完整版机械设计毕业课程设计计算说明书Word格式.docx
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九.设计小结
一十.参考文献
计算过程及计算说明
第一章设计任务书
题目1设计用于带式运输机的二级圆柱齿轮减速器
Pd-----电动机
工作条件:
连续单向运转,载荷平稳,空载起动,使用年限10年,小批量生产,两班制工作,运输带速度允许误差为±
5%
所选数据编号:
3
1.1相关数据要求
(1)输送带拉力F(KN)8
(2)输送带速度V(ms)0.7
(3)滚筒直径D(mm)300
1.2机械设计课程的内容
计算及设计工作
1.传动方案
2.电机选择
3.运动和动力参数计算
4.总传动比及传动分配
5.运动参数及动力计算
6.传动零件的设计计算
7.轴承的选择
8.键的选择与核算
9.箱体的设计
10.课程小结
11.参考文件
一.传动方案拟定
设计单级圆柱齿轮减速器和二级带传动
(1)工作条件:
使用年限10年,小批量生产,两班制工作,载荷平稳,环境清洁。
(2)原始数据:
滚筒圆周力F=8000N;
带速V=0.7ms;
滚筒直径D=300mm。
二.电动机选择
1.电动机类型选择:
Y系列三相异步电动机
2.电动机功率选择:
3.确定电动机转速
==
根据以上选择Y132m-4型电动机,其满载转速为1440r\min
三.计算总传动比及分配各级传动比
1.总传动比:
=
2.分配各级传动比
因=
按展开式布置,取则=
3.计算传动装置的运动参数和动力
1)各轴转速
I轴=
II轴=
III轴=
卷筒轴
2)计算各轴功率
I轴
II轴
III轴
卷筒轴
3)计算各轴转矩
II轴
五、传动零件的设计计算
1、皮带轮传动的设计计算
(1)计算功率由教材P218表13-8得:
工矿系数=1.2
==1.27.5=9Kw
(2)选择V带型号
由教材P219图13—15得:
选用B型V带
(3)确定带轮基准直径
由教材P219图13—19得:
小带轮基准直径应大于等于125mm
取dd1=180mm>
=125mm
Dd2=(n1n2)(1-)dd1=683.195mm
由教材P219图13—19取dd2=630mm
实际从动轮转速=(1-)n1dd1dd2
=(1-0.02)514.286180630=144mm
转速误差为(n2-)n2=0.00364<
0.005(允许)
(4)验算带速
V==4.847ms
在5~25ms范围内,带速合适
(5)确定带长和中心距
由教材P220得0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)
得567mma01620mm
取a0=800mm
由教材P205式13-2得
L0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd1-dd2)
=1600+1271.7+63.281=2934.981mm
由教材P212表13-2得:
=3150mm
由教材P220式13-16得
a=a0+(-L0)2=800+107.51=907.51mm
(6)验算小带轮包角
=((dd2-dd1)a)
=167.67>
120(适用)
(7)确定v带根数
由教材P14表13-3得:
P0=3.22kw
由教材P216表13-5得:
P0=0.3kw
由教材P217表13-7得:
k=0.92kw
KL=1.07kw
由教材P218式13-15得
Z==((P0+P0)kKL)
=9((3.22+0.3)0.921.07)=2.6
所以取z=3根
(8)计算轴上压力
由教材P212表13-1得q=0.17kgm,由式(13-17)单根v带出拉力为:
F0=(500Pc)(2.5k-1)+qv2
=286.3N
则作用在轴承上的压力FQ为
FQ=2ZFosin(12)
=23286.3sin(12)=1655.2N
2、齿轮传动的设计计算
(1)选择材料及确定需要应力
考虑减速器传递功率和闭式传动方式,齿轮采用软齿面。
高速小齿轮采用40cr调质,齿面硬度为240~260HBS,高速大齿轮采用45钢调质,齿面硬度220HBS;
低速小齿轮采用40cr调质,齿面硬度为240~260HBS,低速大齿轮45钢正火,吃面硬度200HBS.
[H]=\Sh,由教材P166表11-1得:
高速齿轮
Hlim1=700MpaHlim2=600Mpa
通用齿轮和一般工业齿轮,按一般较高可靠度要求选取安全系数,
SH=1.25,SF=1.6
[H]1=Hlim1\SH=560Mpa[H]2=Hlim2\SH=480Mpa
低速齿轮
Hlim3=700MpaHlim4=400Mpa
[H]3=Hlim3\SH=560Mpa[H]4=Hlim4\SH=320Mpa
(2)按齿面接触疲劳强度设计
由教材P168表11-2得选精度等级为七级,齿面粗糙度Ra1.6~3.2um
由教材P169表11-3得
i)低速小齿轮转矩:
T1=9.5510P1\n2=
由d1,确定有关参数如下:
传动比i齿1=2.98取小齿轮齿数Z1=20,则大齿轮齿数Z2=60
实际传动比i齿i0==3
齿数比:
u0=i0=3
由教材P175表11-6得,取d=0.9,弹性系数Ze=188.9
故得d174.63[kt1(u+1)\d(H)]=97.35mm
模数m1=
由教材P57表4-1取标准模数m=5mm
确定有关参数和系数
分度圆直径:
d1=mz1=520=100mmd2=mz2=560=300mm
齿宽b=dd1=0.9100=90
取b1=90mm,b2=95mm
计算齿轮传动的中心距a
a1=m2(z1+z2)=227.5mm
校核齿根弯曲疲劳强度
由教材P172式11-5得
F=(2KT1\bmz1)YfaYsa[H]
Yfa1=2.94Yfa2=2.32
Ysa1=1.56Ysa2=1.72
则弯曲应力[F]由教材P173得
F=HlimYstYnt\Sf
由教材P166表11-1得教材P172式11-5得
Hlim1=450MpaHlim2=600Mpa
一般可靠度选取安全系数Sf=1.6
计算齿轮上的许用弯曲应力
[F]1=FE1\Sf=281.25Mpa
[F]2=FE2\Sf=375Mpa
将所得参数带入教材P172式11-5得
F1=(2KT1\bmz1)Yfa1Ysa1=56.85Mpa[F]1
F2=(2KT2\bmz2)Yfa2Ysa2=19.53Mpa[F]1
故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够
(4)计算轮齿的圆周速度
V1==2.693m\s
ii)高速小齿轮转矩:
T1=9.5510P2\n3=
由d2,确定有关参数如下:
传动比i齿2=4.59取小齿轮齿数Z3=22,则大齿轮齿数Z4=101
实际传动比i齿10==4.59
u2=i2=4.59
模数m2=
d3=mz3=522=110mmd4=mz4=5101=505mm
齿宽b=dd1=0.9110=99
取b3=95mm,b4=100mm
a2=m2(z3+z4)=307.5mm
由教材P172式11-5得
Yfa3=2.83Yfa4=2.29
Ysa3=1.59Ysa4=1.81
由教材P166表11-1得
Hlim3=450MpaHlim4=500Mpa
[F]3=FE1\Sf=281.25Mpa
[F]4=FE2\Sf=312.5Mpa
F3=(2KT3\bmz3)Yfa3Ysa3=281.25Mpa[F]1
F4=(2KT4\bmz4)Yfa4Ysa4=312.5Mpa[F]1
V2==2.468m\s
六、轴的设计计算
输入轴的设计计算
1.按扭矩初算轴径
选用45钢调质,齿面硬度217~255HBS
由教材P245式14-2式dC(Pn),并查表14-2,取C=110
考虑有键槽,将直径增大5%,则
d=33.42(1+5%)mm=35.09mm
2、轴的结构设计
(1)轴上零件的定位安装,固定和装配二级减速器中可将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,齿轮右面由轴肩定位,左面用套筒轴向定位,联接以平键做过度配合固定,两轴承分别以轴肩和套筒定位,则采用过度配合固定。
(2)确定轴各段直径和长度
1段:
d1=35mm长度L1=54mm
2段:
d2=45mm长度L2=57mm
3段:
初选用7210C交接处型球轴承,其内径为50mm,宽为24mm,套筒长度为28mm
d3=50mm长度L3=24+28=52mm
4段:
d4=60mm长度L4=48mm
5段:
=8817.29=3209.22N
(5)因为该轴两轴承对称,所以:
La=Lb=64mm
1)绘制轴向力简图(如图a)
2)绘制垂直弯矩图(如图b)
轴承支反力:
Fay=FBy=Fr2=1604.61N
FAz=FBz=Ft2=4408.645N
3)有两边对称知截面C的弯矩也对称,截面C处弯矩为
Mc1=FAy=1604.6164mm=
绘制水平弯矩图(如图c)1)绘制轴向力简图(如图a)
截面C的弯矩为:
Mc2=FAz=4408.64564mm=
4)绘制合弯矩图(如图d)
Mc=(Mc1+Mc2)=
5)绘制扭矩图(如图e)
转矩:
T=9.55(P2n2)×
10=
6)绘制当量弯矩图(如图f)
扭矩产生的扭切应力脉动循环变化,取=1,则截面c处的当量弯矩为:
Mec=[Mc1+Mc2]=(1567.3681+168.4804)=41.65N*m
7)校核危险截面c处的强度,由教材P245得
e=Mec(0.1d4)=19.28Mpa[-1]=80Mpa
该轴有足够的强度
中间轴的设计计算
1.按扭矩初算轴径
d(Cp3n3)mm=45.97mm
取d=50mm
(1)轴上零件的定位安装,固