二级减速器课程设计带式输送机中的传动装置.docx
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二级减速器课程设计带式输送机中的传动装置
机械设计课程设计
计算说明书
设计题目:
设计带式输送机中的传动装置
专业年级:
学号:
^学生姓名:
*********
指导教师:
完成时间
机械设计课程设计任务书
图1带式输送机减速装置方案
学生姓名:
学号:
专业:
任务起止时间:
设计题目:
设计带式输送机中的传动装置
传动方案如图1所示:
1、输送胶带2、传动滚筒3、两级圆柱齿轮减速器4、V带传动5、电动机
参考资料:
《机械设计》《机械设计基础》《课程设计指导书》《机械设计手册》
《工程力学》《机械制图》
一、电机的选择错误!
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1.1选择电机的类型和结构形式:
错误!
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1.2电机容量的选择错误!
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1.3电机转速确定错误!
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二、传动装置的运动和动力参数计算错误!
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2.1分配传动比及计算各轴转速错误!
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2.2传动装置的运动和动力参数计算错误!
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三、V带传动设计错误!
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3.1确定计算功率错误!
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3.2选择普通V带型号错误!
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3.3确定带轮基准直径并验算带速错误!
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3.4确定V带中心距和基础长度错误!
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3.5验算小带轮包角错误!
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3.6计算V带根数Z错误!
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3.7计算压轴力错误!
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四、设计减速器内传动零件(直齿圆柱齿轮)错误!
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4.1高速级齿轮传动设计计算错误!
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4.2低速级齿轮传动设计计算错误!
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4.3传动齿轮的主要参数错误!
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五、轴的结构设计计算错误!
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5.1高速轴的计算(1轴)错误!
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5.2中间轴的计算(2轴)错误!
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5.3低速轴的计算(3轴)错误!
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六、轴的强度校核错误!
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6.1高速轴校核错误!
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6.2中间轴校核错误!
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6.3低速轴校核错误!
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七、校核轴承寿命错误!
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7.1高速轴错误!
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7.2中间轴错误!
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7.3低速轴错误!
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八、键连接的选择和计算错误!
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九、箱体的设计错误!
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十、心得体会错误!
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亠、电机的选择
1.1选择电机的类型和结构形式:
依工作条件的要求,选择三相异步电机:
封闭式结构
U=380V
Y型
1.2电机容量的选择
工作机所需的功率R=Fv/1000二3.45kW
V带效率1:
0.96
滚动轴承效率(一对)2:
0.98
闭式齿轮传动效率(一对)3:
0.97(8级精度)
联轴器效率4;0.995(弹性)
工作机(滚筒)效率5(w):
0,96(传动滚筒)
传输总效率=0.872
贝打电动机所需的输出功率PW=Pd/=3.96kW
1.3电机转速确定
卷筒轴的工作转速nW601000v=35.81r/min
n
V带传动比的合理范围为2~4,两级圆柱齿轮减速器传动比的合
理范围为8~40,贝卩总传动比的合理范围为i=16~160,故电动机转速
的可选范围为:
ndi'rw=572.96~5729.6r/min
在此范围的电机的同步转速有:
750r/min1000r/min1500r/min3000r/min
依课程设计指导书表18-1:
Y系列三相异步电机技术参数
(JB/T9616-1999)选择电动机
型号:
Y112M-4额定功率Rd:
4kw
同步转速n:
1500r/min满载转速nm1440r/min
二、传动装置的运动和动力参数计算
总传动比:
i匹40.21
nw
2.1分配传动比及计算各轴转速
取V带传动的传动比i0二3(带传动的传动比一般小于齿轮传动)
则减速器传动比i=i/i0二13.14
取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比i1.1.4i4.33
则低速级传动比i2ii13.09
2.2传动装置的运动和动力参数计算
0轴(电动机轴)P0Fd3.96kW
n0nm1440r/min
F0
T0955026.2625Nm
n
1轴(高速轴)RF013.8kW
ni出480r/min
io
9550」75.64N
矩)
F2
9550—311Nm
n2
以上功率和转矩为各轴的输入值,1~3轴的输出功率或输出转矩
为各自输入值与轴承效率的乘积。
各轴运动和动力参数如下表:
表2-1各轴运动和动力参数
轴名
功率F/kW
转矩T/Nm
转速
n/(r/min
)
传动比i
效率
输入
输出
输入
输出
0轴
3.96
1440
1轴
3.8
3.79
76
75
480
3
0.96
2轴
3.61
3.57
311
308
110.85
4.33
0.95
3轴
3.43
3.40
913
904
35.87
3.09
0.95
3.34
3.31
889
880
35.87
1
三、V带传动设计
3.1确定计算功率
根据已知条件结合教材《机械设计》由图/表8-7得到工作情况系数Ka二1.3(工作情况系数),故Pea二KaPd=5.184(计算功率)kW。
3.2选择普通V带型号
已知Pea,nm,结合教材《机械设计》由图/表8-6确定所使用的V带为A型。
3.3确定带轮基准直径并验算带速
(1)结合教材《机械设计》由图/表8-68-8,初选小带
轮直径dd1二125mm
(2)验算带速:
v总1nm9.42m/s,满足5m/s 601000 (3)计算大齿轮的基准直径dd2i0dd1312.5mm。 3.4确定V带中心距和基础长度 (1)根据0.7(dd1 dd2)a。 2(dd1dd2),初定中心距3)=500mm (2) 计算所需的带长 由图/表8-2,对A型带进行基准长度Ld二545.5mm (3)实际中心距aao■Ld土506mm 2 中心距的变化范围9mina0.015Ld482~425mm amaxa0.03Ld 3.5验算小带轮包角 180odd2dd157.3°160>120°合格。 a 3.6计算V带根数Z 由nm,dd1结合教材《机械设计》查图/表8-4a得P0=1.07kW 由nm,i0,A型带,查图/表8-4b得P0=0.17kW。 已知1查表8-5得K=0.95,已知Ld查表8-2得Kl二1.01 贝卩V带根数zPca3.2,取z=4(考虑轴段 (P0P0)KaKL 长度此处带轮不宜过宽,带轮带数应小于等于4为宜)。 3.7计算压轴力 由教材《机械设计》表8-3,可知型带单位长度质量 q=0.1kg/m。 单根V带的初拉力最小值: (F0)min500仝qv2=119N。 K刊 压轴力的最小值: 1 (Fp)min2z(F0)minsin=935N。 2 四、设计减速器内传动零件(直齿圆柱齿轮) 4.1高速级齿轮传动设计计算 (1)选择材料及确定许用应力 机械设计 表4-1高速级齿轮材料及许用应力 齿轮 热处理方式 齿面硬度 Hlim1/MPa FE1/MPa 小齿轮 调制 300 770 650 大齿轮 调制 250 700 600 由表10-20,取安全系数S=J—,S二1.5 则许用应力为: [H1] [h2]700MPa Sh (2)按齿面接触强度设计 设齿轮按乙级精度制造,由教材《机械设计》表得载 1 可得弹性系数Ze=1889.8MPa2 小齿轮分度圆直径: 取大齿轮齿宽b2=57mm,为补偿安装误差,取小齿轮齿宽 模数m=dit/zi=2.37,按表_,取标准模数m=2.5, 实际分度圆直径d1乙m60mm,d2260mm,中心距ad1—屯 2 160mm (3)验算齿轮弯曲强度 由教材《机械设计》图/表10-5,取齿形系数论=2.65, YFa2=2.33,应力修正系数Ysai=1.58,"1.7932。 判断: 2KTYFa1YSa1 F11;Sa196.8三[(TF1] dmz1LJ 判断: F1YFa2YSa2 F2YY96.6三[*] Fa“Sa1 满足条件,安全。 (4) 齿轮的圆周速度 对照表10-8可知,选着_7_级精度是合适的 4.2低速级齿轮传动设计计算 (1)选择材料及确定许用应力 由教材《机械设计》表10-1确定以下参数: 表4-2低速级齿轮材料及许用应力 齿轮 热处理方式 齿面硬度 Hlim1/MPa fe1/MPa 小齿轮 调制 280 820 650 大齿轮 调制 240 750 620 由表10-5,取安全系数S=J_,S二1.3 则许用应力为: (2) 按齿面接触强度设计 荷系数K=1.3,由表10-7得齿宽系数①d=1,由表10-6可得 1 弹性系数Ze=188.9MPa2。 小齿轮分度圆直径: 取大齿轮齿宽b2=140mm,为补偿安装误差,取小齿轮齿宽 b1=bz+(5~10)=145mm。 模数m=d1t/Z1=6,按表__,取标准模数m=6,实际分 度圆直径d1z1m138mmd2426mm中心距a 2 282mm (3)验算齿轮弯曲强度 由教材《机械设计》图/表10-5,取齿形系数YFa1=2.97,YFa2= 2,91,应力修正系数幺1二1.52,仏2二1.53。 判断: F12;匕金92.4三[吓] b>mz1LJ 判断: F1YFa2YSa2 F2YY89.9三[升2] YFa1YSa1 满足条件,安全。 (4) 齿轮的圆周速度 对照表10-8可知,选着7__级精度是合适的 4.3传动齿轮的主要参数 表4-3传动齿轮的主要参数 高速级 低速级 齿数z 24 104 23 71 中心距a/mm 160 282 模数m/mm 2.5 6 齿宽b/mm 63 57 145 140 分度圆直径d/mm 60 260 138 426 齿顶咼ha/mm 2.5 2.5 6 6 齿根高hf/mm 3,125 3.125 7.5 7.5 齿高h/mm 5.625 5.625 13.5 13.5 齿顶圆直径da/mm 65 265 157 438 齿根圆直径df/mm 53.75 253.75 123 411 五、轴的结构设计计算 5.1高速轴的计算(1轴) 根据表15-1得,高速轴材料为: _45_,热处理方式: 调 制,许用弯曲应力[(T-1b]=60MPa (1)初估轴径 初选轴径,根据扭转强度计算初估。 由表」5虫_得常数Ao=110 d讯空9® 考虑到键槽的作用,轴径增加3%为22.8mm,圆整后暂取di=25 mm (2)轴的径向尺寸设计 根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求,确定轴的结构如 下图(结构草图,标注轴段,用充分的文字说明支撑计算结果): 表5-1高速轴径向尺寸确定 轴段直径d/mm 确定方法 说明 di=25 d仁di 由初估直径确定 d2=30 d2=d1+(3--4)A 定位轴肩 d3=35 6407滚动轴承 6407滚动轴承 d4=45 齿根圆直径 d5=54 d5=d4+0.07d4 d6=45 d6=d4 齿根圆直径 d7=35 d7=d3 6407轴承 (3)轴的轴向尺寸设计 轴的结构图如下(结构草图,标注轴段长度及支撑点距离,表格 内用充分的文字说明支撑计算结果): 经验值的计算与选取: 轴承端盖至箱外传动件间的距离L=18 箱座壁厚二10 联接螺栓至外箱壁的距离C=24;至凸缘边距离C2=22 (C1、C2通过螺栓直径查设计指导书表4-2确定) 轴承座宽度L二C+G++(5~10)=— 齿轮至机体内壁的距离2=12(2>1.2壁厚) 大齿轮齿轮端面的距离3=10(3>壁厚) 轴承内侧至箱体内壁的距离4=4寸确定 轴段长度L/mm 确定方法 说明 L1=42 L1=(1.5~2)d1 L1略小于带轮宽 L2=38 L2=L'+e+L-b-A4 L2=L'+e+L-B-4 L3=25 L3=B L3=6407轴承宽度 L4=160 L4=A3+b低小 L5=63 L5=b高小 L6=15 L6取10-15 L7=25 L7=B L7=6407轴承宽度 l1=60 0.5T+0.5L5+A2+A4 12=204 0.5L5+L4+0.5B 13=72 0.5L1+L2+0.5B 5.2中间轴的计算(2轴) 根据表15-1得,中间轴材料为: _45_,热处理方式: 调制,许用弯曲应力[(T-ib]=60MPa。 (1)初估轴径 初选轴径,根据扭转强度计算初估。 由表15-3得常数A=110 d36mm (2)轴的径向尺寸设计 根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求,确定轴的结构如下图(结构草图,标注轴段,用充分的文字说明支撑计算结果) dl dS d5 — ~~ ~~ ~21~ 表5-3中间轴径向尺寸确定 轴段直径d/mm 确定方法 说明 di=35 最小直径 d2=37 d2=d1+2 过度轴肩 d3=43 d3=d2=(3~4)C2 定位轴肩 d4=37 d4=d5+0.07d5 d5=37 d5=d1 (3)轴的轴向尺寸设计 轴的结构图如下(结构草图,标注轴段长度及支撑点距离,表格 内用充分的文字说明支撑计算结果): 经验值的计算与选取: 轮毂宽度与轴段长度之差二3(指导书38页图5-10) 齿轮至机体内壁的距离2二12(同上) 轴承内侧至箱体内壁的距离4二4(取3-5) (指导书38页图5-12) 表5-4中间轴轴向尺寸确定 轴段长度L/mm 确定方法 说明 L1=39 L仁B+A4+A2+(2~3) 6307滚动轴承 L2=61 L2=b高大+a L3=7 0.5齿宽差+A3 L4=142 b低小-a L5=47 A4+A2+A+B+齿宽差 l1=60 12=108 0.5b高大+L3+0.5b低小 13=94 0.5b低小+L5-A-0.5B 5.3低速轴的计算(3轴) 根据表15-1得,低速轴材料为: 45,热处理方式: 调制 许用弯曲应力[(T-1b]=60MPa。 (1)初估轴径 初选轴径,根据扭转强度计算初估。 由表15-3得常数A二110 d1乓命50.3mm 考虑到键槽的作用,轴径增加3%为51.8mm,圆整后暂取d二52mm。 (2)轴的径向尺寸设计 根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求,确定轴的结构如下图(结构草图,标注轴段,用充分的文字说明支撑计算结果) M dE 错4 C-B 表5-5低速轴径向尺寸确定 轴段直径d/mm 确定方法 说明 di=53 d2=57 d2=d1+0.07d1 定位轴肩 d3=65 6013滚动轴承 过度轴肩 d4=73 d4=d3+(3~4)C1 定位轴肩 d5=75 d5=d4+(2~3) d6=67 d6=d5-(3~4)x2.5 d7=65 d7=d3 表5-6所选用联轴器的主要参数 型号 公称转矩Tn /Nm 许用转速n /mm 轴孔直径d /mm 轴孔长度L /mm 轴孔长度L1 /mm TL9 1000 2100 60 142 107 D D D b A 250 16 65 (3)轴的轴向尺寸设计 轴的结构图如下(结构草图,标注轴段长度及支撑点距离,表格内用充分的文字说明支撑计算结果): 经验值的计算与选取: 轴承端盖至箱外传动件间的距离L=18 箱座壁厚二10(箱座=0.02a+3,a是低速级中心距) 联接螺栓至外箱壁的距离G=20;至凸缘边距离G=18 轴承座宽度L二G+G++(5~10)=55 齿轮至机体内壁的距离2=12 大齿轮齿轮端面的距离3=10_ 轴承内侧至箱体内壁的距离4=4(指导书38页图5-12) 表5-7低速轴轴向尺寸确定 轴段长度L/mm 确定方法 说明 Li=88 L1=(1.5~2)d1 1.75 L2=76 1-3=18 L3=B 6013滚动轴承宽度 L4=67 A2+A4+b+A3-L5-0.5齿宽差 L5=24 L5=1.4h h=0.07d4 L6=138 L6=b低大-a a=1~2 L7=39 L7=B+a4+a2+a+0.5齿宽差 a=1~2 li=129 0.5L1+L2+0.5B 12=158 0.5B+L4+L5+0.5L6 13=99 0.5L6+L7-0.5B 六、轴的强度校核 6.1高速轴校核 轴的受力分析如下图: (1)齿轮的受力 Ft-2521N: FrFttan918N di (2)水平面内轴承约束力 (3)竖直面内轴承约束力 1 Fr Q11I rrvls (4)弯矩图和扭矩图 水平面内弯矩图 .Mrvx 竖直面内弯矩图 扭矩图 (5)合成弯矩(考虑最不利的情况下) 带轮的压轴力Fp在支点产生的反力 □ [FI^hIh 1 Fs 弯矩图 合成弯矩 M「'MivM;hMaFp131Nmm(注意单位换算) (6) 按第三强度理论校核 满足强度要求。 6.2中间轴校核 轴的受力分析如下图: 大齿轮 Ft 2T2 d2 2392N ;Fr Fttan 870N 小齿轮 Ft 2T2 d2 4570N; Fr Fttan 1640N (2)水平面内轴承约束力 卜NH1 (3)竖直面内轴承约束力 水平面内弯矩图 竖直面内弯矩图 扭矩图 最危险截面的合成弯矩 M'M;vM;h319Nmm(注意单位换算) (5) 按第三强度理论校核 -1b 满足强度要求。 6.3低速轴校核 轴的受力分析如下图: (1)齿轮的受力 Ft2T3 4286N;Fr d3 Fttan1560N (2)水平面内轴承约束力 (3)竖直面内轴承约束力 Fima (4)弯矩图和扭矩图 水平面内弯矩图 竖直面内弯矩图 扭矩图 最危险截面的合成弯矩 M'M;vM;h419Nmm(注意单位换算) (5) 按第三强度理论校核 满足强度要求。 七、校核轴承寿命 表7-1所选用的轴承主要参数 轴名称 轴承代号 d/mm D/mm B/mm G/kN 高速轴 6407 35 100 25 56.8 中间轴 6307 3 80 21 33.2 低速轴 6013 65 100 18 32.0 轴承设计要求寿命Lh43800h 7.1高速轴 根据轴的受力情况可知,高速轴上所受径向力大的轴承作用在轴 段d7,Fr、.FfFh22073N。 满足要求。 7.2中间轴 根据轴的受力情况可知,中间轴上所受径向力大的轴承作用在轴 段d1_,FrFH23613N。 满足要求。 7.3低速轴 根据轴的受力情况可知,低速轴上所受径向力大的轴承作用在轴 段d7,Fr.FfF: 3242N。 6 82857h〉Lh 10Cr 60n2fpFr 满足要求。 八、键连接的选择和计算 本设计减速器共需键: 5个 表8-1键的主要参数 轴名 安装直径 d/mm 类型 h/mm b/mm 轮毂长度 L'(1.5~2)d/mm 键长L/mm 高速轴 25 3.5 8 38 36 中间轴 35 8 10 70 56 35 8 10 70 56 低速轴 53 10 16 88 80 67 12 20 110 100 九、箱体的设计 表9-1铸铁减速器箱体的主要结构尺寸(mr) 名称 符号 尺寸 机座壁厚 10 机盖壁厚 1 10 机座凸缘厚度 b 15 机盖凸缘厚度 bi 15 机座底凸缘厚度 b2 25 地脚螺钉直径 df 22 地脚螺钉数目 n 6 轴承旁联接螺栓直径 di 18 盖与座联接螺栓直径 d2 14 连接螺栓d2的间距 l 175 轴承端盖螺钉直径 d3 10 窥视孔盖螺钉直径 d4 10 定位销直径 d 8.5 df,di,d2至外机壁距离 C 302420 df,d2至凸缘边缘距离 C2 2
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