機械設計基礎課程設計A(帶式運輸機傳動裝置).doc
《機械設計基礎課程設計A(帶式運輸機傳動裝置).doc》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《機械設計基礎課程設計A(帶式運輸機傳動裝置).doc(24頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
課 程 設 計 課程名稱 機械設計基礎課程設計A 題目名稱 帶式運輸機傳動裝置 學生學院___材能學院_______ 專業(yè)班級_11級材加2班 學 號 3111006xxx 學生姓名 xxx 指導教師___xxx___________ 2013年7月 05日 機械設計課程設計計算說明書 1、緒論………………………………………………………2 2、傳動方案的擬定和說明…………………………………4 3、電動機的選擇……………………………………………4 4、計算總傳動比及分配各級的傳動比……………………5 5、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算………………………………5 6、傳動零件的設計計算……………………………………6 7、箱體尺寸的選擇…………………………………………10 8、軸的設計計算……………………………………………11 9、滾動軸承的選擇及校核計算……………………………16 10、鍵聯(lián)接的選擇及計算……………………………………18 11 、聯(lián)軸器的選擇…………………………………………18 12、潤滑與密封………………………………………………19 13、減速器附件……………………………………………19 14、其他技術(shù)說明……………………………………………19 15、設計總結(jié)及心得體會……………………………………20 16、參考資料目錄……………………………………………21 廣東工業(yè)大學課程設計任務書 題目名稱 帶式運輸機傳動裝置 學生學院 材能學院 專業(yè)班級 11級材加2班 姓 名 xxx 學 號 3111006xxx 組 號 48 一、課程設計的內(nèi)容 設計一帶式運輸機傳動裝置(見 圖1)。設計內(nèi)容應包括:兩級傳動裝置的總體設計;傳動零件、軸、軸承、聯(lián)軸器等的設計計算和選擇;減速器裝配圖和零件工作圖設計;設計計算說明書的編寫。 圖2為參考傳動方案。 圖1 帶式運輸機傳動裝置 圖2 參考傳動方案 二、課程設計的要求與數(shù)據(jù) 已知條件: (1)運輸帶工作拉力:F = 2.8kN; (2)運輸帶工作速度:v = 2.2m/s; (3)卷筒直徑: D = 360 mm; (4)使用壽命: 8年; (5)工作情況:兩班制,連續(xù)單向運轉(zhuǎn),載荷較平穩(wěn); (6)制造條件及生產(chǎn)批量:一般機械廠制造,小批量; (7)工作環(huán)境:室內(nèi),輕度污染環(huán)境; (8)邊界連接條件:原動機采用一般工業(yè)用電動機,傳動裝置與工作機分別在不同底座上,用彈性聯(lián)軸器連接。 三、課程設計應完成的工作 (小組成員A:1.減速器裝配圖1張(1號圖紙); 2.輸出軸上齒輪零件圖1張(3號圖紙); 3.設計說明書 1份。 小組成員B:1.上箱體零件圖1張(1號圖紙); 2.輸入軸零件圖1張(3號圖紙); 3.設計說明書 1份。 小組成員C:1.下箱體零件圖1張(1號圖紙); 2.輸出軸零件圖1張(3號圖紙); 3.設計說明書 1份。 四、課程設計進程安排 序號 設計各階段內(nèi)容 地點 起止日期 1 設計準備: 明確設計任務;準備設計資料和繪圖用具 傳動裝置的總體設計: 擬定傳動方案;選擇電動機; 計算傳動裝置運動和動力參數(shù) 第1 天 2 傳動零件設計計算: 帶傳動、齒輪傳動主要參數(shù)的設計計算 第2 天 3 減速器裝配草圖設計: 初繪減速器裝配草圖;軸系部件的結(jié)構(gòu)設計;軸、軸承、鍵聯(lián)接等的強度計算;減速器箱體及附件的設計 第3~5 天 4 減速器裝配圖設計 第5~7 天 5 零件工作圖設計 第8 天 6 整理和編寫設計計算說明書 第9 天 7 課程設計答辯 第10 天 五、應收集的資料及主要參考文獻 (1)濮良貴、紀名剛主編. 機械設計[M]. 北京:高等教育出版社,2006年5月第8版 (2)林怡青、謝宋良、王文濤編著. 機械設計基礎課程設計指導書[M]. 北京:清華大學出版社,2008年11月第1版 (3)機械制圖、機械設計手冊等。 發(fā)出任務書日期:2013年 06月 24 日 指導教師簽名: 計劃完成日期: 2013年 07 月05 日 基層教學單位責任人簽章: 主管院長簽章: 計算過程及計算說明 2 傳動方案擬定和說明 2.1設計單級圓柱齒輪減速器 2.1.1 已知條件:滾筒圓周力F=2800N;帶速V=2.2m/s; 滾筒直徑D=360mm。 2.1.2 工作條件:使用年限8年,工作為兩班工作制,載荷較平穩(wěn)。 2.1.3 設想傳動簡圖,如下: 3 電動機選擇 3.1 電動機類型的選擇: Y系列三相異步電動機 3.2 電動機功率選擇: 3.2.1 傳動裝置的總效率: η總=η帶η2軸承η齒輪η聯(lián)軸器η滾筒η滑動軸承 =0.900.9920.970.990.950.90=0.724 3.2.2 卷筒工作功率:P卷筒=FV/1000 =(28002.2)/1000=6.16KW 3.2.3 電機所需的工作功率:P電機= P卷筒/η總 =6.16/0.724=8.51KW 3.2.4 確定電動機轉(zhuǎn)速: 計算滾筒工作轉(zhuǎn)速: n筒=601000V/πD=6010002.2/(π360)=116.8r/min 取V帶傳動比i1′=2~4,取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍i2′=3~6。則總傳動比理時范圍為ia′=6~24。i取小于等于15,根據(jù)幾個常用電機的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、和1500、3000r/min。 初步選取n=1500r/min進行計算。 3.2.5確定電動機型號 根據(jù)以上選用的電動機類型,所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速,選定電動機型號為Y160M-4。 其主要性能:額定功率:11KW,滿載轉(zhuǎn)速1460r/min。 4 計算總傳動比和分配各級的傳動比 4.1 總傳動比:i總=n電動/n筒=1460/116.8=12.5 4.2 分配各級傳動比 取V帶傳動的傳動比i帶=3 則單級圓柱齒輪減速器的傳動比為: i齒輪= i總/ i帶=12.5/3=4.17 5 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 5.1 各軸轉(zhuǎn)速 電動機軸為1軸,減速器高速軸為2軸,低速軸為3軸,各軸轉(zhuǎn)速為: n1=n電機=14600r/min n2=n1/i帶=1460/3=486.7(r/min) n3=n2/i齒輪=486.7/4.17=116.7(r/min) 5.2 計算各軸的功率 按電動機所需功率P計算各軸輸入功率,即 P1=P電機=8.51KW P2=P1η帶=8.510.90=7.66KW P3=P2η軸承η齒輪=7.7660.990.97=7.35KW 5.3各軸扭矩 T1=9.55103P1/n1 =9.551038.51/1460=55.67Nm T2=9.55103P2/n2 =9.551037.66/486.7=150.3Nm T3=9.55103P3/n3 =9.551037.35/116.7=601.5Nm 以上計算結(jié)果整理后列于下表: 軸號 軸1 軸2 軸3 轉(zhuǎn)速(r/min) 1460 486.7 116.7 功率(kw) 8.51 7.66 7.53 轉(zhuǎn)矩(Nm) 55.67 150.3 601.5 傳動比 3 4.17 6傳動零件的設計計算 (此部分計算所查表、圖全來自《機械設計基礎》課本) 6.1 皮帶輪傳動的設計計算 已知:n1=1460 r/min P1=8.51KW 工作16小時 6.1.1 求計算功率 Pca 查表8-7得kA=1.2,故Pca=KAP=1.28.51=10.21KW 6.1.2 選V帶型號(普通V帶) 據(jù)Pca=10.21KW,n1=1460r/min,由圖8-10查出選用B型。 6.1.3 求大、小帶輪基準直徑d2、d1 現(xiàn)取d1=132mm,由式(8-15a)得 d2=i帶d1 =3x132=396mm 由表8-8取d2=400mm 6.1.4 驗算帶速V V=πd1n1/(60100)=π1321460/(601000)=10.8m/s 在530m/s范圍內(nèi),故帶速合適。 6.1.5 帶基準長度Ld和中心距a a0 =0.7(d1+ d2)~2(d1+ d2)=356至468mm 取a0 =400mm 由式(8-22)得帶長 Lo =2ao +π(d1+d2)/2 +(d1-d2)2/4ao=2515mm 由表8-2選帶的基準長度為L0=2500mm a≈a0+(Ld- L0) /2 =400+(2500-2515)/2=393mm 6.1.6 驗算小帶輪包角 а1 =180o-(d1-d2)/ a57.3o =142>90度,合適 6.1.7 求確定V帶根數(shù)z 由式(8-26)得z= 今n1=1460r/min d=132mm,查表8-4a得P0=2.82kw 查表8-4b得△P0=0.46KW,查表8-5得ka=0.91 查表8-2得=1.03,由此可得 z=3.33 取4根 6.1.8求作用再帶輪軸上的壓力 由表8-3得q=0.18kg/m,故由式子得單根V帶的初拉力 F0=500Pca/(zv)(2.5/-1)+qv2 =[50010.21/(410.8X0.91)(2.5-0.91)+0.1810.82]N =227N 作用在軸承的壓力 FQ=2zF0sin(α1/2)=24227sin(1420/2)N=1717N 6.2 齒輪傳動的設計計算 已知:單向傳動,輕微沖擊 P=7.66KW i=4.17 n1=486.7r/min 6.2.1 選擇齒輪材料及確定需用應力 設計成結(jié)構(gòu)緊湊故采用軟齒面的組合: 小齒輪用40Cr(調(diào)質(zhì)),齒面硬度為280HBS;大齒輪用45鋼(調(diào)質(zhì)),齒面硬度為240HBS 6.2.2按齒面接觸強度設計計算 齒輪按8級精度制造。 小齒輪上的轉(zhuǎn)矩T1=150300Nmm 初設螺旋角為β=140 齒數(shù) 取Z1=24, Z2= Z1i=244.17=100.08 實際傳動比為i=101/24=4.2 計算公式: d1t≥[2k T1 /εφd(u1)/u(ZE ZH /[σH])2] 1/3 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 試選K=1.6 選取區(qū)域系數(shù)ZH 為2.433 ε等于0.78+0.90=1.68 選取齒寬系數(shù)φd =1.0 查得材料的彈性影響系數(shù)ZE =189.8 [σH]=([σH1]+ [σH2])/2=(570+550)/2=560MPa 計算 小齒輪分度圓直徑:d1t ≥[21.6150300/(11.68)[(4.2+1)/4.2](2.433 189.8 /560)2] 1/3 =62.2mm 圓周速度:v=πx d1t n/(60x1000)=1.59m/s 齒寬b和模數(shù)mnt: b=φd d1t =1.0x62.2=62.2mm mnt = d1tcosβ/ Z1=62.2Xcos140/24=2.51mm; h=2.25 mnt=2.252.51=5.65mm; b/h=62.2/5.65=11 縱向重合度為1.903;載荷系數(shù)k=2.21 d1 = d1t x(k/ kt)1/3 =69.3mm; mn = d1tcosβ/ Z1=69.3Xcos140/24=2.80mm 6.2.3按齒根彎曲強度設計計算 齒形系數(shù)ZV1=24/COS3140=26.27 ZV2=101/COS3140=110.56 查表得 YFa1=2.59 YFa2= 2.17 查表得 YSa1=1.59 YSa2=1.80 因YFa2YSa2/[σF2]=2.171.80/238.86=0.0164>YFa1YSa1/[σF1]=2.591.59/ 303.51=0.0136 故應對大齒輪進行彎曲強度計算 齒輪分度圓直徑: mn≥[2k T1 Ycos2 β/φdZ1 2 ε(YFa YSa /[σF])] 1/3 =2.06mm 6.2.4 幾何尺寸計算 對比上述結(jié)果,取m=2.5,同時取d1 =69.3mm來計算應有的齒數(shù),z= d1 cos B/m=26.9,取z1 =27,則z2 =4.2x27=113 ,z2取113,中心距 a= mn( Z2+ Z1 )/2cosβ=2.5(27+113)/2cos140 =180.4 mm 取a=181mm 確定螺旋角:β =arccos mn( Z2+Z1 )/2a = 14.790 齒輪分度圓直徑d1= mnZ1/ cosβ=2.527/cos14.790=70mm d2= mnZ2/ cosβ=2.5113/cos14.790=292mm 齒寬b=φdd1=1.070=70mm 取b2=70mm,b1=75mm 據(jù)以上所求,可得出大小齒輪的各參數(shù),匯總列表如下,方便以后計算查閱。單位:mm 項目 d da df 小齒輪 70 72 68 大齒輪 292 294 290 7 箱體尺寸的選擇 箱體為鑄鐵減速器箱體,結(jié)構(gòu)尺寸按課程設計書P21表4-1(圖4-1)規(guī)定選擇。單位:mm 箱體壁厚 δ=8 箱蓋壁厚 δ1=8 箱體凸緣厚度 b=12,b1=12, 加強肋厚 m=6.8,m1=6.8 地腳螺釘直徑 df =18 地腳螺釘數(shù)目 n=4 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 d1=14 箱蓋、箱座聯(lián)接螺栓直徑 d2=10 軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目 d3=8,n=4 軸承蓋(軸承座端面)外徑 D1=80 D2=100 觀察孔蓋螺釘直徑 d4=6 df至箱外壁距離 C1=26,C2=24 箱緣尺寸 C1=18, C2=22 軸承端蓋螺釘分布直徑 D1=8,D2=8 箱體外壁至軸承座端面距離 C1+C2+10=40 齒輪頂圓至箱體內(nèi)壁的距離 △1=12 齒輪端面至箱體內(nèi)壁的距離 △2=12 減速器中心高 H=210 底腳凸緣尺寸 C1=26,C2=24 圓錐定位銷直徑與數(shù)目 8,2 箱體外壁至軸承座端面的距離 60 軸承座孔長度 25,30 8軸的設計計算 輸入軸的設計計算 8.1按扭矩初算軸徑 選用45號鋼調(diào)質(zhì)處理,根據(jù)d≥A(P/n)1/3,并查表,取A=120,則 d≥120(7.66/486.7)1/3mm=28.1mm 考慮有鍵槽,將直徑增大3%,則 d=28.1(1+3%)mm=28.9mm ∴選d=30mm 為外伸出端的最小直徑為dmin =30mm 假定選用彈性套柱聯(lián)軸器,查課程設計指導書136頁選用TL6,孔徑30mm,半聯(lián)軸器長為L=60mm, 轂孔長度為L1=56mm 8.2 軸的結(jié)構(gòu)設計 8.2.1確定軸各段直徑和長度 Ⅰ段:dⅠ=30mm,長度取LⅠ=60mm II段:dII=36 mm,因為大帶輪要靠軸肩定位,且還要配合密封圈,所以取長度取LII=60mm Ⅲ段:初選用32208型其內(nèi)徑為dⅢ=40mm,寬度為25mm,考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁,軸承端面和箱體內(nèi)壁應有一定距離,通過密封蓋軸段長應根據(jù)密封蓋的寬度,并考慮帶輪和箱體外壁應有一定矩離且安裝擋油盤與軸襯而定,為此,取該段長為LⅢ=25mm IV段與小齒輪固定配合,計算得軸長均為LIV=95 mm,直徑為dIV=76mm 對于V段,此段亦安裝軸承,直徑為dV=40mm,綜合考慮取長度LV=25mm 8.3按彎矩復合強度計算 Ft=2T2/ d1=2150300/70=4294N; Fr= Fttanαn/ cosβ =4905tan200/ cos14.790=1616N; Fa=Fttanβ=4294tan14.790=1134N 作用在軸右端帶輪上外力F=2530 N(方向未定);分度圓直徑為70mm;對于32208型的圓錐滾子軸承,a=19mm 則L=101mm;K=139mm;(如圖a) 8.3.1 求垂直面的支承反力 F1v=(FrL/2-Fad1/2)/L =(1616101/2-113470/2)/101=415N F2v= Fr - F1v=1616-415=1201N 8.3.2 求水平面的支承反力 F1H=F2H=Ft/2=4294/2 N =2147N ; 8.3.3 F力在支點產(chǎn)生的反力 F1F=FK/L=2147(139/101)N =1488N ; F2F=F+F1F=(2147+1488)N =3635N ; 8.3.4繪垂直面的彎矩圖(圖b) Mav=F2vL/2=12010.101/2=61Nm M′av=F1vL/2=415X0.101/2=21Nm 8.3.5繪水平面的彎矩圖(圖C) MaH=F1HL/2=21470.101 /2 Nm =108 Nm 8.3.6 F力產(chǎn)生的彎矩圖(圖d) M2F=FK=21470.139Nm =298Nm a-a截面(兩軸承的中心所在的垂直面)F產(chǎn)生的彎矩為: MaF=F1FL/2=14880.101/2 Nm=75Nm 8.3.7求合成彎矩圖(圖e); 考慮到最不利的情況,把MaF與(M2av+ M2aH)1/2直接相加。 Ma=(M2av +M2aH)1/2+ MaF =[(61 2+1082)1/2+75]Nm =199Nm M a′=[(M′av)2+ (M′aH)2]1/2+ MaF =[(212+1082)1/2+75] Nm =185Nm 8.3.8 求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩(圖f) T=Ftd1/2=429470/2 Nmm =150300Nmm=150.3Nm 8.3.9 求危險截面的當量彎矩 由上可知a-a截面最危險,其當量彎矩為 Me=[M2a+(αT2)2]1/2 取α=0.6,代入上式可得 Me=[1992+(0.6150.3)2)1/2 Nm =218Nm ; 8.3.10 計算危險截面處軸的直徑 軸的材料選用45號鋼調(diào)質(zhì)處理,由課本P362表15-1查得許用彎曲應力[σ-1b]=60Mpa,則 d≥{Me/0.1[σ-1b]} 1/3=[2181000/(0.160)] 1/3=33.1mm 故d=33.1mm<76mm,安全,該軸強度足夠。 輸出軸的設計計算 8.4 按扭矩初算軸徑 選用45號鋼,根據(jù)d≥A(p3/n3)1/3并查課本P370表15-3,取A=112, d≥112(7.35/116.7)1/3mm=44.56mm 考慮有鍵槽,將直徑增大5%,則 d=44.66(1+5%)mm=46.79mm 初選輸出軸的最小直徑d=48mm 8.5 軸的結(jié)構(gòu)設計 8.5.1 軸上零件的定位,固定和裝配 單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央,相對兩軸承對稱分布,齒輪左面由軸肩定位,右面用擋油盤軸向固定,聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定,兩軸承分別以軸肩和大筒定位,采用過盈配合固定 8.5.2 確定軸各段直徑和長度 按照軸上兩直徑略有差值1~5mm,軸肩處的直徑差可取6~10mm的規(guī)定,確定輸入軸各級的直徑。具體方法同上輸入軸的設計計算一樣。按照箱體結(jié)構(gòu)尺寸確定輸入軸各級的長度。具體尺寸如下: d1 d2 d3 d4 d5 d6 48 56 60 65 75 60 L1 L2 L3 L4 L5 L6 84 60 46 66 12 30 8.6 按彎矩復合強度計算 8.6.1 已知作用在齒輪上的圓周力 Ft=2T3/d2=2601500/292N=4120N; 徑向力Fr= Fttanα/ cosβ=4120tan200/ cos14.790=1551N; 軸向力Fa=Fttanβ=4120tan14.790=1088N(圖a)所示 齒輪分度圓直徑d2=292mm;對于33112型的圓錐滾子軸承,a=23.1mm 則L=108mm;K=163mm 8.6.2 求垂直面的支承反力 F1v=(FrL+Fad2/2)/L =(1551108/2-1088292/2)/108=-695N ; F2v= Fr -F1v = 1551+695=2246N ; 8.6.3 求水平面的支承反力 F1H=F2H= Ft/2=4120/2=2060N 8.6.4 繪垂直面的彎矩圖(圖b) Mav=F2vL/2=22460.108/2=121.3Nm M′av=F1vL/2=6950.0108/2=35.1Nm 8.6.5 繪水平面的彎矩圖(圖C) MaH=F1HL/2=20600.108/2=141227Nmm =111.24Nm 8.6.6 求合成彎矩圖(圖d); Ma=(M2av+ M2aH)1/2 =(121.32+111.242)1/2=164.58 Nm M′a=[(M′av)2+ (M′aH)2]1/2 =(25.12+111.242)1/2=116.64Nm 8.6.7 求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩(圖e) T=Ftd2/2=4120292/2=601500Nmm=601.5Nm 8.6.8 求危險截面的當量彎矩 由彎矩圖可知a-a截面最危險,其當量彎矩為 Me=[M2a+(αT)2]1/2 對不變的轉(zhuǎn)矩,取α=0.6,代入上式可得 Me=[164.582+(0.6601.5)2]1/2=396.66Nm 8.6.9 計算危險截面處軸的直徑 軸的材料選用45號鋼調(diào)質(zhì)處理,由課本P362表15-1查得許用彎曲應力[σ-1b]=60Mpa,則 d≥{Me/0.1[σ-1b]} 1/3=[396.66103/(0.160)] 1/3=40.43mm 故d=40.43mm<65mm,安全,該軸強度足夠。 9滾動軸承的選擇及校核計算 根據(jù)已知條件,軸承預計壽命163008=38400小時 9.1 計算輸入軸承 9.1.1 兩軸承徑向反力: F1Q=FQ( K+L )/L- F1H =2147( 101+139)/101-2147=2954.78N F2Q=FQK/L- F2H =2147 139/101- 2147=807.78N FR1= FR2= Fr=1616N 軸承受的總徑向力為 Fr1=(FR12+F1Q2)1/2=(16162+2954.782)1/2=3367.82N Fr2=(FR22+F2Q2)1/2=(16162+807.782)1/2=1806.64N 初選兩軸承為圓錐滾子軸承32208型號 查表得32208型號軸承 Cr=77.8KN Cor=77.2KN α=14.790 Y=0.4/tanα=1.52 e=0.37 查得軸承的內(nèi)部軸向力: Fs1 =Fr1/2Y= 3367.82/(21.52)=2559.5N Fs2= Fr2/2Y =1806.64/(21.52)=1373N Fa=1134N 因為Fs2+ Fa =1373+1134=2507N < Fs1 ∴軸承1為放松端,F(xiàn)a1= Fs1=2559.5N 軸承2為壓緊端Fa2=Fs1-F a =1425.5N Fa1/F r1=2559.5/3367.82=0.76>e 所以 X1=0.40 Y1=1.6 Fa2/Fr2=1425.5/1806.64=0.79- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請點此認領(lǐng)!既往收益都歸您。
下載文檔到電腦,查找使用更方便
9.9 積分
下載 |
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁顯示word圖標,表示該PPT已包含配套word講稿。雙擊word圖標可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國旗、國徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設計者僅對作品中獨創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
- 機械設計 基礎 課程設計 運輸機 傳動 裝置
鏈接地址:http://m.jqnhouse.com/p-6686520.html