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机械设计课程设计计算说明书设计题目带式运输机传动装置的设计目录
一、设计任务书—————————————————3
二、传动方案的说明和比较————————————3
三、电动机的选择计算———————————————4
四、传动比的确定和各级传动比的分配—————————5
五、运动和动力参数的运算—————————————6
六、传动零件V带和齿轮的设计——————————7
七、轴的设计和计算————————————————17
八、滚动轴承的选择和计算—————————————22
九、键链接的选择和计算—————————————25
十、润滑和密封的说明————————————25
十一、拆装和调整的说明————————————26
十二、减速箱体的附件的说明——————————26
十三、设计小结————————————————26
十四、参考资料————————————————27项目计算公式或依据结果及备注142Y160L-
61110009702.01473Y160M-
411150014602.3123综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量、价格和带传动、减速器的传动比,可见第三种方案价位合适则选择的电动机为Y系三相同步Y160M-4,额定功率11kw,满载转速1500r/min,额定转矩
2.3,质量123kg
四、传动比的确定和各级传动比的分配=1460/
57.32=
25.47取,=4,则=
25.47/12=
2.12
五、运动和动力参数的运算
1、各轴的转速n1=nm=1460r/minn2=n1/=1460/
2.12=
688.68r/minn3=n2/=
688.68/4=
172.17r/minn4=n3/=
172.17/3=
57.39r/min
2、各轴的输入功率P1=Pd××=
9.46×
0.96×
0.99=
8.99kwP2=P1××=
8.99×
0.96×
0.99=
8.54kwP3=P2××=
8.54×
0.96×
0.99=
8.12kwP4=P3××==
8.12×
0.99×
0.99=
7.96kw
3、各输入轴转矩Td=9550×Pd/nm=9550×
9.46/1460=
61.8N·mT1==9550P1/n2=9550×
8.99/
688.68=
124.67N·mT2==9550P2/n3=9550×
8.54 /
172.17=
473.70N·mT3=9550P3/n4=9550×
8.12/
57.39=
1351.21N·mT4=9550P4/n4=9550×
7.96/
57.39=
1324.59N·m数据整理如下轴名功率Pkw转距TN·m转速nr/min传动比i输入输入输出电动机轴
9.
4661.
81460.
002.12一轴
8.
99124.
671460.004二轴
8.
54473.
7688.683三轴
8.
121351.
21172.171四轴
7.
961324.
5957.39
六、传动零件的设计
(一)V带设计
1.选择普通V带由工作情况为运转方向不变,工作载荷稳定所以选用Ka=
1.1Pca=KAP=
1.1×
9.46=
10.406kw
2.选择v带型查书本图8-11选A型V带
3.确定带轮直径选合适从动带轮直径
2.12×112=
237.44mm查表8-8圆整则所以带传动比为故从动轮转速
4.确定V带基准长度L0和中心矩a0a0=
0.7~2d1+d2=
0.7~2112+224=
235.2~672取a0=600mm
5.验算小带轮包角α1取
6.确定带的根数取Z=
67.确定带的初拉力;
8.设计结果:选用6根型号A-1800的带,中心距为633mm
(二)齿轮的设计与计算
1.高速级齿轮传动设计
(1)选精度等级,材料及齿数
①运输机一般工作机器,速度不变,故选用7级精度
②材料选择由表10-1选择小齿轮材料为40Gr调质,硬度为280HBS大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS二者材料硬度之差为40HBS
③初选小齿轮齿数,大齿轮齿数
④选取螺旋角,初选螺旋角⑵按齿面接触疲劳强度实际
①确定公式内各个算数值试选由课本图10-30选取区域系数课本图10-26查得小齿轮传递转矩/
688.68=
124.67kN.m由课本表10-7选取齿宽系数由表10-6查得材料的弹性影响系数由图10-21-d查得齿轮的解除疲劳强度极限应力循环次数16×300×20×
688.68=
3.967×
1093.967×109/
3.92=1×109由表10-19查得接触疲劳寿命系数计算接触疲劳许用应力,取安全系数S=1
②计算a.试算小齿轮分度圆直径b.计算圆周速度c.计算齿宽b及模数b=mm=d.计算纵向重合度e.计算载荷系数K由表10-2查得使用系数根据V=
2.064m/s,7级精度,有图10-8查得动载荷系数,故由表10-4查得由表10-13查得由表10-3查得故载荷系数f.按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径g.计算模数
3.按齿根弯曲强度设计
①确定计算参数a.计算载荷系数b.根据纵向重合度,从图10-28查得螺旋角影响系数c.计算当量齿数d.查取齿形系数由表10-5查得e.计算大、小齿轮的故大齿轮的数值大且
②设计计算为满足齿根弯曲疲劳强度取,为满足齿面接触疲劳强度取取
4.几何尺寸计算,
①计算中心距将中心距圆整为160mm
②按圆整后的中心距修正螺旋角因β值改变不多,故等值不必修正
③计算大、小齿轮的分度圆直径mmmm
④计算齿轮宽度所以圆整后取mmmm64-2*(1+
0.25)*2=59mmdf2=251mm齿顶圆直径为da1=d1+64+2*1*2=68mmda2=260mm低速级齿轮传动设计
①选择精度等级、材料及齿数运输机一般工作机器,速度不变,故选用7级精度
②材料选择由表10-1选择小齿轮材料为40Gr调质,硬度为280HBS大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS二者材料硬度之差为40HBS
③初选小齿轮齿数,大齿轮齿数
④选取螺旋角,初选螺旋角⑵按齿面接触疲劳强度设计确定公式内各计算数值试选由课本图10-30选取区域系数c.由图10-26查得则d.小齿轮传递转矩T2==9550P2/n3=9550×
8.54 /
172.17=
473.7KN·me.由表10-7选取齿宽系数f.由表10-6查得材料的弹性影响系数g.由表10-21-d查得齿轮的解除疲劳强度极限h..应力循环次数i.由表10-19查得接触疲劳寿命系数j.计算接触疲劳许用应力,取安全系数S=1计算a.试算小齿轮分度圆直径,带入中较小的值b.计算圆周速度c.计算齿宽b及模数=d.计算纵向重合度e.计算载荷系数K由表10-2查得使用系数=1根据v=
0.789m/s,7级精度,有图10-8查得动载荷系数,故由表10-4查得由表10-13查得由表10-3查得故载荷系数f.按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径g.计算模数⑶按齿根弯曲强度设计确定计算参数a.计算载荷系数b.根据纵向重合度,从图10-28查得螺旋角影响系数c.计算当量齿数d.查取齿形系数由表10-5查得e.计算大、小齿轮的并加以比较,取弯曲安全系数S=1.4大齿轮的数值大
②设计计算为满足齿根弯曲疲劳强度,取取
4.几何尺寸计算,
①计算中心距将中心距圆整为188mm
②按圆整后的中心距修正螺旋角因β值改变不多,故等值不必修正
③计算大、小齿轮的分度圆直径mmmm94-2*(1+
0.25)*2=89mmdf2=277mm齿顶圆直径为da1=d1+94+2*1*2=98mmda2=286mm
④计算齿轮宽度所以圆整后取mmmm考虑到要同时满足同轴的中心距相等的要求,现取第二组齿轮数据作为两组齿轮的参数,同时满足模数和分度圆直径的要求
七、轴的设计和计算一输入轴I轴的设计计算
1、初步确定轴的最小直径先按式15-2初步估算轴的最小直径选取轴的材料为45钢,调质处理根据表15-3,取A0=112,于是得轴上有一个键,将dmin1增大3%,即dmin1=
21.15,取整为25mm
(1)初选用6306型深沟球轴承,其内径为d=30mm宽度为B=19mm,外径D=72mm
(2)联轴器的选择和计算
①计算联轴器的转矩由表14-1查得KA=
1.3,根据公式Tca=KAT计算Tca=
1.3×
124.67=187N·m
②选取由于要考虑到电动机输入轴直径,而且轴的最小直径连接联轴器,所以选轴的最小直径为25mm,同时选得联轴器为弹性柱销联轴器型号为GY4,L=44mm.
2.轴的结构设计
(1)轴的结构图
(2)确定轴各段直径和长度
①1-2段接电动机,d1=25mmL1=
1.5~2d1=
37.5~50mm,取L1=44mm
②2-3段:通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度,并考虑电动机和箱体外壁应有一定间距离L’,故L2=L+c1+c2+δ+5~10-B-Δ3=L+13+11+8+8-19-10=68mm
③3-4段d3=30mm,L3=
35.1mm
④4-5段d4=37mm为了定位挡油环,长度L4=一齿轮到三齿轮的距离15mm+三齿轮的宽度95mm=120mm
⑤5-6段因为齿轮直径较小,若齿轮和轴分开的话,齿轮齿根圆到键槽底部的尺寸x小于
2.5mt,故做为齿轮轴,故L5=B-2=63mm
⑥6-7d6=30mmL6=B+Δ3+2~3+Δ2+1-2=19+10+3+9+1=42mm二中间轴(Ⅱ轴)的设计
1.初步根据确定轴的最小直径先按式15-2初步估算轴的最小直径选取轴的材料为45钢,调质处理根据表15-3,取A0=112,于是得轴上有两个键,将dmin2增加10%,即dmin2=
28.51,取整为35mm初选用深沟球轴承6307,其d=35mm,D=80mm,B=21mm
2.轴的结构设计
(1)轴的结构图
(2)确定轴各段直径和长度
①轴段12用于安装轴承,所以d1=35mm轴段长度L1=QUOTE轴承宽度21mm+轴承到内壁距离5mm+一齿轮到内壁距离10mm+
11.5mm为了齿轮2定位可靠+4mm齿轮一宽于齿轮二=
51.5mm
②轴段23用于安装齿轮三并定位挡油环,所以选取d2=44mm轴段长度L2=QUOTE齿轮二的宽度95mm-4mm为了定位可靠=91mm
③轴段34定位齿轮三右端,因此选择轴段直径d3=50mm轴段长度L3=3mm齿轮一宽于齿轮二+齿轮二到齿轮三的距离8mm=11mm
④轴段45用于安装齿轮二并定位挡油环,所以选取d4=44mm轴段长度L4=齿轮三的宽度60mm-3mm为了定位可靠=57mm
⑤轴段56用于安装轴承,所以d5=35mm轴段长度L5=轴承宽度21mm+轴承到内壁距离5mm+三齿轮到内壁距离8mm+4mm为了齿轮三定位可靠=38mm
(三)输出轴(Ⅲ轴)的设计及校核
1、初选轴的最小直径选取轴的材料为40Gr调质处理根据表15—3,取Ao=112,于是得轴上有两个键,故将dmin3增大10%,即dmin3=
44.5mm,取整为45mm
(1)初选用7211C型角接触球轴承,其B=21mm,D=100mm,d=55mm
(2)联轴器的选择和计算
①计算联轴器的转矩由表14-1查得KA=
1.5,根据公式Tca=KAT计算Tca=
1.5×
1351.21=
2026.8N·m
②选取由于要考虑到电动机输出轴直径,而且轴的最小直径连接联轴器,所以选轴的最小直径为45mm,同时选得联轴器为弹性柱销联轴器型号为LX4,L=112mm.
2、轴的结构设计
(1)轴的结构图
(2)确定轴上各段的直径和长度
①为了定位半联轴器,取L1=110mm略小于联轴器长度d1=45mm
②为了满足半联轴器的定位要求,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3段的直径为50mm为了安装联轴器方便并安装轴承端盖,取L2=55mm
③在2-3段的右端为一轴承,内径d3=55mm,轴承内圈用挡油环定位,长度轴承宽度21mm
④安装同一组轴承,所以d6=55mm,长度轴承宽度21mm+轴承到内壁距离10mm+三齿轮到内壁距离15+
2.5齿轮三宽于齿轮四+3(保证齿轮四定位)=
51.5mm
⑤L5=90(齿轮宽)-3(保证齿轮四定位)=87mmd5=60mm
⑥为了定位齿轮四左端,取d4=64mm,长度=
2.5mm齿轮三宽于齿轮四+18mm+二齿轮的宽度60mm+3齿轮一宽于齿轮二=
78.5mm
3、轴的强度校合
(1)求作用在齿轮上的力已知P3=
8.12Kw,T3=
1351.21N•m,n3=
172.17r/min2求轴上的支反力垂直面内求得=
3064.7N求得=
403.7N水平面内求得求得载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩TT=1081310N
(3)画受力简图与弯矩图
(4)校合=
26.6所以强度合格
八、滚动轴承的选择和计算一输入轴(I轴)滚动轴承的选择选用6306型深沟球轴承,其主要参数如下内径d=30mm宽度为B=19mm外径D=72mm基本额定动载荷Cr=
27.0KN基本额定静载荷C0r=
15.2KN极限转速n=12000r/min二中间轴(Ⅱ轴)滚动轴承的选择选用深沟球轴承6307,其其主要参数如下:内径d=35mm外径D=80mm,宽度B=21mm基本额定动载荷Cr=
33.2KN基本额定静载荷C0r=
19.2KN极限转速n=10000r/min
(三)输出轴(Ⅲ轴)滚动轴承的选择及校核
(1)选择根据其最小直径选用7211C型角接触球轴承,其主要参数如下B=21mm,D=100mm,d=55mm基本额定动载荷Cr=
52.8KN基本额定静载荷C0r=
40.5KN极限转速n=7500r/min
(2)强度校核
①求当量动载荷由于载荷较平稳,选轴承7014C的Cor=
43.5KNCr=
48.2KN两个轴承的径向力为初定e=
0.4派生轴向力为外来轴向力为因为所以
4729.4N核查e值按插值法计算选取再计算4849N由于两者相差不大,所以选定所以X1=
0.44Y1=
1.21P1=P2==
1.1×
5979.3=
6577.23N因为,所以校合左轴承合格
九、键的选择和计算一输入轴(I轴)键的选择Ⅰ轴外端键槽部分的轴径为25mm,所以选择普通圆头平键键8×7b=8mmh=7mmⅠ轴内端键槽部分的轴径为40mm,所以选择普通圆头平键键12×8b=12mmh=8mm二中间轴(Ⅱ轴)键的选择Ⅱ轴键槽部分轴的直径均为44mm,所以选择普通圆头平键键12×8b=12mmh=8mm三)输出轴(Ⅲ轴)键的选择及校核
(1)选择Ⅲ轴外端键槽部分的轴径为45mm,所以选择普通圆头平键键14×9b=14mmh=9mm内端键槽部分的轴径为60mm,所以选择普通圆头平键键18×11b=18mmh=11mm
(2)强度校核假定载荷在键的工作面上均匀分布,普通平键联接的强度条件为查表6-2得,钢材料静载荷作用下许用挤压应力为120~150MPa,所以取[σp]=150MPaa.Ⅲ轴外端键的强度计算所以[σp]=150MPa满足强度条件b.内端键的强度计算所以
120.43MPa[σp]=150MPa满足强度条件
十、润滑和密封的说明
(1)润滑齿轮采用浸油润滑参考《机械设计》P230当齿轮圆周速度时,常将大齿轮的轮齿浸入油池中进行浸油润滑齿轮浸入油中的深度可视齿轮的圆周速度而定,对圆柱齿轮通常不宜超过一个齿高,但一般亦不应小于10mm本设计中,所选的润滑油为SH0357-92系列中的50号润滑油轴承采用脂润滑,用挡油环将油和脂分开
(2)密封防止外界的灰尘、水分等侵入轴承,并阻止润滑油的漏失因此在端盖处用了密封垫片和垫圈
十一、拆装和调整的说明在安装调整滚动轴承时,必须保证一定的轴向游隙,因为游隙大小将影响轴承的正常工作当轴直径为30~50mm时,可取游隙为40~70mm在安装齿轮后,必须保证需要的侧隙及齿面接触斑点,侧隙和接触斑点是由传动精度确定的,可查手册当传动侧隙及接触斑点不符合精度要求时,可以对齿面进行刮研跑合或调整传动件的啮合位置
十二、减速箱体的附件的说明箱体是用来支持旋转轴和轴上零件,并为轴上传动零件提供封闭工作空间,防止外界灰砂侵入和润滑逸出,并起油箱作用,保证传动零件啮合过程良好的润滑箱体的一些结构尺寸,如壁厚、凸缘宽度、肋板厚度等,对机座和箱体的工作能力、材料消耗、质量和成本,均有重大影响但是由于其形状的不规则和应力分布的复杂性,未能进行强度和刚度的分析计算,但是可以根据经验公式大概计算出尺寸,加上一个安全系数也可以保证箱体的刚度和强度箱体的大小是根据内部传动件的尺寸大小及考虑散热、润滑等因素后确定的其材料为HT200加工工艺路线铸造毛坯→时效→油漆→划线→粗精加工基准面→粗、精加工各平面→粗、半精加工各主要加工孔→精加工主要孔→粗、精加工各次要孔→加工各紧固孔、油孔等→去毛刺→清洗→检验箱体附件有窥视孔及窥视孔盖、通气器、轴承盖、定位销、起盖螺钉、油标、放油孔及放油螺塞、起吊装置
十三、设计小结三周的课程设计终于结束了,不得不说我这三周是忙得焦头烂额不仅理论知识不足,而且根本没有实战的设计经验,一开始的时候手忙脚乱,压根儿不知从何入手通过学习学长们的设计稿图,我渐渐找到了方法,当然,在设计的过程中我也不断地向周围的同学请教,真的很感谢他们的帮忙机械设计的课程设计一点都不简单简单,根本不用妄想找捷径来完成这次任务因为每一个数据都要从机械设计书上或者机械设计手册上找出来,要考虑的细节更是数不胜数虽然我极力小心又小心不出错,可是每次都得修改好几遍数据才能做到八九不离十这次的设计是大大的磨练了我的意志力,更让我坚定了要改掉粗心大意这个毛病的决心这次的课程设计培养了我综合运用机械设计知识来解决实际问题的能力,也锻炼了自己用CAD画图以及Word软件操作的能力,真正做到了学以致用在此期间同学之间互相帮助,共同面对和解决课程设计当中遇到的困难,培养了我们大家的团队精神另外此次设计的如期完成也离不开陈伟明老师对于本次的课程设计提供的指导与帮助,在这里真心地感谢陈老师
十四、参考资料1.《机械设计》濮良贵纪名刚主编,高等教育出版社,2005年2.《机械设计课程设计手册》吴宗泽罗圣国主编,高等教育出版社,2006年
3.《工程图学》鲁屏宇主编2006年
4.《互换性与测量技术基础》毛平淮主编5.机械设计手册软件版第三版F=
6.5NV=
1.2m/sD=400mmPd=
9.46kwPw=
7.8kwnw=
57.32r/minY160M-4i=
25.47i低=3i高=4i带=
2.12n1=1460r/minn2=
688.68r/minn3=
172.17r/minn4=
57.39r/minP1=
8.99kwP2=
8.54kwP3=
8.12kwP4=
7.96kwTd==
61.8N·mT1=
124.67N·mT2=
473.70N·mT3=
1351.21N·mT4=
1324.59N·mPca=
10.406kwV1=
8.56m/s2=224mmi=2n2=730r/ma0=600mmL0=
1732.75mma=633mmZ=6F0=
161.82Nz2=80εɑ=
1.595T1=
124.67N.mN=
3.967×1091×109d1t=
57.28mmv=
2.046m/sB=
57.28=
2.795mmh=
6.29mmd1=
62.27mmK=
1.57Zv1=
21.8Zv2=
87.
57326.47MPa266MPamn=2Z1=31Z2=124a=160mmd1=64mmd2=256mmb=
57.28mmmmmmdf1=59mmdf2=251mmda1=68mmda2=260mmd1t=
86.61mmV=
0.78m/sb=
86.61mmmnt=
4.2mmh=
9.45mmb/h=
9.2d1t=
92.31mmmnt=
4.48mmmmnPAd
53.
20.
146099.8112330min111mmnPAd
25.
9268.
68854.8112332202minmmnPAd
40.
46.
1721712.8112333303min。