带式传动机的传动设计.docx
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带式传动机的传动设计
毕业论文
专业
班级
论文题目:
带式传送机减速器的传动设计
函授站:
山东科技大学06机电(枣庄)
撰写人:
李磊
山东科技大学继续教育学院
二○○八年十一月十五日
一、摘要………………………………………………
(1)
二、前言………………………………………………………
(2)
三、传动系统的参数设计……………………………………()
四、带传动的设计计算………………………………………()
五、齿轮的设计计算…………………………………………()
六、轴的设计计算……………………………………………()
七、键的选择与验算………………………………………()
八、轴承的选择与验算……………………………………()
九、联轴器的选择与验算………………………()
十、箱体、箱盖主要尺寸计算…………………………………()
十一、齿轮和滚动轴承润滑与密封方式的选择…………………()
十二、减速器附件的设计…………………………………()
十三、小结…………………………………………………()
十四、致谢……………………………………()
十五、参考文献……………………………………………………()
十六、附件图……………………………………()
山东科技大学继续教育学生毕业论文用纸
.题目:
带式传送机减速器的传动设计
一摘要
齿轮传动是应用极为广泛和特别重要的一种机械传动形式,它可以用来在空间的任意轴之间传递运动和动力,目前齿轮传动装置正逐步向小型化,高速化,低噪声,高可靠性和硬齿面技术方向发展,齿轮传动具有传动平稳可靠,传动效率高(一般可以达到94%以上,精度较高的圆柱齿轮副可以达到99%),传递功率范围广(可以从仪表中齿轮微小功率的传动到大型动力机械几万千瓦功率的传动)速度范围广(齿轮的圆周速度可以从0.1m/s到200m/s或更高,转速可以从1r/min到20000r/min或更高),结构紧凑,维护方便等优点。
因此,它在各种机械设备和仪器仪表中被广泛使用,本课题就是齿轮传动的一个典型应用。
二关键词
电动机齿轮轴圆锥-圆柱齿轮传动减速器传动比设计
一、前言
(—)课程设计的目的
机械零件课程设计是学生学习《机械技术》(上、下)课程后进行的一项综合训练,其主要目的是通过课程设计使学生巩固、加深在机械技术课程中所学到的知识,提高学生综合运用这些知识去分析和解决问题的能力。
同时学习机械设计的一般方法,了解和掌握常用机械零部件、机械传动装置或简单机械的设计方法与步骤,为今后学习专业技术知识打下必要的基础。
(二)传动方案的分析
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机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。
传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要,是机器的重要组成部分。
传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。
合理的传动方案除满足工作装置的功能外,还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。
本设计中原动机为电动机,工作机为皮带输送机。
传动方案采用了两级传动,第一级传动为带传动,第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。
带传动承载能力较低.在传递相同转矩时,结构尺寸较其他形式大,但有过载保护的优点,还可缓和冲击和振动,故布置在传动的高速级,以降低传递的转矩,减小带传动的结构尺寸。
齿轮传动的传动效率高,适用的功率和速度范围广,使用寿命较长,是现代机器中应用最为广泛的机构之—。
本设计采用的是单级直齿轮传动(说明直齿轮传动的优缺点)。
说明减速器的结构特点、材料选择和应用场合(如本设计中减速器的箱体采用水平剖分式结构,用HT200灰铸铁铸造而成)。
二、传动系统的参数设计
已知输送带的有效拉力Fw=2350,输送带的速度Vw=1.5,滚筒直径D=300。
连续工作,载荷平稳、单向运转。
1)选择合适的电动机;
2)计算传动装置的总传动比,分配各级传动比;
3)计算传动装置的运动参数和动力参数。
(一)选择电动机
1、选择电动机类型:
按工作要求和条件选取Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠
笼型三相异步电动机。
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1绪论……………………………………………………………………………1
1.1数控机床知识…………………………………………………1
1.2数控铣床的分类………………………………………………1
2总体方案的确定…………………………………………………5
2.1XKA5032A/C数控立式升降台铣床及其主要参数………………………5
3刀库的设计……………………………………………………9
3.1确定刀库容量……………………………………………………………9
2、选择电动机容量
工作机所需功率:
其中带式输送机效率ηw=0.94。
电动机输出功率:
其中η为电动机至滚筒、主动轴传动装置的总效率,包括V带传动效率ηb、一对齿轮传动效率ηg、两对滚动轴承效率ηr2、及联轴器效率ηc,值
计算如下:
η=ηb•ηg•ηr2•ηc=0.90
由表10—1(134页)查得各效率值,代入公式计算出效率及电机输出功率。
使电动机的额定功率Pm=(1~1.3)Po,由表10—110(223页)查得电动机的额定功率Pm=5.5。
3、选择电动机的转速
计算滚筒的转速:
95.49
根据表3—1确定传动比的范围:
取V带传动比ib=2~4,单级齿轮传动比ig=3~5,则总传动比的范围:
i=(2X3)~(4X5)=6~20。
电动机的转速范围为n´=i•nw(6~20)•nw=592.94~1909.8
在这个范围内电动机的同步转速有1000r/min和1500r/min,综合考虑电动机和传动装置的情况,同时也要降低电动机的重量和成本,最终可确定同步转速为1000,根据同步转速确定电动机的型号为Y132M2-6,满载转速960。
型号
额定功率
满载转速
同步转速
Y132M2-6
5.5
960
1000
(二)计算总传动比并分配各级传动比
1、计算总传动比:
i=nm/nW=8~14
2、分配各级传动比:
为使带传动尺寸不至过大,满足ib 山东科技大学继续教育学生毕业论文用纸 则齿轮传动比ig=i/ib(在4左右,取小数点后两位,不随意取整)。 (三)计算传动装置的运动和动力参数 1、各轴的转速: n1=nm/ibn11=n1/ignw=n11 2、各轴的功率: P1=Pm·ηbP11=P1·ηr·ηgPw=P11·ηr·ηc 3、各轴的转矩: T0=9550Pm/nmT1=9550P1/n1T11=9550P11/n11Tw=9550Pw/nw 最后将计算结果填入下表: . 参数 轴名 电机轴 I轴 II轴 滚筒轴 转速n(r/min) nm=960 n1=384 n11=96 nw=96 功率P(kW) Pm=5.5 P1=5.28 P11=5.08 Pw=4.99 转矩T(N·m) T0=54.71 T1=131.31 T11=505.67 Tw=496.5 传动比i ib=2.5 ig=4.02 1 效率η ηb=0.96 nb·ηr=0.96 ηr·ηc=0.98 三、带传动的设计计算 已知带传动选用Y系列异步电动机,其额定功率Pm=5.5,主动轮转速nw=960,从动轮的转速n1=384,ib=2.5。 单班制工作。 有轻度冲击。 (一)确定设计功率 查表34—3,取KA: 1.2,故Pd=6.05kw (二)选V带型号 Pd=KAP=1.2×11=6.05kW (三)确定带轮直径 山东科技大学继续教育学生毕业论文用纸 根据Pd和nl查图34—9,选B型普通V带 由表34—4,取小带轮基准直径ddl=125mm,传动比2.5 大带轮基准直径dd2=idd12.94×125=312.5mm,圆整da2=315mm (四)验算带速 验算 =6.28m/s所以合适 (五)确定带的基准长度和 由0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)初定中心距a0=700mm带的基准长度为 传动中心距Ld0 2×700+ (125+375)+(375-125)2=2208mm (六)验算小带轮包角 查表34—2,取Ld=2800mm 由式(34—9),实际中心距a=a0+ =647mma1 180°-57.3°× 155 (七)计算带的根数 由式(34—11),z= 由ddl=125mm,n1=960r/min,查表34—5, P1=0.8kW 查表34—6,B型带,Kb=2.67×10-3,查表34—7,由I=2.5,得 Ki=1.14 P1=2.67×10-3×960=0.32kW Ka=1.25(1-5-a1/180°)=1.25(1-5-160°/180°)=0.937 查表34—2,由Ld=2800mm,得KL=1.03 则Z= 6.7取c=7根 山东科技大学继续教育学生毕业论文用纸 山东科技大学继续教育学生毕业论文用纸 (八)计算初拉力 查表34—1,B型带,q=0.17kg/m;由式(34—13)得 F0=500× +0.17×6.352=249.1N (九)计算对轴的压力 由式(34-14)得Q=2zFosin 2×5×1×sin =3434.4N 四、齿轮的设计计算 已知传递的名义功率P1=5.28,小齿轮转速n436.36,传动比ig=4.05连续单向运转,传动尺寸无严格限制;电动机驱动。 (一)选精度等级、材料及齿数 精度等级选用8级精度。 (二)按齿面接触强度设计 试选小齿轮齿数z1=24,大齿轮齿数z2=96; 因为低速级的载荷大于高速级的载荷,所以通过低速级的数据进行计算 按式(10—21)试算,即 dt≥ 按式 查表35-12得Ka=1初估速度=4 由图35-30b查得Kv=1.1取 =0 由式 =[1.88-3.2( + )]cos =1.713取 =1 由图35-31得,K =1.46由图35-32得,K =1.05所以K`=1.364 (三)传动尺寸计算 d` 61.4v= =3.08 因与初估圆周速度相差较大,故应修正载荷系数及小齿轮直径 由图35-30b得Kv=1.03,K=1.276,d1=59.5, =147.6,取150mm =2.48, 取m=2.5d1= =60d2=ud1=240b= 取b1=70,b2=60 (四)结构设计 以大齿轮为例。 因齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于500mm,故以选用腹板式为宜。 其他有关尺寸参看大齿轮零件图。 五、轴的设计计算 (一)主动轴的设计计算 已知传递的功率为P1=5.28,主动轴的转速为n1=384,小齿轮分度圆直径d1=60,啮合角d=20,轮毂宽度B小齿轮=700mm,工作时为单向转动。 1、选择轴的材料、热处理方式,确定许用应力(按教材表39—1、39—8) 轴名 材料 热处理 硬度 抗拉强度 许用弯曲应力 主动轴 45号钢 调制 217~255 650MPa 60MPa 2、画出轴的结构示意图(见附件图一)。 3、计箅轴各段直径 由教材表39-7得: A=118~106,取A=118(取较大值) 山东科技大学继续教育学生毕业论文用纸 d1" 27.14, 轴上有一个键槽,故轴径增大5% d1’=d1”×(1+5%)=28.50按138页圆整dl=30 d2’=d1+2a=d1+2×(0.07-0.1)×d1=34.2-36,因d2必须符合轴承密封元件的要求,取d2=35。 d3’=d2+(1~5)mm=36-40,d3必须与轴承的内径一致,圆整d3=40。 所选轴承型号为6208,B=18,D=80,G=22.8,C0r=15.8,d4’=d3+(1-5)mm=41-45,为装配方便而加大直径,应圆整为标准直径;一般取0,2,5,8为尾数。 取d4=45、d5=d3=40,同一轴上的轴承选用同一型号,以便于轴承座孔镗制和减少轴承类型。 4、计笪轴各段长度 B带轮=(Z一1)e+2f=,e、f值查教材表34-8 L1’=(1.5~2)d1,取Ll=58 L2=l1+e+m=50 e=1.2d3,其中d3为螺钉直径,查表5—1得 m=L-Δ3-B轴承小 =6+C1+C2+(3~8)-Δ3小一B轴承小=20 式中6、Cl、C2查表5—1。 l1、Δ3小查表6—8,若m L3=B轴承小+Δ2小+Δ3小,Δ2小查表6—8 <10—15,故小齿轮做成齿轮轴,L4=B小齿轮 L5=L3 5、校核轴的强度 求轴上的载荷 Mm=316767N.mmT=925200N.mm 弯扭校合 山东科技大学继续教育学生毕业论文用纸 6、画出轴的工作图,标出具体尺寸和公差 (二)从动轴的设计计算 已知传递的功率为P11=5.08,从动轴的转速为n11=96,大齿轮分度圆直径d2=240啮合角α=20°轮毂宽度B大齿轮=600mm,工作时为单向转动。 1、选择轴的材料、热处理方式,确定许用应力(按教材表39—1、39—8) 轴名 材料 热处理 硬度 抗拉强度ob 许用弯曲应力[o川b 从动轴 45号钢 正火 170-217 600MPa 55MPa 画出轴的结构示意图(见附件图二)。 计算轴各段直径 由教材表39-7得: A=118~106,取A=115(取较大值) d1" 轴上有一个键槽,故轴径增大5% d1’=d1”×(1+5%)=45,为使所选轴径与联轴器的孔径 相适应,故需同时选取联轴器。 相配合的联轴器选HL4型弹性柱销联轴器,轴径相应圆整为dl’,半联轴器长l=112。 d2’=d1+2a1=d1十2×(0.07-0.1)×dl=36.48-38.4,因d2必须符 合轴承密封元件的要求,取d2=55。 d3’=d2+(1~5)mm=41-45,d3必须与轴承的内径一致,圆整d3=。 所选轴承型号为6212,B=22,D=110,Cr=36.8,Cor=27.8 d4’=d3+(1~5)mm=,为装配方便而加大直径,应圆整为标准直径: 一般取0,2,5,8为尾数。 取d4=62 d5’=d4+2a4=d4+2×(0.07-0.1)×d4,d5=75(取整) d6=d3=60,同一轴上的轴承选用同一型号,以便于轴承座孔镗制和减少轴承类犁。 山东科技大学继续教育学生毕业论文用纸 半联轴器的长度l=112,为保证轴端挡圈只压在半联轴器上,而不压在轴的端面上,故第1段的长度应比l略短一些,按138页取L1=82 l2=l1+e+m‘=50 e=1.2d3,其中d3为螺钉直径,查表5—1得 m=L-Δ3-B轴承小 =6+C1+C2+(3~8)-Δ3小一B轴承小=20 式中6、Cl、C2查表5—1。 l1、Δ3小查表6—8,若m L3=B轴承大+Δ2大+Δ3大,Δ2大=Δ2小+ =54(公式中B为齿轮宽度) L4=B大齿轮一2=60 L5=b=1.4a4=12取整) L6=Bz轴承大+Δ2大+Δ3大-L5=31 2、校核轴的强度 求轴上的载荷 Mm=316767N.mm T=925200N.mm 弯扭校合 3、画出轴的工作图,标出具体尺寸和公差(例图)略 计算注意事项: 1、主动轴与从动轴的e应相等,2、主、从动轴m+Δ3+B螈应相等。 山东科技大学继续教育学生毕业论文用纸 六、键的选择与验算 (一)主动轴外伸端处键的校核 已知轴与带轮采用键联接,传递的转矩为T1=131,轴径为d1=30,轴长L1=58带轮材料为铸铁,轴和键的材料为45号钢,有轻微冲击。 1、键的类型及其尺寸选择 带轮传动要求带轮与轴的对中性好,故选择A型平键联接。 根据轴径d=30,由表10-33,查得: 键宽b=8,键高h=7,因轴长L1=58,故取键长L=50。 2、验算挤压强度 将I=L—b,k=0.4h代入公式得挤压应力为 53.82Mpa 由教材表33—3查得,轻微冲击时的许用挤压应力[ ]50—60MPa,ap<[ ],故挤压强度足够。 3、确定键槽尺寸及相应的公差 (以 为例)由附表10-33得, 轴槽宽为20N9-0520,轴槽深t=7.5mm,r6对应的极限偏差为: 。 毂槽宽为 20Js9±0.026,毂槽深h=4.9mm。 H7对应的极限偏差为0.030。 4、绘制键槽工作图(见附件图三)。 (二)从动轴外伸端处键的校核 已知轴与联轴器采用键联接,传递的转矩为T11=505轴径为d1=45,宽度L1=82。 联轴器、轴和键的材料皆为钢,有轻微冲击。 1、键的类型及其尺寸选择 带轮传动要求带轮与轴的对中性好,故选择A型平键联接。 山东科技大学继续教育学生毕业论文用纸 根据轴径d=45,由表10-33,查得: 键宽 b=12,键高h=8,因轴长L1=82,故取键长L=70 2、验算挤压强度 将I=L—b,k=0.4h代入公式得挤压应力为 52.41Mpa 由教材表33—3查得,轻微冲击时的许用挤压应力[ ]50—60MPa,ap<[ ],故挤压强度足够。 3、确定键槽尺寸及相应的公差 (以 为例)由附表10-33得, 轴槽宽为20N9-0520,轴槽深t=7.5mm, r6对应的极限偏差为: 。 毂槽宽为20Js9±0.026,毂槽深h=4.9mm。 H7对应的极限偏差为0.030。 (三)从动轴齿轮处键的校核 已知轴与齿轮采用键联接,传递的转矩为T11=505,轴径为d1=52,宽度L4=58。 齿轮、轴和键的材料皆为钢,有轻微冲击。 1、键的类型及其尺寸选择 带轮传动要求带轮与轴的对中性好,故选择A型平键联接。 根据轴径d=30,由表10-33,查得: 键宽 b=14,键高h=9,因轴长L1=60,故取键长L=45 2、验算挤压强度 将I=L—b,k=0.4h代入公式得挤压应力为 59.17Mpa 山东科技大学继续教育学生毕业论文用纸 由教材表33—3查得,轻微冲击时的许用挤压应 力[ ]50—60MPa,ap<[ ],故挤压强度足够。 3、确定键槽尺寸及相应的公差 (以 为例)由附表10-33得, 轴槽宽为20N9-0520,轴槽深t=7.5mm,r6对应的 极限偏差为: 。 毂槽宽为20Js9±0.026,毂槽深 h=4.9mm。 H7对应的极限偏差为0.030 注意: 从动轴的许用挤压应力[op]: 100—120Mpa。 键的工作图都需要画出。 七、轴承的选择与验算 (一)主动轴承的选择与验算 已知轴颈直径d3=40,n1=384Rva=1192Rvb=1192,运转过程中有轻微冲击。 1、确定轴承的基本参数 由轴承型号查课程设计附表得轴承的基本参数。 2、计算当量动负荷P P=RvA、RⅧ中较大者,P=1.2 因球轴承,故c=3,查教材表38-10,取fd=1, 3、计算基本额定寿命 查教材表38-11,取gT=1 代入计算得: Lh= 故所选轴承合适。 (1h’可查表或按大修期确定)。 山东科技大学继续教育学生毕业论文用纸 (二)从动轴承的选择与验算 已知轴颈直径d3=60,n11=96,RvA=3063,Rw=3063,运转过程中有轻微冲击。 1、确定轴承的基本参数 由轴承型号查课程设计附表得轴承的基本参数 2、计算当量动负荷P P二RvA、RⅧ中较大者,P=1.2 3、计算基本额定寿命 因球轴承,故c二3,查教材表38-10,取fd=1, 代入计算得: Lh= 故所选轴承合适。 (1h’可查表或按大修期确定)。 注意: 如寿命过大,则重选轴承型号,取轻或特轻系列。 八、联轴器的选择与验算 已知联轴器用在减速器的输出端,从动轴转速nh=96,传递的功率为P11=5.08传递的,转矩为T"=505,轴径为d1=45。 类型选择 为减轻减速器输出端的冲击和振动,选择弹性柱销联轴器,代号为HL。 1、计算转矩 由教材表43-l,选择工作情况系数K=1.25、Tc=K·TⅡ=631.96。 2、型号选择 按计算转矩、轴径、转速,从标准中选取HL3型弹性柱销联轴器,采用短圆柱形轴孔。 山东科技大学继续教育学生毕业论文用纸 公称转矩: Tn=630>Tc 许用转速: n1=1000>n11 主动端: 了型轴孔、A型键槽、轴径,半联轴器长度。 联轴器的选择结果: 型号 轴孔直径 轴孔长度 公称转矩 许用转速 HL4 45 112 1250 4000 九、箱体、箱盖主要尺寸计算 箱体采用水平剖分式结构,采用HT200灰铸铁铸造而成。 箱体主要尺寸计算如下: 名称 符号 尺寸 箱体厚度 具体内容参照23页表5-1 8mm 十、齿轮和滚动轴承润滑与密封方式的选择 (一)减速器的润滑 1、齿轮的润滑: 根据齿轮的圆周速度6.28 选择10mm润滑,浸油深度,润滑油粘度为59。 2、轴承的润滑: 滚动轴承根据轴径选择脂润滑,润滑脂的装填量,润滑脂的类型为钙基2号、钠基2号。 (二)减速器的密封 1、轴伸出处密封: 轴伸出处密封的作用是使滚动轴承与箱外隔绝防止润 滑油(脂)漏出和箱外杂质,水基灰尘等侵入轴承室避免轴承急剧磨损和腐蚀,采用垫圈密封方式。 2、轴承室内侧密封: 采用挡油环密封方式,其作用是防止过多的油,杂 山东科技大学继续教育学生毕业论文用纸 质以及啮合处的热油冲入轴承室。 3、箱盖与箱座接合面的密封: 采用密封条密封方法。 十一、减速器附件的设计 说明: 按课程设计进行设计,对每一种附件,说明其作用,并画出结构示意图。 (一)窥视孔盖和窥视孔的设计 作用: 检查传动件的啮合、润滑、接触斑点、齿侧间隙及向箱内注入润滑油。 结构示意图: 窥视孔开在机盖的顶部,应能看到传动零件啮合,并有足够的大小,以便于检修。 (二)排油孔与油塞 作用: 排放污油,设在箱座底部。 结构示意图: 放油孔的位置应在油池最低处,并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧,以便于放油,放油孔用螺塞堵住,其结构如图: 山东科技大学继续教育学生毕业论文用纸 十二、致谢 经过半月的忙碌和工作,本次毕业设计已经接近尾声,作为一个专科生的毕业设计,由于经验的匮乏,难免有许多考虑不周全的地方,如果没有导师的督促指导,以及一起工作的同学们的支持,想要完成这个设计是难以想象的。 在这里首先要感谢我的指导老师张仲昌、张纪良和王进野老师。 张老师平日里工作繁多,但在我做毕业设计的每个阶段,从外出实习到查阅资料,设计草案的确定和修改,中期检查,后期详细设计,装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。 我的设计较为复杂烦琐,但是张老师仍然细心
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