完整版毕业课程设计机械设计基础Word下载.docx
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运输带速度允许误差为5%。
附录1:
机械传动装置的运动和动力参数计算参考资料
1、机械传动效率
V带传动;
8级精度的一般齿轮传动(油润滑);
滚动轴承(油润滑):
(球),(滚子);
联轴器;
传动装置总效率
2、运输带所需的功率
其中,运输带工作拉力;
运输带工作速度。
3、确定电动机功率
4、确定电动机转速
选用同步转速为1500,确定满载转=1440
电动机的选择参考Y系列Y112M-4三相同步电动机。
5、总传动比及其分配
滚筒转速
;
总传动比
取单级圆柱齿轮传动比=3.5则V带的传动比=4.07
6、计算各轴运动和动力参数
各轴编号:
电动机(小带轮)轴Ⅰ、小齿轮(输入)轴Ⅱ、大齿轮(输出)轴Ⅲ、滚筒轴Ⅳ
各轴转速:
=1440
=102.314
各轴功率:
=3.687kw
=
=
;
各轴转矩:
=9550
=9550
将计算得到的运动和动力参数列表:
参数
轴号
电动机轴Ⅰ
轴Ⅱ
轴Ⅲ
轴Ⅳ
传动类型
V带传动
齿轮传动
联轴器
传动比
4.07
3.5
效率
0.99
0.97
转速
1440
102.314
功率
3.687
转矩
>
%1-传动装置的运动和动力参数计算(电动机-V带传动-齿轮传动-联轴器)
F=2200;
%运输带工作拉力(N)
V=1.5;
%运输带工作速度(mS)
D=280;
%卷筒直径(mm)
disp'
======已知条件======'
fprintf('
运输带工作拉力F=%3.3fN\n'
F)
运输带工作速度V=%3.3fmS\n'
V)
工作机卷筒直径D=%3.3fmm\n'
D)
%1、机械传动效率
eta1=0.97;
%V带传动
eta2=0.97;
%8级精度的一般齿轮传动(油润滑)
eta3=0.98;
%滚动轴承(滚子,油润滑)
eta4=0.99;
%联轴器
etaz=eta1*eta2*eta3^2*eta4;
%传动装置总效率
%2、工作机械所需的功率
Pw=F*V1e3;
%3、确定需要的电动机功率
Pd=Pwetaz;
******计算结果******'
传动装置总效率etaz=%3.3f\n'
etaz)
工作机械所需功率Pw=%3.3fKW\n'
Pw)
所需电动机功率Pd=%3.3fKW\n'
Pd)
%4、确定电动机转速
根据需要电动机功率Pd,选用同步转速1500rmin的电动机Y112M-4(额定功率4KW)'
nm=1440;
%满载转速(rmin)
%5、总传动比及其分配
nw=6e4*V(pi*D);
%卷筒转速(rmin)
i=nmnw;
%总传动比
i2=3.5;
%选择齿轮传动比
i1=ii2;
%V带传动比
卷筒转速nw=%3.3frmin\n'
nw)
总传动比i=%3.3f\n'
i)
V带传动比i1=%3.3f\n'
i1)
齿轮传动比i2=%3.3f\n'
i2)
%6、计算各轴运动和动力参数
%各轴编号:
电动机(小带轮)轴Ⅰ、小齿轮(输入)轴Ⅱ、大齿轮(输出)轴Ⅲ、滚筒轴Ⅳ
n1=nm;
n2=n1i1;
n3=n2i2;
n4=n3;
电动机轴转速n1=%3.3frmin\n'
n1)
减速器输入轴转速n2=%3.3frmin\n'
n2)
减速器输出轴转速n3=%3.3frmin\n'
n3)
卷筒轴转速n4=%3.3frmin\n'
n4)
P1=Pd;
P2=eta1*P1;
P3=eta2*eta3*P2;
P4=eta3*eta4*P3;
电动机轴功率P1=%3.3fKW\n'
P1)
减速器输入轴功率P2=%3.3fKW\n'
P2)
减速器输出轴功率P3=%3.3fKW\n'
P3)
卷筒轴功率P4=%3.3fKW\n'
P4)
T1=9550*P1n1;
T2=9550*P2n2;
T3=9550*P3n3;
T4=9550*P4n4;
电动机轴转矩T1=%3.3fNm\n'
T1)
减速器输入轴转矩T2=%3.3fNm\n'
T2)
减速器输出轴转矩T3=%3.3fNm\n'
T3)
卷筒轴转矩T4=%3.3fNm\n'
T4)
======已知条件======
运输带工作拉力F=2200.000N
运输带工作速度V=1.500mS
工作机卷筒直径D=280.000mm
******计算结果******
传动装置总效率etaz=0.895
工作机械所需功率Pw=3.300KW
所需电动机功率Pd=3.689KW
根据需要电动机功率Pd,选用同步转速1500rmin的电动机Y112M-4(额定功率4KW)
卷筒转速nw=102.314rmin
总传动比i=14.074
V带传动比i1=4.021
齿轮传动比i2=3.500
电动机轴转速n1=1440.000rmin
减速器输入轴转速n2=358.099rmin
减速器输出轴转速n3=102.314rmin
卷筒轴转速n4=102.314rmin
电动机轴功率P1=3.689KW
减速器输入轴功率P2=3.578KW
减速器输出轴功率P3=3.401KW
卷筒轴功率P4=3.300KW
电动机轴转矩T1=24.464Nm
减速器输入轴转矩T2=95.424Nm
减速器输出轴转矩T3=317.484Nm
卷筒轴转矩T4=308.023Nm
二.V带传动选用计算
设计带式输送机的V带传动,输入功率,满载转速,传动比i=4.07,两班制工作,要求传动中心距。
解:
(1)确定计算功率和选取V带类型
查表8-12得工作情况系数,根据式(8-15)有
=
根据和从图8-14中选用A型普通V带。
(2)确定带轮基准直径和
由表8-2查得主动带轮允许的最小基准直径,再从表中带轮的基准直径系列中,取。
根据式(8-17),计算从动带轮的基准直
查表8-2,选取符合带轮的基准直径系列要求。
(3)验算带的速度v
根据式(8-16)
v=
带的速度在(5~25)的范围之内,合适。
(4)确定普通V带的基准长度和传动中心距
根据式(8-18)有
按照结构要求取中心距=700mm,符合兼顾带传动绕转次数和结构尺寸因素的范围。
根据式(8-19)计算带的初选长度
+
=2
2230mm
根据表8-5,选带的基准长度mm。
根据式(8-20)计算带的实际中心距
将计算结果圆整=705。
或,按式(其中,,)计算。
(5)验算主动轮上的包角
根据式(8-22)有
主动轮上的包角合适。
(6)计算V带的根数Z
根据A型V带和,查表8-8得;
根据A型V带和i=4.07,查表8-10得;
根据,查表8-12得;
根据,查表8-13得
讲以上计算系数代入式(8-23)有
取带的根数z=4根。
(7)计算出拉力
根据A型V带,查表8-11得V带每米长度质量,代入式(8-24)有
156.13N
(8)计算作用在带轮轴上的压力
根据式(8-25)有
1219.044N
%2-V带传动设计
P1=3.686;
i=4.07;
n1=1440;
KA=1.2;
%已知条件
传递功率P1=%3.3fKW\n'
传动比i=%3.3f\n'
小带轮转速n1=%3.3frmin\n'
工况系数KA=%3.3f\n'
KA)
根据传递功率P1和小带轮转速n1,选择A型带'
dd1=100;
%小带轮基准直径推荐值dd1min=100mm;
dd2=dd1*i;
dd2=407;
%选择大带轮基准直径系列值
小带轮基准直径dd1=%3.3fmm\n'
dd1)
大带轮基准直径dd2=%3.3fmm\n'
dd2)
v=pi*dd1*n16e4;
%带速范围v=5~25ms
amin=0.7*(dd1+dd2);
amax=2*(dd1+dd2);
a0=700;
%中心距范围a0=amin~amax
中心距最小值amin=%3.3fmm\n'
amin)
中心距最大值amax=%3.3fmm\n'
amax)
中心距初值a0=%3.3fmm\n'
a0)
L0=2*a0+0.5*pi*dd1*(i+1)+0.25*dd1^2*(i-1)^2a0;
Ld=2240;
%带的基准长度Ld(mm)
KL=0.20639*Ld^0.211806;
%带的长度系数(查表KL=0.99)
带基准长度计算值L0=%3.3fmm\n'
L0)
带基准长度系列值Ld=%3.3fmm\n'
Ld)
带长度系数KL=%3.3f\n'
KL)
a1=Ld4-pi*dd1*(i+1)8;
a2=dd1^2*(i-1)^28;
aj=a1+sqrt(a1^2-a2);
%计算中心距mm
a=round(aj);
%圆整中心距a
alpha=180*(1-dd1*(i-1)api);
%要求小带轮包角>
=120度
中心距a=%3.3fmm\n'
a)
小带轮包角alpha=%3.3f°
\n'
alpha)
Kalf=alpha(0.549636*alpha+80.395144);
%小带轮包角系数(查表Kalf=0.96)
包角系数Kalf=%3.3f\n'
Kalf)
P0=0.01738*dd1-0.774138;
%单根带额定功率(查表P0=0.97)
DP0=0.001023+0.00012*n1;
%根据A型带和带速>
=2m拟合功率增量(查表DP0=0.11)
zj=KA*P1(P0+DP0)KLKalf;
%计算带的根数
z=round(zj+0.5);
%圆整带的根数
单根带额定功率P0=%3.3fKW\n'
P0)
带功率增量DP0=%3.3fKW\n'
DP0)
V带计算根数zj=%3.3f\n'
zj)
V带圆整根数z=%3.3f\n'
z)
q=0.59;
%A带每米长度质量(kgm)
F0=500*KA*P1*(2.5Kalf-1)vz+q*v^2;
%初拉力(N)
Q=2*z*F0*sin(0.5*alpha*pi180);
%压轴力(N)
A带每米长度质量q=%3.3fkgm\n'
q)
初拉力F0=%3.3fN\n'
F0)
压轴力Q=%3.3fN\n'
Q)
传递功率P1=3.686KW
传动比i=4.070
小带轮转速n1=1440.000rmin
工况系数KA=1.200
根据传递功率P1和小带轮转速n1,选择A型带
小带轮基准直径dd1=100.000mm
大带轮基准直径dd2=407.000mm
中心距最小值amin=354.900mm
中心距最大值amax=1014.000mm
中心距初值a0=700.000mm
带基准长度计算值L0=2230.054mm
带基准长度系列值Ld=2240.000mm
带长度系数KL=1.058
中心距a=705.000mm
小带轮包角alpha=155.050°
包角系数Kalf=0.936
单根带额定功率P0=0.964KW
带功率增量DP0=0.174KW
V带计算根数zj=3.927
V带圆整根数z=4.000
A带每米长度质量q=0.590kgm
初拉力F0=156.030N
压轴力Q=1218.770N
(9)带轮结构设计与技术要求,画出带轮工作图。
小带轮采用实心式(S型)结构。
大带轮采用幅板式(S型)结构。
三齿轮传动设计计算
1.齿轮传动的功率和转速
已知:
主动齿轮传递功率,转矩,转速=358.099,传动比=3.5。
2.选择齿轮材料,并确定许用应力
由于传递功率和转速中等,载荷有轻微冲击,要求就够紧凑,应采用硬齿面齿轮传动。
大小齿轮都采用45钢,表面淬火,齿面硬度REC45。
由图10-42和图10-43查出试验齿轮的疲劳极限,确定许用应力
3.选择齿轮传动的精度等级和设计参数
由于是带式运输机上用齿轮传动,转速不高,参考表10-12选择普通8级精度,要求齿面粗糙度,采用范成法插齿或滚齿。
取小齿轮齿数,则。
参考表10-11选择齿宽系数。
初选螺旋角。
4.按齿轮弯曲强度计算模数
按式(10-32)计算当量齿数
从表10-10查出复合齿形系数,。
根据较小冲击载荷.轴承对称布置和轴的刚度较大,去载荷系数K=1.4.
按式(10-53)计算模数(由于,而,故将代入计算)
查表10-1取标准值。
5.协调设计参数
计算中心距
去取=110mm。
则螺旋角为
(右旋)
在的范围内,适用;
所选的计系数符合表10-8对应螺旋角范围。
6.计算主要几何尺寸
齿轮分度圆直径
齿轮齿顶圆直径
齿轮齿根圆直径
齿宽为
圆整取,(为便于安装,通常取小齿轮的宽度比大齿轮大5~10mm)
7.校核齿面接触强度
根据式(10-52),满足齿面接触强度所需要的小齿轮分度圆直径为
它小于设计结果,故齿面接触强度足够。
8.齿轮圆周速度
3.687ms
对照表10-12,满足斜齿圆柱齿轮传动8级精度要求
%3-斜齿圆柱齿轮传动设计计算
%已知条件
f=2200;
%输送带工作拉力(N)
v=1.5;
%输送带工作速度(ms)
d=280;
%滚筒直径(mm)
nu=0.97;
%斜齿圆柱齿轮传动效率
i=3.5;
%齿轮副传动比
p1=p2nu;
%小齿轮传递功率(kW)
n1=i*n2;
%小齿轮转速(rmin)
chm=1500;
%试验齿轮接触疲劳极限(MPa)
cfm=460;
%试验齿轮弯曲疲劳极限(MPa)
chp=0.9*chm;
%试验齿轮许用接触应力(MPa)
cfp=1.4*cfm;
%试验齿轮许用弯曲应力(单向传动)
z1=18;
%小齿轮齿数(选取)
z2=round(i*z1);
%大齿轮齿数
u=z2z1;
%齿数比
pd=0.675;
%齿宽系数
bat0=10;
%螺旋角初值
t1=9550*p1n1;
%小齿轮传递转矩(Nm)
zv1=z1(cos(bat0*=2.5;
%确定标准模数(mm)
else
mn=round(mnj+0.5)
end
aj=mn*z1*(1+u)2cos(bat0**z1*(1+u)a)\n'
n2);
小齿轮传递功率p1=%3.3fkW\n'
p1);
小齿轮转速n1=%3.3frmin\n'
n1);
试验齿轮许用接触应力chp=%3.3fMPa\n'
chp);
试验齿轮许用弯曲应力cfp=%3.3fMPa\n'
cfp);
小齿轮齿数z1=%3.0f\n'
z1);
大齿轮齿数z2=%3.0f\n'
z2);
齿宽系数pd=%3.3f\n'
pd);
齿数比u=%3.3f\n'
u);
小齿轮传递转距t1=%3.3fNm\n'
t1);
小齿轮当量齿数zv1=%3.3f\n'
zv1);
大齿轮当量齿数zv2=%3.3f\n'
zv2);
小齿轮齿形系数ysf1=%3.3f\n'
ysf1);
大齿轮齿形系数ysf2=%3.3f\n'
ysf2);
齿轮模数mn=%3.2fmm\n'
mn);
中心距a=%3.2fmm\n'
a);
螺旋角bat=%3.3f°
bat);
ifbat>
15&
bat<
=25
'
@@@螺旋角在15-25°
范围内,计算系数选择合适'
@@@螺旋角超出15-25°
范围,重新选择计算系数'
d1=mn*z1cos(bat*=1.0;
%正常齿制
cn=0.25;
da1=d1+2**mn;
%计算齿顶圆直径(mm)
da2=d2+2**mn;
df1=d1-2**mn-2*cn*mn;
%计算齿根圆直径(mm)
df2=d2-2**mn-2*cn*mn;
b=pd*d1;
b2=round(b2)*2;
%确定齿宽(mm)
b1=b2+6;
ad=733;
%齿面接触强度计算系数(螺旋角范围15-25°
d1j=ad*(k*t1*(u+1)pdchp^2u)^(13);
%按照齿面接触强度计算分度圆直径(mm)
ifd1j<
=d1
@@@满足齿面接触强度要求'
@@@不满足齿面接触强度要求,需要修改设计参数'
v=pi*d1*n16e4;
%齿轮圆周速度(ms)
小齿轮分度圆直径d1=%3.3fmm\n'
d1);
齿顶圆直径da1=%3.3fmm\n'
da1);
齿根圆直径df1=%3.3fmm\n'
df1);
齿宽b1=%3.0fmm\n'
b1);
大齿轮分度圆直径d2=%3.3fmm\n'
d2);
齿顶圆直径da2=%3.3fmm\n'
da2);
齿根圆直径df2=%3.3fmm\n'
df2);
齿宽b2=%3.0fmm\n'
b2);
==========已知条件==========
输送带工作拉力f=2200N
输送带工作速度v=1.50ms
滚筒直径d=280mm
齿轮传动效率nu=0.97
齿轮副传动比i=3.50
==========齿轮传动设计计算==========
大齿轮传递功率p2=3.300kW
大齿轮转速n2=102.314rmin
小齿轮传递功率p1=3.402kW
小齿轮转速n1=358.099rmin
试验齿轮许用接触应力chp=1350.000MPa
试验齿轮许用弯曲应力cfp=644.000MPa
小齿轮齿数z1=18
大齿轮齿数z2=63
齿宽系数pd=0.675
齿数比u=3.500
小齿轮传递转距t1=90.728Nm
小齿轮当量齿数zv1=18.846
大齿轮当量齿数zv2=65.961
小齿轮齿形系数ysf1=4.430
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