优秀毕设工程力学课程设计简易传动装置Word格式文档下载.docx
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传动装置由电机、减速器、工作机组成。
2.设计特点:
齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀,要求轴有较大的刚度。
3.传动方案:
选择V带传动和二级圆柱斜齿轮减速器(展开式)。
4.传动装置的总效率
=0.95×
×
0.97×
0.96=0.759;
为V带的效率0.95,
η2为滚动轴承的效率0.98,
为齿轮传动的效率0.95,
为联轴器的效率0.97,
为滚筒的效率0.96。
2.电动机的选择
根据已知条件F、V和D,确定求出输送带的功率
Pw=FV/1000(KW)=6.5*1.2=7.8KW.
电动机所需工作功率为:
Pd=Pw/ηa=7.8\0.759=10.28kw
卷筒转速为
n==57.30r/min。
经查表按推荐的传动比合理范围,V带传动的传动比i1=2~4,二级圆柱斜齿轮减速器传动比i2=8~40,则总传动比合理范围为ia=i1×
i2=16~160,电动机转速的可选范围为nd=ia×
n=(16~160)×
57.3=916.8~9168r/min.
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、带传动、减速器的传动比,选定型号为Y160M—4的三相异步电动机,额定功率为11kw
额定电流8.8A,满载转速1460r/min,同步转速1500r/min。
方案
电动机型号
额定功率
P
Kw
电动机转速
传动装置的传动比
同步转速
满载转速
总传动比
V带传动
减速器
1
Y160M-4
11
1500
1460
25.48
2.5
10.19
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比
(1)总传动比
由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为=nm/n=1460/57.3=25.48
(2)分配传动装置传动比
=×
,分别为带传动和减速器的传动比。
为使V带传动外廓尺寸不致过大,初步取=2.5,则减速器传动比为
==25.48/2.5=10.19
根据各原则,查机械设计手册图得
高速级传动比为=3.73,则低速传动比==2.73.
4.高速级齿轮传动的设计计算
1.齿轮材料,热处理
考虑此减速器的功率及现场安装的限制,故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮
(1)齿轮材料及热处理
①材料:
高速级大、小齿轮选用40cr,并经调质及表面淬火,齿面硬度为48—55HBC,取小齿齿数=22,Z=i×
Z=3.73×
22=82.06,取Z=83.
(三)、齿轮传动参数表(=14º
)
名称
符号
单位
高速级
低速级
小齿轮
大齿轮
中心距
a
mm
147
192
传动比
i
3.73
2.73
模数
m
2
3
压力角
α
º
20
齿数
Z
30
112
33
91
分度圆直径
d
62
231.9
102
281.8
齿顶圆直径
da
66
235.9
108
287.8
齿根圆直径
df
54.8
224.7
96.76
276.56
齿宽
b
67
107
旋向
左旋
右旋
材料
40Cr
45
热处理状态
调质表面淬火
调质
齿面硬度
(48~55)HBC
280HBS
240HBS
5.计算传动装置的运动和动力参数
(1) 各轴转速
==1460/2.5=584r/min
==584/3.73=156.57r/min
=
/
=156.57/2.73=57.35r/min
==57.35r/min
,分别为高速轴、低速轴转速。
(2) 各轴输入功率
=10.28×
0.95=9.87kW
η2×
=9.87×
0.98×
0.95=9.19kW
=9.19×
0.95=8.55kW
η4=8.55×
0.97=8.13kW
则各轴的输出功率:
0.98=9.67kW
0.98=9kW
0.98=8.38kW
0.98=7.97kW
(3)各轴输入转矩
=×
N·
电动机轴的输出转矩=9550=9550×
10.28/1460=67.24N·
各轴输入扭矩:
=9550/=161.38N·
=9550/=560.40N·
=9550
/=1424.33N·
=9550/=1312.52N·
,分别为高速轴,低速轴转矩
输出转矩:
0.98=158.15N·
0.98=549.19N·
0.98=1395.52N·
0.98=1286.3N·
运动和动力参数结果如下表
轴名
功率PKW
转矩TNm
转速r/min
输入
输出
电动机轴
10.28
67.24
1轴
9.87
9.67
161.38
158.15
584
2轴
9.19
9
560.40
549.19
156.57
3轴
8.55
8.38
1424.33
1395.52
57.35
4轴
8.13
7.97
1312.5
1286.3
6.强度条件减速器轴的设计计算
6.1高速轴的设计计算
1.求轴上的功率,转速和转矩
由前面算得P1=9.87KW,n1=584r/min,T1=1.61N
2.求作用在齿轮上的力
已知高速级小齿轮的分度圆直径为d1=62mm
而切向力Ft=5193.5N
径向力Fr=F5193.5=1890.8N
轴向力Fa=Ft=1294.8N
3.初步确定轴的最小直径
强度条件
设计公式:
mm
——许用扭转剪应力(N/mm2)
C——轴的材料系数,与轴的材料和载荷情况有关。
轴上有键槽需要按一定比例修正:
一个键槽轴径加大3~5%;
二个键槽轴径加大7~11%。
选取轴的材料为45钢,
d=A28mm
因为轴上应开2个键槽,所以轴径应增大7%~11%故d=29mm,又此段轴与大带轮装配,综合考虑两者要求取d=30mm,查表知带轮宽B=78mm故此段轴长取76mm。
4.轴的结构设计
(1)拟定轴上零件的装配方案
通过分析比较,装配示意图6-1
(2)据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
1)I-II段是与带轮连接的其d=30mm,L=76mm。
2)II-III段用于安装轴承端盖,轴承端盖的e=9.6mm(由减速器及轴的结构设计而定)。
根据轴承端盖的拆卸及便于对轴承添加润滑油的要求,取端盖与I-II段右端的距离为38mm。
故取L=58mm,因其右端面需制出一轴肩故取d=32mm。
3)初选轴承,因为有轴向力故选用圆锥滚子轴承,参照工作要求并据d=32mm,由轴承目录里初选3207号其尺寸为d=35mm72mm17mm故d=35mm。
又右边采用轴肩定位取=38mm所以L=129mm,=42mm,=12mm
4)取安装齿轮段轴径为d=38mm,齿轮左端与左轴承之间用套筒定位,已知齿轮宽度为65mm为是套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于齿轮宽度故取L=64mm。
齿轮右边Ⅶ-Ⅷ段为轴套定位,且继续选用3207轴承,则此处d=35mm。
取L=45mm
3.确定轴上的载荷,以及弯矩、扭矩图
先作出轴上的受力图以及轴的弯矩图和扭矩图6-2
现将计算出的各个截面的MH,MV和M的值如下:
F=3954.68NF=8564.68N
F=3646.5NF=1547N
M1=354.510N.mMh2=679.25N.m
M=280.78N.m
M=0M==414.22N.m
M=679.25N.m
T=161N.m
6.按弯扭合成应力校核轴的强度
进行校核时,通常只校核危险截面的强度,从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面A是轴的危险截面。
则根据[2]式15-5及上面的数据,取=0.6轴的计算应力:
≈160MPa
前面选用轴的材料为45钢,调制处理,由表查得
[]=200Mp,,故安全。
6.2中间轴的设计计算
由前面的计算得P2=9.19KW,n2=156.57,
T=5.604N
2.求作用在齿轮上的力
已知中间轴大小齿轮的分度圆直径为d=231.9mmd=102mm
而F=4827N
F=F4827=1757N
同理可解得:
F=10980N,F=Ft23996NFa2=Ft2tan=2737.6
现初步估算轴的最小直径。
选取轴的材料为45钢,调质处理由表15-3,取A=110,于是得:
d=A42.75mm
因为轴上应开2个键槽,所以轴径应增大5%-7%故d=45.2mm,又此段轴与轴承装配,故同时选取轴承,因为轴承上承受径向力,故选用圆锥滚子轴承,参照工作条件可选3210其尺寸为:
d=50故d=50mm右端用套筒与齿轮定位,套筒长度取24mm所以L=46mm
4.轴的结构设计
(1)拟定轴上零件的装配方案通过分析比较,装配示意图6-3
图6-3
(2)据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
1)II-III段为高速级大齿轮,由前面可知其宽度为62mm,为了使套筒端面与大齿轮可靠地压紧此轴段应略短于齿轮轮毂宽度。
故取L=60mm,d=56mm。
2)III-IV段为大小齿轮的轴向定位,此段轴长度应由同轴条件计算得L=15mm,d=68mm。
3)IV-V段为低速级小齿轮的轴向定位,由其宽度为102mm可取L=99mm,d=56mm
4)V-VI段为轴承同样选用深沟球轴承3210,左端用套筒与齿轮定位,取套筒长度为24mm则L=47mmd=50mm
5.求轴上的载荷
先作出轴上的受力图以及轴的弯矩图和扭矩图如图6-4。
现将计算出的各个截面的M,M和M的值如下:
F=112NFNH2=2127NF=7382.4NF=8424.6N
M=7.392N.m
MH2=184.0125Nm
M=487.2384N.m