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机械设计课程设计传动装置总体设计.doc

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    • 目录一. 设计任务书 2二. 传动装置总体设计 3三.选择电动机 3四.V型带零件设计 5五.带轮结构设计 8六.齿轮的设计 8七.轴的设计与校核 13八.低速轴的计算 19九.轴承强度的校核 25十.键的选择和校核 27十一.减速箱的润滑方式和密封种类的选择 28十二.箱体的设置 29十三.设计总结 31 一. 设计任务书二. 传动装置总体设计个人设计数据: 运输带的工作拉力 T(KN)___2.4______ 运输机带速V(m/s) ____1.4_____ 卷筒直径D(mm) ___350_____已给方案三.选择电动机1.传动装置的总效率:η=η1η2η2η3η4η5式中:η1为V带的传动效率,取η1=0.96;η2η2为两对滚动轴承的效率,取η2=0.98;η3为一对圆柱齿轮的效率,取η3=0.97;η4为联轴器的效率,取η4=0.98;η5鼓轮传送带效率,取η5=0.96所以,传动装置的总效率η=0.96*0.97*0.98*0.98*0.98*0.96=0.841电动机所需要的功率 P=FV/η=3.36/0.841=3.995KW2.卷筒的转速计算 nw=60*1000V/πD=60*1000*1.4/3.14*350=76.43r/min V带传动的传动比范围为;机械设计第八版142页一级圆柱齿轮减速器的传动比为i2∈[2,10 ];机械设计第八版413页总传动比的范围为[6,20];则电动机的转速范围为[763,1908];3.选择电动机的型号:根据工作条件,选择一般用途的Y系列三相异步电动机,根据电动机所需的功率,并考虑电动机转速越高,总传动比越大,减速器的尺寸也相应的增大,所以选用Y132M-6型电动机。

      额定功率4KW,满载转速960(r/min),额定转矩2.0(N/m),最大转矩2.0(N/m) 4、计算传动装置的总传动比和分配各级传动比总传动比ib=n/nw=960/76.4=12.56式中:为电动机满载转速;为工作机轴转速取V带的传动比为i1=4.187,则减速器的传动比i2=ib/4.187=3;5.计算传动装置的运动和动力参数6.计算各轴的转速Ⅰ轴:n1=n/i1=960/4.187=229.29 r/min;Ⅱ轴:n2=ni/12.56=76.43;r/min卷筒轴:n3=n2=73.43 r/min7.计算各轴的功率Ⅰ轴:P1=Pη1=40.96=3.84(KW);Ⅱ轴P2=P1η2η3=3.840.980.97=3.65(KW);卷筒轴的输入功率:P3=P2η3η4=3.650.980.98=3.5(KW)8.计算各轴的转矩电动机轴的输出转转矩:T1=9550P/n=95503.995/960=39.7 N·mⅠ轴的转矩:T2=T1*i1*η1*η2=39.7*4.187*0.96*0.98=156.5 N·mⅡ轴的转矩:T3=T2i2*η2η3=156.530.980.97=446.3N·m 四.V型带零件设计 1.计算功率: --------工作情况系数,查表取值1.3;机械设计第八版156页--------电动机的额定功率2.选择带型根据,n=960r/min,可知选择B型;机械设计第八版157页由表8-6和表8-8取主动轮基准直径 则从动轮的直径为 据表8-8,取3.验算带的速度==7.54m/s机械设计第八版157页7.54m/s <25m/sV带的速度合适4、确定普通V带的基准长度和传动中心矩根据0.7(+)<<2(+),初步确定中心矩机械设计第八版152页=1200mm5.计算带所需的基准长度:= =3672.6mm机械设计第八版158页由表8-2选带的基准长度=3550mm6.计算实际中心距a=1138.7mm 机械设计第八版158页验算小带轮上的包角= 7.确定带的根数ZZ= 机械设计第八版158页由, 查表8-4a和表8-4b得 =1.95,=0.11查表8-5得:0.94,查表8-2得:1.17,则 Z= =4.4/(1.95+0.11)0.94 1.17=1.94取Z=2根8.计算预紧力机械设计第八版158页查表8-3得q=0.1(kg/m)则9.计算作用在轴上的压轴力N 机械设计第八版158页五.带轮结构设计带轮的材料采用铸钢主动轮基准直径,故采用腹板式(或实心式),从动轮基准直径,采用孔板式。

      六.齿轮的设计1.选定齿轮的类型,精度等级,材料以及齿数;(1).按传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动;(2).减速器运输机为一般工作机器,工作速度不是太高,所以选用7级精度(GB10095-88);(3).选择材料由表10-1可选择小齿轮的材料为45Gr(调质),硬度为280HBS,大齿轮的材料为45刚(调质),硬度为240HBS,二者的材料硬度相差为40HBS4).选小齿轮的齿数为24,则大齿轮的齿数为243=722按齿面接触强度进行设计由设计公式进行计算,即 机械设计第八版203页选用载荷系数=1.3计算小齿轮传递的转矩由表10-7选定齿轮的齿宽系数;机械设计第八版205页由表10-6查得材料的弹性影响系数=189.8由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=600Mpa;大齿轮的接触疲劳强度极限=550MPa3.计算应力循环次数==60228.61(1630015)=9.87;机械设计第八版206页=9.87/3=3.29取接触疲劳寿命系数=0.91, =0.95;机械设计第八版207页4.计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1,得=546Mpa=522.5Mpa机械设计第八版205页5.计算接触疲劳许用应力。

      1)试算小齿轮分度圆的直径,带入中较小的值=68.9mm(1)计算圆周的速度= 0.824m/s(2)计算齿宽b=1.468.9mm=96.46mm(3)计算齿宽和齿高之比模数=2.87 mm齿高=2.252.87=6.46 mm14.93(4)计算载荷系数根据V=0.824mm/s;8级精度,可查得动载系数=1.18;机械设计第八版194页直齿轮 =1;可得使用系数 =1;机械设计第八版193页用插图法差得8级精度,小齿轮相对支承非对称布置时,=1.423; 机械设计第八版196页由14.94,=2.461 可得=1.8故载荷系数=2.9 机械设计第八版192页(5)按实际的载荷的系数校正所算得的分度圆直径90mm(6)计算模数m3.75mm;6.按齿根弯曲强度设计弯曲强度的计算公式 ;机械设计第八版201页(1)确定公式内各计算数值1)查表可得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500Mpa; 大齿轮的弯曲强度极限=380 Mpa 机械设计第八版209页2)查表可得弯曲疲劳寿命系数=0.85, =0.88;3)计算弯曲疲劳许用应力。

      取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式可得=303.57 Mpa=236.14 Mpa计算载荷系数K =2.016查取齿形系数查得 2.65 2.24机械设计第八版200页6)查取应力校正系数查表可得 = 1.58 =1.75机械设计第八版200页计算大,小齿轮的并加以比较0.0138= =0.0164大齿轮的数值大2)设计计算 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径(即模数与齿数的乘积)有关,可取由弯曲强度算得的模数2.36并就近圆整为标准值m=2.5,按接触强度计算得的分度圆直径=90mm,算出小齿轮数 = 36 大齿轮的齿数=336=108这样设计出的齿轮传动,既满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲劳强度,并做到结构紧凑,避免了浪费4.几何尺寸的计算(1)计算分度圆直径=m=90mm= m=270mm(2)计算中心距=180mm(3)计算齿轮的宽度1.490=126 mm七.轴的设计与校核高速轴的计算。

      1)选择轴的材料选取45钢,调制处理,参数如下:硬度为HBS=220抗拉强度极限σB=650MPa屈服强度极限σs=360MPa弯曲疲劳极限σ-1=270MPa剪切疲劳极限τ-1=155MPa许用弯应力[σ-1]=60MPa 二. 初步估算轴的最小直径由前面的传动装置的参数可知= 228.6 r/min; =3.84(KW);查表可取=112; 机械设计第八版370页表15-3=28.5mm三.轴的机构设计(1)拟定轴上零件的装配方案如图(轴1),从左到右依次为带轮、轴承端盖、轴承、轴套、小齿轮1、轴承2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1.轴的最小直径显然是安装带轮处的直径,取=32 mm,为了保证轴端挡圈只压在带轮上而不压在端面上,,故Ⅰ段的长度应比带轮的宽度略短一些,取带轮的宽度为50 mm,现取带轮的右端采用轴肩定位,轴肩的高度 ,取=2.5 mm,则=37 mm轴承端盖的总宽度为20 mm,根据轴承端盖的拆装及便于对轴承添加润滑脂的要求,取盖端的外端面与带轮的左端面间的距离=30 mm,故取=50 mm.2.初步选择轴承。

      选用圆锥滚子轴承,由于轴 =37 mm,故轴承的型号为30308,其尺寸为40mm,90mm, T=25.25mm.所以==40mm, =25.25mm3. 3段为轴环,直径=54mm. 8mm取齿轮距箱体内壁间距离a=15mm, 考虑到箱体的铸造误差,4.在确定滚动轴承位置时,应距箱体内壁一段距离s,取s=8mm,则= 48.25mm同理=15mm,=50 mm5.131-4=127mm 46mm至此,已经初步确定了各轴段的长度和直径(3)轴上零件的轴向定位齿轮,带轮和轴的轴向定位均采用平键链接(详细的选择见后面的键的选择过程) (4)确定轴上的倒角和圆角尺寸参考课本表15-2,取轴端倒角为1×45°,各轴肩处的圆角半径 R=1.6mm (四)计算过程 1.根据轴的结构图作出轴的计算简图,如图,对于30308轴承,简支梁的轴的支承跨距: 。

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