机械设计课程设计-爬式加料机的传动装置.doc
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1、第一章 设计内容21.1 设计题目21.2 设计任务21.3 具体作业21.4 小车原始数据3第二章 传动方案的确定32.1总体设计3第三章 电动机的选择43.1电动机的选择:4第四章 传动比的分配和动力参数的计算64.1确定传动装置的总传动比和分配传动比6第五章 传动零件的设计计算85.1 V带的传动设计85.2高速级齿轮传动的设计计算95.3低速级齿轮传动的设计计算145.4传动轴承和传动轴的设计18215.5键的设计和计算255.6箱体结构的设计265.7 润滑密封设计285.8联轴器设计29第六章 设计小结与心得体会30参考文献31第一章 设计内容1.1 设计题目设计用于爬式加料机的传
2、动装置(如下图)1) 爬式加料机数据见表格。2) 工作条件单班制工作,间歇运转,工作中有轻微振动,工作环境有较大灰尘。3) 使用期限 工作期限为五年。4) 生产批量及加工条件 小批量生产。可加工7、8级精度的齿轮、蜗轮。1.2 设计任务1) 确定传动方案,完成总体方案论证报告;2) 选择电动机型号;3) 设计减速传动装置。1.3 具体作业1)机构简图一份;2)减速器装配图一张;3)零件工作图二张(输出轴及输出轴上的传动零件);4)设计说明书一份。1.4 小车原始数据表1-1 原始数据数据编号装料量/N速度/(m/s)轨距/mm轮距/mm340000.4662500第二章 传动方案的确定2.1总
3、体设计1) 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。2) 特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀,要求轴有较大的刚度。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:图2-1 方案设计总图第三章 电动机的选择3.1电动机的选择:要为某一生产机械选配一台电动机,首先要考虑电动机的功率需要多大,合理选择电动机的功率具有重大的经济意义。如果电动机的功率选大了,虽然能保证正常运行,但是不经济。因为这不仅使设备投资额增加、电动机未被充分利用,而且由于电动机经常不是在满载下运行,它的效率和功率因数也都不高,如果电动机的功率选小了,就不能保证电动机和
4、生产机械的正常运行不能充分发挥生产机械的效率,并使电动机由于过载而过早的损坏,所以所选电动机的功率是由于生产机械所需的功率确定。按工作要求选Y系列全封闭自扇冷或笼型三相异步电动机,电压380V。电动机主要按期容量和转速要求选取,电动机容量大,则体积大,重量重,价格高,转速高,磁极对数少,则体积小,重量轻,价格低,所选电动机的容量应不小于工作要求容量,既电动机额定功率略大于设备工作机所需电动机功率,此功率也是电动机的实际输出功率:kw电动机类型的选择:根据动力源和工作条件,选用Y系列三相异步电动机。1) 电动机功率的选择:工作机所需要的有效功率为: (中,为工作机传动效率)初步确定传动系统总体方
5、案如:传动装置如总体设计图所示。选择V带传动和二级圆柱斜齿轮减速器(展开式)。传动装置的总效率0.960.970.960.759;为V带的效率,为第一对轴承的效率,为第二对轴承的效率,为第三对轴承的效率,为每对齿轮啮合传动的效率(齿轮为7级精度,油脂润滑,因是薄壁防护罩,采用开式效率计算)。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,选定型号为Y112M4的三相异步电动机,额定功率为4.0额定电流8.8A,满载转速1440 r/min,同步转速1500r/min。2) 电动机型号的确定:根据电动机的功率和同步转速,选用电动机型号为Y112M-4。由机械设计手册查得,电动
6、机机座中心高为100mm,外伸轴颈为28mm,外伸轴长为60mm。表3-1电动机相关数据电动机型号额定功率(KW)电动机转速(r/min)电动机重量(N)参考价格(元)传动装置的传动比Y112M-44同步转速满载转速470230总传动比V带传动比减速1500144016.152.37.02第四章 传动比的分配和动力参数的计算4.1确定传动装置的总传动比和分配传动比1) 总传动比由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为 /n1440/82.7617.402) 分配传动装置传动比式中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2.3,则减速器传动比为
7、17.40/2.37.57根据各原则,查图得高速级传动比为3.24,则2.333) 传动装置运动动力参数的计算各轴转速的计算1440/2.3626.09r/min626.09/3.24193.24r/min/193.24/2.33=82.93 r/min=82.93 r/min各轴输入功率计算3.250.963.12kW23.120.980.952.90kW22.970.980.952.70kW24=2.770.980.972.57kW则各轴的输出功率:0.98=3.06 kW0.98=2.84 kW0.98=2.65kW0.98=2.52 kW各轴输入转矩计算 = Nm电动机轴的输出转矩=9
8、550 =95503.25/1440=21.55 N =21.552.30.96=47.58 Nm=47.583.240.980.95=143.53 Nm=143.532.330.980.95=311.35Nm=311.350.950.97=286.91 Nm输出转矩:0.98=46.63 Nm0.98=140.66 Nm0.98=305.12Nm0.98=281.17 Nm表二 各轴的运动和动力参数轴名功率P KW转矩T Nm转速r/min输入输出输入输出电动机轴3.2521.5514401轴3.123.0647.5846.63626.092轴2.902.84143.53140.66193.
9、243轴2.702.65311.35305.1282.934轴2.572.52286.91281.1782.93第五章 传动零件的设计计算5.1 V带的传动设计1) 确定计算功率已知 ;。查的工作情况系数,则2) 选取窄V带带型根据、,查表选用Z型窄V带。3) 确定带轮基准直径查表选用主动轮基准直径:由教材查得,主动轮基准直径,从动轮基准直径;。实际传动比,与原分配传动比一致。带的速度,合适。4) 确定窄V带的基准长度和传动中心距:根据,初步确定中心距。根据教材,选用基准长度。实际中心距。5) 验算主动轮上包角 ,主动轮包角合适。6) 计算窄V带根数z由, ,得,则。取根。7) 计算预紧力查表
10、得,则:8) 计算作用在轴上的力现将V带主要数据归纳如下:表5-1 V带主要数据名称结果名称结果名称结果带型Z传动比3.17根数2带轮基准直径dd1=112mm基准长2500预紧力263.975dd2=355mm中心距874.72压轴力522.7315.2高速级齿轮传动的设计计算齿轮材料,热处理及精度考虑此减速器的功率及现场安装的限制,故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮1)齿轮材料及热处理 材料:高速级小齿轮选用钢调质,齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数=24高速级大齿轮选用钢正火,齿面硬度为大齿轮 240HBS Z=iZ=3.2424=77.76 取Z=78. 齿轮精度按GB/T10
11、0951998,选择7级,齿根喷丸强化。初步设计齿轮传动的主要尺寸按齿面接触强度设计2) 确定各参数的值:试选=1.6查课本图10-30 选取区域系数 Z=2.433 由课本图10-26 则由课本公式10-13计算应力值环数N=60nj =60626.091(283008)=1.442510hN= =4.4510h #(3.25为齿数比,即3.25=)查课本10-19图得:K=0.93 K=0.96齿轮的疲劳强度极限取失效概率为1%,安全系数S=1,应用公式10-12得:=0.93550=511.5 =0.96450=432 许用接触应力 查课本由表10-6得: =189.8MP 由表10-7
12、得: =1T=95.510=95.5103.19/626.09=4.8610N.m3)设计计算小齿轮的分度圆直径d=计算圆周速度计算齿宽b和模数计算齿宽b b=49.53mm计算摸数m 初选螺旋角=14=计算齿宽与高之比齿高h=2.25 =2.252.00=4.50 = =11.01计算纵向重合度=0.318=1.903计算载荷系数K使用系数=1根据,7级精度, 查课本由表10-8得动载系数K=1.07,查课本由表10-4得K的计算公式:K= +0.2310b =1.12+0.18(1+0.61) 1+0.231049.53=1.42查课本由表10-13得: K=1.35查课本由表10-3 得
13、: K=1.2故载荷系数:KK K K K =11.071.21.42=1.82按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径d=d=49.53=51.73计算模数=4) 齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式 确定公式内各计算数值 小齿轮传递的转矩48.6kNm 确定齿数z因为是硬齿面,故取z24,zi z3.242477.76传动比误差 iuz/ z78/243.25i0.0325,允许计算当量齿数zz/cos24/ cos1426.27 zz/cos78/ cos1485.43 初选齿宽系数 按对称布置,由表查得1 初选螺旋角 初定螺旋角 14 载荷系数KKK K K K=11.071.21.3
14、51.73 查取齿形系数Y和应力校正系数Y查课本由表10-5得:齿形系数Y2.592 Y2.211 应力校正系数Y1.596 Y1.774 重合度系数Y端面重合度近似为1.88-3.2()1.883.2(1/241/78)cos141.655arctg(tg/cos)arctg(tg20/cos14)20.6469014.07609因为/cos,则重合度系数为Y0.25+0.75 cos/0.673 螺旋角系数Y轴向重合度 1.825,Y10.78 计算大小齿轮的 安全系数由表查得S1.25工作寿命单班制,5年,每年工作300天小齿轮应力循环次数N160nkt60271.4718300286.
15、25510大齿轮应力循环次数N2N1/u6.25510/3.241.930510查课本表10-20c得到弯曲疲劳强度极限小齿轮 大齿轮查课本表10-18得弯曲疲劳寿命系数:K=0.86 K=0.93 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4= 大齿轮的数值大.选用. 设计计算 计算模数对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=2mm但为了同时满足接触疲劳强度,需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=51.73来计算应有的齿数.于是由:z=25.097 取z=25那么z=3.2425=81 几何尺寸计算计算中心距
16、a=109.25将中心距圆整为110按圆整后的中心距修正螺旋角=arccos因值改变不多,故参数,等不必修正.计算大.小齿轮的分度圆直径d=51.53d=166.97计算齿轮宽度B=圆整的 5.3低速级齿轮传动的设计计算 材料:低速级小齿轮选用钢调质,齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数=30速级大齿轮选用钢正火,齿面硬度为大齿轮 240HBS z=2.3330=69.9 圆整取z=70. 齿轮精度按GB/T100951998,选择7级,齿根喷丸强化。 按齿面接触强度设计1. 确定公式内的各计算数值试选K=1.6查课本由图10-30选取区域系数Z=2.45试选,查课本由图10-26查得=
17、0.83 =0.88 =0.83+0.88=1.71应力循环次数N=60njL=60193.241(283008)=4.4510 N=1.9110由课本图10-19查得接触疲劳寿命系数K=0.94 K= 0.97 查课本图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮的接触疲劳强度极限取失效概率为1%,安全系数S=1,则接触疲劳许用应力=0.98550/1=517540.5查课本表10-6查材料的弹性影响系数Z=189.8MP选取齿宽系数 T=95.510=95.5102.90/193.24=14.3310N.m =65.712. 计算圆周速度 0.6653. 计算齿宽b=d=16
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- 机械设计 课程设计 加料 传动 装置
