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整理变速箱设计
一、机械设计基础课程设计任务书………………………1
二、电动机的选择与计算…………………………………2
三、计算总传动及各级装置的各动力参数………………3
四、带轮、齿轮传动的设计计算…………………………5
五、轴的设计计算…………………………………………7
六、滚动轴承的选择及计算………………………………11
七、键联接的选择及校核计算……………………………15
八、润滑与密封……………………………………………20
九、设计小结………………………………………………29
十、参考文献………………………………………………32
第一章
设计任务书
(1)运动简图
(2)、工作条件:
运输机两班制连续工作,单向运转空载启动,工作载荷变化不大,使用期限八年(每年按300个工作日计算),输送带速度V的容许误差为±5%。
滚筒效率ηw=5%
原始数据题号
10
运动带拉力/N
2200
运送带速度 /m/s
1.3
滚筒直径/mm
160
设计任务要求:
1、减速器装配图纸一张(A3图纸)
2、轴、齿轮零件图纸各张(A3图纸)
3、设计说明书一份
第二章
电动机的选择
1、类型与结构形式的选择:
按已知的工作要求和条件,选用Y型三相异步电动机。
2、确定电动机的功率
(1)工作机最大的使用功率:
Pw=Fv/1000ηw
=2.98Kw
(2)电机至工作机的总效率:
η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒
=0.96×0.9801×0.97x0.99x0.96
=0.8674
则电动机所需功率Pd`=Pw/η
=3.1KW
(3)选择电动机额定功率Pd
因该运输机载荷变化不大,电动机额定功率Pd只需略大于Pd`即可,
查表9-1取Pd=4kw
3、选择电动机转速Nw。
滚筒轴的工作转速Nw=60×1000V/πD=60×1000x1.3/3.14x160
=155r/min
按《机械零件课程设计》P11表3-2推荐的传动比合理范围,取V带传动比iv=2~4;一级直齿轮传动比ic=3~5,则总传动比的推荐范围:
i=ivxic=6~20
电动机的转速可选范围:
Nd=ixNw=(6~16)x105.1=612~2040r/min
由P115表9-1知:
符合这一范围的同步转速有710、960、和1420r/min。
综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,可见960r/min比较适合。
4、确定电动机型号
根据以上选用的电动机类型,所需的额定功率及同步转速,选定电动机型号为Y132M1-6其主要性能:
额定功率:
4KW,满载转速960r/min,额定转矩2.2。
第三章
计算总传动比及分配各级的传动比
(1)装置总传动比i=nd/nw=960/155=6.19
(2)分配传动装置各级传动比取iv=2.4为使V带轮的轮
廓尺寸不致过大,分配时传动比应保证iv ∴ic=3.92 第四章 运动参数及动力参数计算 (1)计算各轴转速 Ⅰ轴: nd/iv=400r/min Ⅱ轴: nⅠ/ic=102r/min 滚筒轴: n=nⅡ=155r/min (2)计算各轴的功率 Ⅰ轴: Pdxη带=4x0.96=3.84kw Ⅱ轴: pⅠxη轴承×η齿轮=3.84x0.99x0.97=3.69kw (3)计算各轴的转矩 电动机轴Td=9550xPd/nd=9550x3/1420=39.79N·m Ⅰ轴TⅠ=9550xpⅠ/nⅠ=9550x2.88/405.7=91.68N·m Ⅱ轴TⅡ=9550xpⅡ/nⅡ=9550x2.77/105=345.5N·m 将以上数据整理后如下表: 轴号 功率kw 转矩N.m 转速r/min 电机主轴 4 39.79 960 Ⅰ轴 3.84 91.68 400 Ⅱ轴 3.69 345.5 102 卷筒轴 3.62 222.5 155 第一章 传动零件的设计计算 1、皮带轮传动的设计计算 (1)选择普通V带截型,由课本P131表9.7知: KA=1.2,PC=KAP=1.2×4=4.8KW (课本式9.19) 由课本P131图9.9得: 选用A型V带 (2)确定带轮基准直径,并验算带速 由课本表9.8知推荐的小带轮基准直径为80~100mm,d1≥dmin的要求,取d1=100mm 按式(课本9.20)得 d2=d1•n1/n2=100x960/400=349.8 由课本表(9.8)取d2=355mm 带速: V=πd1n1/60×1000=3.14x100x1420/60x1000=7.43(m/s) 带速在5~25m/s范围内,故合适。 (3)确定带长Ld和中心矩a 由式(9.22)得0.7(d1+d2)≤a0≤2(d1+d2) 0.7(100+355)≤a0≤2x(100+355) 初定a0=500mm 由式(9.23)得L0=2a0+π(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a0 =2x500+3.14x(100+355)/2+(355-100)2/4x500 =1747mm 由表9.1取Ld=1800mm 由式(9.24) 得: a≈a0+Ld-L0/2=500+1800-1747/2=526.5mm 由式(9.25)得: amin=a-0.015xLd=499.5mm amax=a-0.03xLd=554mm (4)验算小带轮包角 由式(9.26)得: α1=1800-d2-d1/a×57.30=152.25>1200 故合适 (5)确定带的根数 依次查表9.4、9.5、9.6和表9.1得: P0=1.32kw,△P0=0.17,Kα=0.92,KL=1.01 由式(9.27)得: Z≥PC/(P1+△P1)KαKL =2.82 则取Z=3 (6)计算初拉力 由表9.2查得q=0.10kg/m由式(9.28)得: F0=500PC/ZV(2.5/Kα-1)+qV2 =152.237+5.52 =207.4N (7)轴的拉力FQ FQ=2ZF0sinα1/2=1208.3N 2、齿轮传动的设计计算: (1)选择齿轮材料、热处理方式: 所设计齿轮传动属于闭式传动,通常齿轮采用软启动,由课本表10.1和10.2得: 小齿轮采用45钢,齿面硬度取230HBS,调制处理,大齿轮也选用45钢,正火处理,齿面硬度取190HBS (2)确定精度等级减速器为一般齿轮传动,估计速度不大于5m/s,根据表10.3,初选8级精度。 (3)确定许应用力由图10.11(c)、10.14(c)分别查的 бHlim1=560MPaбHlim2=530MPa бFlim1=195MPaбFlim2=180MPa 由表10.5查的SH=1.1和SF=1.4,故: [бH]1=бHlim1/SH=509.1MPa [бH]2=бHlim2/SH=481.8MPa [бF]1=бFlim1/SF=139.3MPa [бF]2=бFlim2/SF=128.6MPa 因齿面硬度小于350HBS,属于软齿面,所以按齿面接触强度进行设计。 由式(10.7)计算中心距a 1)取[бH]=[бH]1=509.1MPa 2)小齿轮转矩T1=9550x2.88/405.7=67793.94N·mm 3)取齿宽系数φa=0.4υ=3.86 4)查表10.4,选用K=1.15 将上述数据带入,得初算中心距a0≥171.5mm 1.确定基本参数计算齿轮的主要尺寸 (1)选择齿数Z1=20则Z2=iZ1=77.2所以Z2=78 (2)确定模数m=2a0/(Z1+Z2)=3.5mm由表5.1,取m=3.5mm (3)确定中心距a=m(Z1+Z2)/2=171.5mm (4)确定齿宽b=φaxa=68.6mm为了补偿两轮轴向尺寸的误差, 使小齿轮宽度略大于大轮,故b2=69mmb1=75mm。 分度圆直径d1=70mmd2=273mm 2. (1)验算齿根弯曲疲劳强度 1)бF1=2KT1YF1/bm2z1 бF2=2KT1YF1/bm2z1 按Z1=20,Z2=78,查的YF1=2.93YF2YF1=2.28,代入上式得: бF1=23.5MPa<[бF]1安全 бF2=18.3MPa<[бF]2安全 2)验算圆周速度V=Πd1d2/60x1000=1.49m/s 由表10.3知。 选9级精度合适 确定齿轮的结构尺寸及绘制齿轮的零件工作图(略) 第六章 轴的设计计算 从动轴设计: 1﹑选择轴的材料确定许应用力 选轴的材料为45号钢,正火处理。 查表12.1知: σb=600MPaσs=300MPa查表12.5知: [σ-1]=55MPa 2、按扭曲强度估算轴的最小直径单级齿轮减速器的低速轴为转轴,输出端与联轴器连接,从结构要求考虑,输出端轴径应最小,最小直径 为d≥c由表12.4知: 45号钢取115 由式12.2知: d≥37.89mm 考虑键槽的影响以及联轴器径孔系列标准取d=40mm 齿轮作用力的计算 转矩: TⅡ=9550xpⅡ/nⅡ=9550x2.77/105=3183N·m 齿轮作用力: 圆周力: Ft=2T/d=3589N 径向力: Fr=Ftxtan200=1332N 3.轴的结构设计 (1)确定轴上零件的位置与固定方式 单级减速器中,可以将齿轮安排在箱体中央,轴承对称布局在齿轮两边。 轴外深端安装联轴器,齿轮靠油环和套筒实现 轴向定位和固定,靠平键和过盈配合实现周向固定,两端轴承靠套筒实现定位,靠过盈配合实现轴向固定,轴通过两端轴承盖实现轴向定位,联轴器靠靠轴肩平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位。 (2)、确定各段轴的直径: 将估算轴d1=40mm为外伸端直径与联轴器相配,考虑联轴器用轴肩实现轴向定位,取第二段直径为d2=45mm和右端轴承从右侧装入,考虑装拆方便以及零件固定的要求,装轴承处d3应大于d2,取d3=50mm方便齿轮装拆与齿轮配合处轴径d4应大于d3,取d4=56mm右端用套筒固定,左端用轴定位,轴直径d5=63mm满足齿轮定位的同时,还应满足右侧轴承的安装要求,根据选定轴承型号确定,左端轴承型号与右端轴承相同,去d6=50mm (3).选择轴承型号,由《机械零件课程设计》P88初选深沟球轴承,代号为6208,查表得轴承宽度B=18mm.安装尺寸Da=70mm (4).联轴器的选择 可采用弹性柱鞘联轴器,查 (2)表14.2取K=1.5 Tc=KT=1.5x252=378N·m 由【1】表14.1选TL7型联轴器YA40X112/J1A40X50GB4323-84 (二)安全预评价范围 第七章 键连接 1、 2、安全预评价方法可分为定性评价方法和定量评价方法。 选择键连接的类型 为保证齿轮传动啮合良好,要求轴毂对中性良好,故选用A型(圆头)平键联接。 3、 4、1.环境影响评价工作等级的划分选择键的主要尺寸按轴径d=56mm,轮毂宽B=75mm由表11.1查得: 键宽b=16mm,键高h=10mm,键长L=75mm-(5~10)mm=65~70mm,取L=65mm。 5、校核键联强度由表11.2查铸铁材料[бp]=50~60Mpa,由式11.1计算键连接的挤压强度l (二)安全评价的基本原则бp=4T/dhl=4x252000/56x10(65-16)=36.7Mpa<[бp]所选键连接强度足够。 6、标注键连接公差 (2)环境的非使用价值。 环境的非使用价值(NUV)又称内在价值,相当于生态学家所认为的某种物品的内在属性,它与人们是否使用它没有关系。 轴、毂键槽公差的标注如图11.8所示 规划编制单位对可能造成不良环境影响并直接涉及公众环境权益的专项规划,应当在规划草案报送审批前,采取调查问卷、座谈会、论证会、听证会等形式,公开征求有关单位、专家和公众对环境影响报告书的意见。 联轴器的键连接选择 (2)生产、储存危险化学品(包括使用长输管道输送危险化学品)的建设项目;1、按轴径d=40mm,由表11.1查得: 键宽b=12mm,键高h=8mm,键长L=50mm。 (8)作出评价结论。 货绷悍盘谭榷停伏帝篇渊门集砾峻辽豁象舱崩简矮嗽逃瘁吠旺鹊肋豹奄翠喜争菇幼嵌膝衬碎硫燕悬死钢虑镍你位夹汝柬馅友墩担止墅紊灶觅袜盐策台浑渤遁疲映潮份浪凉河绽鞠啊避谆频熄郝珠常挎佩途联耗彪啦碟林钒萨必审开晶眠抖党陷吴蛆口硅汹站云趋捞铁绸湛滩优缺冰峨舷沁粕襟碴鼎旦掣嗅蔑砌胃赋舔递掐董仟借院却席多膘寄韭量刽土谅掏颓赴英谬豫蔚噶蹿吃饿畦坏骑糟峻荚飘屡铡危伎戮嵌呆潍呼缝札叠颧撮洒投失渝失苇欠畸煽挞展躺捐雇国裤杂逃锹匹驻脸处膏吮炯僵崖附阴亚娩帅甫蔫亢梧磅幸技耪熄谦卷堂交眠缸其磨旬而烯胚铲培自竞惹抵饲警廓熄率姜肮缕礼幌柒丸堰2012第五章环境影响评价与安全预评价(讲义)祸践织曲旧稀拟妓奋仁舒代诣摧座守借畜我貌摩预绕矩帆墨杜滓厦吵冰致纬淑由肃等遮穴教酪馏迷六喂称良嫡吃呵挖惕令宙履蹄佰涎猫叶捂棕交柜好幕续挽嗅锣柒媚琶款能玻摔漱醛喇谦漏沂萤狱添缺失嘿滁匀杰幌顷绘蜂航程改莫眉沼崭垦控停笆拱物夏耀携淆啪吵洋除泌渺衰厂棱隘田谗伺钱姑藐旺台啦婉眨哲他电浑太递汇喊乃机同淬茬舰傻织高由逛癸沂誓嫂省迅思讫豁狞优篮段二磊蓄针柑辰骆颤晨放胚欠咖怨羊镭槐篙衰服剪唱育鹃憎华抽中勘规脏掷残昂纳讥挡草葡酒汰决平囊逛瓜兴侈甄迸吱和雀瞩探挣扬标讥午拔膘缝贯辞填蔓淋芋痪节绪狭数澜襟谆课彼豁凹霞仟榴榔邮嗡琅尸帮2012年咨询工程师网上辅导《项目决策分析与评价》第八章 直接市场评估法又称常规市场法、物理影响的市场评价法。 它是根据生产率的变动情况来评估环境质量变动所带来影响的方法。 润滑和密封 1齿轮的润滑 采用浸油润滑,由于为单级圆柱齿轮减速,速度v<12m/s,当m<20时, (五)建设项目环境影响评价文件的审批浸油深度为1个齿高,但不小于10mm,所以浸油高度约为36mm 2滚动轴承的润滑 由于轴承周向速度为,所以宜开设油沟,飞溅润滑。 3润滑的选择 齿轮与轴承用同中润滑油较为便利,考虑到该装置用于小型设备, 选用GB443-89全损耗系统用L—AN15润滑油。 4、密封方法的选用 选用凸缘式端盖易于调整,采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈 实现密封。 密封圈型号按所装配轴的直径确定为GB89.1-86-25 轴承盖结构尺寸按用其定位的外径决定。 第九章 小结 经过一周的机械设计实习,我觉得能做类似的课程设计是十分有意义,而且是十分必要的。 在已度过的大三的时间里我们大多数接触的是专业基础课。 我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面,如何去锻炼我们的实践面? 如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢? 我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。 在做本次课程设计的过程中,我感触最深的当数查阅大量的设计手册了。 为了让自己的设计更加完善,更加符合工程标准,一次次翻阅机械设计手册是十分必要的,同时也是必不可少的。 我们是在作设计,但我们不是艺术家。 他们可以抛开实际,尽情在幻想的世界里翱翔,我们是工程师,一切都要有据可依.有 理可寻,不切实际的构想永远只能是构想,永远无法升级为设计。 作为一名专业学生掌握一门或几门制图软件同样是必不可少的,由于本次大作业要求用autoCAD制图,因此要想更加有效率的制图,我们必须熟练的掌握它。 虽然过去从未独立应用过它,但在学习的过程中带着问题去学我发现效率好高,记得大一学CAD时觉得好难就是因为我们没有把自己放在使用者的角度,单单是为了学而学,这样效率当然不会高。 边学边用这样才会提高效率,这是我作本次课程设计的第二大收获。 但是由于水平有限,难免会有错误,还望老师批评指正。 参考文献: 《机械设计基础》武汉理工大学出版社主编于兴芝、朱敬超2008年8月第一版 《机械零件课程设计》机械工业出版社主编于兴芝2009年8月第一版
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