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机械课程设计说明书

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机械课程设计说明书
一、 设计题目:
设计汽车发动机装配车间的带式输送机传动装置中的二级圆柱齿轮减速器。
1．工作条件:
要求减速器沿输送带运动方向具有最小尺寸, 单向运转, 工作有轻微振动, 两班制工作, 使用期限为 。
2．已知数据:
a.输送带主动轴的转矩T(N.M): 1400
b.输送带速度V(m/s): 0.75
c.滚筒直径D(mm): 350
二、 传动装置总体设计:
1．组成: 传动装置由: 电动机、 减速器、 工作机组成。
2．特点: 减速器横向尺寸小, 两对齿轮浸入油中深度大致相等。但减速器轴向尺寸和重量较大, 且中间轴较长, 容易使载荷沿齿宽分布不均, 高速轴的承载能力难于充分利用。
3. 确定传动方案: 考虑到电机转速高, 传动功率大, 将V带设置在高速级。 其传动方案如下:

三、 选择电机:
1.选择电动机类型:
按工作要求和条件, 选用三相笼型异步电动机, 封闭型结果, 电压380V, Y型。
2.确定电动机率:
工作机所需功率: Pw=F×V1000×0.96=1400X0.751000X0.96≈1.1KN
电动机的工作功率: P0=PWηa
电动机到卷筒轴的总效率为:
ηa=η1…ηn
—带传动效率: 0.96
—每对轴承的传动效率: 0.98
η3—圆柱齿轮的传动效率: 0.97
—联轴器的传动效率: 0.99
—卷筒的传动效率: 0.96
电动机到卷筒的总效率为:
则: ηa=η1×η23×η32×η4×η5=0.96×0.983×0.972×0.99×0.96≈0.81
P0=Pwηa=1.10.81≈1.36KW
3.确定电动机转速
卷筒的工作转速为:
nw=60×1000×0.75π×D=60×1000×0.75π×350≈41r/min
查机械设计课程设计书表2-3, 推荐的传动比合理范围, 取V带传动的传动比i1=2～4, 二级圆柱齿轮减速器传动比i2=8～40, 则总传动比合理范围为ia=16～160, 电动机转速的可选范围为:
n‘d=ianw=(16～160)×41r/min=656～6560r/min

符合这一范围的同步转速有750、 1000、 1500、 3000r/min两种, 可查得三种方案, 见下表:
方案
电动机型号
额定功率( KW)
电动机转速( r/min)
同步转速
满载转速
1.
2.
3.
4.
Y90L-2
Y100L1-4
Y112M-6
Y132S-8
2.2
2.2
2.2
2.2
3000
1500
1000
750
2840
1430
940
710
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、 重量和带传动、 减速器的传动比, 可见第二方案比较适合。因此选定电动机型号为Y100L1-4, 其主要参数如下;
电动机型号
额定功率(KW)
同步转速(r/min)
满载转速(r/min)
堵转转矩额定转矩
最大转矩额定转矩
Y100L1-4
2.2
1500
1430
2.2
2.2
主要外形和安装尺寸见下表:
中心高(mm)
H
外形尺寸(mm)
L×AB×HD
安装尺寸(mm)
A×B
轴伸尺寸(mm)
D×E
平键尺寸(mm)
F×G
100
380×205×245
160×140
28×60
8×24
四、 确定传动装配总传动比和各级传动比的分配:
1.总传动比: ia=143041=34.88
2.分配传动装置传动比:
ia=i0i
i0、 i—分别为带传动和减速器的传动比。
为使V带传动外廓尺寸不致过大, 初步取i0=2.8, 则:
i=ia/i0=34.882.8=12.46
3.分配减器的各级传动比:
按浸油润滑条件考虑, 取高速级传动比i1=1.3i2, 而i=i1i2=1.3i22, 因此:
i2=i1.3=12.461.3=3.1
i1=ii2=12.463.1=4
五、 传动装置的运动参数和动力参数的计算:
1.各轴转速:
Ⅰ轴: n1=nmi0=14302.8r/min≈514.28r/min
Ⅱ轴: n2=n1i1=514.284r/min≈128.57r/min
Ⅲ轴: n3=n2i2=128.573.1r/min≈41r/min
卷筒轴: n4=n3≈41r/min
2.各轴功率:
Ⅰ轴: P1=P0η01=P0η1=1.36×0.96KW=1.31KW
Ⅱ轴: P2=P1η12=P1η2η3=1.31×0.98×0.97KW=1.25KW
Ⅲ轴: P3=P2η23=P2η2η3=1.25×0.98×0.97KW=1.19KW
卷筒轴输入功率:
P4=P3η34=P3η2η4=1.19×0.98×0.99KW=1.15KW
3.各轴转矩:
电动机轴: T0=9550P0n0=9550×1.361430N·m=9.08 N·m
Ⅰ轴: T1=T0i0η01=T0iη1=9.08×2.8×0.96 N·m =24.4 N·m
Ⅱ轴: T2=T1i1η12=T1i1η2η3=24.4×4×0.98×0.97 N·m =92.83 N·m
Ⅲ轴: T3=T2i2η23=T2i1η2η3=92.83×3.1×0.98×0.97 N·m =273.56 N·m
卷筒轴输入转矩:
T4=T3η24=T3η2η4=273.56×0.98×0.99 N·m =265.40 N·m
将计算数值列表如下:
轴号
功率P( kw)
转矩T( N·m)
转速N( r/min)
传动比i
效率η
电动机
1.36
9.08
1430
2.8
0.96
Ⅰ轴
1.31
24.4
514.28
4
0.98
Ⅱ轴
1.25
92.83
128.57
3.1
0.98
Ⅲ轴
1.19
273.56
41
1
0.99
卷筒轴
1.15
265.4
41
六、 设计V带和带轮:
1.V带设计:
a.确定型号: 查机械设计基础得工作情系数: KA=1.1
所需传递的功率:Pd=KAP0=1.1×2.2=2.42Kw
由机械设计计基础表6-8, 选择V带型号为A型。
2.确定带轮直径:
由表查得小带轮直径:d1=100mm
由表查得: ε=0.015
大带轮直: d2=id1(1-ε)=2.8×100×(1-0.015)=275.8mm
查机械设计基础表6-6, 圆整取标准值d2=280mm
3.核算带速:
V=πd1n060×1000=3.14×100×=7.48m/s
∵5m/s＜V＜25m/s
∴V符合要求。
4.初步确定中心距:
0.7(d1+d2)＜a0＜2(d1+d2)
278＜a0＜760
取a0=480mm。
5.确定带长Ld:
Ld0=2a0+π2(d1+d2)+(d1+d2)24a0=1631.8mm
查机械设计基础表6-2, 取带的基准长度Ld0=1600。
6.修正中心距:
A=Ld04－π(d1+d2)8
B=(d2-d1)28
a=A+A2－B ≈643
∵278＜a0＜760
∴a=643符合要求。
7.校核V带小带轮包角:
a1=1800-57.30×d2-d1a=163.960﹥1200
符合要求。
8.确定V带根数Z:
查机械设计基础表6-3, 得P1=1.32kw,ΔP1=0.17; 查表6-4得Ka=0.96, 查表6-2得KL=0.99。
Z=Pd(P1+ΔP1)KaKL=1.633,取Z=2
9.计算初拉力F0:
查机械设计基础表6-1, A型带q=0.1kg/m。
F0=500×(2.5-Ka)PdKaZV+qV2=135.4N
10.计算带作用在轴上的力Fr:
Fr=2ZF0sina12=536.3N
七.齿轮设计:
1.齿轮材料选择:
大、 小齿轮材料均选用45钢, 调质处理, 齿面硬度210～250HBS。
查表取机械设计基础表8-14得: K=1.4; ZE=189.8MPa; ZH=2.5; 由于大、 小齿轮均用45钢, 表面淬火210～250, 查表得: σH1lim=525Mpa; 许用接触应力[σH1]= [σH2]=0.9σH1lim=0.9×525Mpa=472.5MPa
2.小齿轮转矩:
T1=9550P1N1=24.3N·m
3.按齿面接触疲劳强度计算小齿轮直径:
取齿宽系数: φd=1;
d1≥32KT1φdUU＋1U(ZEZH[σH])2=44.01≈45mm
4．齿轮精度等级选择:
V1=πnnd160×1000=3.37m/s＜5m/s
∴选取齿轮的精度按GB10095-88, 等级为8级。
5．齿轮主要参数和尺寸的计算:
a.初选中心距:
a1≥d12(1+i1)=452(1+4)=112.5取a1=115mm

b.计算模数m1:
m1=(0.01～0.02) a1
选系数为0.015; m1=1.725; 取m1=2
c.确定齿数Z1、 Z2:
Z1=2a1m1(1+i1)=2×1152(1+4)=23
Z2=i1Z1=4×23=92
d.确定中心距:
a1=m12(Z1+Z2)=115
e.确定齿宽: φd=0.8
b=φdd1=0.8×46=36.8
小齿轮宽度b1=38, 大齿轮宽度b2=32。
f.计算d3、 Z3、 Z4、 a2:
1).计算d3
取齿宽系数: φd=1;
d3≥32KT2φdUU＋1U(ZEZH[σH])2=68.75≈69mm
2).初选中心距:
a3≥d32(1+i1)=692(1+3.1)=141.45
∵因为是同轴减速器, 安装中心距必须一致;
∴a1=a3=115
3).计算模数m1:
m3=(0.01～0.02) a3
选系数为0.015; m3=1.725; 取m3=2
4.确定齿数Z3、 Z4:
Z3=2a3m3(1+i2)=2×1152(1+3.1)=28
Z4=i2Z3=3.1×28=86.8≈87
e.确定齿宽: φd=0.8
b=φdd1=0.8×56=44.8
小齿轮宽度b1=45, 大齿轮宽度b2=40。
6.计算Z1=23的公法线长度wk, 跨测齿数K, 查取公法线长度变动公差:
K=z19+0.5=3.06取K=3
公法线长度:
Wk=mncosα[ (2k-1)π2+Zinvα]=19.26
齿厚上偏差ESS=-0.08,ESi=-0.12;
公法线长度变动公差: 0.04。
八.齿轮几何尺寸的计算:
名称
符号
外齿轮
值
Z1
Z2
Z3
Z4
模数
m

2
2
2
2
齿数
Z

23
92
28
87
齿顶高
ha
ha=ha*m
2
2
2
2
齿根高
hf
hf=(ha*+c*)m
2.5
2.5
2.5
2.5
齿高
h
h=ha+hf=(2ha*+c*)m
4.5
4.5
4.5
4.5
齿距
p
p=πm
6.28
6.28
6.28
6.28
齿厚
s
s=πm/2
3.14
3.14
3.14
3.14
槽宽
e
e=πm/2
3.14
3.14
3.14
3.14
基圆齿距
Pb
pb=πmcosa
5.90
5.90
5.90
5.90
分度圆直径
d
d=mz
46
184
56
174
基圆直径
dh
dh=mzcosa
43.24
172.96
52.64
163.56
齿顶圆直径
da
da=d+2ha或m(z+2)
50
188
60
178
齿根圆直径
df
df=d-2hf或m(z-2.5)
41
179
51
169

九.轴直径计算: