第5题设计一链板式输送机传动装置
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机械设计 目 录
1 传动简图的拟定………………………………………………2 2 电动机的选择…………………………………………………2 3 传动比的分配…………………………………………………3 4 传动参数的计算………………………………………………4 5 链传动的设计与计算…………………………………………4 6 圆锥齿轮传动的设计计算……………………………………6 7 圆柱齿轮传动的设计计算……………………………………9 8 轴的设计计算…………………………………………………13 9 键连接的选择和计算…………………………………………30 10 滚动轴承的设计和计算………………………………………31 11 联轴器的选择…………………………………………………33 12 箱体的设计……………………………………………………33 13 润滑和密封设计………………………………………………35 设计总结…………………………………………………………36 参考文献…………………………………………………………36 1 传动简图的拟定 技术参数: 输送链的牵引力: 9 kN , 输送链的速度 : m/s, 链轮的节圆直径:370 mm。 工作条件: 连续单向运转,工作时有轻微振动,使用期10年(每年300个工作日,小批量生产,两班制工作,输送机工作轴转速允许误差±5%。链板式输送机的传动效率为95%。 1.3 拟定传动方案 传动装置由电动机,减速器,工作机等组成。减速器为二级圆锥圆柱齿轮减速器。外传动为链传动。方案简图如图。
方案图 2 电动机的选择 电动机的类型:三相交流异步电动机(Y系列) 功率的确定 工作机所需功率wP (kw): wP=wwvF/(1000w)=7000×(1000×= 电动机至工作机的总效率η: η=1×32×3×4×5×6 =×399.0××××= (1为联轴器的效率,2为轴承的效率,3为圆锥齿轮传动的效率,4为圆柱齿轮的传动效率,5为链传动的效率,6为卷筒的传动效率) 所需电动机的功率dP (kw): dP=wP/η== 电动机额定功率:dmPP 确定电动机的型号 因同步转速的电动机磁极多的,尺寸小,质量大,价格高,但可使传动比和机构尺寸减小,其中mP=4kN,符合要求,但传动机构电动机容易制造且体积小。 由此选择电动机型号:Y112M—4 电动机额定功率mP=4kN,满载转速=1440r/min 工作机转速筒n=60*V/(π*d)=min 电动机型号 额定功率 (kw) 满载转速 (r/min) 起动转矩/额定转矩 最大转矩/额定转矩 Y112M1-4 4 1440 选取B3安装方式 3 传动比的分配 总传动比:总i=mn/筒n=1440/= 设高速轮的传动比为1i,低速轮的传动比为2i,链传动比为3i,减速器的传动比为减i,链传动的传动比推荐<6,选3i= ,减i=总i/3i= ,1i25.0减i=,
wP=
η=
dP=
筒n=
r/min
n=1500r/min 电动机型号: Y112M—4
总i= 选1i=, 则2i=减i/1i= 。 i=1i2i3i=××= i=(i-总i)/总i=()/=% 符合要求。 4 传动参数的计算 各轴的转速n(r/min) 高速轴Ⅰ的转速:1n=mn=1440 r/min 中间轴Ⅱ的转速:2n=1n/1i=1400/= r/min 低速轴Ⅲ的转速:3n=2n/2i== r/min 滚筒轴Ⅳ的转速:4n=3n/3i== r/min 各轴的输入功率P(kw) 高速轴Ⅰ的输入功率:kwpPm96.399.0411 中间轴Ⅱ的输入功率:kwpP80.399.097.096.32312 低速轴Ⅲ的输入功率:kwpP61.397.098.080.32423 滚筒轴Ⅳ的输入功率:kwpP43.399.096.061.32534 各轴的输入转矩T(N·m) 高速轴Ⅰ的输入转矩:111/9550nPT ·m 中间轴Ⅱ的输入转矩:222/9550nPT ·m 低速轴Ⅲ的输入转矩:333/9550nPT ·m 滚筒轴Ⅳ的输入转矩:444/9550nPT ·m 5 链传动的设计与计算
选择链轮齿数 取小齿轮齿数1z=11,大链轮的齿数2z=3i×1z=×11≈ 取59 。 确定计算功率 查表9-6得AK=,查图9-13得zK=,单排链,功率为 caP=AKzK3P=××= 选择链条型号和节距 根据caP和主动链轮转速3n=(r/min),由图9-11得链条型号为24A,由
1i= 2i=
3i=
1n=1440r/min 2n=min
3n=min
4n=min
1P= 2P=
3P=
4P=
1T= N·m
2T=·m
3T=·m
4T=·m
1z=11
2z=59 表9-1查得节距p=。 计算链节数和中心距 初选中心距0a=(30~50)p=(30~50)×=1143~1905mm。取0a=1200mm,按下式计算链节数0pL: =2×1200/+(11+59)/2+[(59-11)/ 2π]2×1200 ≈ 故取链长节数pL=100节 由(pL-1z)/(2z-1z)=(100-11)/(59-11)=,查表9-7得1f=,所以得链传动的最大中心距为:0a=1fp[2pL-(1z+2z)] =××[2×128-(11+59)]≈ 计算链速v,确定润滑方式 v=1z3np/60×1000=11××60×1000≈s 由图9-14查得润滑方式为:滴油润滑。 计算链传动作用在轴上的压轴力PF 有效圆周力:eF=1000P/v =1000×= 链轮水平布置时的压轴力系数FpK= 则PF≈FpKeF=×≈ 计算链轮主要几何尺寸 mmzpd23.13511180sin38.1180sin11 mmzpd86.71559180sin38.1180sin22 链轮材料的选择及处理 根据系统的工作情况来看,链轮的工作状况是,采取两班制,工作时由轻微振动。每年三百个工作日,齿数不多,根据表9-5得 材料为40号钢,淬火 、回火,处理后的硬度为40—50HRC 。 p=
pL=100节
滴油润滑 1d= mm
2d= mm 6 圆锥齿轮传动的设计计算 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 选用闭式直齿圆锥齿轮传动,按齿形制199012369/TGB齿形角20,顶隙系数*0.2c,齿顶高系数*1ah,螺旋角0m,轴夹角90,不变位,齿高用顶隙收缩齿。 根据课本表10-1,材料选择,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。 根据课本表10-8,选择7级精度。 传动比u=2z/1z= 节锥角945.15/1arctan1u,055.74945.15902 不产生根切的最小齿数: 21*minsin/cos2haZ= 选1z=18,2z=u1z=18×=63 按齿面接触疲劳强度设计
公式: 1td≥32125.01uKTZRRHE 试选载荷系数tK=2 计算小齿轮传递的扭矩1T=×1051P/1n=×104N·mm 选取齿宽系数R= 由课本表10-6查得材料弹性影响系数12189.8EZMPa。 由图10-21d按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限
lim1600HMPa,大齿轮的接触疲劳极限lim2550HMPa。
计算应力循环次数 9
111015.41030082114406060hjLnN
9121018.1/uNN
由图10-19查得接触疲劳寿命系数 87.01HNK 90.02HNK
计算接触疲劳许用应力 MPaSKHNH52260087.0/1lim11
MPaSKHNH49555090.0/2lim22
1z=18 2z=63 试算小齿轮的分度圆直径 代入H中的较小值得
1td≥32125.01uKTZRRHE= mm 计算圆周速度v 825.53)3.05.01(325.635.0111Rtmddmm )100060/()(11ndvm =(××1440)/(60×1000)=s 计算载荷系数 齿轮的使用系数载荷状态均匀平稳,查表10-2得AK=。 由图10-8查得动载系数VK=。 由表10-3查得齿间载荷分配系数HK=FK=。 依据大齿轮两端支承,小齿轮悬臂布置,查表10-9得轴承系数
beHK=
由公式HK=FK=beHK=×=接触强度载荷系数K=AKVKHKHK=1×××=
按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径 311/ttKKdd=×32/27.2= mm m=1d/1z=18= mm 取标准值m = 4 mm 。
计算齿轮的相关参数 1d=m1z=4×18=72 mm
2d=m2z=4×63=252 mm
945.15/1arctan1u="42'5615 2=90-1=74"18'3 04.131215.37221221udRmm
m = 4 mm
1d=72 mm
2d=252 mm