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1、机械设计课程设计计算说明书 设计题目:带式输送机齿轮传动装置矿业工程学院 采矿工程09-7班设计者: 秦立杰 指导教师: 程刚 2012年01月11日中国矿业大学目 录第一章设计任务书 - 1 第二章电动机的选择 - 1 第三章传动方案的拟定 - 2 第四章轴的设计计算 - 5 第五章 键的选择与强度验算 .- 12 第六章 滚动轴承的选择及联轴器的选择 - 14 第七章 减速器润滑与密封 - 16-第八章 减速器附件选择 - 17-第九章 设计小结 - 19-第十章 参考文献 - 19-第一章、设计任务书计算过程及相关说明结果1.1 方案图:设计带式输送机的传动装置(单级圆柱齿轮减速器和V带
2、传动)1.2设计条件:带式输送机连续单向运输,载荷平稳,空载起动,使用期限10年,小批量生产,两班制工作,运输带速度允许误差为5%。设计数据:输送带拉力:F=8KN;输送带速度:V=1.4m/s;滚筒直径:D=400mm。机械设计课程的内容1.3设计工作量:1)减速器装配图1张(三视图,A1图纸);2)设计计算说明书1份;3)计算:齿轮基本参数,齿轮强度计算,轴强度校核,键强度校核。第二章、电动机的选择计算过程及相关说明结果1、电动机类型的选择:根据条件可选择常用的封闭式Y系列小型三相异步电动机。2、电动机功率选择:选取V带传动 =0.95,轴承 =0.99,齿轮 =0.97,弹性联轴器 =0
3、.99,卷筒 =0.96。(1)传动装置的总功率: =0.950.990.990.970.990.96=0.8584(2)电机所需的工作功率:P工作= =81.4/0.8584=13.049KW(3)电动机的额定功率:,由机械设计基础课程设计表10-110查得电动机的额定功率为。3、确定电动机转速: ,由机械设计基础课程设计表3-2查得,V带传动比24,单级圆柱齿轮的传动比35,则总传动比620,电动机转速范围。综合各方面因素选用1000r/min的Y系列电动机。由机械设计基础课程设计表10-110可确定电动机型号为Y180L-6。4、确定电动机型号:根据电动机的额定功率和电动机转数关系,由机
4、械设计基础课程设计表10-110可确定电动机型号为Y180L-6。,其主要性能:额定功率:15KW,满载转速970r/min,额定转矩1.9,最大转矩2.0.第三章、传动方案的拟定计算过程及相关说明结果1、总传动比:2、分配各级传动比按机械设计课程上机与设计P103表9-2推荐的传动比合理范围,取带轮i带=3,又i总=i齿轮i带,故i齿轮=i总/ i带轮=14.50/3=4.833、运动参数及动力参数计算1)计算各轴转速(r/min)=970r/min小齿轮轴的轴速:n1= =970/3=323.33(r/min)大齿轮轴的轴速:n2=323.33/4.83=66.94(r/min)2)计算各
5、轴的输入功率(KW)P=P工作=10KW小齿轮轴的功率:P1=大齿轮轴的功率:P2=3)计算各轴扭矩(Nm)小齿轮轴的扭矩:T1=9.55103P1/n1=9.5510312.397/323.33=366.163Nm第二轴的扭矩:T2=9.55103P2/n2=9.5510311.905/66.94=1698.428Nm4、齿轮传动的设计计算(1) 选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不大,所以采用软齿面,小齿轮齿根较薄,弯曲强度较低,且受载次数较多,故在选择材料和热处理时,一般使小齿轮齿面硬度比大齿轮高2050HBs。材料热处理方式硬度/HBs接触疲劳极限Hlim/MPa弯曲疲劳极限FE
6、/MPa小齿轮40Cr调质217286650750560620大齿轮45钢调质197286550620410480按上表取小齿轮硬度为280HBs,接触疲劳极限弯曲疲劳极限;大齿轮硬度为240HBs,接触疲劳极限,弯曲疲劳极限按一般可靠度取最小安全系数,计算许用应力: 得:小齿轮;大齿轮;(2) 按齿面接触强度设计设齿轮按8级精度制造。取载荷系数1.4,齿宽系数,小齿轮上的转矩,取,齿数取,则。故实际传动比,模数,齿宽,b值应加以圆整,作为大齿轮的齿宽b2,而使小齿轮的齿宽,取,按标准模数系列取,实际,中心距齿顶高:齿根高:全齿高:齿顶圆: 齿根圆: (3)齿根弯曲疲劳强度校核计算齿形系数,
7、第四章、轴的设计计算计算过程及相关说明结果1、 输入轴的计算已知输入轴传递的功率,转速,小齿轮的齿宽,齿数,模数,压力角,载荷平稳。1)初步估算轴的直径按照“轴的常用材料及其主要力学性能表”进行选择,选取45号钢为轴的材料,调质处理。由,查“常用材料的值和C值表”知45号钢C值范围为118107,取C=107,计算后得,取(考虑有键槽,将直径增大5%),圆整可得2)轴的结构设计 (1)确定轴的结构方案右轴承从轴的右端装入,靠轴肩定位。齿轮和左轴承从轴的左端装入,齿轮右侧端面靠轴肩定位,齿轮和左轴承之间用定位套筒使左轴承右端面得以定位,左右轴承均采用轴承端盖,齿轮采用普通平键得到圆周固定。 (2
8、) 确定轴的各段直径 轴结构示意图1轴段为最小径,安装带轮,;2轴段安装轴承端盖,取;3轴段安装轴承及挡油圈,为减少装配轴承处的精加工面长度设置轴肩,其中d3为轴承内径大小 (根据机械设计课程上机与设计续表13-3:取深沟球轴承6310),轴承宽,;轴两端装轴承处轴径相等,则7段取;4轴段安装齿轮,齿轮内径,齿轮的轴向定位轴肩,取。(3) 确定轴的各段长度结合绘图后确定各轴段长度如下:1轴段的长度取(根据带轮结构及尺寸);2轴段总长度(根据外装式轴承端盖的结构尺寸,起厚度,还有箱体的厚度取10mm);3轴段(轴承的宽挡油环的长度和);4轴段(因为齿轮的齿宽为120mm,轴段的长度应比零件的轮毂
9、短2-3mm),5轴段长度10mm;6轴段(轴承的宽挡油环的长度和)。3)按弯矩复合强度计算已知:转矩小齿轮分度圆直径圆周力径向力法向力(1) 绘制轴受力简图如下(2)绘制垂直面弯矩图如下垂直面内的轴承支反力:水平面内的轴承支反力:由两边对称,知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为 (3)绘制水平面弯矩图如下:截面C在水平面上弯矩为:(4)绘制合弯矩图如上 (5)绘制扭矩图如上转矩: (6)当量弯矩计算转矩产生的扭转力按脉动循环变化,取=0.6,截面C处的当量弯矩: (7)校核危险截面C的强度判定危险截面为第四段轴的中心面,轴的材料选用45钢,调质处理,查机械设计基础表14-1得,表14-
10、3查得则:该轴强度足够。2、 输出轴的计算已知输出轴传递的功率,转速,大齿轮的齿宽,齿数,模数,压力角,载荷平稳。1)初步估算轴的直径按照“轴的常用材料及其主要力学性能表”进行选择,选取45号钢为轴的材料,正火处理。由,查“常用材料的值和C值表”知45号钢C值范围为118107,取C=107,计算后得,取(根据联轴器结构及尺寸)。2)轴的结构设计 (1)确定轴的结构方案右轴承从轴的右端装入,靠轴肩定位。齿轮和左轴承从轴的左端装入,齿轮右侧端面靠轴肩定位,齿轮和左轴承之间用定位套筒使左轴承右端面得以定位,左右轴承均采用轴承端盖,齿轮采用普通平键得到圆周固定。 (2)确定轴的各段直径轴结构示意图由
11、图中个零件配合尺寸关系知;,。(3)确定轴的各段长度结合绘图后确定各轴段长度如下:1轴段的长度取(根据联轴器结构及尺寸);2轴段总长度(根据外装式轴承端盖的结构尺寸,其厚度,还有箱体的厚度取10mm);3轴段(轴承的宽挡油环的长度和);4轴段(因为齿轮的齿宽为107mm,轴段的长度应比零件的轮毂短2-3mm);5轴段;6轴段。3)按弯矩复合强度计算已知:转矩:大齿轮分度圆直径圆周力径向力法向力(2)绘制垂直面弯矩图如下垂直面内的轴承支反力:水平面内的轴承支反力:由两边对称,知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为 (3)绘制水平面弯矩图如下截面C在水平面上弯矩为:(4)绘制合弯矩图如上,考虑
12、到最不利的情况,把与直接相加: (5)绘制扭矩图如上转矩: (6)当量弯矩计算转矩产生的扭转力按脉动循环变化,取=0.6,截面C处的当量弯矩: (7)校核危险截面C的强度判定危险截面为第四段轴的中心面,轴的材料选用45钢,正火处理,查机械设计基础表14-1得,表14-3查得则:该轴强度足够。第五章、键的选择与强度验算计算过程及相关说明结果1、 输入轴上键选择及校核(1)最小直径处:1)选择键型:该键为静联接,为了便于安装固定,选择普通A型平键。2)确定键的尺寸:该轴上最小直径为,轴长,按(,)查得,用于此处连接的键的尺寸为,3)强度校核:轴所受转矩,键连接的挤压强度,强度满足要求。该键标记为:键 。(2)齿轮处1)选择键型:该键为静联接,为了便于安装固定,选择普通A型平键。2)确定键的尺寸:该轴上最小直径为,轴长,按(,)查得,用于此处连接的键的尺寸为,3)强度校核:键连接的挤压强度