带式运输机传动装置...doc
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带式运输机传动装置...doc
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重庆交通大学
带式运输机传动装置说明书
2013—2014学年第二学期
学院:
机电与汽车工程学院
专业:
机械电子工程
班级:
机电子3班
姓名:
学号:
指导老师:
孙鹏飞
前言
在21世纪的今天,对现代带学生的能力要求越来越高了,为了能够熟练的掌握书本知识并用于实践中去,学校在我们学习《机械设计》的同时进行一次设计,以便提高我们在这方面的结合能力。
本说明书根据我们《机械设计》的老师的指导和书本的知识所设计的。
在设计过层中,邢老师给了一些宝贵意见,使我在设计过程和编写说明书是有了不少的改进。
本说明书把卷扬机的一些数据进行了简单的处理,使读者能够比较清楚的了解卷扬机的内部结构和工作原理。
在设计过程中老师给了许多宝贵的意见在此表示感谢。
书中存在着一定的错误和缺点,希望老师能给予指出改正。
设计者
2014年5月
目录
一、课程设计的目的………………………………………………4
二、课程设计的内容………………………………………………4
三、课程设计的要求………………………………………………5
四、设计计算………………………………………………6
1、电动机的选择………………………………………………6
2、传动装置的数据处理……………………………………………7
3、带的设计………………………………………………8
4、涡轮蜗杆的设计………………………………………………10
5、轴的设计计算………………………………………………14
6、轴承的校核………………………………………………24
7、联轴器的选择………………………………………………25
8、箱体的结构………………………………………………26
五、总结………………………………………………28
一、课程设计的目的
机械设计课程教学基本要求规定,每个学生必须完成的一个课程设计。
它是机械设计课程的最后一个重要环节,也是高等工科院校大多数专业学生第一次较全面的设计能力训练,其基本目的是:
a)培养理论联系实践的设计思想,训练综合运用机械设计和有关先休课程的理论,结合生产实践分析和解决工程实际问题的能力,巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识;
b)通过制订设计方案,合理选择传动机构和零件类型,正确计算零件工作能力、确定尺寸和选择材料,以及较全面地考虑制造工艺和维护要求,之后进行结构设计,达到了解和掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的设计过程和方法;
c)进行设计基本技能的训练。
例如计算.绘图.熟悉和运用设计资料(手册、图册、标准和规范等)以及使用经验数据.进行经验估算和处理数据的能力。
二、课程设计的内容
课程设计通常选择一般用途的机械传动装置或简单机械为题,如设计图1所示卷扬机的减速器或整机。
课程设计通常包括以下内容:
决定传动装置的总体设计方案;选择电动机:
计算传动装置的运动和动力参数;传动零件、轴的设计计算;轴承、联结件、润滑密封和联轴器的选择及校验计算;机体结构及其附件的设计;绘制装配图及零件工作图;编写计算说明书。
三、课程设计的要求
一、原始数据
题号
参数
D1
运输带工作拉力F/N
2400
运输带工作速度v/(m/s)
1.0
卷筒直径D/mm
380
二、工作条件与计算要求
连续单向运转,载荷有轻微振动。
运输带速度允许误差±5%;两班制工作,3年大修,使用期限15年。
(卷筒支承及卷筒与运输带间的摩擦影响在运输带工作拉力F中已考虑。
)
三、设计任务量
1)减速器装配图1张(0号或1号);
2)零件工作图1~3张;
3)设计说明书1份。
1-电动机 2-蜗杆减速器 3-联轴器 4-卷筒 5-运输带
四.设计计算
1.电动机的选择
(1).按工作要求和条件,选用三相异步电动机,电压380V,Y型。
(2).选择电动机容量
电动机所需的工作功由=式中:
、、、、
分别为带传动、轴承、单级蜗杆、联轴器和卷筒的传动效率。
取=0.96,=0.98(滚子轴承),=0.90(蜗杆,不包括轴承效率),=0.99(滑块联轴器),=0.96,则
==0.80
所以===3kW
(3).确定电动机转速
卷筒轴工作转速为
n===51
按《机械设计课程设计指导手册》推荐的传动比合理范围,去V带传动比的传动比=2~4,单级蜗杆传动比=10~40,则总传动比=20~160,故电动机转速的可选范围为n=·n=(20~160)×96=1920~15360符合这一范围的同步转速是3000r/min。
查《机械设计课程设计手册》表2.2可得如下表的1种传动方案
方案
电动机型号
额定
kW
电动机转速
电动机重量
N
同步转速
满在转速
1
Y112M-2
4
3000
2890
45
由各因素考虑而选择1号方案。
2传动装置的数据处理
由前面的传动计算可得传动装置的总传动比==2890/51=57。
由式=·来分配传动装置的传动比,式中、分别为带传动和减速器的传动比。
由《机械设计课程设计指导书》表(常用传动机构的性能及使用范围)V带的传动比=3,则减速器的传动比为
==57/3=19
(1).确定各轴转速
轴==2890/3=963
Ⅱ轴==963/19=50.7
卷筒轴==50.7
(2).确定各轴输入功率
Ⅰ轴=·=·=3×0.96=2.88kw
Ⅱ轴=·=··=2.88×0.98×0.90=2.54kw
卷筒轴=·=··=2.54×0.98×0.99=2.46kw
式中、、分别为相邻两轴间的传动效率;
(3).确定各轴的转距
电动机的转距=9550=9550×3.9/2890=9.91N·m
Ⅰ轴=·=··
=9.91×3×0.96=28.54N·m
Ⅱ轴=·=···
=28.54×19×0.98×0.90=478.29N·m
卷筒轴=··=478.29×0.98×0.99=460.03N·m
轴名
效率P
KW
转距T
N·m
转速n
传动比
i
效率
输入
输出
输入
输出
电动机轴
3.0
3.82
2890
3
0.98
Ⅰ轴
2.88
2.82
28.54
36.35
963
Ⅱ轴
2.54
2.49
478.29
320.67
50.7
19
0.98
卷筒轴
2,。
46
2.44
460.03
314.29
50.7
1.00
0.99
3、带的设计
普通v带的计算功率
选择带型
确定主动齿轮的基准直径
确定从动齿轮的基准直径
验算带的速度v
带的基准长度
确定中心距a
实际中心距a
验算主动轮上的包角
确定带的跟数
确定预紧力
作用在轴上的压力
根据《机械设计》查的工作情况系数=1.2
则=1.2×4=4.8KW
根据和n1由《机械设计》选择SPZ=63~100型窄V带
根据《机械设计》选择小带轮基准直径=90mm
根据公式从动齿轮的基准直径
=i=3*90=270mm
根据表选择,取=280mm
根据公式带的速度v=
π××N1/(60×1000)=π×90×2890/(60×100)=13.619m/s
2+(+)+
=2×500+(280+90)+
=1583㎜由表8-2选带的基准长度为1640mm
根据0.7(+)2(+)
0.7(90+270)2(90+270)
252720取=500㎜
a+=500+29.5=529.5㎜
==159.3°>
所以符合要求
Z=
查《机械设计》表得=0.95查同页表得=0.99
由N1=2890r/min,=90mm,i=3.0查表8-5c和表8-5d得=1.64kw=0.34kw
所以Z=4.8/[(1.64+0.34)*0.95*0.99]=2.58
取z=3根
=查《机械设计》表得q=0.07
=
=115.32N
=2ZSin=681.41N
=4.8KW
选择SPZ
=90mm
=270mm
==13.619m/s
=1640mm
=500㎜
a=529.5mm
=159.3°
Z=3
=115.32N
=681.41N
4蜗杆蜗轮的设计
1)选择蜗杆传动类型
根据GB/T10085-1988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI)。
2)选择材料
考虑到蜗杆的传动传递的功效率不大,速度只是中等,鼓蜗杆用45钢,因希望效率高些,耐磨性好些,故蜗杆螺旋齿面要求淬火,硬度为45∽55HRC。
蜗杆用铸锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模铸造。
为了节约贵重的有色金属,仅齿圈用青铜制造,而轮芯用灰铸铁HT100制造。
3)设计计算
计算项目
计算内容
计算结果
齿面接触疲劳强度设计计算
相关公式来源于《机械设计》
初步计算
使用系数
动载荷系数
齿向载荷系数K∞
载荷系数K
弹性影响系数
接触系数Zρ
基本许用应力
[σH]^
应力循环次数N
寿命设计计算KHN
许用应力载荷
[σH]
中心距a
查《机械设计》得:
转速不高选;=1.05
载荷平稳选K∞=1;
选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配;
选蜗杆分度圆直径和传动中心距的比为0.35;
查《机械设计》图;
蜗轮材料为铸锡磷青铜,蜗杆螺旋齿面硬度>45HRC;
查《机械设计》表;
N=60jn2Lh其中j为蜗轮每转一转每个轮齿啮合的次数;n2为蜗轮转速;Lh为工作寿命;N=60×1×963×1200÷10=6900000
根据《机械设计》公式
根据《机械设计》公式
根据《机械设计》公式
=1.15
=1.05
K∞=1
K=1.7
=160MPa
Zρ=2.9
[σH]^
=158MPa
N=6900000
KHN=0.59
[σH]=268MPa
a>275mm
校核计算:
a>275mm取a=275mm,因i=10,故从《机械设计》表11-2中取模数m=8mm,蜗杆分度圆直径d1=110mm。
计算项目
计算内容
计算结果
蜗杆与蜗轮的主要参数及几何尺寸
模数m
蜗杆分度圆直径d1
蜗杆头数z1
蜗杆直径系数q
分度圆倒程角γ
蜗杆轴向齿距pa
蜗杆齿顶圆直径da1
蜗杆齿根圆直径df1
蜗杆轴向齿厚sa
蜗轮齿数z2
蜗轮变位系数x2
蜗轮分度圆直径d2
蜗轮喉圆直径da2
蜗轮齿根圆直径df2
蜗轮咽喉母圆半径rg
根据《机械设计》查表
根据《机械设计》查表
根据《机械设计》查表
根据《机械设计》查表
根据《机械设计》查表
根据《机械设计》查表得pa=πm
=3.14*8
根据《机械设计》查表得da1=d1+2ha1=80+2*1*8
根据《机械设计》查表得df1=d1-hf1
=80-2*(8+0.25)=90.8mm
根据《机械设计》表得sa=1/2mπ=1/2*3.14*8
根据《机械设计》查表
根据《机械设计》查表
根据《机械设计》查表得d2=mz2
=8*20
根据《机械设计》查表得da2=d2+2ha2=176mm
根据《机械设计》查表得df2
=d2-2hf2=140.8mm
根据《机械设计》第245页表11-3得rg2
a-1/2da2
M=8
d1=110mm
z1=2
q=13.75
γ=11°18′36″
pa=25.12mm
da1=126mm
df1=90.8mm
sa=12.56mm
z2=20
x2=-0.375
d2=160mm
da2=176mm
df2=140.8mm
rg2=187mm
验算传动比i=z1/z2=20/2=10
这时传动比误差为(11。
7-11)/11=0。
063
=6.3%,是允许的。
计算项目
计算内容
计算结果
计算项目
计算内容
计算结果
精度等级公差和表面粗糙度的确定
考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动,属于通用机械减速器,从GB/T10089-1988圆住蜗杆,蜗轮精度中的选择8级精度,侧隙种类为f,标注为8fGB/T10089-1988。
8级精度
8f
5.轴的设计计算
一.输出轴的设计
材料选择45钢
已知条件:
Ⅱ轴==963/10=50.7
Ⅱ轴=·=··=2.54kw
Ⅱ轴=·=···=478.92N·m
计算项目
计算内容
计算结果
初步确定轴的最小直径dmin
联轴器的选择
按《机械设计》公式dmin=,根据表取=112,
dmin==41.3mm
输出轴的最小直径显然上安装联轴器的直径d1-2与联轴器的孔径相适应,故需要同时选择联轴器的型号。
联轴器的计算转矩Tca=KAT2,查表,考虑到转矩很小故取KA=1.3则:
Tca=KAT2=1。
3×478290=621777N·mm
按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查《机械设计课程设计手册》《滑块联轴器(JB/ZQ4384-1997)》
选择WH7型滑块联轴器其公称转矩为9000000N·mm
。
半联轴器的孔径d1=50mm,故取d1-2=50mm;
半联轴器的长度L=122mm半联轴器与轴配合的彀孔长度L1=85mm
dmin=41.3mm
d1=50mm
d1-2=50mm;
L=122mm
2.轴的结构设计
计算项目
计算内容
计算结果
轴的结构设计
根据轴向定位的要求确定轴的各段长度;
1)为了满足半联轴器的轴向定位要求,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3段的直径d2-3=48mm;左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径D=52mm。
半联轴器与轴配合的彀孔长度L1=85mm,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故1-2段的长度比L1略短一些,现取l1-2=82mm。
2)初步选择滚动轴承。
因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承。
参照工作要求并根据d2-3=58mm,由《机械设计课程设计手册》第75页表6-7选择0基本游戏组,标准精度级的单列圆锥滚子轴承30210,其尺寸为d×D×T=50mm×90mm×21.75mm,故d3-4=d7-8=50mm;而l7-8=23mm。
右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。
,由《机械设计课程设计手册》查得30212安装尺寸为d6-7=60mm。
3)取安装蜗轮处的轴段4-5的直径d4-5=64mm;蜗轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。
已知蜗轮轮彀的宽度为80mm,为了使套筒端面可靠地压紧蜗轮,此轴段应略短于轮彀宽度,故取l4-5=76mm。
蜗轮的右端采用轴肩定位,轴肩的高度h>0.07d,取h=6mm,则轴环处的直径d5-6=76mm。
轴环宽度b>1.4h,取l5-6=12mm。
4)轴承端盖的总宽度为20mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。
根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm,故取l2-3=50mm
5)取蜗轮距箱体内壁之距离a=16mm,考虑到箱体的铸造误差,在确定滚动轴承位置时应该距离箱体内壁一段距离s,取s=8mm,则
l3-4=T+s+a+(80-76)=22+8+16+4=55mm
l6-7=a+s-l5-6=16+8-12=12mm
d1-2=50mm;
l1-2=82mm。
d2-3=58mm
l2-3=82mm
d3-4=60mm
l3-4=55mm
d4-5=64mm
l4-5=76mm
d5-6=76mm
l5-6=10mm
d6-7=60mm。
l6-7=12mm
d7-8=60mm
l7-8=23mm
3.轴上零件的周向定位
计算项目
计算内容
计算结果
轴上零件的周向定位
蜗轮,半联轴器的周向定位均采用平键连接。
按d4-5查机械设计课程设计手册》第53页表4-1得b×h=14mm×9mm,键槽铣刀加工,长为63mm(标准键长),同时为了保证蜗轮与轴配合有良好的对中性,故选择蜗轮轮彀与轴的配合H7/n6;同样,半联轴器与轴的联结,选用平键为16mm×10mm×70mm,半联轴器与轴的配合为H7/k6。
滚动轴承与轴的周向定位是借过度配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为m6。
蜗轮与轴
b×h=14mm×9mm
H7/n6
半联轴器与轴
16mm×10mm×70mm
H7/k6
4.确定轴上圆角和倒角尺寸
计算项目
计算内容
计算结果
确定轴上圆角和倒角尺寸
查《机械设计》第357页表15-2,取轴端倒角为
2×45°,各轴肩的圆角半径见图
轴的受力简图
5.轴上的载荷
计算项目
计算内容
计算结果
作用在蜗轮上的力
蜗轮分度圆直径d2
圆周力Ft
径向力Fr
轴向力Fa
支反力F
弯矩M
总弯矩M1M2
扭矩T
d2=160mm
Ft=2T2/d2=2×478290/160N=5741N
Fr=2T1/d1=2×621777/110=7928N
Fa=Ft×tanβ=5741×tan11.8°=1168N
水平面FNH1=985N
FNH2=756N
垂直面FNV1=948N
FNV2=-20N
水平面MH=124047N·mm
垂直面MV1=60984N·mm
MV2=-1640N·mm
M1=138227N·mm
M2=124057N·mm
=478290N·mm
d2=160mm
Ft=5741N
Fr=7928N
Fa=1168N
FNH1=985NFNH2=756N
FNV1=948NFNV2=-20N
MH=124047N·mm
MV1=60984N·mm
MV2=-1640N·mm
M1=138227N·mm
M2=124057N·mm
=478290N·mm
6.校核轴的强度
计算项目
计算内容
计算结果
按弯扭合成应力校核轴的强度σca
进行校
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- 运输机 传动 装置