机械课程设计带式传输机的设计.doc
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1、机械基础课程设计计算说明书设计题目:带式传输机的设计学 院: 材料科学与工程学院 专 业: 无机非金属材料工程 班 级: 设 计 者: 学 号: 指导教师: 2013年12月 设计任务书设计带式运输机传动装置。三班制工作,使用期限10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为带速度的5%。原始数据如下表:题号6带的圆周力F(N)750运输带速度V(m/s)2滚筒直径D(mm)300设计任务要求:1、 减速器装配图一张(A0图纸)2、 输出轴和齿轮零件图纸各一张(A2图纸)3、 设计说明书一份目录一、传动方案拟定.2二、电动机的选择.2三、计算总传动比及分配各级的传动比.4四、
2、运动参数及动力参数计算.5五、传动零件的设计计算.6六、轴的设计计算.12七、滚动轴承的选择及校核计算.19八、键联接的选择及计算.22九、联轴器的选择.十、设计小结.十一、参考文献.计算过程及计算说明一、传动方案拟定第三组:设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动(1) 工作条件:使用年限10年,工作为三班工作制,载荷平稳。(2) 原始数据:带的圆周力F=900N; 带速V=1.8m/s;滚筒直径D=280mm。二、电动机选择1、电动机类型的选择: Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择:(1)传动装置的总功率:总=带2轴承齿轮联轴器滚筒 =0.960.9920.970.990.96=0.867(
3、2)电机所需的工作功率:P工作=FV/1000总=7502/10000.867=1.730KW3、确定电动机转速:计算滚筒工作转速:n筒=601000V/D=6010002.5/300=159.2r/min 按指导书p5表2-1推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ia=35。取V带传动比I1=24,则总传动比理时范围为Ia=620。故电动机转速的可选范围为nd=Ian筒=(620)159.2=955.23184r/min符合这一范围的同步转 1000 、1500和3000r/min。根据容量和转速,由有关指导书查出有三种适用的电动机型号:因此有三种传支比方案:综合考虑电动机
4、和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,可见第2种方案比较适合,则选n=1500r/min。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Y112M-4。其主要性能:额定功率:4KW;满载转速1440r/min;额定转矩2.2;质量63kg。三、计算总传动比及分配各级的伟动比1、总传动比:i总=n电动/n筒=1440/159.2=9.052、分配各级传动比(1) 据指导书,取齿轮i齿轮=4(单级减速器i=35合理)(2) i总=i齿轮I带i带=i总/i齿轮=9.05/4=2.263四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速(r/min)nI=
5、n电机=1440(r/min)nII=nI/i带=1440/2.263=636.3(r/min)nIII=nII/i齿轮=636.3/4=159.2(r/min)2、 计算各轴的功率(KW)PI=P工作=1.730KWPII=PI带=1.7300.96=1.661KWPIII=PII轴承齿轮=1.6610.990.97 =1.595KW3、 计算各轴扭矩(Nmm)TI=9.55106PI/nI=9.551061.730/1440=11473.3 NmmTII=9.55106PII/nII=9.551061.661/636.3 =24929.4NmmTIII=9.55106PIII/nIII=9
6、.551061.595/159.2 =95680.0 Nmm五、传动零件的设计计算1、 皮带轮传动的设计计算(1) 选择普通V带截型由课本p244表15-7得:kA=1.2PC=KAP=1.24=4.8KW由课本p234表15-4得:选用A型V带(2) 确定带轮基准直径,并验算带速由课本得,推荐的小带轮基准直径为75100mm 则取dd1=100mmdmin=75 dd2=n1/n2dd1=1440100/636.3=226.3mm由课本P242表15-4,取dd2=224mm实际从动轮转速n2=n1dd1/dd2=1440100/224 =642.9r/min转速误差为:n2-n2/n2=6
7、36.3-642.9/636.3 =0.01031200(适用)(5)确定带的根数根据课本P242表(15-4)P1=1.32KW根据课本P243表(15-5)P0=0.17KW根据课本P243表(15-6)K=0.98根据课本P235表(15-2)KL=1.01 由课本P246式(15-25)得Z=PC/P=PC/(P1+P1)KKL =4.8/(1.32+0.17) 0.981.01 =3.189(6)计算轴上压力由课本查得q=0.1kg/m,由式(15-26)单根V带的初拉力:F0=(500PC/ZV)(2.5/K-1)+qV2=5004.8/(47.536) (2.5/0.98-1)+
8、0.17.5362N =129.17N则作用在轴承的压力FQ,由课本P247式(15-27)FQ=2ZF0sin1/2=24129.17sin168.90/2=376.57N2、齿轮传动的设计计算 (1)选择齿轮材料及精度等级 考虑减速器传递功率不在,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;根据课本P200表13-2选8级。齿面精糙度Ra1.63.2m (2)按齿面接触疲劳强度设计 由d176.43(kT1(u1)/du(ZE/ H)2)1/3 由式(13-5)确定有关参数如下:传动比i齿=6 取小齿轮齿数Z1=2
9、0。则大齿轮齿数:Z2=iZ1=620=120 实际传动比I0=120/2=60传动比误差:i-i0/I=6-6/6=0%2.5% 可用齿数比:u=i0=6由课本P206表13-7取d=0.9 (3)转矩T1T1=9.55106P/n1=9.551064.8/1440 =31833.3Nmm (4)载荷系数k 由课本P202 表13-3取k=1 (5)许用接触应力HH= HlimZNT/SH由课本P198图13-1查得:HlimZ1=570Mpa HlimZ2=350Mpa由课本式计算应力循环次数NLNL1=60n1rth=60409.561(163658)=1.15109NL2=NL1/i=
10、1.15109/6=1.913108由课本查得接触疲劳的寿命系数:ZNT1=0.85 ZNT2=0.98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=1.0H1=Hlim1ZNT1/SH=5700.85/1.0Mpa=484.5MpaH2=Hlim2ZNT2/SH=3500.98/1.0Mpa=343Mpa故得:d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3=76.43131833.3(6+1)/0.9634321/3mm=53.88mm模数:m=d1/Z1=53.88/20=2.69mm根据课本P132表8-6取标准模数:m=2.75mm(6)校核齿根弯曲疲劳强度根据课本式
11、F=(2kT1/bm2Z1)YFaYSaH确定有关参数和系数分度圆直径:d1=mZ1=2.7520mm=55mmd2=mZ2=2.75120mm=330mm齿宽:b=dd1=0.955mm=49.5mm取b=50mm b1=50mm(7)齿形系数YFa和应力修正系数YSa根据齿数Z1=20,Z2=120由表得YFa1=2.80 YSa1=1.55YFa2=2.14 YSa2=1.83 (8)许用弯曲应力F根据课本式:F= Flim YSTYNT/SF由课本查得:Flim1=290Mpa Flim2 =210Mpa查得:YNT1=0.88 YNT2=0.9试验齿轮的应力修正系数YST=2按一般可
12、靠度选取安全系数SF=1.25 计算两轮的许用弯曲应力F1=Flim1 YSTYNT1/SF=29020.88/1.25Mpa=408.32MpaF2=Flim2 YSTYNT2/SF =21020.9/1.25Mpa=302.4Mpa将求得的各参数代入式上式F1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1=(2131833.3/502.75220) 2.801.55Mpa=36.53Mpa F1F2=(2kT1/bm2Z2)YFa1YSa1=(2131833.3/502.752120) 2.141.83Mpa=5.495Mpa F2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够 (9)计算齿轮传动的中心矩aa=m
13、(Z1+Z2)/2=2.75(20+120)/2=192.5mm (10)计算齿轮的圆周速度VV=d1nII/601000=3.1455409.56/601000=1.18m/s六、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根据课本,查表,取c=115d115 (2.304/458.2)1/3mm=19.7mm考虑有键槽,将直径增大5%,则d=19.7(1+5%)mm=20.69选d=22mm2、轴的结构设计 (1)轴上零件的定位,固定和装配 单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,齿轮左面由轴肩定位,右面用套筒轴向固定,联接以平键作
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