设计带式输送机的传动系统采用两级圆柱齿轮减速器的齿轮传动.docx
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1、目录第一章设计任务书。11-1设计任务第二章传动系统方案的总体设计。12-1电动机的选择 2-2传动比的分配第三章高速级齿轮设计。43-1按齿面强度设计3-2 按齿根弯曲强度设计第四章低速级齿轮传动设计。124-1按齿面强度设计4-2 按齿根弯曲强度设计第五章各轴设计方案。175-1高速轴的的结构设计5-2中间轴的结构设计5-3低速轴的结构设计第六章 轴的强度校核。226-1高速轴的校核6-2中间轴的校核6-3低速轴的校核第七章 滚动轴承选择和寿命计算。26第八章 键连接选择和校核。288-1轴1上键的选择和校核8-2轴2上键的选择和校核8-3 低速轴上键的选择和校核第九章 联轴器的选择和计算
2、。28第十章 润滑和密封形式的选择。2910-1传动零件的润滑第十一章 箱体及附件的结构设计和选择。31总 结。321第一章设计任务书1-1设计任务1、设计带式输送机的传动系统,采用两级圆柱齿轮减速器的齿轮传动。2、工作条件:一班制,连续单向运转。载荷平稳,室内工作,有粉尘(运输带与卷筒及支承间,包括卷筒轴承的摩擦阻力影响已在F中考虑)。3、使用期限:8年,大修期三年。4、生产批量:10台。5、生产条件:中等规模机械厂,可加工78级精度齿轮及涡轮。6、动力来源:电力,三相交流(220/380V)。7、运输带速度允许误差:土5%8、原始数据:输送带的工作拉力 F=1900N输送带的工作速度 v=
3、2.45输送带的卷筒直径 d=360mm第二章传动系统方案的总体设计一、带式输送机传动系统方案如下图所示计算及说明结果2-1电动机的选择 1电动机容量选择根据已知条件由计算得知工作机所需有效功率设:对滚动轴承效率。=0.99为齿式联轴器的效率。=0.99为7级齿轮传动的效率。=0.98输送机滚筒效率。=0.96估算传动系统的总效率:工作机所需的电动机攻率为:Y系列三相异步电动机技术数据中应满足:。,因此综合应选电动机额定功率2、电动机的转速选择根据已知条件由计算得知输送机滚筒的工作转速方案比较方案号型号额定功率KW同步转速r/min满载转速r/min1Y112M26.0KW300028902Y
4、112M46.0KW150014403Y132M166.0KW10009604Y160M186.0KW750720计算及说明结果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3种方案比较合适,因此选用电动机型号为Y132M1-6,其主要参数如下表:方案号型号额定功率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3Y132M166.0KW10009602.02.0主要外形和安装尺寸见下表:2-2传动比的分配带式输送机传动系统的总传动比:传动系统各传动比为:2-3 传动系统的运动和动力学参数设计传动系统各轴的转速、功率和转矩的计算如下:0轴电动机轴
5、1轴减速器中间轴计算及说明结果2轴减速器中间轴3轴减速器低速轴4轴工作机轴号电动机减速器工作机0轴1轴2轴3轴4轴转速r/min960960309.7130.13130.13功率kw5.425.3665.25.0444.94转矩Nm53.9258.75171.4395.7387.8联接、传动件联轴器齿轮齿轮联轴器传动比13.12.381传动效率0.990.970.970.9801第三章高速级齿轮设计已知条件为PI=5.366kW,小齿轮转速n1=960r/min,传动比i1=3.1由电动机驱动,工作寿命8年,一班制,载荷平稳,连续单向运转。各参数如左图所示计算及说明结果一、选定齿轮类型、精度等
6、级、材料及齿数。1)选用直齿圆柱齿轮传动2)运输机为一般工作机,速度不高,故用7级精度(GB10095-88)3)材料选择:由机械设计第八版课本表10-1可选小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬差为40HBS。4)选取小齿轮齿数Z1=24,大齿轮齿数:Z2=iZ1=3.124=74.4取Z2=75。3-1按齿面强度设计由设计计算公式(10-9a)进行试算,即:d1t2.323KTIdu1u(ZEH)21) 确定公式内的各计算数值(1) 试选Kt=1.3(2)计算小齿轮传递的转矩:T1=95.5105PI nI=95.510
7、55.366960Nmm=5.88104 Nmm1) 由表10-7选取齿宽系数d=1。2) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa12。3) 由图10-21d按齿面硬度差得小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1=600MPa;大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim2=550MPa。4) 计算齿轮应力循环次数:N1=60nIjLh=609601(1836510)=1.68192109N2=N1i1=1.681921093.1=5.431087)由图10-19取接触疲劳强度寿命系数KHN1=0.88;KHN2=0.918)计算接触疲劳需用应力。取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-
8、12)得:H1=KHN1lim1S=0.88600MPa=528MPa计算及说明结果H2=KHN2lim2S=0.91550MPa=500.5MPa2)计算1) 试算小齿轮分度圆直径d1t,代入H中较小的值。d1t2.323KT1du1u(ZEH)2=2.3231.33.2810414.463.46189.8500.52mm46.21mm2)计算圆周速度v。v=d1tN1601000=3.1446.21960601000m/s=2.32m/s3)计算齿宽b。 b=dd1t=146.21mm=46.21mm4)计算齿宽与齿高之比bh。模数mt=d1tz1=46.2124mm=1.93mm齿高h=
9、2.25mt=2.251.93mm=4.34mmbh=46.214.34=10.655)计算载荷系数。根据v=2.32m/s,7级精度,由图10-8查得动载系数KV=1.20;直齿轮,KH=KF=1;由表10-2查得使用系数KA=1;由表10-4用插值法的7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时,KH=1.417。由bh=10.65,KH=1.417查图10-13得KF=1.35;故载荷系数K=KAKVKHKH=11.2011.417=1.70046)按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径,由式(10-10a)得d1=d1t3KKt=46.2131.70041.3mm=50.4mm计算及说明结果7)
10、计算模数m。m=d1z1=50.424mm=2.1mm3-2 按齿根弯曲强度设计由式(10-5)得弯曲强度的设计公式为m32KTIdz12Y FaY S aF 1)确定公式内的各计算数值1) 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=500 MPa;大齿轮的弯曲疲劳强度极限FE2=380 MPa;2) 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.85,KFN2=0.87;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(10-12)得F 1=KFN1FE1S=0.855001.4MPa=303.57MPaF 2=KFN2FE2S=0.873801.4MPa=236.1
11、4MPa4) 计算载荷系数K= K=KAKVKFKF=11.2011.35=1.625) 查取齿形系数。由表10-5查得Y Fa1=2.65,Y Fa2=2.206。6) 查取应力校正系数。由表10-5查得Y Sa1=1.58,Y Sa2=1.745。7) 计算大、小齿轮的Y FaY S aF 并加以比较。Y Fa1Y Sa1F 1=2.651.58303.57=0.0138Y Fa2Y Sa2F 2=2.2061.745236.14=0.0163因此,大齿轮的数值大。)设计计算m321.623.2810412420.0163mm=1.44mmm=2.1mmK=1.62计算及说明结果对比计算结
12、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,可取由弯曲强度算的得模数1.44mm,并就近圆整为标准模数1.5,按接触强度算得的分度圆直径d1=50.40mm,算出小齿轮齿数z1=d1m=50.401.5=33.634大齿轮齿数z2=3.4534=117.3,取z2=118这样设计出来的齿轮传动,即满足了齿面的接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲劳强度,并做到结构紧凑,避免浪费。3)几何尺寸计算(1) 计算分度圆直径d1=z1m=341.5mm=5
13、1mmd2=z2m=1181.5mm=177mm(2) 计算中心距a=d1+d22=51+1772mm=114mm(3) 计算齿轮宽度b=dd1=151mm=51mm取B2=51mm,B1=56mm。第四章低速级齿轮传动设计已知条件为输入功率P2=3.2kW,小齿轮转速n2=278.3r/min,传动比i=2.65由电动机驱动,工作寿命10年,一班制,载荷平稳,连续单向运转。1、 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1) 传动方案为直齿圆柱齿轮传动。2) 运输机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(GB10095-88).3) 材料选择。由教材机械设计第八版,表10-1选择小齿轮材料为40G
14、r(调质),硬度为280HBS;大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。Z1=34Z2=118mm计算及说明结果4) 选小齿轮齿数z=24,z=2.6524=63.6,取z2=64。4-1按齿面强度设计设计公式为:d2t2.323KTIIdu1u(ZEH)21)确定公式内的各计算数值1) 试选载荷系数:Kt=1.32)计算小齿轮传递的转矩:T2=95.5105P2n2=95.51053.2278.3 Nmm=1.098105 Nmm2) 由表10-7选取齿宽系数d=1。3) 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa12。4) 由图10-21d
15、按齿面硬度差得小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim3=600MPa;大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim4=550MPa。5) 计算齿轮应力循环次数:N3=60n2jLh=60278.31(1836510)=4.876108N4=N1i2=4.8761082.65=1.841087)由图10-19取接触疲劳强度寿命系数KHN3=0.91;KHN4=0.9218)计算接触疲劳需用应力。取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得:H3=KHN3lim3S=0.91600MPa=546MPaH4=KHN4lim4S=0.921550MPa=506.55MPa2)计算1) 试算小齿轮分度圆直径d2
16、t,代入H中较小的值。计算及说明结果d2t2.323KtT2du1uZEH2=2.3231.31.09810513.652.65189.8506.552mm70.11mm2)计算圆周速度v。v=d2tn2601000=3.1470.11278.3601000m/s=1.02m/s3)计算齿宽b。 b=dd2t=170.11mm=70.11mm4)计算齿宽与齿高之比bh。模数mt=d2tz3=70.1124mm=2.92mm齿高h=2.25mt=2.252.92mm=6.57mmbh=70.116.57=10.6715)计算载荷系数。根据v=1.02m/s,7级精度,由图10-8查得动载系数KV
17、=1.1;直齿轮,KH=KF=1;由表10-2查得使用系数KA=1;由表10-4用插值法的7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时,KH=1.420。由bh=10.671,KH=1.420查图10-13得KF=1.38;故载荷系数K=KAKVKHKH=11.111.420=1.5626)按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径,由式(10-10a)得d2=d2t3KKt=70.1131.5621.3mm74.4mm7)计算模数m。m=d2z3=74.424mm=3.1mmH=6.57mm计算及说明结果4-2 按齿根弯曲强度设计由式(10-5)得弯曲强度的设计公式为m32KT2dz32Y FaY S a
18、F 1)确定公式内的各计算数值1) 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE3=500 MPa;大齿轮的弯曲疲劳强度极限FE4=380 MPa;2) 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN3=0.87,KFN4=0.89;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(10-12)得F 3=KFN3FE3S=0.875001.4MPa=310.70MPaF 4=KFN4FE4S=0.893801.4MPa=241.57MPa4) 计算载荷系数K= K=KAKVKFKF=11.111.38=1.5185) 查取齿形系数。由表10-5查得Y Fa3=2.65,Y Fa4=2
19、.256。6) 查取应力校正系数。由表10-5查得Y Sa3=1.58,Y Sa4=1.738。7) 计算大、小齿轮的Y FaY S aF 并加以比较。Y Fa3Y Sa3F 3=2.651.58310.70=0.0135Y Fa4Y Sa4F 4=2.2561.738241.57=0.0162因此,大齿轮的数值大。2)设计计算m321.5181.09810512420.0162mm=2.11mm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
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- 设计 输送 传动系统 采用 两级 圆柱齿轮 减速器 齿轮 传动
