机械设计(第八版)表15-1查得,故安全。6、 精确校核轴的疲劳强度(1) 判断危险截面截面5右侧受应力最大(2)截面5右侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面5右侧弯矩M为截面5上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为45钢,调质处理。由表15-1查得。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机械设计(第八版)附表3-2查取。因,经插值后
15、查得又由机械设计(第八版)附图3-2可得轴的材料敏感系数为故有效应力集中系数为由机械设计(第八版)附图3-2的尺寸系数,扭转尺寸系数。轴按磨削加工,由机械设计(第八版)附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理,即,则综合系数为又取碳钢的特性系数计算安全系数值故可知安全。 中间轴设计1、求中间轴上的功率、转速和转矩 2、已知圆柱直齿轮的分度圆直径而已知圆锥直齿轮的平均分度圆半径而3、初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为(调质),根据机械设计(第八版)表15-3,取,得,中间轴最小直径显然是安装滚动轴承的直径和3、 轴的结构设计(1) 拟定轴上零件的装配方案(见下图 图7
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