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0课程设计任务书2012-2013 学年第一学期学院:工学院 班级: 姓名: 学号: 课程名称: 机 械 设 计 课 程 设 计 设计题目: 链式运输机传动装置设计 完成期限:自 2012 年 12 月 24 日 至 2013 年 1 月 7 日 内容及任务一、设计的主要技术参数:运输链牵引力 F(KN):2.4输送速度 V(m/s):0.7链轮节圆直径 D(mm):140工作条件:链式运输机单向运转,工作中载荷有轻微振动,输送机效率 0.90,工作年限 8 年,大修期限 3 年每年工作 250 天,两班制工作,工作机允许速度误差5%;在专门工厂小批量生产。二 设计任务:传动系统的总体设计; 传动零件的设计计算;减速器的结构、润滑和密封;减速器装配图及零件工作图的设计; 设计计算说明书的编写。三 每个学生应在教师指导下,独立完成以下任务:(1) 减速机装配图 1 张;(2) 零件工作图 23 张;(3) 设计说明书 1 份(60008000 字) 。起止日期 工 作 内 容12.24-12.25 传动系统总体设计12.25-12.27 传动零件的设计计算;12.28-1.6 减速器装配图及零件工作图的设计、整理说明书进度安排1.7 交图纸并答辩主要参考资料1濮良贵,纪名刚.机械设计.北京:高等教育出版社,2001.2金清肃.机械设计课程设计.武汉:华中科技大学出版社,2007.3赵大兴,工程制图. .北京:高等教育出版社,2006.4朱理,机械原理. .北京:高等教育出版社,2004.指导老师(签字): 2013 年 1 月 日系(教研室)主任(签字): 年 月 日1目 录1 设计任务52 传动方案分析63 原动件的选择与传动比的分配73.1 原动件的选择 73.2 计算总传动比和分配传动比 83.3 传动系统运动和动力参数的计算94 传动零件的设计计算104.1 减速器内部传动零件的设计计算 125 轴的设计计算205.1 减速器低速轴的设计计算205.2 减速器高速轴的设计计算235.3 减速器中间轴的设计计算266 滚动轴承及键联接的校核计算296.1 滚动轴承的校核计算296.2 键联接的校核计算307 减速器的结构、润滑和密封327.1 减速器的结构设计327.2 减速器的润滑和密封338 设计小结349 参考资料3521、设计任务设计任务如图 1.1 所示,为用于链式运输机单向运转,工作中载荷有轻微振动,输送机效率 0.90,工作年限 8 年,大修期限 3 年每年工作 250 天,两班制工作,工作机允许速度误差5%;在专门工厂小批量生产;三相交流电源的电压为 380/220V。已知数据:运输链牵引力 F(KN):2.4输送速度 V(m/s):0.7链轮节圆直径 D(mm):140图 1.1 链式输送机传动系统简图1动力与传动系统; 2联轴器; 3链式输送机32.传动方案分析合理的传动方案,首先应满足工作机的性能要求,其次应满足工作可靠,转动效率高,结构简单,结构紧凑,成本低廉,工艺性好,使用和维护方便等要求。任何一个方案,要满足上述所有要求是十分困难的,要多方面来拟定和评比各种传动方案,统筹兼顾,满足最主要和最基本的要求,然后加以确认。本传动装置传动比不大,采用二级级传动,减速箱内两级直齿圆柱齿轮减速,轴端连接选择弹性柱销联轴器。图 2.1 链式输送机传动方案示意图1电动机;2联轴器;3滚动轴承;4圆柱齿轮;5链式输送机3 原动件的选择与传动比的分配43.1 原动件的选择1电动机类型的选择根据动力源和工作条件,选用一般用途的 Y 系列三相交流异步电动机,卧式封闭结构,电源的电压为 380V。2电动机容量的选择根据已知条件,工作机所需要的有效功率为kwFvPw68.107241设: 输送机的的效率; 4=0.904对滚动轴承效率, =0.99;b b闭式圆柱齿轮传动效率(设齿轮精度为 7 级) , =0.98;g g联轴器效率, =0.99;cc估算传送系统总效率为01234w9.c12.80.972bg34.1bc90w则传动系统的总效率 为823.09.81.072. 工作时,电动机所需的功率为kwPwd 4.83.061查表可知,满足 条件的 Y 系列三相异步电动机额定功率 应取为edP eP2.2kW。53电动机转速的选择根据已知条件,可得输送机的工作转速 min54.9in140.37.6min60w rrrDv初选同步转速为 1500r/min 和 1000r/min 的电动机,查表可知,对应于额定功率为 2.2kW 的电动机型号分别为 Y100L1-4 和 Y112M-6 型。现将有关技术数据及相应算的总传动比列于下表中。方案的比较方案号型号 额定功率(kW)同步转速(r/min)满载转速(r/min)总传动比外伸轴颈D/mm轴外伸长度E/mm Y100L1-4 2.2 1500 1430 14.97 28 60 Y112M-6 2.2 1000 940 9.84 28 60通过对上述两种方案比较可以看出:方案选用的电动机转速高、质量轻、价格低,总传动比对二级减速传动而言不算大,故选方案较为合理。Y100L1-4 型三相异步电动机的额定功率为 2.2kW,满载转速 min1430rn由表查得电动机中心高 H=110mm,轴伸出部分的直径和长度分别为 D=28mm 和E=60mm。3.2 计算总传动比和各级传动比的分配链式输送机传动系统的总传动比97.145.30wmni由传动系统方案知 3i01由计算可得两级圆柱齿轮减速器的总传动比为97.14.340121ii为了便于两级圆柱齿轮减速器采用浸油润滑,当两级齿轮的配对材料相同、齿面硬度 、齿宽系数相等时,考虑齿面接触强度接近相等的条件,取35HBS高速级传动比为 412.97.31.12 ii低速级传动比为.42.123i传动系统各级传动比分别为610i; 42.2i; 39.i; 41i3.3 传动系统的运动和动力参数计算传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下所示。0 轴(电动机轴):mNnPTkwrdm.624130.9504.2i130 1 轴(减速器高速轴):mNnPTkwri .491302.9504.in131101 2 轴(减速器中间轴):mNnPTkwri .75.16.32495097.in.432212 3 轴(减速器低速轴):mNnPTkwri .8019.695095072.1in.3323 4 轴(输送机轴):mNnPTkwri .0186.952.095.1in.4434 7传动系统的运动和动力参数电动机 两级圆柱齿轮减速器 工作机轴号0 轴 1 轴 2 轴 3 轴 4 轴转速n/(r/min)1430 1430 324.116 95.6 95.6功率 P/kW 2.04 2.02 1.96 1.90 1.862转矩 T/( Nm)13.624 13.49 57.75 189.80 186.0传动比 i 1 4.412 3.39 14 传动零件的设计计算4.1 减速器内部传动零件的设计计算1、高速级圆柱齿轮传动的设计根据已知:输入功率 kwP02.1,小齿轮转速 min1430rn,传动比42.i,传递的转矩 mNT.493,工作寿命 8,两班制,250 天,工作轻微冲击1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)按传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动。(2)输送机为一般工作机器,速度不高,故选用 7 级精度(3)材料选择。选择小齿轮材料为 40Cr(调质) ,硬度为 280HBS,大齿轮 材料为 45 钢(调质) ,硬度为 240HBS,硬度差为 40HBS。(4)选小齿轮齿数 ,大齿轮齿数123z10234.2z2、按齿面接触强度设计由设计计算公式21312.()EtdHKTZid(1) 、确定公式内的各计算数值1) 、试选载荷系数 .t2) 、选取齿宽系数 1d3) 、查得材料的弹性影响系数1289.EZMPa4) 、按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 lim160HPa8大齿轮的接触疲劳强度极限 lim250HMPa5) 、计算应力循环次数892 911023.64.7 107.60NjLnh6) 、取接触疲劳寿命系数 9.HNK, 4.2HN7) 、计算接触疲劳许用应力取失效概率为 1%,安全系数 S=1MPaSKHNH517094.6.2lim21li1 (2) 、计算1) 、试算小齿轮分度圆直径 ,代入 中较小的值1tdHmZiTdHEdt 081.332. 212) 、计算圆周速度 vsnv 4.2106.4.1063) 、计算齿宽 bmdt 8.3.14) 、计算齿宽与齿高之比 h模数 zmtt 4.230.1齿高 ht 25.4.8b5) 、计算载荷系数由 v=2.48m/s,7 级精度,查得动载系数 09.1VK直齿轮 1HFK查得使用系数 .25A查得 7 级精度,小齿轮相对支撑非对称布置时, 415.H9由21.0hb, 45.HK 查得 3.1FK9.4509.21VA6) 、按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径mdt 7.3.8.3317) 、计算模数 mz64.27.13、按齿根弯曲强度设计由设计公式 132()FaSdYKTmz(1) 、确定公式内各计算值1) 、查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 150FEMPa大齿轮的弯曲疲劳强度极限 238FE2) 、取弯曲疲劳寿命系数 .01NK, 7.2FN3) 、计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 S=1.4MPaSKFENF 143.264.13807.9.52211 4) 、计算载荷系数 K8.9.5FVA5) 、查取齿形系数查得 , 18.2aY12.69Fa, 79S5S6) 、计算大、小齿轮的 并加以比较FaS1001652.43.267918.21FSaSaFY大齿轮的数值大(2) 、设计计算15.062.23149.83 m对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数的大小主要决定于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,可取由弯曲强度算得的模数 1
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