机械设计基础课程设计..-机械设计基础课程设计.doc
- 文档编号:30803274
- 上传时间:2024-01-28
- 格式:DOC
- 页数:26
- 大小:2.41MB
机械设计基础课程设计..-机械设计基础课程设计.doc
《机械设计基础课程设计..-机械设计基础课程设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械设计基础课程设计..-机械设计基础课程设计.doc(26页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
机械设计基础课程设计..-机械设计基础课程设计
机械设计基础课程设计
计算说明书
设计题目:
一级圆柱齿轮减速器
学院:
材料学院
班级:
学号:
设计者:
指导教师:
姜勇
日期:
2014年7月
目录
一.设计任务书……………………………………………………………………………·1
二.传动系统方案的拟定………………………………………………………………1
三.电动机的选择…………………………………………………………………………1
四.传动比的分配…………………………………………………………………………2
五.传动系统的运动和动力参数计算……………………………………………3六.传动零件的设计计算………………………………………………………………4
七.减速器轴的设计………………………………………………………………………8
八.轴承的选择与校核…………………………………………………………………15
九.键的选择与校核………………………………………………………………………17
十.联轴器的选择…………………………………………………………………………19
十一.减速器润滑方式,润滑剂及密封装置…………………………………19
十二.箱体结构的设计…………………………………………………………………20
十三.设计小结……………………………………………………………………………22
十四.参考文献……………………………………………………………………………23
设计与计算过程演示
结果
一、设计任务书
1、设计任务
设计带式输送机的传动系统,采用带传动和一级圆柱齿轮减速器。
软齿面、按照工作机
功率计算。
2、原始数据
输送带轴所需扭矩=670Nm
输送带工作速度=0.75m/s
输送带滚筒直径=330mm
减速器设计寿命为8年(两班制),大修期限四年。
3、工作条件
两班制工作,空载起动载荷平稳,常温下连续(单向)运转,工作环境多尘;三相交
流电源,电压为380/220V。
二、传动系统方案的拟定
带式输送机传动系统方案如图所示:
1:
V带;2输送带;3:
圆柱齿轮减速器;4:
联轴器;5:
电动机;6滚筒
带式输送机由电动机驱动。
电动机5将动力传到带传动1,再由带传动传入一级减速器3,
再经联轴器4将动力传至输送机滚筒6,带动输送带2工作。
传动系统中采用带传动及
一级圆柱齿轮减速器,采用直齿圆柱齿轮传动。
三、电动机的选择
按设计要求及工作条件选用Y系列三相异步电动机,卧式封闭结构,电压380V。
1、电动机的功率
根据已知条件由计算得知工作机所需有效效率
设:
η1—联轴器效率=0.99;
η2—闭式圆柱齿轮传动效率=0.97
η3—V带传动效率=0.96
η4—对轴承效率=0.99
η5—输送机滚筒效率=0.96
由电动机至运输带的传动总效率为
工作机所需电动机总功率
由表所列Y系列三相异步电动机技术数据中可以确定,满足Pm≥Pr条件的
电动机额定功率应取为4KW
2、电动机转速的选择
根据已知条件由计算得知输送机滚筒的工作转速
额定功率相同的同类型电动机,可以有几种转速供选择,如三相异步电动
机就有四种常用的同步转速,即、、、
。
(电动机空载时才可能达到同步转速,负载时的转速都低于同步
转速)。
电动机的转速高,极对数少(相应的电动机定子绕组的极对数为2、
4、6、8),尺寸和质量小,价格也便宜,但会使传动装置的传动比加大,结
构尺寸偏大,成本也会变高。
若选用低转速的电动机则相反。
一般来说,如
无特殊要求,通常选用同步转速为或的电动机。
选用同步转速为的电动机,对应于额定功率Pm为4KW的电
动机型号应为Y132M1-6型。
有关技术算据及相应算得的总传动比为:
电动机型号:
Y132M1-6
额定功率:
4KW
同步转速:
1000r/min
满载转速:
960r/min
总传动比:
22.115
电动机中心高H=132mm,轴伸出部分用于装联轴器段的直径和长度分别为
D=38mm和E=80mm。
四、传动比的分配
带式输送机传动系统的总传动比
由传动系统方案,分配各级传动比
五、传动系统的运动和动力参数计算
传动装置从电动机到工作机有四轴,分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ轴,传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下:
①Ⅰ轴(电动机轴):
②Ⅱ轴(减速器高速轴)
③Ⅲ轴(减速器低速轴)
④Ⅳ轴(输送机滚筒轴)
将计算结果和传动比及传动效率汇总如表
轴名
功率
转矩
转速
Ⅰ轴
3.52
35.02
960
II轴
3.38
157.36
205.13
III轴
3.31
728.86
43.37
IV轴
3.18
699.92
43.37
六、传动零件的设计计算
传动装置中除减速器外,通常先设计减速器外部的传动零件。
1、V带传动
已知条件:
原动机种类和所需的传递的功率(或转矩)、转速、传动比、工作条件和尺寸限制等。
设计计算主要内容:
确定带的种类、选择带的型号、选择小带轮直径、大带轮直径、中心距、带的长度、带的根数、初拉力和作用在轴上的载荷。
①计算功率Pc
由书表13-1查得=1.2,故
②选取V带型号
根据Pc=4.8KW和小带轮转速,由书图13-1可知,工作点处于A型带间,故首先选择A型带。
③小轮基准直径和大轮基准直径
希望结构紧凑,由书表13-1并参考表13-2,取=100mm,选取,则大轮的基准直径
由书表8-4取=450mm。
此时从动轮实际转速
转速误差合适
④验算带速
合适
⑤初定中心距
因
先根据结构要求,取=600mm。
⑥初算带的基准长度L0
由书表8-1,选取带的基准长度=2000mm。
⑦实际中心距
中心距a可调整,则
因此中心距的变化范围为512.5~602.5mm。
⑧小带轮包角
,能满足要求。
⑨单根V带所能传递的功率
由、和A型V带,查书表13-4,用插值法得=0.96KW。
⑩单根V带传递功率的增量
查书得:
=0.17KW。
⑪计算V带的根数
由小带轮包角查表13-6得Kα=0.898;由基准长度及A型V带查书表13-3得KL=1.03,故
取z=5根。
所采用的V带为A-2000×5.
⑫作用在带轮轴上的力
求单根V带的张紧力
查书表13-7得A型带,故
所以作用在轴上的力为
2、齿轮的设计
㈠齿面接触强度计算
①确定作用在小齿轮上的转矩T1
②选择齿轮材料、确定许用接触应力。
根据工作要求,采用齿面硬度350HBS。
小齿轮选用45钢,调质,硬度为260HBS;
大齿轮选用45钢,正火,硬度为220HBS。
由书P130表7-5的公式可确定许用接触应力:
小齿轮
大齿轮
③选择齿宽系数:
由书P250选取0.4。
④确定载荷系数K:
查书P226得K=1.4
⑤计算中心距a
⑥选择齿数并确定模数取
取标准模数(书P201),
⑦齿轮几何尺寸计算
小齿轮分度圆直径及齿顶圆直径
大齿轮分度圆直径及齿顶圆直径
中心距
大齿轮宽度
小齿轮宽度因小齿轮齿面硬度高,为补偿装配误差,避免工作时在大齿轮齿面
上造成压痕,一般比宽些,取
⑧确定齿轮的精度等级
齿轮圆周速度
根据工作要求及圆周速度,由书P251表11.20选用8级精度。
㈡轮齿弯曲强度验算
①确定许用弯曲应力根据表9-7查得
②查齿形系数,比较
小齿轮,由P229表11.12查得=2.69;
大齿轮,由P229表11.12查得=2.18。
因为>,所以应验算小齿轮。
③验算弯曲应力计算时应以齿宽代入,则
,安全。
七、减速器轴的设计
1、减速器高速轴的设计
(1)轴的材料及热处理:
选用45钢,正火处理,由书P333表16.1得:
毛坯直径≤100mm,硬度≤241HBS,抗拉强度,屈服
强度,弯曲疲劳极限
(2)初算轴的最小直径,并进行初步结构设计:
由书P341表16.2查得C=118~107。
取=29mm,,最小直径还要符合相配零件的孔径(此处是V带
轮)标准尺寸,在此处开一键槽,所以d=1.03×28mm=29.87mm,取
d=30mm。
(3)确定轴的各段直径:
采用阶梯轴,尺寸按由小到大,由两端到中央
的顺序确定
A.外伸端(与V带轮相连):
取最小直径=30mm;
B.V带轮定位轴肩高H=0.08=2.4mm,故=+2H=34.8mm;取
35mm
C.安装两滚动轴承处的轴颈直径为=40mm;
D.要固定齿轮,需要安装一个套筒,取内径,外
径为50mm;
E.为便于齿轮安装,取齿轮轮毂与轴配合处直径d5=d3+2=42mm;
F.考虑轴承固定要求,取轴环直径;
取50mm
G.。
(4)选择轴承类型:
由上述一系列直径,查手册P66表6-1得:
轴承代号为6308。
基本尺寸d=40mm,D=90mm,B=23mm。
安装尺寸。
基本额定动载荷,基本额定静载荷
(5)轴承盖的设计:
带有密封件的轴承盖,轴承外径D=90mm,取;即M8
时,
(6)轴各段的长度设计:
A.箱盖壁厚,故
mm;
B.箱体内壁与大齿轮顶圆应留有空隙,取
;
C.箱体内壁与小齿轮端面应留有空隙=8mm,故取;
D.因为内壁至轴承座端面的距离,查手册P149
表11-2得:
E.根据,查手册P15表1-29得:
外伸轴长度
F.轴承宽度B=23mm,
G.,5mm为套筒宽度;
H.小齿轮宽度,故取
I.查手册P17表1-31得轴环宽度,取
J.
(7)挡油环
所以轴承采用脂润滑,需要挡油环。
取
(8)轴的强度校核
按弯矩,扭矩合成强度计算轴的计算简图如图所示:
A.决定作用在轴上的载荷:
圆周力(d为小齿轮的节圆直径)
径向力(为啮合角)
B.决定支点反作用力及弯曲力矩:
支承反力
截面I-I的弯曲力矩
支承反力
截面I-I的弯曲力矩
合成弯矩
轴上的转矩,画出轴的当量弯矩图,如图所示。
从图中可以判断截面I-I弯矩值最大,而截面承受纯扭,故校
核这两个截面。
C.计算截面I-I与的直径:
已知轴的材料为45钢,正火,其;查书P262表12-3
得:
,。
则
截面I-I处的当量弯矩
轴截面Ⅱ-Ⅱ处的当量弯矩
故轴截面I-I处的直径
因为在截面I-I处有一键槽,所以轴的直径要增加3%,即为33.82mm。
mm>34.09mm
轴截面的直径
因为在截面处有一键槽,所以轴的直径要增加3%,即为26.27mm
前面取,故强度合适。
2、减速器低速轴的设计
(1)轴的材料及热处理:
选用45钢,正火处理,由书P259表12-1得:
毛坯直径≤100mm,硬度≤241HBS,抗拉强度MPa,
屈服强度MPa,弯曲疲劳极限MPa
(2)初算轴的最小直径,并进行初步结构设计:
由书P261表12-2查得C=118~107。
取=48mm,,最小直径还要符合相配零件的孔径(此处是联轴器
标准尺寸,在此处开一键槽,所以d=1.03×48mm=49.44mm,取d=50mm。
(3)确定轴的各段直径:
采用阶梯轴,尺寸按由小到大,由两端到中央
的顺序确定
A.外伸端(与V带轮相连):
取最小直径=50mm;
B.V带轮定位轴肩高H=0.08=3.6mm,故=+2H=58mm;
C.安装两滚动轴承处的轴颈直径为=60mm;
D.要固定齿轮,需要安装一个套筒,取内径,外
径为70mm;
E.为便于齿轮安装,取齿轮轮毂与轴配合处直径d5=d3+2=62mm;
F.考虑轴承固定要求,取轴环直径;
取74mm。
G.。
(4)选择轴承类型:
由上述一系列直径,查手册P63表6-1得:
轴承代号为6312。
基本尺寸d=60mm,D=130mm,B=31mm。
安装尺寸。
基本额定动载荷,基本额定静载荷
(5)轴承盖的设计:
带有密封件的轴承盖,轴承外径D=130mm,取;即
M10.
时,
(6)轴各段的长度设计:
A.箱盖壁厚,故
mm;
B.箱体内壁与大齿轮顶圆应留有空隙,取
;
C.箱体内壁与小齿轮端面应留有空隙=8mm,故取;
D.因为内壁至轴承座端面的距离,查手册P149
表11-2得:
E.根据,查手册P15表1-29得:
外伸轴长度
F.轴承宽度B=31mm
则
G.,8mm为套筒宽度;
H.大齿轮宽度,故取
I.查手册P17表1-31得轴环宽度,取
J.
(7)挡油环
所以轴承采用脂润滑,需要挡油环。
取
(8)轴的强度校核
按弯矩,扭矩合成强度计算轴的计算简图如图所示:
A.决定作用在轴上的载荷:
圆周力(d为大齿轮的节圆直径)
径向力(为啮合角)
B.决定支点反作用力及弯曲力矩:
支承反力
截面I-I的弯曲力矩
支承反力
截面I-I的弯曲力矩
合成弯矩
轴上的转矩,轴的当量弯矩图同高速轴,同理可以
判断截面I-I弯矩值最大,而截面承受纯扭,故校核这两个截
面。
C.计算截面I-I与的直径:
已知轴的材料为45钢,正火,其;查书P262表
12-3得:
,。
则
截面I-I处的当量弯矩
轴截面Ⅱ-Ⅱ处的当量弯矩
故轴截面I-I处的直径
因为在截面I-I处有一键槽,所以轴的直径要增加3%,即为44.98mm。
前面取,故强度合适。
轴截面的直径
因为在截面处有一键槽,所以轴的直径要增加3%,即为43.80mm
前面取,故强度合适。
八、轴承的选择与校核
1、高速轴的轴承校核
(1)前面已选择代号为6308的深沟球轴承
基本尺寸d=40mm,D=90mm,B=23mm。
安装尺寸。
基本额定动载荷,基本额定静载荷
(2)计算当量动载荷:
径向载荷
轴向载荷
因为,所以查书P298表13-7得
又因为,所以查书P298表13-7得
根据轴承的工作情况,查书P299表13-8得载荷系数
当量载荷
(3)计算必需的额定动载荷:
(4)求轴承寿命:
故所选轴承满足要求。
2、低速轴的轴承校核
(1)前面已选择代号为6312的深沟球轴承
基本尺寸d=60mm,D=130mm,B=31mm。
安装尺寸。
基本额定动载荷,基本额定静载荷
(2)计算当量动载荷:
径向载荷
轴向载荷
因为,所以查书P298表13-7得
又因为,所以查书P298表13-7得
根据轴承的工作情况,查书P299表13-8得载荷系数
当量载荷
(3)计算必需的额定动载荷:
(4)求轴承寿命:
故所选轴承满足要求。
九、键的选择与校核
1、高速轴与带轮的连接键
(1)选择键的类型和基本尺寸
一般8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求,应用平键.
根据d=30mm,查手册P51表4-1得
,根据键的标准长度,选择
轴=4.0mm,毂=3.3mm,R=b/2=4m
(2)校核键联接的强度
工作长度=45-8=37mm
由书P105公式(7-20)验算键的挤压强度:
由书P105公式(7-21)验算键的剪切强度:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械设计 基础 课程设计