第五组机械设计课程设计说明书.doc
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1、装 订 线目录0 设计任务书30.1设计题目 30.2设计参数 31 电动机的选择计算 41.1选择电动机系列 41.2选择电动机功率 42 传动装置的运动与动力参数的选择和计算72.1 分配传动比 72.2 传动装置的运动和动力参数计算73 传动零件的设计计算103.1 带传动的设计计算103.2 齿轮传动的设计计算 143.2.1 高速轴斜齿轮的设计计算 143.2.2 低速轴斜齿轮的设计计算194 轴的设计计算 244.1高速轴的结构设计244.2中间轴的结构设计284.3低速轴的结构设计304.4高速轴的校核计算344.5中间轴的校核计算374.6低速轴的校核计算415 滚动轴承的选择
2、445.1高速轴轴承的选择445.2中间轴承的选择455.3低速轴轴承的选择466箱体零件图48 7 装配图 498 参考资料目录 509 设计小结510 设计任务书0.1 设计题目:低 速 级:斜齿轮高 速 级:斜齿轮设计热处理车间零件清洗传输设备。该传输设备由电机,V带传动,二级圆柱齿轮减速器,主传送带及鼓轮等组成。两班工作制,工作期限八年。设计带式运输机传动装置(简图如右)1输送胶带2传动滚筒3二级圆柱齿轮减速器 4V带传动5电动机0.2 设计参数:题号项目鼓轮直径 mm传送带传送速度 m/s传送带从动轴所要扭矩 Nm53800.710501 电动机的选择计算根据设计参数:鼓轮直径为38
3、0mm,传送带传送速度为0.7 m/s,传送带从动轴所要扭矩为1050Nm。1.1 选择电动机系列按工作要求及工作条件选用三相异步电动机,封闭式结构,电压为380V,Y系列。1.2 选择电动机功率鼓轮所需有效功率:传送装置送效率:按机械设计课程设计 (主编 巩云鹏 田万禄 张祖立 黄秋波 东北大学出版社2000年12月第1版)P109表4.2-9,取: 皮带传送效率: 齿轮啮合效率:(齿轮精度为8级) 联轴器效率: 滚筒效率:则传送带总效率所需电动机效率: 由机械设计课程设计(主编 巩云鹏 田万禄 张祖立 黄 秋波 东北大学出版社2000年12月第1版)P194 表 4.12-1可选Y系列三相
4、异步电动机Y132S-4,额定功率5.5kw,或选Y系列三相异步电动机Y132M2-6,额定功率5.5kw。确定电动机转速滚筒轴转速 现以同步转速为1500r/min及1000r/min两种方案进行比较,由P194表4.12-1查得电动机数据,计算总传动比i:Y132M-4 Y132M2-6 电动机数据及总传动比方案号电动机型号额定功率/kw同步转速满载转速r/min总传动比1Y132S-45.51500144032.292Y132M2-65.5100096021.5比较两方案,方案2选用的电动机总传动比较小。为使传动装置结构紧凑决定选用方案1。电动机型号为Y132S-4。由机械设计课程设计(
5、主编 巩云鹏 田万禄 张祖立 黄秋波 东北大学出版社2000年12月第1版)P195 表4.12-2,查得:H(中心高)=132(mm),外伸段:DE=38mm80mm。2 传动装置的运动与动力参数的选择和计算2.1 分配传动比据机械设计课程设计(主编 巩云鹏 田万禄 张祖立 黄秋波 东北大学出版社2000年12月第1版)表4.2-9,取i带=2.5,则减速器的传动比为:i减=i/i带=12.916取两级齿轮减速器高速级的传动比: 则低级的传动比:i2=i减/i1=3.092.2 传动装置的运动和动力参数计算O轴:O轴即电动机轴 Po=Pr=4.74kw no=1440r/min轴:轴即减速器
6、高速轴II轴:II轴即减速器中间轴 III轴:III轴即减速器低速轴 IV轴:IV轴即传动滚筒轴 各轴运动及动力参数表轴序号功率P/KW转速nr/min转矩TN.m传动形 式传动比效率04.74144031.44带传动2.50.95I4.5057674.61齿轮传 动4.180.96II4.32137.8299.39齿轮传 动3.090.96III4.1544.60888.62联轴器1.00.98IV4.0744.60871.493 传动零件的设计计算3.1 带传动的设计计算(该部分的查表内容见机械设计基础第七版陈云飞 卢玉明 主编高等教育出版社出版)由电动机为Y132S-4型,额定功率P=5
7、.5kw 满载转速n1=1440r/min 从动轴转速n2=576r/min 两班工作。计算功率Pc由P125表8-3查得KA=1.3 故Pc= KP=1.35.5=7.15Kw n2=576r/min选取V带型号根据Pc=7.15kW和小带轮转速n1=1440r/min,由表8-10可知,工作点处于A、B型相邻区之间,可取A型和B型分别计算,最后择优选用。经过计算,为减少V带条数,本题选取B型带。小轮基准直径dd1和大轮基准直径dd2希望结构紧凑。由表8-4并参考表8-2a,取dd1=140mm,选取=0.01,则大轮的基准直径由表8-4取dd2=315mm355mm此时,从动轮的实际转速n
8、2=转速误差 不合适 合适故取dd2=355mm验算带速5m/s10.5m/s120 能满足要求。单根V带能传递的功率:根据n1=1440r/min和dd1=140mm 查表8-2a求得P0=2.80kw单根V带传递功率的增量P0已知B型V带,小带轮传速n1=1440r/min 传动比i=n1/n2=dd2/dd1=2.54 查表8-2b得P0=0.44kw 计算V带的根数 Z表8-5查得k=0.92由表8-6查得Kc=0.92 故Z=2.41 取Z=3根、所采用的V带为B-16003(12)作用在带轮轴上的力由式求单根V带的张紧力由表8-8得q=0.17kg/m 所以作用在轴上的力带轮结构设
9、计由dd1=140mm dd2=355mm 按照机械设计课程设计课本P169即dd1300mm,采用轮辐式带轮结构简图如下V带轮轮辐式结构设计简图3.2 齿轮传动的设计计算3.2.1 高速轴斜齿轮的设计计算由表2可知T1=7.46104 N.mmn1=576r/mini=4.18齿面接触疲劳强度设计 选择齿轮材料、确定许用接触应力 根据工作要求,采用硬齿面,硬度350 HBS,小齿轮选用40Cr钢,调质,硬度为260 HBS.大齿轮选用42SiMn钢,调质,硬度为220 HBS由表9-5的公式确定许用接触应力 :小齿轮=380+HBS=380+260=640MPa大齿轮=380+HBS=380
10、+220=600MPa 选用齿宽系数 轻型减速器, 故取 =0.4确定载荷系数K因齿轮相对轴承不对称布置,且带式传送机载荷较平稳,故取K=1.3计算中心距a由公式(9-27)得 a=129.7mm选择齿数,螺旋角并确定模数.取小齿轮齿数Z=19,则 Z=4.1819=79.42,取Z=80,中心距取a=129.7mm,初步选定=12,由公式(9-28)可得法向模数mn=2acos/(Z1+Z2)=2.563mm由表9-1,取=2.5mm或=3mm取为标准模数后,必须按式(9-29)重新计算螺旋角,即 =2.5时 =17.4=3时 不存在 故=2.5mm =17.4 在8 20范围内,上述参数合
11、适.确定其它尺寸分度圆直径 d1=mnz1/cos=49.78mmd2= mnz2/cos=209.59mm 齿顶圆直径 da=d+2mn=48.78+22.554.78mm da=d+2 mn=209.59+22.5=214.59mm 齿根圆直径 df1=d1-2.5mn=49.78-2.52.5=43.53mm df2= d2-2.5mn=209.59-2.52.5=203.34mm中心距 a=(d1+d2)/2=(49.78+209.59)/2=129.7mm大齿轮齿宽b2=a=0.4129.7=51.87mm,取b2=60mm 小齿轮宽度 b=b+(510)=6570mm,取b=65m
12、m齿顶高ha=mn=2.5mm齿根高hf=1.25mn=3.125mm全齿高h= ha+ hf=5.625因小齿轮齿面硬,为便于安装,故齿宽要大一些,以免工作时在大齿轮齿面上造成压痕。确定齿轮的精度等级 齿轮圆周速度 根据工作要求和圆周速度,由表9-3选用9级精度齿根弯曲疲劳强度校核确定许用弯曲应力带式输送机齿轮传动是单向传动,由表9-7查得齿轮的许用弯曲应力:=155+0.3HBS=233MPa=155+0.3HBS=221MPa查齿形系数Y,比较Y/斜齿轮应按当量齿数查值 Zv1=Z1/(cos)3=19/(cos17.4)3=22Zv2= Z2/(cos)3=80/(cos17.4)3=
13、92由表(9-6)查得:YF1 =2.72,用插入法得YF2=2.22Y1/1=2.72/233=0.0117Y2/2=2.22/221=0.0100因Y1/1 Y2/2,所以应验算小齿轮验算弯曲应力由式(9-30)得验算合用结构设计高速级直齿轮结构设计参数表小齿轮大齿轮径向分度圆直径d49.78209.59齿顶圆直径da54.78214.59齿根圆直径df43.53203.34高度齿顶高ha2.5齿根高hf3.125全齿高h5.625其他中心距a129.7齿宽b6560 高速斜齿轮结构简图如下高速直齿大齿轮结构简图而参照机械设计基础P212,将直齿小齿轮与高速轴制成一体,为齿轮轴。具体结构见
14、后面高速轴的设计部分。3.2.2 低速轴斜齿轮的设计计算齿面接触疲劳强度计算: 选择齿轮材料、确定许用接触应力 根据工作要求,采用齿面硬度350 HBS, 小齿轮选用40Cr钢,调质,硬度为260 HBS.大齿轮选用42SiMn钢,调质,硬度为220 HBS由表9-5的公式确定许用接触应力 :小齿轮=380+HBS=380+260=640MPa大齿轮=380+HBS=380+220=600MPa选用齿宽系数轻型减速器, 故取 =0.4确定载荷系数K因齿轮相对轴承不对称布置,且带式传送机载荷较平稳,故取K=1.3计算中心距a由公式(9-27)得 选择齿数,螺旋角并确定模数.取小齿轮齿数Z=17,
15、则 Z=3.0917=52.53,取Z=53,中心距取a=179.85mm,初步选定=12,由公式(9-28)可得法向模数mn=2acos/(Z1+Z2)=5.02mm由表9-1,取=5mm,取为标准模数后,必须按式(9-29)重新计算螺旋角,即 =13.3在8 20范围内,上述参数合适.确定其它尺寸分度圆直径 d1=mnz1/cos=87.34mmd2= mnz2/cos=272.30mm 齿顶圆直径 da=d+2mn=87.34+2597.34mm da=d+2 mn=272.30+25=282.30mm齿根圆直径 df1=d1-2.5mn=87.34-2.55=74.84mm df2=
16、d2-2.5mn=282.30-2.55=264.3mm中心距 a=(d1+d2)/2=(87.34+272.30)/2=179.8mm大齿轮齿宽b2=a=0.4179.8=71.92mm,取b2=75mm 小齿轮宽度 b=b+(510)=8085mm,取b=80mm 因小齿轮齿面硬,为便于安装,故齿宽要大一些,以免工作 时在大齿轮齿面上造成压痕。确定齿轮的精度等级 齿轮圆周速度。 根据工作要求和圆周速度,由表9-3选用9级精度验算齿根弯曲疲劳强度确定许用弯曲应力带式输送机齿轮传动是单向传动,由表9-7查得齿轮的许用弯曲应力:=155+0.3HBS=233MPa=155+0.3HBS=221M
17、Pa查齿形系数Y,比较Y/斜齿轮应按当量齿数查值 Zv1=Z1/(cos)3=17/(cos13.3)3=19Zv2= Z2/(cos)3=53/(cos13.3)3=58 由表(9-6)查得:YF1=2.84,用插入法得Y=2.29YF1/1=2.84/233=0.0122YF2/2=2.29/221=0.0104因Y1/1 Y2/2,所以应验算小齿轮验算弯曲应力 验算合用结构设计低速级斜齿轮结构设计参数表小齿轮1大齿轮2径向分度圆直径d87.34272.30齿顶圆直径da97.34282.30齿根圆直径df74.84264.3高度齿顶高ha5齿根高hf6.25全齿高h11.25其他中心距a
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