一级减速器课程设计报告解读.docx
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一级减速器课程设计报告解读
机械设计课程设计
计算说明书
机械设计课程设计任务书
学生姓名:
学号:
专业
任务起止时间
设计题目:
设计带式输送机中的传动装置
一、
传动方案如图1所示:
1—电动机;2—V带传动;3—单级圆柱齿轮减速器
4—联轴器;5—带式输送机;6—鼓轮;7—滚动轴承
图1带式输送机减速装置方案图
二、原始数据
滚筒直径d/mm
400
传送带运行速度v/(m/s)
1.6
运输带上牵引力F/N
1900
每日工作时数T/h
24
传动工作年限
5
单向连续平稳转动,常温空载启动。
三、设计任务:
1.低速轴零件图1张(A3图纸)
2.低速轴齿轮零件图1张(A3图纸)
3.设计说明书1份
在1周内完成并通过答辩
参考资料:
《机械设计》《机械设计基础》《课程设计指导书》《机械设计手册》
《工程力学》《机械制图》
指导教师签字
一、电机的选择
1.1选择电机的类型和结构形式:
依工作条件的要求,选择三相异步电机:
封闭式结构
U=380V
Y型
1.2电机容量的选择
工作机所需的功率PW=Fv/1000=3.04kW
V带效率1:
0.95
滚动轴承效率(一对)2:
0.98
闭式齿轮传动效率(一对)3:
0.97
联轴器效率4:
0.99
工作机(滚筒)效率5(w):
0.96
传输总效率=1﹒23﹒3﹒4﹒5=0.841
则,电动机所需的输出功率PW=Pd/=3.61kW
1.3电机转速确定
卷筒轴的工作转速
=76.4r/min
V带传动比的合理范围为2~4,一级圆柱齿轮减速器传动比的合理范围为3~7,则总传动比的合理范围为
=6~28,故电动机转速的可选范围为:
=458.4~1528r/min
在此范围的电机的同步转速有:
750r/min、1000r/min、1500r/min
依课程设计指导书表18-1:
Y系列三相异步电机技术参数(JB/T9616-1999)选择电动机
型号:
Y112M-4额定功率Ped:
4kW
同步转速n:
1500r/min满载转速nm:
1440r/min
二、传动装置的运动和动力参数计算
总传动比:
18.85
2.1分配传动比及计算各轴转速
取V带传动的传动比i0=3
则减速器传动比i=i/i0=6.28
2.2传动装置的运动和动力参数计算
0轴(电动机轴)
3.61kW
1440r/min
23.94Nm
1轴(高速轴)
3.43kW
480r/min
68.24Nm
2轴(低速轴)
3.26kW
76.43r/min
407.34Nm
3轴(滚筒轴)
3.16kW
76.43r/min
394.84Nm
以上功率和转矩为各轴的输入值,1~3轴的输出功率或输出转矩为各自输入值与轴承效率的乘积。
各轴运动和动力参数如下表:
表2-1各轴运动和动力参数
轴名
功率P/kW
转矩T/Nm
转速
n/(r/min)
传动比i
效率
输入
输出
输入
输出
0轴
3.61
23.94
1440
1轴
3.43
3.36
68.24
66.88
480
3
0.95
2轴
3.26
3.19
407.34
399.19
76.43
6.28
0.95
3轴
3.16
3.13
394.84
386.94
76.43
1
0.97
三、V带传动设计
3.1确定计算功率
根据已知条件结合教材《机械设计基础》由图/表13-9得到工作情况系数KA=1.3,故Pca=KAPd=4.46kW。
3.2选择普通V带型号
已知Pca,nm,结合教材《机械设计基础》由图/表13-15确定所使用的V带为A型。
3.3确定带轮基准直径并验算带速
(1)结合教材《机械设计基础》由图/表13-4,初选小带轮直径dd1=90mm。
(2)验算带速:
6.79m/s,满足5m/s (3)计算大带轮的基准直径 270mm。 3.4确定V带中心距和基础长度 (1)根据 ,初定中心距a0=540mm。 (2)计算所需的带长 =1660.49mm。 由图/表13-2,对A型带进行基准长度Ld=1750mm。 (3)实际中心距 584.76mm 中心距的变化范围 558.51~637.26mm。 3.5验算小带轮包角 162.4>120°合格。 3.6计算V带根数Z 由nm,dd1结合教材《机械设计基础》查图/表13-4得P0=1.07kW。 由nm,i0,A型带,查图/表13-6得P0=0.17kW。 已知1查表13-8得K=0.96,已知Ld查表13-2得KL=1.00则V带根数 3.74,取z=4。 四、设计减速器内传动零件(直齿圆柱齿轮) 4.1齿轮传动设计计算 (1)选择材料及确定许用应力 由教材《机械设计基础》表11-1确定以下参数: 表4-1高速级齿轮材料及许用应力 齿轮 热处理方式 齿面硬度 /MPa /MPa 小齿轮 40MnB调制 241~286HBS 700MPa 600MPa 大齿轮 ZG35SiMn调制 241~269HBS 600MPa 500MPa 由表11-5,取安全系数SH=1.0,SF=1.25。 则许用应力为: 700MPa 600MPa 480MPa 400MPa (2)按齿面接触强度设计 设齿轮按9级精度制造,由教材《机械设计基础》表11-3得载荷系数K=1.0,由表11-6得齿宽系数Φd=1.0,由表11-4可得弹性系数ZE=189.8 。 小齿轮传递的(输入)转矩: T1=68240Nmm(注意单位换算) 小齿轮分度圆直径: 41.72mm。 齿数取z1=21,z2=iz1≈132,故实际传动比i1=z2/z1=6.28。 齿宽 42mm(圆整)。 取大齿轮齿宽b2=50mm,为补偿安装误差,取小齿轮齿宽b1=b2+(5~10)=60mm。 模数m=d1t/z1=1.99,按表4-1,取标准模数m=2,实际分度圆直径 42mm, 264mm,中心距 153mm。 (3)齿轮的圆周速度 1.06m/s。 对照表11-2可知,选9级精度是合适的。 4.2传动齿轮的主要参数 表4-2传动齿轮的主要参数 高速轮 低速轮 齿数z 21 132 中心距a/mm 153 模数m/mm 2 齿宽b/mm 60 50 分度圆直径d/mm 42 264 齿顶高ha/mm 2 2 齿根高hf/mm 2.5 2.5 齿高h/mm 4.5 4.5 齿顶圆直径da/mm 46 268 齿根圆直径df/mm 38 260 五、轴的结构设计计算 5.1高速轴的计算(1轴) 根据表14-1得,高速轴材料为: 45钢,热处理方式: 调制,许用弯曲应力[σ-1b]=65MPa。 (1)初估轴径 初选轴径,根据扭转强度计算初估。 由表14-2得常数A0=110 21.0mm 考虑到键槽的作用,轴径增加3%为21.63mm,圆整后暂取d1=22mm。 (2)轴的径向尺寸设计 根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求,确定轴的结构如下图: 表5-1高速轴径向尺寸确定 轴段直径d/mm 确定方法 说明 d1=22 d1=22 初估轴径 d2=28 d2=d1+3C1 d3=35 d3=d 轴承内圈直径 d4=40 d4=d3+3C1 —— —— 高速齿轮 d6=40 d6=d4 d7=35 d7=d3 轴承内圈直径 (3)轴的轴向尺寸设计 轴的结构图如下: 经验值的计算与选取: 轴承端盖至箱外传动件间的距离L=L+2-4-B=35箱座壁厚=8 联接螺栓至外箱壁的距离C1=23;至凸缘边距离C2=20 轴承座宽度L=C1+C2++(5~10)=57 齿轮至机体内壁的距离2=10 大齿轮齿轮端面的距离3=60 轴承内侧至箱体内壁的距离4=10(指导书38页图5-12) 表5-2高速轴轴向尺寸确定 轴段长度L/mm 确定方法 说明 L1=70 L1>键长L 比四根皮带轮略宽 L2=35 L2=L 与L相等 L3=27 L3=L+2+3-L L4=7 L4=2-3 由2估算得出 L5=60 L5=3 齿轮宽度 L6=7 L6=L4 L7=24 L7=4+B+3-3 l1=57 l1=L5/2+L6+B/2+4+3 l2=57 l2=L5/2+2+B/2+4 l3=77 l3=L1/2+L2+B/2 5.2低速轴的计算(2轴) 根据表14-1得,低速轴材料为: 45Cr合金钢,热处理方式: 调质,许用弯曲应力[σ-1b]=75MPa。 (1)初估轴径 初选轴径,根据扭转强度计算初估。 由表14-2得常数A0=100 34.94mm 考虑到键槽的作用,轴径增加3%为35.99mm,圆整后暂取d1=36mm。 (2)轴的径向尺寸设计 根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求,确定轴的结构如下图: 表5-5低速轴径向尺寸确定 轴段直径d/mm 确定方法 说明 d1=50 d1=d4 d2=60 d2=d3-4C1 d3=55 d3=d4+3C1 d4=50 d4=d(轴承内径) 轴承内圈直径 d5=45 d5=d6+3C1 d6=40 d6=d 联轴器轴孔直径 表5-6所选用联轴器的主要参数 型号 公称转矩Tn/Nm 许用转速nr/min 轴孔直径d/mm 轴孔长度L/mm 轴孔长度L1/mm TL7 500 3600 40 112 84 (3)轴的轴向尺寸设计 轴的结构图如下: 经验值的计算与选取: 轴承端盖至箱外传动件间的距离L=33箱座壁厚=8 联接螺栓至外箱壁的距离C1=23;至凸缘边距离C2=20 轴承座宽度L=C1+C2++(5~10)=57 齿轮至机体内壁的距离2=10 大齿轮齿轮端面的距离3=50 轴承内侧至箱体内壁的距离4=10 表5-7低速轴轴向尺寸确定 轴段长度L/mm 确定方法 说明 L1=27 L1=B+4+1 L2=7 L2=2-3 L3=49 L3 3 有齿轮宽度决定 L4=36 L4=B+4+2 L5=33 L5=L L6=110 L6 L(联轴器孔长) 由联轴器孔的长度L决定 l1=96 l1=L6/2+L5+B/2 l2=53 l2=L3/2+L4-B/2 l3=54 l3=L1+3-B/2+L2+L3/2 六、校核轴承寿命 表7-1所选用的轴承主要参数 轴名称 轴承代号 d/mm D/mm B/mm Cr/kN 高速轴 6007 35 62 14 16.2 低速轴 6010 50 80 16 22.0 轴承设计要求寿命 40000~60000h 七、键连接的选择和计算 本设计减速器共需键: 3个。 表8-1键的主要参数 轴名 安装直径d/mm 类型 h/mm b/mm 轮毂长度 /mm 键长L/mm 高速轴 22 A型 6 6 40 65 低速轴 55 A型 10 16 90 45 40 A型 8 12 70 90 八、箱体的设计 表9-1铸铁减速器箱体的主要结构尺寸(mm) 名称 符号 尺寸 机座壁厚 8 机盖壁厚 1 8 机座凸缘厚度 b 12 机盖凸缘厚度 b1 12 机座底凸缘厚度 b2 20 地脚螺钉直径 df 18 地脚螺钉数目 n 8 轴承旁联接螺栓直径 d1 14 盖与座联接螺栓直径 d2 9 连接螺栓d2的间距 l 170 轴承端盖螺钉直径 d3 8 窥视孔盖螺钉直径 d4 3 定位销直径 d 7 df,d1,d2至外机壁距离 C1 23 df,d2至凸缘边缘距离 C2 20 轴承旁凸台半径 R1 20 凸台高度 h 200 外机壁与轴承座端面距离 l1 49 大齿轮端面圆与内机壁距离 1 10 齿轮端面与内机壁距离 2 10 机盖,机座筋厚 m1,m m1 7,m 7 轴承端盖外径 D2 102,120 轴承旁联接螺栓距离 s 120 九、心得体会 在这次课程设计中,我感触最深的当属查阅了各种设计书和指导书,有时为了选择一个合适的轴承,需要查阅大量的资料,从材料到加工工艺,需要考虑许多因素。 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书是十分必要的,同时也是必不可少的。 设计每种零件都要先从标准件考虑,然后向标准件靠拢,所设计的每个尺寸都要进行仔细而严谨的考虑,凭空猜想只能是浪费时间。 另外,也要感谢刘老师在这次课程设计中给予我们的支持与帮助。
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