广东工业大学减速箱课程设计说明书
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第 1 页 广东工业大学 材料与能源学院 模具2班
课程设计说明书
学 院 材料与能源学院 专业班级 09模具2班 学 号 姓 名 指导老师
2011 年 月 日 第 2 页
广东工业大学 材料与能源学院 模具2班 目录
一、传动方案拟定…………….……………………………….2 二、电动机的选择……………………………………….…….2 三、计算总传动比及分配各级的传动比……………….…….4 四、运动参数及动力参数计算………………………….…….5 五、传动零件的设计计算………………………………….….6 六、轴的设计计算………………………………………….....12 七、滚动轴承的选择及校核计算………………………….…18 八、键联接的选择及计算………..……………………………22 九、设计小结…………………………………………………..23 十、参考资料目录……………………………………………..23 第 3 页
广东工业大学 材料与能源学院 模具2班 计算过程及计算说明 一、传动方案拟定 设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动 (1) 工作条件:使用年限8年,工作为单班工作制,载荷平稳,环境清洁。 (2) 原始数据:输送带拉力F=2600N;带速V=2.2m/s; 滚筒直径D=3800mm; 二、电动机选择 1、电动机类型的选择: Y系列三相异步电动机 2、电动机功率选择: (1)传动装置的总功率: η总=η带×η2滚×η齿轮×η联轴器×η滚筒×η滑
=0.97×0.992×0.97×0.99×0.96×0.98动
=0.86 (2)电机所需的工作功率: P工作=FV/1000η总 =2600×0.22/1000×0.86 =6.65KW 3、确定电动机转速: 计算滚筒工作转速:
F=2600N V=2.2m/s D=3800mm
n滚筒=111r/min η总=0.86 P工作=6.65KW 第 4 页
广东工业大学 材料与能源学院 模具2班 n筒=60×1000V/πD =60×1000×2.2/π×370 =111r/min 按手册P7表1推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’a=3~6。取V带传动比I’1=2~4,则总传动比理时范围为I’a=6~20。故电动机转速的可选范围为n’d=I’a×n筒 =(6~24)×111=666~2664r/min 符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。 根据容量和转速,由有关手册查出有三种适用的电动机型号:因此有三种传支比方案:如指导书P15页第一表。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,可见第2方案比较适合,则选n=1000r/min 。 4、确定电动机型号 根据以上选用的电动机类型,所需的额定功率及同步转速,选定电动机型号为 Y160-M。 其主要性能:额定功率:7.5KW,满载转
电动机型号 Y132M1-6
i总=8.74 算得: i齿轮=3.5 i带=2.5 第 5 页
广东工业大学 材料与能源学院 模具2班 速970r/min。 三、计算总传动比及分配各级的传动比 1、总传动比:i总=n电动/n筒=970/11=8.74 2、分配各级传动比 (1) 据指导书P7表1,取齿轮iv带=2.5(单级减速器i=2~4合理) (2) ∵i总=i齿轮×I带 ∴i带=i总/i齿轮=8.74/2.5=3.5 四、运动参数及动力参数计算 1、计算各轴转速(r/min) nI=n电机=970r/min nII=nI/i带=970/2.5=388(r/min) nIII=nII/i齿轮=400/3.5=111(r/min) 2、 计算各轴的功率(KW) P0=P额定= 7.5KW PI=P0×η带=7.5×0.97=7.275KW PII=PI×η轴承×η齿轮=7.275×0.97×0.99 =6.986KW 3计算各轴扭矩(N·m) 4 To = 9550×P0/N0 = 9550×7.5/970 =73.84 N·m TI=9550×PI/nI=9550×7.275/388 n0 =960r/min nI=400r/min nII=98r/min P0=5.5KW PI=5.34KW PII=5.12KW T0=73.84 N·m TI=179.06 N·m TII=601.05 N·m 第 6 页
广东工业大学 材料与能源学院 模具2班 =179.06N·m TII=9550×PII/nII
=9550×6.986/111
=601.05N·m 五、传动零件的设计计算 1、 皮带轮传动的设计计算 (1) 选择普通V选带截型 由课本P83表5-9得:kA=1.1 PC=KAP=1.1×7.5=8.25KW 由课本P82图5-10得:选用B型V带 (2) 确定带轮基准直径,并验算带速 由表13-7,取d1=140mm, §=0.02 dd2=n1/n2·d1 (1-§)=970/388×140×(1-0.02)=343mm 由课本表13-7,取d2=355mm 实际从动轮转速n2’=n1d1/d2=970×140/355 =382r/min 转速误差为:n2’-n2/n2=382-388/388 =0.015<0.05(允许) 带速V:V=πd1n1/60×1000 d2=343mm 取标准值 d2=355mm
n2’=384r/min
V=6.63m/s 第 7 页
广东工业大学 材料与能源学院 模具2班 =π×140×970/60×1000 =7.11m/s 在5~25m/s范围内,带速合适。 (3) 确定带长和中心矩 根据课本P84式(5-14)得,初选中心距 a0 =1.5(d1+d2)=1.5×(140+355) =742.5m 取a0=750mm,符合0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2) 由课本P84式(5-15)得: L0=2a0+1.57(d1+d2)+(dd2-dd1) 2/4a0 =2×750+1.57(140+355)+(355-140) 2 /4×750 =2316mm 根据课本P71表(5-2)取Ld=2240mm 根据课本P84式(5-16)得: a≈a0+Ld-L0/2=750+(2240-2136)/2 =802mm (4)验算小带轮包角 α1=1800-(d1-d2) )/a×57.30 =1800-(355-140)/802×57.30 =1650>1200(适用) (5)确定带的根数 根据表13-3/4得P0=1.62KW △P0=0.30KW 313mm≤a0≤894mm 取a0=750
Ld=2240mm a0=802mm 第 8 页
广东工业大学 材料与能源学院 模具2班 表13-5/2 Kα=0.97 KL=1 得 Z=PC/P’=PC/(P0+△P0)KαKL =8.25/(1.62+0.30) ×0.97×1 =4.43 取 Z =5根 (6)计算轴上压力 由课本表 查得q=0.17kg/m,单根V带的初拉力: F0=500PC/ZV(2.5/Kα-1)+qV2 =[500×8.25/5×7.11×(2.5/0.97-1)+0.17×7.112]N=191.6N 则作用在轴承的压力FQ, FQ=2ZF0sinα1/2=2×5×191.6sin1650/2 =1899.6N 2、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在,所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40MnB,调质,齿面硬度为260HBS。大齿轮选用ZG35Mn,调质,齿面硬度225HBS;根据表选8级精度。选取安全系数SH=1.1, σHlim1=700Mpa σ
Z=5根
F0=191.6N
FQ =1899.6N αHlimZ1=700Mpa αHlimZ2=540Mpa 第 9 页 广东工业大学 材料与能源学院 模具2班 Hlim2=540Mpa [σH]1=σHlim1/SH=700/1.1Mpa =636Mpa [σH]2=σHlim2/SH=540/1.1Mpa =491Mpa 查得SF=1.3, σFlim1=240Mpa σFlim2=180Mpa [σF]1=σFlim1/SF=240/1.3Mpa =185Mpa [σF]2=σFlim2/SF=180/1.3Mpa =138Mpa (2)按齿面接触疲劳强度设计 由a1≥76.43(kT1(u+1)/φau[σH]2)1/3 由式(6-15) 确定有关参数如下:传动比i齿=3.5, 载荷系数k=1.5 取小齿轮齿数Z1=30。则大齿轮齿数: Z2=iZ1=3.5×30=105 实际传动比I0=105/30=3.5 传动比误差:i-i0/I=3.5-3.5/3.5=0<2.5% 可用 齿数比:u=3.5 由表 取φa=0.4
[σH]1=636Mpa [σH]2=491Mpa
σFlim1=240Mpa σFlim2 =180Mpa
SF=1.3
σF1=185Mpa σF2=138Mpa