机械设计课程设计.docx
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机械设计课程设计
哈尔滨理工大学荣成学院
机械设计课程设计
题目:
带式运输机减速装置
专业年级:
学生姓名:
学号:
指导教师:
电气系
完成时间:
2012年7月9日
机械设计课程设计任务书
学生姓名:
李通学号:
1030130114专业:
自动化
任务起止时间:
2012年7月4日至2012年7月10日
设计题目:
带式运输机减速装置
机械原理课程设计工作内容:
一.传动方案如下图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、工作条件
单向连续平稳转动,常温下两班制工作,空载启动,装置寿命为7年。
三、原始数据
鼓轮直径d/mm
280
传送带运行速度V/m/s
1.4
运输带上牵引力F/N
2500
四、设计任务:
1.低速零部件组装图一张(A2图纸)
2.设计说明书一份
在一周内完成并通过答辩。
资料:
《机械原理》
《工程力学》
《机械制图》
指导教师签字:
2012年7月10日
目录
(一)电机的选择3
(二)传动装置的运动和动力参数计算4
(三)V带传动设计4
(四)减速器(齿轮)参数的确定5
(五)轴的结构设计及验算6
(六)高速轴上的轴承寿命校核7
(七)高速轴轴强度计算7
(八)联轴器的选择8
(九)键连接的选择和计算9
(一)电机的选择
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
a.封闭式结构
b.U=380v
c.Y型
2.电机容量的选择
工作机的功率P工作机=F牵×V运输带/1000=3.5Kw
V带效率:
0.96
滚动轴承效率:
0.98
齿轮传动效率(闭式):
0.97x1(对)
联轴器效率:
0.99
传输总效率η
=0.83
则,电机功率
Pd=
=4.22kw
3.电机转速确定
工作机主动轴转速n工作机=
=95.54r/min
V带传动比范围:
2~4一级圆柱齿轮减速器传动比范围:
3~6
总传动比范围:
4~20
∴电动机转速的可选范围为:
382~1910r/min
在此范围的电机的同步转速有:
750、1000、1500r/min
依课程设计指导书67页Y系列三相异步电机技术数据(JB3074-82)选择电机的型号为;Y112M-4性能如下表:
电机型号
功率
KW
满载时
额定转矩
质量
转速n
r/min
电压V
电流A
功率因数
Y112M-4
4.0
1440
380
8.3
0.82
2.2
43
4.电机主要外形和安装尺寸
(二)传动装置的运动和动力参数计算
所选电机满载时转速nm=1440r/min
总传动比:
i总=
=15.07
1.分配传动比及计算各轴转速
i总=iD×i
带传动的传动比iD=2.8
一级圆柱齿轮减速器传动比i=5.38
则高速轴I轴转速n1=514.29r/min
则低速轴II轴的转速n2=95.60r/min
2.各轴输入功率,输出功率
P输出=η
P输入,效率如前述。
则高速轴I轴的输入功率PI=3.84KW
输出功率PI'=3.76KW
则低速轴II轴的输入功率PII=3.65KW,
输出功率PII'=3.58KW
3.各轴输入转矩
小带轮输入转矩Td=26.53N·m
I轴输入转矩TI=70.83N·m
II轴输入转矩TII=365.97N·m
(3)V带传动设计
1.确定计算功率Pc
已知电机输出功率,依教材《机械设计基础》表11.5,取KA=1.2,故Pc=4.8KW
2.选择普通V带型号
已知Pc、nm,结合教材《机械设计基础》,由图11.8确定所使用的V带为A型。
3.确定大小带轮基准直径d1,d2。
由《机械设计基础》表11.6取d1=112mm,带传动比iD已知,则d2=iD·d1=314mm
4.验算带速v
v=
=
3.01m/s
5.求V带基准长度和中心距(L0,a)
初定中心距
a0=1.5(d1+d2)=639mm,选a0=650mm
带长L0=2a0+
(d1+d2)
=1984.51mm
由表11.2,对A型带进行选用,Ld=2000mm
则实际中心距:
a≈a0+
=658mm
6.验算小带轮包角
=162.41°>120°合格。
7.求V带根数Z
已知n1,d1,查表11.3得P0=0.90
已知传动比iD,查表11.3得ΔP0=0.09
已知
1,查表11.4得K
α=0.95,查表11.2得KL=1.03
则V带根数Z=
=5。
8.求作用在带轮上的压力FQ
由《机械设计基础》表11.1,可知A型带每米质量q=0.10kg/m
单根V带的拉力F0=
=270N
作用在轴上的压力FQ=2ZF0sin
=2673N
(四)减速器(齿轮)参数的确定
1.选择材料及确定许用应力
由《机械设计基础》表13.9得:
小齿轮用:
35钢,热处理方式:
调质,齿面硬度为180-210
大齿轮用:
35钢,热处理方式:
正火,齿面硬度为150-180
由表13.13,取安全系数SH=1,SF=1.25
则许用应力为:
【σH1】=σHlim1/SH=550.【σH2】=σHlim2/SH=525
【σF1】=σFE1/SF=168.【σF2】=σFE2/SF=152
2.按齿面接触强度设计
设齿轮按8级精度制造,按齿面接触强度设计。
由表13.10得载荷系数K=1.1,由表13.15得齿宽系数Φd=1
小齿轮输入功率P=3.84kw,转矩T1=9.55×
×
=71.31N·m,
由表13.11可得弹性系数ZE=189.8
则小齿轮直径d1≥
=54mm
齿数取Z1=18,Z2=i·Z1=98,模数m=d1/z1=3
按表13.1,标准模数m=3,实际传动比i=Z2/Z1=5.39
实际标准中心距离a=174mm
齿宽
54mm(圆整)
为补偿安装误差,取小齿轮齿宽b1=b+5=59mm
3.验算轮齿弯曲强度
由图13.12,取齿形系数YFa1=2.53,YFa2=2.19.
由图13.14,取外齿轮齿根修正系数YSa1=0.9,YSa2=0.98
判断:
45.4MPa≦【σF1】
判断:
42.8MPa≦【σF2】
满足条件合适
4.齿轮的圆周速度
1.45m/s
对照表13.5可知,选着8级精度是合适的。
(5)轴的结构设计及验算
1.高速轴及低速轴的材料选择
根据表16.1得,高速轴材料为:
45钢,热处理方式:
正火
低速轴材料为:
45钢,热处理方式:
正火
高速轴极限强度【σB1】600MPa,低速轴极限强度【σB2】=580MPa
根据表16.8得,两根轴的许用弯曲应力【σ-1b】=55N·mm
2.轴颈初估
初选小轮轴颈,根据扭转强度计算初估轴颈。
由表16.7得常数C=110
=
21.53,结合大带轮轮毂内径,圆整后暂取d1=25mm
大轮轴颈
=36.98,结合联轴器内径,圆整后暂取d2=38mm
3.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,初步确定轴的径向尺寸。
低速轴:
(带尺寸的草图)
各尺寸确定的依据:
d1=38mm,d2=d1+(2~3)C=42.8mm,d3=d2+(1~2)=45mm
d4=d3+(1~2)=47mm,d5=d4+(2~3)C=54mm,d6=50d7=d3=52mm
5.轴的轴向尺寸设计
根据轴及轴上零部件的固定,定位,安装要求,初步确定轴的轴向尺寸。
低速轴:
(带尺寸的草图)
各尺寸确定的依据:
L1=80mm,L2=K+e+(C-△-B)=66.6mm,L3=B+△+H+(2~3)=32mm,
L4=b-(2~3)=52mm,L5=1.4h=4.48mm,L6=H+△-0.4H=15.52mm,L7=B=10mm
(e=1.2d3=9.6,,K=15,B=10mm,△=5mm,H=15,C=57mm)
(6)高速轴上的轴承寿命校核
根据《课程设计指导书》选出轴承牌号
低速轴承的主要参数
轴承代号
轴承内经mm
轴承外径mm
轴承宽度mm
径向基本额定动载荷Cr
16009
45
75
10
9.9
根据轴的受力情况可知,高速轴上靠近带轮一侧的轴承所受的径向力最大,故为最危险轴承。
1.径向力计算
已知轴的各部分尺寸,带轮的压轴力,齿轮的受力。
2.寿命计算
由表11.63得,温度系数ft=1,由表11.61得,载荷系数fp=
76418.82小时
设计要求寿命为53070,
满足要求。
(七)高速轴轴强度计算
已知轴的各部分尺寸,带轮的压轴力,齿轮的受力。
1.求垂直面的支撑反力
2.求水平面的支撑反力
3.垂直平面的弯矩图
4.水平面的弯矩图
5.由图可知,合成弯矩按最不利的情况,即带轮压轴力与齿轮受力共面,则,
=183.62N·m
6.求轴传递的转矩:
T
=
7.求危险截面当量弯矩
=
8.计算危险截面处的直径
=40.86mm
若考虑到键对轴的削弱,将d增加5%
故危险轴段直径为:
Φ42mm<结构设计尺寸Φ69mm,合格。
(八)联轴器的选择
根据轴孔直径d2=38输出转矩T=365.97N·m
依据《课程设计指导书》,选定联轴器型号:
HL3
联轴器选择表
公称转矩
许用转数
D
D1
D2
转动惯量
质量
630
5000
160
75
125
0.6
8
(九)键连接的选择和计算
本设计减速器共需键:
2个
1.齿轮轴上所需键安装轴段直径为:
¢47mm,
查表选择普通圆头平键为:
h=9,b=14,
根据对应轴段长度,确定键长L=45
2.大轴上联轴器所需键,其安装段直径为:
¢38mm,
查表选择普通圆头平键为:
h=8,b=12,
根据对应轴段长度,确定键长L=70
总成绩:
指导教师签字:
年月日
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