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机械设计课程设计减速器

机械设计课程设计说明书

 

设计题目:

斜齿圆柱齿齿轮减速器(9)

姓名:

学号:

2013050509

指导教师:

成绩:

2015年6月日

河池学院―物理与机电工程学院

 

设计任务书

1、课程设计的目的

1.培养正确的设计思想,训练综合运用所学的理论知识解决工程实际问题的能力。

2.学习机械设计的一般方法,掌握通用机械零件、机械传动装置的设计过程和进行方式。

3.设计基本技能的训练。

如计算、绘图、熟练和运用设计资料、手册、图册、标准和规范等。

4.研究分析设计题目和工作条件,明确设计要求和设计内容。

5.认真复习与设计有关的章节内容,提倡独立思考、深入钻研,主动地、创造性地进行设计。

6.设计态度严肃认真,一丝不苟,反对照抄照搬,抄袭他人设计,容忍错误等问题。

7.通过设计在设计思想,设计方法和设计技能等方面得到良好的训练。

2、课程设计题目

设计用于带式运输机的传动装置(简图如下)

1.原始数据:

数据组编号

9

运输带拉力F/N

2400

运输带工作速度V(m/s)

1.2

卷筒直径D(mm)

410

2.工作条件:

1)带式运输机连续单向运转,载荷较平稳,空载启动,运输带速允许误差为5%。

2)使用期限为10年,大修期三年,小批量生产,两班制工作。

3.相关数据:

表1常用机械传动比范围

 

选用指标

传动类型

齿轮传动

带传动

单级传动比

(常用值)

圆柱

V型

3—6

2—4

最大值

表2常用机械传动效率

机械传动类型

理论传动效率η

实际取值

圆柱齿轮传动

闭式传动0.96—0.98

0.97

V带传动

0.94—0.97

0.96

滚动轴承

0.98—0.995

0.99

联轴器

0.99—0.995

0.99

滚筒η5

0.96

3、课程设计任务

1.减速器装配图1张(A0或A1图纸);

2.零件图工作图2~3张(传动零件、轴、箱体等,A3图纸);

 

·

第一部分传动装置总体设计

一、电动机的选择

1.电动机的类型:

按工作要求和工作环境条件,选用一般用途的Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。

2.电动机功率选择:

1 工作机所需功率:

2 传动装置总效率:

3 电动机输出功率:

电动机转速:

960r/min

3.确定电动机的转速:

滚筒工作转速:

由表1中的合理传动比范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围,V带传动比范围,则总传动比合理范围为。

所以电动机转速的可选范围为。

4.确定电机的型号:

由以上计算知,以及综合考虑电动机、传动装置的尺寸、结构、带传动、减速器的传动比和有效使用率,确定电动机的型号为Y132M1-6,满载转速960r/min。

电机主要参数:

型号

额定值

效率(%)

外形尺寸(长×宽×高)/mm

质量/kg

功率/kw

转速/kw

Y132M1-6

4.0

960

84

515×350×315

73

2、计算传动装置总传动比及分配各级传动比

1.总传动比:

i=960/56=17

2.分配各级传动比:

因为是,单级减速器传动比i1=3—6,这里取i1=3,。

3、计算传动装置的动力和传动装置

1.各轴的转速(r/min):

电动机转速:

960r/min

Ⅰ轴:

Ⅱ轴:

2.各轴功率:

电动机输出功率:

Pd=3.35KW

Ⅰ轴:

P1=Pd×η2=3.35×0.96=3.216KW

Ⅱ轴:

P2=P1×η1η3=3.216×0.97×0.99=3.09KW

卷筒轴:

P3=P2×η3×η4=3.03kw

3.各轴转矩:

电动机转矩:

T=9550×Pd/n=9550×3.35/=33.3N·m

Ⅰ轴:

T1=9550×P1/n1=9550×3.216/320=95.977N·m

Ⅱ轴:

T2=9550×P2/n2=9550×3.09/56.47=522.57N·m

卷筒轴:

T3=9550×P3/n3=9550×3.03/56=516.72N·m

将运动和运动参数计算结果整理后列入下表:

表3运动和运动参数表

参数

轴的名称

电动机轴

Ⅰ轴

Ⅱ轴

卷筒轴

转速n/r·min

960

320

56.47

56

功率P/KW

3

3.216

3.09

3.03

转矩T/N·m

33.3

159.96

522.57

516.72

传动比

3

5

1

第二部分V带传动的设计

V带传动的设计:

1.确定计算功率

由表8-8查得工作情况系数KA=1.1,所以

2.选择V带的类型

根据计算功率Pca、转速n由图8-11选用A型

3.确定带轮的基准直径dd并验算带速v

初选小带轮的基准直径dd1。

由课本表8-7和表8-9确定小带轮的基准直径dd1,应使dd1≧(dd)min=75。

此处取小带轮的基准直径dd1=125mm。

4.验算带速v。

因为5m/s

5.计算大带轮的基准直径dd2。

根据式i=n1/n2≈dd2/dd1,得dd2=425mm,取标准值dd2=400

7.确定中心距ɑ,并选择V带的基准长度Ld

根据经验,一般初选带传动的中心距为

0.7(dd1+dd2)≦ɑ0≦2(dd1+dd2),既367.5≦ɑ0≦1050,初定中心距ɑ0=700mm.

由式Ld0≈2ɑ0+π/2(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4ɑ0

=2×700+1.57×525+27

=2251.25mm

根据课本表8-2选带的基准长度Ld=2200mm

实际中心距:

由式ɑ≈ɑ0+(Ld-Ld0)/2=700-39.9=674.375mm

中心距的变化范围

8.验算小带轮上的包角α1

9.确定带的根数

计算单根V带的额定功率Pr。

由dd1=125mm和n=960r/min,查课本1表8-4得P0=1.37kw。

根据n=960r/min,i=3和A型带,查课本表8-5得ΔP0=0.11kw。

查课本表8-6得Kα=0.93,表8-2得KL=1.06,于是

Pr=(P0+ΔP0)·Kα·KL=(1.37+0.11)×0.93×1.06=1.46KW。

计算V带的根数Z

Z取3根。

10.确定带的初拉力F0

由课本表8-3得A型带的单位长度质量q=0.105kg/m,所以

11.计算轴上压力Fp

12.主要设计结论

选用A型普通V带3根,带基准长度2200mm,带轮基准直径dd1=125mm,dd2=400mm,中心距控制在ɑ=631.75~710.5mm,带轮宽B=48mm。

单根带初始拉力F0=205.587N。

第三部分齿轮结构的设计

1、高速级和低速级减速齿轮设计(闭式圆柱齿轮)

1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

考虑加速器的传递功率大,参考课本表10-6,选用7级精度的直齿圆柱齿轮,压力角为20。

由课本表10-1,选择小齿轮材料为40Cr(调质),齿面硬度280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),齿面硬度240HBS。

齿面精糙度Ra≤1.6~3.2μm。

闭式齿轮传动一般转速较高,为了提高传动的平稳性,减小冲击振动,以齿数多一点为好,小齿轮可取的齿数范围z1=20~40。

这里取z1=24,大齿轮齿数z2=uz1=3×24=72。

载荷系数KHt=kAKVKαKβ=1×1×1×1.3=1.3

由课本表10-7选取齿宽系数φd=1.0。

查课本表10-20得区域系数ZH=2.5。

查课本表10-5得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa½。

计算接触疲劳强度用重合度系数Zε。

计算解除疲劳许用应力[σΗ]

[σH]=([σH]1+[σH]2)/2

σH=σHlimKHN/S

由课本2图10-21d按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限

σHlim1=600MpaσHlim2=550Mpa

由课本210-13式N1=60n1jlh

N1=60×960×1×(2×8×300×10)=2.765×109

N2=N1/3=921.6×108

由课本2图10-19取KHN1=0.9,KHN2=0.95

取失效率为1%,安全系数S=1

[σH]1=σHlimz1KHN1/S=600×0.9=540Mpa

[σH]2=σHlimz2KHN2/S=550×0.95=522.5Mpa

区其中较小的值作为该齿轮副的接触疲劳许用应力,即

[σH]=[σH]1=[σH]2=522.5Mpa

2.按齿面接触疲劳强度设计

小齿轮传递的转矩:

T1=9.55×106P1/n1=9.55×106×3.216/320N·mm=95977.5N·mm

mm

调整小齿轮分度圆直径

计算实际载荷系数前的数据准备

计算齿轮的圆周速度v:

计算齿宽b:

b=φdd1t=1×60.42mm=60.42mm

计算实际载荷系数KH。

由课本1表10-2查得使用系数KA=1。

根据v=1.01m/s、7级精度。

由图10-8查得动载荷系数KV=1.05。

齿轮的圆周力:

F1t=2T1/d1t=2×95977.5/60.42N=3177N

KAFt1/b=1×3177/60.42N/mm=52.58N/mm<100N/mm

查课本1表10-3得齿间载荷分配系数KHα=1.0。

由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时,得齿向载荷分布系数KHβ=1.314。

由此,得到实际动载荷系数:

KH=KAKVKHαKHβ=1×1.05×1×1.314=1.3797

由式课本1式(10-12),可得实际动载荷系数算得的分度圆直径

及相应的齿轮模数

3.按齿根弯曲疲劳强度设计

试算模数:

确定式中的各参数值,试选KFt=1.3,由课本1式(10-5)计算弯曲疲劳强度用重合度系数。

计算

由图10-17查得齿形系数YFa1=2.65、YFa2=2.2。

由图10-18查得应力修正系数Ysa1=1.58,Ysa2=1.7。

由10-24c查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为σFlim1=500MPa、σFlim2=380MPa。

由图10-22查得弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.85,KFN2=0.88。

取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式(10-14)得

将求得的参数代入课本2式(6-49)

因为大齿轮的大于小齿轮,所以取

试算模数

调整模数

计算实际载荷系数前的数据准备

圆周速度v

d1=m1z1=1.673×24mm=40.152mm

V=πd1n1/60×1000=π×40.152×320/60×1000=0.672m/s

齿轮b

b=φdd1=1×40.152=40.152mm

宽高比b/h

H=(2ha*+c*)mt=(2×1+0.25)×1.673=3.764

b/h=40.152/3.764=10.765mm

计算实际动载荷系数KF

根据v=0.672m/s,7级精度,由图10-8查得动载系数KV=1.02

由Ft1=2T1/d1=2×95977.5/40.152N=4780.7N

KAFt1/b=1×4780.7/40.152=119N•mm>100N•mm

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