带式运输机传动系统设计带传输二级减速器.doc
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1、湖南工业大学课 程 设 计资 料 袋 机械工程 学院(系、部) 2012 2013 学年第 一 学期 课程名称 机械设计 指导教师 李隐璞 职称 讲师 学生姓名 汪纲 专业班级 机械设计 班级 104 学号 10405700105题 目 带式运输机传动系统设计 成 绩 起止日期 2012 年 12 月 24 日 2013 年 1 月 6 日目 录 清 单序号材 料 名 称资料数量备 注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计图纸36张4装配图15零件图36 课程设计任务书20122013学年第一学期 机械工程 学院(系、部) 机械设计 专业 104 班级课程名称: 机械设计 设计题目:
2、带式运输机传动系统设计 完成期限:自 2012 年 12 月 24 日至 2013 年 1 月 5 日共 2 周内容及任务一、设计的主要技术参数:运输带牵引力F=6950 N;输送速度 V=0.8 m/s;滚筒直径D=380 mm。工作条件:二班制,使用年限8年,连续单向运转,载荷平稳,小批量生产,运输带速度允许误差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
3、字)。进度安排起止日期工作内容2012.12.24-2012.12.25传动系统总体设计2012.12.26-2012.12.30传动零件的设计计算2012.12.31-2012.1.04减速器装配图及零件工作图的设计、整理说明书2013.01.05交图纸并答辩主要参考资料1.机械设计(刘扬,银金光主编 北京交通大学出版社)2.机械设计课程设计(刘扬,银金光主编 北京交通大学出版社)3.工程图学(赵大兴主编 高等教育出版社)4机械原理(朱理主编 高等教育出版社)5.互换性与测量技术基础(徐雪林主编 湖南大学出版社)6.机械设计手册(单行本)(成大先主编 化学工业出版社) 7.材料力学(刘鸿文主
4、编 高等教育出版社)指导教师(签字): 李隐璞 2012 年 11 月 1 日系(教研室)主任(签字): 年 月 日 机 械 设 计设计说明书带 式 运 输 机 传 动 系 统 设 计(10)起止日期: 2012 年 12 月 24 日 至 2013 年 01 月 05日学生姓名汪纲班级机设104学号10405700105成绩指导教师(签字)李隐璞机械工程学院(部)2013年01月05日目 录1 设计任务书12 传动方案的拟定23 原动机的选择34 确定总传动比及分配各级传动比55 传动装置运动和运动参数的计算66 传动件的设计及计算87 轴的设计及计算198 轴承的寿命计算及校核269 键联
5、接强度的计算及校核2810 润滑方式、润滑剂以及密封方式的选择3011 减速器箱体及附件的设计3212 设计小结3513 参考文献3614 附图1 设计任务书1.1 课程设计的设计内容设计带式运输机的传动机构,其传动转动装置图如下图1.1所示。图1.1带式运输机的传动装置1动力与传动系统2.联轴器3带式输送机1.2 课程设计的原始数据已知条件:运输带的工作拉力:F=6950N;运输带的工作速度:v=0.8m/s;卷筒直径:D=380mm;使用寿命:8年,2班制,每班8小时。1.3 课程设计的工作条件 设计要求:误差要求:运输带速度允许误差为带速度的5%;工作情况:连续单向运转,空载起动,工作载
6、荷有轻微冲击;制造情况:中批量生产。2 传动方案的拟定带式运输机的传动方案如下图所示图2.1带式输送机传动系统简图1-联轴器 2-滚筒 3-输送带 4-两级圆柱齿轮减速器 5-V带6-电动机 上图为闭式的两级齿轮减速器传动,其结构简单,尺寸较小,结构紧凑,传动较平稳。3原动机的选择3.1 选择电动机的类型按按照设计要求以及工作条件,选用一般Y型全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机,电压为380V。3.2选择电动机的容量3.2.1工作机所需的有效功率式中:工作机所需的有效功率(KW) 带的圆周力(N)3.2.2 电动机的输出功率 传动装置总效率联轴器效率(齿式),=0.99 一对滚动轴承效率,=0.
7、99 V带传动效率,=0.95 输送机滚筒效率,=0.96 输送机滚筒轴至输送带间的传动效率 闭式圆柱齿轮传动效率(设齿轮精度为8级),=0.97故: =0.95 = =0.9603 =0.9603 =0.9801 =0.9504 =0.7998 工作时电动机所需要的功率为 =(kw) 因载荷平稳,电动机的功率稍大于即可,根据文献【2】中表19-1所示Y系列三相异步电动机的技术参数,可选择电动机的额定功率。=7.5kw .3.3确定电动机的转速卷筒轴工作的转速,初选同步转速为1500r/min和1000r/min的电动机,查表可知,对于额定功率为7.5kw的电动机型号为Y132M-4型和Y16
8、0M-6型。现将Y132M-4型和Y160M-6型电动机有关技术数据及相应的总传动比列于表3.1中。通过对下述两种方案比较可以看出:方案1选用的电动机转速高、质量轻、价格低,故选方案1比较合理。表3.1电动机数据方案号电动机型号额定功率/KW同步转速/(r/min)满载转速/(r/min)总传动比i外伸直径D/mm轴外伸长度E/mm1Y132-47.51500144035.7538802Y160M-67.5100097024.11421104 确定总传动比及分配各级传动比4.1传动装置的总传动比,式中:i总传动比 电动机的满载转速(r/min)4.2 分配传动比由传动方案可知 查表取V带传动比
9、为 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HBS350、齿宽系数相等时,考虑齿面接触强度接近相等的条件,去高速级出动比为 低速级传动比为 5 传动装置运动和动力参数的计算减速器传动装置中各轴由高速轴到低速轴依次编号为电动机0轴、1轴、2轴、3轴、4轴。5.1 各轴的转速 5.2各轴输入功率 5.3 各轴输入转矩 将5.1、5.2、5.3节中的结果列成表格。如下表5.1所示: 表5.1 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机0轴1轴2轴3轴4轴转速n/(r/min)1440480121.8340.2
10、140.21功率P/kw5.565.2825.5894.8714.774转矩T/(Nm)36.87105.09438.111156.881133.84传动比i33.943.0316传动件的设计及计算6.1 V带的设计计算6.1.1 确定计算功率 根据文献【1】中表5-7查得=1.1 =式中:工作情况系数 P所需传递的额定功率(入电动机的额定功率或名义的负载功率)6.1.2 选择V带型号根据=8.25,由文献【1】中图5-11选取A型V带。6.1.3确定带轮基准直径,并验算带速。初选小带轮直径。由文献【1】中图5-11可知,小带轮基准直径的推荐值为80120mm。由文献1中表5-8和表5-9,则
11、取。验算带速 因为的值在525m/s,带速合适。计算大带轮直径。根据文献【1】中表5-9,取6.1.4 确定带长和中心距a初定中心距初选中心距计算带所需的基准长度 由文献【1】中表5-2,取=1763mm计算实际中心距6.1.5 验算小带轮上的包角6.1.6 确定V带根数Z计算单根V带的许用功率查表5-4【1】,由线性插值法可得查表5-5【1】,由线性插值法可得查表5-6【1】,由线性插值法可得查表5-2【1】,可得42计算V带根数Z取整数,故Z=5根6.1.7 计算单根V带的初拉力查表5-1【1】得A型带的单位长度质量q=0.1kg/m,单根V带的初拉力6.1.8 计算V带的压力QV带对轴的
12、压力Q为 6.2高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算6.2.1 选择齿轮材料、热处理方法、精度等级及齿数(1)选择齿轮材料与热处理。根据文献【1】中表7-1查得,小斜齿圆柱齿轮a选用45Cr钢,热处理为调质,350;大斜齿圆柱齿轮b选用45号钢,热处理为调质,=230350。二者材料硬度差为30HBS,符合软齿面传动要求(2)选择齿轮的精度。此减速机为一般工作机,速度不高,参阅表7-7【1】,初定为8级精度(3)初选齿数取小齿轮齿数:=21,大齿轮齿数:6.2.2 确定材料许用接触应力(1)确定接触疲劳极限,由图-18(a)【1】查MQ线得(2)确定寿命系数小齿轮循环次数大齿轮的循环次数由图7-19【
13、1】查的(3)确定尺寸系数,由图7-8【1】取(4)确定安全系数,由表7-8【1】取得=1.05(5)计算许用接触应力,按公式(7-20)【1】计算,得6.2.3 根据设计准则,按齿面接触疲劳强度设计齿面接触强度按式(7-25)【1】计算,其公式为确定上式中的个计算数值如下轴面重合度得(7) 确定螺旋系数(8) 计算所需最小齿轮直径 由上式得 6.2.4确定实际载荷系数与修正计算分度圆直径(1) 确定使用系数(2) 确定动载系数 计算圆周速度故前面取8级精度合理,由齿轮的速度和精度查图7-8【1】6.2.5 齿根弯曲疲劳强度计算由式(7-28)【1】得弯曲强度的设计公式为确定上式中的各计算数值
14、如下(1) 由图7-21(a)【1】取(2) 由图7-22【1】差得弯曲疲劳寿命系数(3) 由表7-8【1】查的弯曲疲劳安全系数(4) 由图7-23【1】差得尺寸系数(5) 由式(7-22)得许用弯曲应力(6) 确定计算载荷K初步确定齿高h=2.25m=6.57,b/h=7查图7-12【1】得(7) 确定齿形系数当量齿数为由图7-16【1】查的(8) 由图查得应力校正系数(9) 计算大小齿轮的值大齿轮的数值大。(10) 求重合度系数。端面压力角 基圆螺旋角的余弦值为 当量齿轮端面重合度,由式(7-30)得按式(7-30)计算(11) 由图7-25得螺旋角影响系数(12) 将上述各值代入公式计算
15、,得由于齿轮的模数的大小主要取决于弯曲强度,所以将计算出来的1.78按国际圆整为=2.并根据接触强度计算出得分度院直径61.4mm,协调相关参数和尺寸为这样设计出来的齿轮能在保证满足弯曲强度的前提下,取较多的齿数,做到结构紧凑,减少浪费,且重合度增加,传动平稳。6.2.6 齿轮几何尺寸计算 (1)中心距 把中心距圆整成131mm。(2) 修正螺旋角 螺旋角变化不大,所以相关参数不必修正。(3)分度圆直径 (4)确定齿宽6.3 低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算6.3.1 选择齿轮材料、热处理方法、精度等级及齿数(1)选择齿轮材料与热处理。根据文献【1】中表7-1查得,小斜齿圆柱齿轮a选用45Cr钢,
16、热处理为调质,350;大斜齿圆柱齿轮b选用45号钢,热处理为调质,=230350。二者材料硬度差为30HBS,符合软齿面传动要求(2)选择齿轮的精度。此减速机为一般工作机,速度不高,参阅表7-7【1】,初定为8级精度(3)初选齿数取小齿轮齿数:=24,大齿轮齿数:6.3.2 确定材料许用接触应力(1)确定接触疲劳极限,由图-18(a)【1】查MQ线得(2)确定寿命系数小齿轮循环次数大齿轮的循环次数由图7-19【1】查的(3)确定尺寸系数,由图7-8【1】取(4)确定安全系数,由表7-8【1】取得=1.05(5)计算许用接触应力,按公式(7-20)【1】计算,得6.3.3 根据设计准则,按齿面接
17、触疲劳强度设计齿面接触强度按式(7-25)【1】计算,其公式为确定上式中的个计算数值如下轴面重合度得(7)(8)计算所需最小齿轮直径 由上式得 6.3.4确定实际载荷系数与修正计算分度圆直径(1)确定使用系数(2)确定动载系数 计算圆周速度故前面取8级精度合理,由齿轮的速度和精度查图7-8【1】6.3.5 齿根弯曲疲劳强度计算由式(7-28)【1】得弯曲强度的设计公式为确定上式中的各计算数值如下(1)由图7-21(a)【1】取(2)由图7-22【1】差得弯曲疲劳寿命系数(3)由表7-8【1】查的弯曲疲劳安全系数(4)由图7-23【1】差得尺寸系数(5)由式(7-22)得许用弯曲应力(6)确定计
18、算载荷K初步确定齿高h=2.25m=6.57,b/h=12.4查图7-12【1】得(7) 确定齿形系数由图7-16【1】查的(8)由图查得应力校正系数(9)计算大小齿轮的值大齿轮的数值大。(10) 求重合度系数。端面压力角 基圆螺旋角的余弦值按式(7-30)计算(11)将上述各值代入公式计算,得由于齿轮的模数的大小主要取决于弯曲强度,所以将计算出来的2.63按国际圆整为=3.并根据接触强度计算出得分度院直径107.5mm,协调相关参数和尺寸为这样设计出来的齿轮能在保证满足弯曲强度的前提下,取较多的齿数,做到结构紧凑,减少浪费,且重合度增加,传动平稳。6.3.6 齿轮几何尺寸计算(1)中心距 把
19、中心距圆整成239mm。(2) 修正螺旋角螺旋角变化不大,所以相关参数不必修正(3)分度圆直径 (4)确定齿宽7轴的设计及计算7.1 轴的受力分析低速级齿轮设计可求得大斜齿轮的啮合力:大齿轮的分度圆直径:=354mm 大齿轮的圆周力: 大齿轮的径向力: 大齿轮的轴向力: 7.2轴的材料的选择由于低速轴转速不高,但受力较大,故选取轴的材料为45优质碳素结构钢,调质处理。7.3轴的最小直径根据文献中算式可初步估算轴的最小直径,式中:A最小直径系数,查得A=112 P低速轴的功率(KW),由表可知:P=4.871KW n低速轴的转速(r/min),由表可知:n=40.21r/min 因此: dmin
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