螺旋輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì).docx
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1、題目三:螺旋輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 下圖為螺旋輸送機(jī)的六種傳動(dòng)方案,設(shè)計(jì)該螺旋輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)。 螺旋輸送機(jī)的傳動(dòng)方案 1. 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與要求 螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下表所示。該輸送機(jī)連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn),用于輸送散粒物料,如谷物、型沙、煤等,工作載荷較平穩(wěn),使用壽命為8年,每年300個(gè)工作日,兩班制工作。一般機(jī)械廠小批量制造。 學(xué)號(hào)-方案編號(hào) 17-a) 輸送螺旋轉(zhuǎn)速() 170 輸送螺旋所受阻力矩() 100 2. 設(shè)計(jì)任務(wù) 1)分析各種傳動(dòng)方案的優(yōu)缺點(diǎn),選擇(或由教師指定)一種方案,進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 2) 確定電動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速,分配各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比,并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及
2、動(dòng)力參數(shù)計(jì)算。 3)進(jìn)行傳動(dòng)零部件的強(qiáng)度計(jì)算,確定其主要參數(shù)。 4)對(duì)齒輪減速器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并繪制減速器裝配圖。 5)對(duì)低速軸上的軸承以及軸等進(jìn)行壽命計(jì)算和強(qiáng)度校核計(jì)算。 6)對(duì)主要零件如軸、齒輪、箱體等進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并繪制零件工作圖。 7)編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 一、電動(dòng)機(jī)的選擇 1、 電動(dòng)機(jī)類型的選擇 選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。 2、電動(dòng)機(jī)功率選擇 (1)傳動(dòng)裝置的總效率: η1V帶傳動(dòng)效率η1=0.96 η2滾動(dòng)軸承效率η2=0.99 η3一級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)效率η3=0.97 η4聯(lián)軸器效率η4=0.
3、99 (2)電機(jī)所需的功率: 因?yàn)檩d荷平穩(wěn),Ped略大于Pd即可,根據(jù)Y系列電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù),選電機(jī)的額定功率為2.2kw。 (3)確定電機(jī)轉(zhuǎn)速nd ,輸送螺旋輸送機(jī)軸轉(zhuǎn)速nw V帶傳動(dòng)比范圍是2~4,以及圓柱齒輪減速器,則總傳動(dòng)比范圍10~20, 方案 電機(jī)型號(hào) 額定功率/kw 同步轉(zhuǎn)速/滿載轉(zhuǎn)速n/(r/min) 傳動(dòng)比 i 1 Y90L-2 2.2 3000/2840 2.91i 2 Y100L1-4 2.2 1500/1420 1.5i 3 Y112M-6 2.2 1000/940 i 綜合價(jià)格和傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊考
4、慮選擇方案2,即電機(jī)型號(hào)Y100L1-4 二、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比 1、總傳動(dòng)比 2、 分配各級(jí)傳動(dòng)比 取V帶傳動(dòng)傳動(dòng)比,則減速器的傳動(dòng)比為 注:以上分配只是初步分配,實(shí)際傳動(dòng)比必須在傳動(dòng)零件參數(shù)確定后算出。一般,實(shí)際值與設(shè)計(jì)求值允許有3%~5%誤差。 三、動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算 0軸(電機(jī)軸、小帶輪軸) 將結(jié)果列成表格 軸名 功率P/KW 轉(zhuǎn)矩T/NM 轉(zhuǎn)速n/(r/min) 傳動(dòng)比i 效率η 0軸 1.99 13.38 1420 1軸 1.91 25.6 710 2 0.96 2軸 1.84 103
5、.59
170
4.176
0.96
3軸
1.80
101
170
1
0.98
四、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算
u V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
1、 確定計(jì)算功率Pca
由教材P156表8-7取kA=1.2
2、 選擇v帶的帶型
根據(jù)Pca、n1由教材上圖8-11選用A型
3、 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速V
(1) 初選小帶輪基準(zhǔn)直徑。由教材上表8-7和8-9,取小帶輪基準(zhǔn)直徑
(2) 驗(yàn)算帶速V。按書上式子8-13驗(yàn)算帶速
因?yàn)?m/s 6、表8-9查的為標(biāo)準(zhǔn)值。
4、 確定V帶中心距a和基準(zhǔn)長度
(1) 根據(jù)教材式子8-20,
初確定中心距
(2) 由式子8-22計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長度
由教材上表8-2選帶的基準(zhǔn)長度Ld=1430mm
(3) 按式子8-23計(jì)算實(shí)際中心距a
按式子8-24,計(jì)算中心距變化范圍
為455.55~519.9mm
5、 驗(yàn)算小帶輪上包角
6、 計(jì)算帶的根數(shù)Z
(1) 計(jì)算單根V帶的額定功率
由=100mm,,查表8-4得
根據(jù),和A型帶,查表8-5得
查表8-6得
查表8-2得,所以
(2) 計(jì)算V帶根數(shù)Z
取2根
7、 計(jì)算單根V帶的初拉 7、力
由表8-3得V帶的單位長度質(zhì)量q=0.105kg/m,所以
8、計(jì)算壓軸力
8、 結(jié)論
選用A型V帶2根,基準(zhǔn)長度1430mm,帶輪基準(zhǔn)直徑
中心距控制在a=455.44mm—519.9mm,單根初拉力
u 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
1、 選齒輪類型,精度等級(jí),材料及齒數(shù)
(1) 按圖10-26所示的傳動(dòng)方案,選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng),壓力角為。
(2) 參考表10-6,選7級(jí)精度
(3) 材料選擇,由表10-1和其工作環(huán)境為多灰塵環(huán)境,選擇球墨鑄鐵,小齒輪QT500-5,240HBS,大齒輪QT600-2,200HBS。
(4) 選小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)取
2、 8、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
(1) 由式子10-11試算小齒輪分度圓直徑,即
a) 確定公式中的各參數(shù)值
試選
計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
由表10-7選取齒寬系數(shù)
由圖10-20查得區(qū)域系數(shù)
由表10-5查得材料的彈性影響系數(shù)
由式10-9計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)
計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
由圖10-25a查得小齒輪和大齒輪接觸疲勞極限分別為
由式10-15計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
由圖10-23查取接觸疲勞壽命系數(shù)
取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,由式10-14得
取二者中較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力,即
b) 計(jì)算小 9、分度圓直徑
(2) 調(diào)整小齒輪分度圓直徑
1) 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備
圓周速度V
齒寬b
2) 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)
由表10-2查的使用系數(shù)
根據(jù)、七級(jí)精度,由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)
齒輪的圓周力
查表10-3得齒間載荷分配系數(shù)
查表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)軸承對(duì)稱布置,得齒向載荷分布系數(shù),由此,得到實(shí)際載荷系數(shù)、
3) 由式10-12可得分度圓直徑
由式子10-13可按實(shí)際載荷系數(shù)算得齒輪模數(shù)
3、 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
(1) 由式子10-5計(jì)算模數(shù)
a) 確定公式中各參數(shù)值
試選 10、
由式子10-5計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)
計(jì)算
l 由圖10-17查得齒形系數(shù)
l 由圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù)
l 由圖10-24a查得小齒輪和大齒輪的遲恩彎曲疲勞極限分別為
l 由圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù)
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由式子10-14得
因?yàn)樾↓X輪的大,取
b) 計(jì)算模數(shù)
(2) 調(diào)整齒輪模數(shù)
圓周速度
齒寬b
寬高比b/h
2)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)
根據(jù)v=0.915m/s,7級(jí)精度,由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)
由
查表10-3得齒間載荷分配系數(shù)
由表10-4得 11、用插值法查得,
則載荷系數(shù)為
由式子10-13得按實(shí)際載荷系數(shù)算得齒輪模數(shù)
按就近原則取模數(shù)m=2,則
取,此時(shí)滿足,
取,,
所以改小齒輪齒數(shù)為21,則,選大齒輪齒數(shù)88.
合理
4、 幾何尺寸計(jì)算
(1) 計(jì)算分度圓直徑
(2) 計(jì)算中心距
(3) 計(jì)算齒輪寬度
取,
5、 圓整中心距后的強(qiáng)度校核
齒輪變位后副幾何尺寸發(fā)生變化,應(yīng)重新校核齒輪強(qiáng)度
(1) 計(jì)算變位系數(shù)和
計(jì)算嚙合角、齒數(shù)和、變位系數(shù)和、中心距變動(dòng)系數(shù)和齒頂高降低系數(shù)
從圖10-21a可知當(dāng)前的變位系數(shù),提高了齒輪強(qiáng)度但是重合度有所下降 12、。
分配變位系數(shù)
由圖10-21b可知,坐標(biāo)點(diǎn)=(54.5,0.2586)位于L14與L15兩線之間,按這兩條線做射線,再從橫坐標(biāo)的處做垂線,與射線交點(diǎn)的縱坐標(biāo)分別是
(2) 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核
按前述類似做法,先計(jì)算式10-10中各參數(shù),
(3) 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核
查表10-3/10-4得
查圖10-17得
查圖10-18得
把代入式子10-6得到
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求,并且小齒輪抵抗彎曲疲勞破壞能力大于大齒輪
6、 主要結(jié)論
齒數(shù),模數(shù)m=2mm,壓力角,變位系數(shù)
中心距a=110mm,齒寬。 13、小齒輪選用球墨鑄鐵(調(diào)質(zhì)),大齒輪選用球墨鑄鐵(調(diào)質(zhì))。齒輪按7級(jí)精度設(shè)計(jì)。
五、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
u 輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
1、 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
選用45調(diào)質(zhì),硬度217~255HBS
根據(jù)教材15-2式,并查表15-3,取=103~126,取,
軸最小直徑:
考慮有鍵槽,將直徑增大5%,則:d=15.995(1+5%)=16.795
∴選d=18mm
l 裝大帶輪處
取
l 處為大帶輪的定位軸肩和裝入軸承端蓋,所以軸肩高度
取。
所以蓋寬取11mm,端蓋外斷面與帶輪間距取10mm,所以 。
l 左側(cè)軸承從左側(cè)裝入,考慮軸承拆裝方便,裝軸承處應(yīng)大于,所 14、以,但為了滿足軸承型號(hào)要求,取,選用深溝球軸承6305,(d=25mm.D=62mm,B=17mm)
,采用脂潤滑,應(yīng)該在軸承內(nèi)側(cè)加擋油環(huán),選擋油環(huán)寬度為15mm,所以
l 考慮齒輪分度圓直徑較小,把軸做成齒輪軸,所以
l 段都為擋油環(huán)定位軸肩
綜上軸總長。
2、 計(jì)算軸上載荷
由上述各段軸長度可得軸承支撐跨距
小齒輪分度圓直徑,轉(zhuǎn)矩
根據(jù)教材公式10-3計(jì)算得
圓周力
徑向力
根據(jù)兩軸對(duì)稱布置可得AC=CB=53.5mm
3、 計(jì)算軸上載荷
轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化,取,彎矩最大截面處
的當(dāng)量彎矩
材料為45鋼調(diào)質(zhì),查得,故 15、安全。
因?yàn)槭驱X輪軸,雖然有鍵槽和軸肩但是最小直徑是根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕的尺寸確定的所以無需進(jìn)行危險(xiǎn)界面的校核。
u 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
1. 軸結(jié)構(gòu)計(jì)算
選用45調(diào)質(zhì),硬度217~255HBS
根據(jù)教材公式15-2,表15-3得=103~126,取
考慮有鍵槽,將直徑增大5%,則d=25.4x(1+5%)=26.67mm
選d=28mm,齒輪在箱體中央,相對(duì)于兩軸承對(duì)稱布置,齒輪左面由軸肩定位,右面由軸套定位,周向用鍵過度配合,兩軸承分別以擋油環(huán)定位,周向用過度配合,軸呈階梯狀,左軸承從左邊裝入,右軸承和聯(lián)軸器從右面裝入。
l 右數(shù)第一段裝配聯(lián)軸器,查手冊(cè)(GB/T58 16、43-1986)彈性柱銷聯(lián)軸器,選HL2中J型,軸孔直徑28mm,軸孔長度L=44mm,D=120mm。綜上
聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩,查表14-1,考慮轉(zhuǎn)矩變化很小,故取,(查表GB/T5014-1985)
l 選用深溝球軸承6306,(d=30mm.D=72mm,B=19mm),,選用擋油環(huán)寬度13mm,
l 為滿足聯(lián)軸器定位需求,處應(yīng)起一軸肩,又因?yàn)?
,
l 第四段安裝大齒輪,應(yīng)比軸轂略短些,選,
為與主動(dòng)軸滿足軸承位置相同,且大齒輪對(duì)稱布置,參照主動(dòng)軸尺寸。,第五段為大齒輪定位軸肩,。
2. 計(jì)算軸上載荷
軸承支撐跨距為105mm,AC=CB=52,.5mm大齒輪分度圓直徑
17、
,
根據(jù)教材公式10-3計(jì)算得
圓周力
徑向力
3. 計(jì)算軸上載荷
轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化,取,彎矩最大截面處
的當(dāng)量彎矩
材料為45鋼調(diào)質(zhì),查得,故安全。
4. 判斷危險(xiǎn)截面
鍵槽、軸肩及過度配合引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度,但由于最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的,所以只需校核大齒輪與軸套過盈配合引起應(yīng)力集中最嚴(yán)重的截面兩側(cè)就可以。
大齒輪與軸套接觸截面的軸套側(cè)
抗彎截面系數(shù)
抗扭截面系數(shù)
軸套側(cè)截面的彎矩
截面上的扭矩
截面上的彎曲應(yīng)力
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
軸為45調(diào)質(zhì),由表15-1得
截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù),按附表3-2查得,
,
由附圖3-1可得軸材料的敏性系數(shù)為
由附圖3-2的尺寸系數(shù)
由附圖3-3得
軸按磨削加工,由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)
軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理,即,按式子3-12,及3-14b得綜合系數(shù)
頁 20
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