传动装置的总体设计
机械课
学 校:柳州职业技术学院系、班:机电工程系姓 名:时 间:程课程设计
2010级数控3班
2013年4月11日星期四
目 录
第一章 传动装置的总体设计 ....................................................................................................... 1 1总体方案的分析 ............................................................................................................................ 1 2选择电动机 .................................................................................................................................... 2
2.1电动机类型选择 ................................................................................................................. 2 2.2电动机功率型号的确定 ..................................................................................................... 2 2.3算电动机所需功率 Pd(kw) ........................................................................................ 2 2.4.确定电动机转速 ................................................................................................................. 3 3总传动比的计算及传动比的分配 ................................................................................................ 3 4计算各轴转速、功率和转矩 ........................................................................................................ 4 第二章 传动零件的设计 ............................................................................................................... 4 1.设计V带 .................................................................................................................................... 4 2.齿轮设计: ................................................................................................................................. 6 第三章 轴系设计 ........................................................................................................................... 8 1.轴的结构、尺寸及强度设计. ....................................................................................................... 8
输入轴的设计计算: .................................................................................................................. 8 输出轴的设计计算: ................................................................................................................ 11 2.键联接的选择及计算 ............................................................................................................... 12 3、轴承的选择及校核计算 ........................................................................................................... 12 第四章 润滑与密封 ..................................................................................................................... 12 第五章. 设计小结 .......................................................................................................................... 13 第六章 参考文献 ......................................................................................................................... 13
第一章 传动装置的总体设计
1总体方案的分析
1.该工作机有轻微振动,由于V带有缓冲吸振能力,采用V带传动能减小振动带来的影响,并且该工作机属于小功率、载荷变化不大,可以采用V带这种简单的结构,并且价格便宜,标准化程度高,大幅降低了成本,所以可以采用简单的传动结构,由于传动装置的要求不高,所以选择一级圆柱齿轮减速器作为传动装置,原动机采用Y系列三线交流异步电动机。
2.
1、电动机; 2、三角带传动; 3、减速器; 4、联轴器; 5、传动滚筒; 6、运输平皮带 3.工作条件
连续单向运转,载荷平稳,空载起动,使用期8年,小批量生产,两班制工作,运输带速度允许误差为 5% 4、原始数据
1.输送带牵引力 F=1300 N 2.输送带线速度 V=1.60 m/s 3.鼓轮直径 D=260mm
2选择电动机
2.1电动机类型选择
按工作要求和工况条件,选用全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机,电压为380V,Y型。
2.2电动机功率型号的确定
计算工作及所需功率 pd=
pw
η
2.3算电动机所需功率 Pd(kw)
pd=
pw
η
pw=
FV
1000
式中η为传动装置的总功率 η=η1η2......ηn
式中η1η2......ηn分别为传动装置中没对运动副的效率
η1-带传动效率:0.96
η2-球轴承传动效率:0.99
η3-圆柱齿轮的传动效率:0.97(8级精度一般齿轮传动) η4-弹性联轴器的传动效率:0.99
η5—卷筒的传动效率:0.96
总功率η=0.96×0.993×0.97×0.99×0.96=0.86
pw=
1300⨯1.6FV
==2.42kw
1000η1000⨯0.86
从课程设计指导书表19-1中可选额定功率为3kw的电动机
2.4.确定电动机转速
卷筒的转速为:nw=带传动传动比:i带
60⨯1000v60⨯1000⨯1.6
=≈117.6r/min
πD3.14⨯260
=2~4
齿轮传动传动比:i齿=3~5
总传动比范围:i总=i带×i齿=6~20 2)初步计算电动机的转速范围
nd = i总×nw=705~2351 r/min
查附表8.1 Y系列(IP44)电动机的技术数据:
选择Y132S-6 型电动机 电动机技术数据如下: 额定功率(kw):3kw 满载转速:nd=960r/min 额定转矩:2.0 N/m 最大转矩:2.0 N/m
3总传动比的计算及传动比的分配
总传动比的计算:i总=
nd
≈8.16 nw
传动比分配原则:带传动的传动比范围i带=2~4 齿轮传动传动比范围i齿=3~5
i总=i带⨯i齿=8.16
分配传动比:取减速器的传动比i齿=3, 则V带的传动比:i带=2.72
4计算各轴转速、功率和转矩
1、 各轴转速:
高速齿轮轴:nI=
nd960=r/min≈353.0r/min i带2.72
nI353=r/min≈117.6r/min i齿3
低俗齿轮轴:nII=
卷 筒 轴:nw=nII=117.6r/min
2、 各轴输入功率:
高速齿轮轴:pI=pd⨯η1=3⨯0.96kw=2.88kw
低俗齿轮轴:pII=pd⨯η1⨯η2⨯η3=3⨯0.96⨯0.99⨯0.97kw=2.77kw 3、 各轴转矩:
Td=9550⨯
Pd
=29.84N⋅m nm
pI2.88=9550⨯N⋅m=77.91N⋅m nI353pII2.77
=9550⨯N⋅m=230N⋅m nII117.6
高速齿轮轴TI=9550⨯
低俗齿轮轴TII=9550⨯
运动和动力参数计算结果如下表:
第二章 传动零件的设计
1.设计V带
(1)确定V带型号
n电动机额定功率P= 3kw,转速d
8小时。
由课本
=960rmin,带传动传动比i=2.5,每天工作
P
218表10-4得:
KA=1.2,得PC=KAPd=1.2⨯3kw=3.6kw
由课本图10-3,选择A型V带,取大轮的基准直径:(2)验算带速:
d
1
=100mm。
,查表10-1得d2=236mm
d2=i带d1=2.27⨯100mm=227mm
V=
π⨯1⨯1
60⨯1000
=
3.14⨯100⨯960
=5.024m/s
60000
(3)确定V带基准长度
可得
Ld和中心距a0:根据:0.7⨯(d1+d2)
a
应在219.8~628mm之间,初选中心距
a
=500mm
带的基准长度
Ld0=2a0+
π
2
(d1+d2
2
(d2-d1))+
4a0,得Ld0≈1536mm,取
Ld=1600mm
计算实际中心距:a≈
a0+
-d
2
2
=500+
1600-1536
=532mm
2
227-100
⨯57.3︒=166︒>120︒ 532
-(4)验算小带轮包α=180︒-
a
(5)求V带根数Z:据d1和查表10-7得
1
⨯57.3︒=180︒-
nd查表10-5得p0=0.95kw,查表10-6,得
∆p0=0.11kw,
Kα=0.92,查表10-3得KL=0.99,有
c
Z=
(+∆)KαK
=4.02,取4根。
L
单根V带的初拉力;
F0=
500c2.5500⨯3.62.52
(-1)+qv=⨯(-1)+0.10⨯5.0242=156.35N zv4⨯5.0240.92Kα
作用在轴上压力:
1=2⨯4⨯156.35⨯sin166︒=1241N
=2zsinFQF022
2.齿轮设计:
第三章 轴系设计
1.轴的结构、尺寸及强度设计.
输入轴的设计计算:
1、按扭矩初算轴径
τ=35Mpa C=110。
选用45号钢调质处理,硬度197~286HBS。查课本表12-2得,[]
d≥CP2.77=115⨯=32.69mm,考虑轴外伸端和联轴器用一个键连接,故将直径n117.6
增放大5%,故取d=35mm。
2、轴的结构设计
(1)轴的零件定位,固定和装配
单级减速器中,将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,齿轮左面用套筒定位,右面用轴环轴向定位,周向定位采用键和过渡配合,两轴承分别以套筒和轴承肩定位,周向定位则用过盈配合,轴呈阶状,左轴承,齿轮套筒从左面装入,右轴承和联轴器依次从右面装入。
(2)确定轴的各段直径和长度
初选轴承: 型号:6010,其内径为50mm,宽度为16mm. 取套筒长为5mm,安装齿轮段长度比轮毂宽度长2mm
外伸端直径d1=φ35mm,定位轴肩高度h,一般取h定位=(0.07~0.1)d1mm,所以(1.5~2)dmm所以根据联轴器的选用,L=
1
1
L1的d2=φ40mm,长度L1=60mm,
非定位轴肩高度一般取h=2c
c=2mm,故综合考虑轴承的选用,故轴颈
,d3=d7=40+2⨯2⨯2=φ48mm取φ50mm,轴承宽度B=16mm,所以L5=16mm,根据齿轮的宽数b2=60mm,所以L4段长比齿轮宽数短2mm,故L4=60-2=58mm,长度为小齿轮的宽度加上倒角,倒角起退刀槽作用,故取其长度为:
L
3
=d分+8=52+8=60mm。由于此段为非定位轴肩,综合考虑齿轮的制造,所以
d4=60mm,
d5
段为定位轴肩,所以d5=φ70mm,考虑齿轮端面和箱体内壁,轴承端
面与箱体内壁应有一定矩离,同时要使两齿轮正确啮合和传递效率最大化,故齿轮面到轴承面的距离
L6=28mm,考虑套筒与轴承、轴的配合,即根据以上数据,套筒选用内孔
φ52mm,外圆φ62mm,宽26mm的套筒,所以d6=φ62mm。由以上数据得出两轴承的
跨距L=138并且该轴两轴承对称,所以两轴承的LI、即LI=L∏=138mm。
L∏值应相等,
3.强度计算
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输出轴的设计计算:
1、按扭矩初算轴径
选用45号钢调质处理,硬度197~286HBS。查课本第表12-2取据课本第245页式14-2得:d≥C[τ]=35Mpa C=115。根
P2.88=115⨯=23.2mm,故取d=25mm。 n353
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2.键联接的选择及计算
输入轴与带轮联接采用平键联接
轴径
d
4
=60mm
,
L
4
=58mm
查手册表12-6得,选用A型平键,得:
键A 18×50 GB/T1095-1990
键校核,取l=L4-b=58-16=42mm,
T
1
=77.91N⋅m h=10mm
得
σP=
4T14⨯77910
==12.37MPa
[σ]=125~150MPa,故键合适
P
3、轴承的选择及校核计算
根据根据条件,轴承预计寿命 16×365×8=46720小时 已知
n
=117.6r/min,轴承径向反力:Fr11
=930N
初选轴承: 型号:6010,查课程设计指导书得Cr=22000N 查课表可以得到X=Y=1,所以
P=XF+YF
r
A
=2290N
查表12-9,12-10得ft=1.0,fp=1.0,得
C
r
=
f
6Lh⎪⎝10⎭
Pt
P⎛60n
⎫1.0⨯2290⎛60⨯117.6=⨯46720⎪ 61
⎝10⎭
=15819N≤22000N
所以轴承: 型号:6010符合。
第四章 润滑与密封
润滑方式的确定
(1.5~2)⨯10mm/s,所以因为传动装置属于轻型的,且传速较低,所以其速度远远小于
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5
齿轮传动可采用浸油润滑,选用全損耗系统用油,轴承可用脂润油,箱体内选用SH0357-92中的50号润滑,装至规定高度。为避免油池中的稀油渐入轴承座,在齿轮和轴承之间放置挡油环,输入轴和输出轴处用毡圈密封。
第五章. 设计小结
这次关于带式运输机上的两级展开式圆柱斜齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验,对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过二个星期的设计实践,使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础.
1. 机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程,它融《机械原理》、《机
械设计》、《理论力学》、《材料力学》、《公差与配合》、《CAD实用软件》、《机械工程材料》、《机械设计手册》等于一体。
2. 这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练综合运用机械设计和有
关先修课程的理论,结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力;巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。
3. 在这次的课程设计过程中,综合运用先修课程中所学的有关知识与技能,结合各个教学
实践环节进行机械课程的设计,一方面,逐步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力,特别是提高了分析问题和解决问题的能力,为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。
4. 本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持。衷心的感谢老师的指导和帮助. 设计中还存在不少错误和缺点,需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识,继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。
第六章 参考文献
[1]韦林,李小红.机械结构分析与设计[M].北京:北京理工大学出版社,2009.8(2011.1重印)
[2]陈立德.机械设计基础课程设计指导书[M].北京:高等教育出版社,2007.8(2011重印)
[3]杨好学.互换性与技术测量[M].西安:西安电子科技大学出版社,2010.2(2010.10重印)
[4]高玉芬,朱凤艳.机械制图(机械专业)[M].大连:大连理工大学出版社,2008.5(2010.6重印)
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