机械设计之单级圆柱齿轮减速器.docx
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机械设计之单级圆柱齿轮减速器
机械设计之单级圆柱齿轮减速器
-----------------------作者:
-----------------------日期:
课程设计说明书
课程名称:
机械设计基础A
设计题目:
单级圆柱齿轮减速器的一级V带传动
专业:
工业设计班级:
0901
学生:
欧亚军学号:
指导教师:
余江鸿
工业大学教务处制
年月日
题目名称:
单级圆柱齿轮减速器的一级V带传动
一:
工作条件
工作年限
15
工作班制
1
工作环境
灰尘极少
载荷性质
轻微冲击
生产批量
单件
滚筒效率
0.96
二:
技术数据
(电机转速为600~900r/min)
滚筒圆周力F/N
带速v/(m/s)
滚筒直径D/mm
滚筒长度
L/mm
2200
1.5
280
400
三:
设计任务
1、设计计算说明书一份,容包括:
传动方案的分析与拟定、原动机的选择、传动比及分配、传动装置的运动及动力参数计算、V带传动设计、齿轮传动设计、轴的设计、轴承的选择和校核、键连接的选择和校核、联轴器的选择、箱体的结构设计、减速器附件的选择、润滑和密封、课程设计总结和参考文献。
2、A1装配图1
四:
课程设计工作进度计划:
序号起迄日期工作容
12011.1.3~2011.1.3分配课程设计任务,发设计任务书
22011.1.4~2011.1.4分析机构运动简图
32011.1.5~2010.1.6带传动/齿轮传动设计计算
42011.1.7~2011.1.8装配图及零件图绘制
52011.1.9~2011.1.9汇总
主指导教师签名余江鸿日期:
2010年12月29日
五:
主要参考资料:
[1]扬、王洪等,机械设计基础(第1版),:
清华大学,交通大学,2010年8月
[2]王洪、扬,机械设计课程设计,,交通大学,2010年3月
[3]闻邦椿,机械设计手册1(第5版),,机械工业,2010年1月
[4]闻邦椿,机械设计手册2(第5版),,机械工业,2010年1月
一、拟定传动方案5
二、选择电动机6
三、传动装置总传动比及其分配7
四、传动装置的运动及动力参数计算8
五、V带传动设计10
六、轴的设计13
七、键连接的选择和校核14
八、课程设计总结和参考文献15
一、拟定传动方案
结果
传动方案的分析:
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,适用的功率和速度围广,使用寿命较长,是现代机器中应用最为广泛的机构之一。
本设计采用的是单级直齿轮传动。
传动方案拟定:
题目:
带式运输机传动装置的设计
1.工作条件:
1班制,使用年限15年,载荷有轻微冲击,小批量生产,滚筒效率为0.96。
2.原始数据:
滚筒圆周力F=2200N;带速V=1.5m/s;滚筒直径D=280mm,长度L=400mm,电机转速为600~900r/min。
传动简图:
二:
选择电动机
1:
电动机类型和结构型式的选择:
按已知的工作要求和条件,选用Y系列三相异步电动机。
2:
确定电动机的功率:
传动装置的总效率:
η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒.查《设计》P18表3-3:
η带=0.95,η2轴承=0.99*0.99,η齿轮=0.97,η联轴器=0.99,η滚筒=0.96带入上式可得:
η总=η带×η^2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒=0.8584.
电机所需的工作功:
Pd=FV/1000η总=2200×1.5/1000×0.8584=3.844kw.满足Pe>=Pd条件的Y系三项交流异步电动机额定功率Pe应取为4Kw.查《设计》P112表12-1.选型号为Y160M1-8的电动机。
电动机型号
额定功率
满载转速
电流
额定转矩
最大转矩
额定电流
Y160M1-8
4.0
715
9.91
2
2
6
3:
确定电动机转速:
由上表可知电动机的满载转速nm=715r/min,工作转速nw=60000v/πD=60000*1.5/3.14*280=102.37r/min.
=
三:
传动装置总传动比:
合理地分配各级传动比,是传动装置总体设计中的一个重要问题,它将直接影响到传动装置的外廓尺寸、重量及润滑条件。
分配传动比主要考虑下列诸因素。
1.各级传动比一般应在常用的围,知常用传动机构的主要特性及适用围。
2.各级传动零件应做到尺寸协调,结构匀称,避免传动零件之间发生相互干涉或安装不便。
3.在两级或多级齿轮减速器中,应使各级传动大齿轮的浸油深度大致相等,以便于实现统一的浸油润滑。
4.尽量使传动装置获得较小的外廓尺寸和较小的重量。
根据电动机满载转速n=715r/min和工作机转速nw=102.37r/min,可得传动装置所要求的总传动比
i=n/nw=715/102.37=6.98
分配各级传动比
由传动方案知,传动装置的总传动比等于各级传动比的乘积,即
a.查《设计》P19表3-4取i带=3.
四:
传动装置的运动及动力参数计算:
在选定电动机型号、分配传动比之后,可计算传动装置的运动和动力参数,即各轴的转速、功率和转矩。
计算各轴转速(r/min):
式中,n——电动机的满载转速;——电动机轴至Ⅰ轴的传动比。
同理,nⅡ=nⅠ/=nm/()
nⅢ=nⅡ/=nm/()
其余类推,得电动机满载:
n=715r/min
2轴:
nⅠ=n/i带=715/3=238.33r/min
3轴:
nⅡ=nⅠ/i齿轮=n/()=715/3/2.33=102.29r/min
4轴:
nⅢ=nⅡ/i2=n/()=715/3/2.33/1=102.29r/min
式中i带——电动机轴至Ⅰ轴的传动比(带传动)
i齿轮——Ⅰ轴至Ⅱ轴的传动比(齿轮传动)
——Ⅱ轴至Ⅲ轴的传动比
计算各轴的功率(kW):
P1=P=3.844kw
P2=Pη带=3.65kW
P3=PIη轴承×η齿轮=3.650.990.97kW=3.51kW
P4=PIIη轴承×η联轴器=3.510.990.99kW=3.44kW
工作机轴功率=PⅢ×η=3.44×0.96kW=3.30kW
计算各轴转矩:
电动机的输出转轴:
=9550P/n=95503.844/715=51.34
T2=η带i带=51.3430.95=146.32
T3=TIi带η轴承×η齿轮=0.95×0.99×3×113.64=320.64
T4=TIIη轴承η联轴器=320.64×1×0.99×0.99=314.26
工作机输出转矩=TⅢη=314.26×0.96=301.69
F=2200N
V=1.5m/s
D=280mm
L=400mm
η=0.8584
Pd=3.844kw
Pe=4Kw
nm=715r/min
nw=
102.37r/min
i=6.98
i带=3
N2=238.33r/min
N3=102.29r/min
N4=102.29r/min
P1=3.844kw
P2=3.65kW
P3=3.51kW
P4=3.44kW
=3.30kW
=51.34
T2=146.32
T3=320.64
T4=314.26
五:
V带传动设计:
带传动的主要失效形式为打滑和带的疲劳破坏。
因此,带传动的设计准则为:
在保证带不打滑的条件下,使带具有一定的疲劳强度和寿命。
确定设计功率(kW):
由课本P151表10-7得:
kA=1.1P=3.84KWPC=KAP=1.1×3.844=4.23KW
选择普通V带截型:
据PC=4.23KW和nⅠ=238.33r/min由课本P152图10-8得:
选用B型V带
确定带轮的基准直径d并验证带速:
初选小带轮的基准直径查课本P152表10-8.取小带轮的基准直径d=132mm>d=125mm。
验证带速:
v=(dn)/(601000)=(3.14132715)/(601000)m/s=4.94m/s因v<5m/s,带速不合适,故选取d=140mm>d=125mmv=(dn)/(601000)=(3.14140715)/(601000)m/s=5.24m/s因5m/s 计算大带轮的基准直径: dd2=i带×dd1=3×140=420mm 查课本P152表10-8取dd2=425mm 确定V带的中心距a和基准长度L: 根据0.7(d+d)a2(d+d),初定中心距a=450mm L=2a+[(d+d)]/2+(d-d)/4a计算带所需的基准长度 L=2450+[3.14(140+425)]/2+(425-140)/(4450)1832.175(mm) 查课本P141表10-2选带的基准长度L=1800mm。 按aa+(L-L)/2式计算实际中心距: a[450+(1800-1832.175)/2]mm=433.91mm 考虑安装,调整和补偿紧的需要,中心距应有一定的变化围,即 a=a-0.015L=(433.91-0.0151800)mm=406.91mm a=a+0.03L=(433.91+0.031800)mm=487.91mm 验算小带轮上的包角: =180-[(d-d)57.3]/a=180-[(424-140)57.3]/433.91142.49120包角合适 计算带的根数z: 单根V带传递的额定功率.据dd1和n1,查课本P149表10-4得P1=0.68KWi≠1时单根V带的额定功率增量.据带型及i查P150表10-5得△P1=0KW查P150表10-6,得Kα=0.89;查P141表10-2得KL=0.95Z=PC/[(P1+△P1)KαKL]=4.23/[(0.68+0)×0.89×0.95]=2.43 故去Z=3 计算单根V带的初拉力F: 查课本P141表10-1.得: B型带的单位长度质量q=0.17kg/m F=500[(2.5-K)]/(Kzv)+qv=500[(2.5-0.89)*4.23]/(0.8935.24)+0.175.24=248.05N 计算压轴力F: F2zFsin(/2)=23248.05sin(142.49/2)N=1409.27N 带轮设计: 对带轮的主要要重量轻、加工工艺性好、质量分布均匀、与普通V带接触的槽面应光洁,以减轻带的磨损。 对于铸造和焊接带轮、应力要小。 带轮由轮缘、轮幅和轮毂三部分组成。 带轮的外圈环形部分称为轮缘,装在轴上的筒形部分称为轮毂,中间部分称为轮幅。 V带轮的结构 带轮结构形式
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- 机械设计 圆柱齿轮 减速器