栅式滚筒核桃分级机传动装置课程设计说明书.doc

Southwest university of science and technology本科课程设计（说明书）学院名称制造科学与工程学院专业名称 机械设计制造及其自动化学生姓名赵真学号20116565指导教师陈晓勇、刘传慧 栅式滚筒核桃分级机传动装置学院名称制造科学与工程学院专业名称 材料成型及其控制工程学生姓名李文洛学号20096556指导教师陈晓勇 二一五年十二月目录一、任务书1.1课程设计说明31.2课程设计任务书3 1.2.1运动简图3 1.2.2原始数据3 1.2.3已知条件4 1.2.4设计工作量4二、电动机的选择2.1电动机的选择5 2.1.1选择电动机的类型5 2.1.2选择电动机容量5 2.1.3确定电动机转速52.2确定传动装置的总传动比和分配传动比5 2.2.1分配减速器的各级传动比52.2.2计算各轴的动力和动力参数5 三、传动零件的设计计算3.1 V带设计93.2 齿轮设计9 3.2.1高速级齿轮传动计算9 3.2.2低速级齿轮传动计算93.3圆柱齿轮传动参数表10四、减速器结构设计4.1减速器结构设计9五、轴的设计及校核5.1 初步估算轴的直径45.2 初选轴承45.3轴的结构设计45.4 低速轴的校核4六、轴承的寿命计算 6.1轴承的寿命计算47、 键连接的选择和计算 7.1键连接的选择和计算4 八、减速器的润滑方式和密封类型的选择8.1齿轮传动的润滑228.2润滑油牌号选择228.3密封形式22九、设计小结25 致谢25参考资料251、 任务书1.1 课程设计说明本次设计为课程设计，通过设计二级齿轮减速器，学习机械设计的基本过程、步骤、规范、学习和掌握设计方法，以学习的各种机械设计、材料、运动、力学知识为基础，以机械设计、机械原理、机械制图、机械设计课程设计手册、制造技术基础、机械设计课程设计指导书以及各种国标为依据，独立自主的完成二级减速器的设计、计算、验证的全过程。亲身了解设计过程中遇到的种种问题和解决的方法，思考、分析最优方案，这是第一次独立自主的完成设计过程，为毕业设计以及以后的就业工作做下铺垫。1.2 课程设计任务书因为本人学号20116565，所以我的任务书为栅式滚筒核桃分级机传动装置，第6组原始数据。1.2.1运动简图：1.2.2原始数据：题号参数12345678910工作机轴上的功率PW（KW）0.50.550.60.70.80.91.01.11.21.5工作机轴的转速n（r/min）891011121314151720每日工作时数T（h）8888888888使用期限（y）101010101010108881.2.3已知条件：（1）作情况：单向转动,载荷较平稳；（2）工作环境：室内；（3）动力来源：电力，三相交流，电压380/220V；（4）工作机效率：j=0.92；（5）制造条件及生产批量：一般机械厂生产制造，对结构尺寸无严格要求，小批量生产；6、V带传动与水平面夹角约45布置。1.2.4设计工作量：（1）减速器装配图1张（A0或A1）；（2）零件工作图13张；（3）设计说明书1份。 二、 电动机的选择2.1电动机的选择2.1.1选择电动机的类型按工作要求和条件，由3选用三机笼型电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。2.1.2选择电动机的容量 （2-1） （式中：为电动机功率，为负载功率，为总效率。） 由电动机到传输带的传动总效率为 图1-1 栅式滚筒核桃分级机传动装置图 其中：带传动效率，由3取（V带传动）；轴承效率，由3取；齿轮传动效率，由3取（8级圆柱齿轮）；联轴器效率，由3取（联轴器传动）； 工作机效率，（已知)故 又因为Pw=0.5（已知）所以 =因载荷平稳，电动机额定功率只需要稍大于即可，按3中表2.1中Y系列的电动机数据，选电动机的额定功率0.65kw 表2.12.1.3确定电动机转速由题目已知工作机轴的转速为8（r/min）由3，按推荐的传动比合理范围，取V带传动的传动比,二级圆柱齿轮减速器的传动比为，则从电动机到板栗脱壳机主轴的总传动比合理范围为。故电动机转速的可选范围为 可见，电动机同步转速可选和两种。根据相同容量的两种转速，从3表2-1中查出两个电动机型号，再将总传动比合理分配给V带、减速器，就得到传动比方案，如表2-2所示。表2-2 传动比方案 方案电动机型号额定功率 kw电动机转速电动机重量Kg传动装置的传动比同步转速满载转速总传动比V带减速器1Y90S-60.75100091023113.75337.9 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和带传动、链传动、减速器的传动比，以及功率因数等，选择电动机型号为Y90S-6。电动机主要外形和安装尺寸列于下表 （mm） 中心高H外形尺寸底脚安装尺寸地胶螺栓孔直径K轴伸尺寸装贱部位尺寸2.2确定传动装置的总传动比和分配传动比V带传动的传动比的确定见表2-2即V带传动的传动比i1=32.2.1分配减速器的各级传动比根据2推荐的二级圆柱齿轮减速器的传动比为i=840，取i=37。再由2，推荐的展开式二级圆柱齿轮减速器推荐高速级传动比，取，得,所以 2.2.2计算各轴的动力和动力参数（1）计算各轴转速 轴 轴 轴 工作机 （2） 计算各轴输入功率、输出功率 （v带传动），（8级圆柱齿轮） （滚子链）（工作机效率已知） （注：为叙述每个轴功率方便，故将2级减速器拆分为两对齿轮传动进行计算） 轴 轴 = 轴 脱壳机主轴各轴的输出功率为输入功率乘轴承效率0.98，分别为轴 =0.620.98=0.61kw轴 =0.590.98=0.58 kw轴 =0.560.98=0.55 kw脱壳机主轴 =0.540.98=0.53 kw（3）计算各轴的输入、输出转矩。电动机轴输出转矩 轴输入转矩 轴输入转矩 轴输入转矩 脱壳机输入转矩 各轴的输出转矩分别为各轴的输入转矩乘轴承效率0.98 表2-3 运动和动力参数计算结果轴名功率 P/KW转距T/转速nr/min转动比i效率输入输出输入输出电机0.656.8291030.96轴0.620.6119.5219.13303.33轴0.590.58135.41132.7041.617.290.96轴0.560.55615.42603.118.694.790.96脱壳机主轴0.540.53593.44581.578.691.000.95 三、传动零件的设计计算3.1 V带设计（1）、已知条件和设计内容 设计V带传动时的已知条件包括：带传动的工件条件；传动位置与总体尺寸限制；所需传递的额定功率P；小带轮转速；大带轮转速（2）、设计步骤：1）、确定计算功率 根据工作条件载荷较为平稳，由1表5.5查得，计算功率为 2）、选择V带的带型根据计算功率 ,小带轮的转速，由1图5.14 选用Z型带。3）、确定带轮的基准直径，并验算带速v初选小带轮基准直径，宽度 根据V带的带型，由1表5.4和表5.6，取小带轮的基准直径mm。 验算带速 v 由于5 m/s v 0.07d,取h=5mm，则轴环处的直径，轴环宽度，取。 4）轴承端盖的总宽度为30mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离L=40mm，故取。 5）取齿轮端面与箱体内壁距离。圆柱齿轮与圆柱齿轮之间的距离c=20mm。考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s，取s=8mm，大圆柱齿轮轮毂长度L=64mm，已知滚动轴承宽度B=22mm，则 至此，已经初步确定了轴的各段直径和长度，如表2-9表2-9 轴各段的直径和长度直径60677770605045长度22608108447082 6)低速轴结构简图如图2-1：图2-1 低速轴机构简图（2）轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按由手册查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样，半联轴器与轴的链接，选用平键为，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证，此处选轴的直径尺寸公差为。（3）确定轴上圆角和倒角尺寸 参照表11.2，取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径见图2-1。（4）求轴上的荷载首先根据轴的结构图作出轴的计算简图（图2-2）。在确定轴承的支点位置时，对于N211E型圆柱滚子轴承得。因此，作为简支梁的轴的支撑跨距。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图、扭矩图和计算弯矩图。图2-2 轴的计算简图5.3.2中速轴尺寸图2-3 中速轴的结构简图5.3.3高速轴尺寸图2-4 高速轴的结构简图5.4按弯扭合成应力校核低速轴的强度由于低速轴上所承受的转矩最大，所以仅对低速轴按弯扭合成强度条件进行校核计算。 （1）求齿轮上的作用力已知，齿轮分度圆直径=459 （2） 画受力简图（如图2-3）（3） 求支反力 （4） 作弯矩图、扭矩图（）和当量弯矩图（如图2-3） （其中）现将计算出的截面的弯矩值列下表 ： 表2-9 截面弯矩值数据表载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩总弯矩扭矩T当量弯矩 （5）校核轴的强度 从轴的结构图和计算弯矩图中可以看出截面B处的计算弯矩最大，是轴的危险截面，针对危险截面B校核：故安全 图2-3 轴的载荷分析图 考虑影响疲劳强度的主要因素（载荷、应力集中、表面质量和绝对尺寸），危险疲劳截面取第1段轴和第2段轴的交界处，针对该处的左（右）侧进行精确校核。 参考13页，取许用安全系数为： 校核轴的强度计算 根据表11.5（233页）得危险截面左侧的截面模量: 抗弯截面模量: 抗扭截面模量: 危险截面的弯矩: 危险截面的扭矩: 危险截面的弯曲应力: 危险截面的切应力: 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数和由图1.15可知，因，得 根据抗拉强度极限和理论应力集中系数 查图1.16（23页）得：敏感系数: q0.6 由22页公式，有效应力集中系数： 根据抗拉强度极限和查图1.17（24页）得尺寸系数: 根据抗拉强度极限和“精磨” ，查图1.19（24页）得表面状态系数: 再根据22页（倒3行） 根据公式（1.22）、 （1.23）（17页），得综合影响系数： 根据公式（1.27）（19页）得弯曲应力的等效系数: 根据公式（1.27）（20页）得切应力的等效系数: 根据公式（1.30）（20页）和（1.34）（20页）得疲劳强度安全系数和复合安全系数： 故疲劳强度足够，安全 六、 轴承寿命校核6.1轴承的寿命计算（1） 轴承预期寿命的计算 设使用期限为10年，年工作日为250天，两班制。则轴承预期寿命: =1025016=32000h=4h 由轴承代号N212E查手册得： 查表8.6（177页）取（载荷平稳） （2）计算当量动载荷P1、P2 （3）验证轴的寿命 ,所以按轴承1的受力计算 所以所选轴承可满足寿命要求。 七、键连接的选择和计算7.1 低速轴齿轮的键联接1） 选择类型及尺寸 根据选用A型，2）键的强度校核键的工作长度及键与轮毂键槽的接触高度强度校核此处，键、轴和轮毂的材料都是钢，取110MPa键安全合格7.2低速轴带轮的键联接1）选择类型及尺寸 根据选用A型，2）键的强度校核r键的工作长度及键与轮毂键槽的接触高度强度校核此处，键、轴和轮毂的材料都是钢，取110MPa键安全合格 八、减速器的润滑方式和密封类型的选择8.1确定齿轮和轴的润滑方式 低速级大齿轮的分度圆直径： 低速级大齿轮圆周速度： 本设计采用油润滑。润滑方式为飞溅润滑，并通过适当的油沟来把油引入各个轴承中。(1）齿轮的润滑采用浸油润滑，浸油高度为35-60mm。另外传动件浸油中深度要求适当，要避免搅油损失太大，又要充分润滑。油池应保持一定的深度和储油量。两级大齿轮直径应 尽量相近，以便浸油深度相近。 (2）滚动轴承的润滑 滚动轴承宜开设油沟、飞溅润滑。8.2润滑油牌号选择 由手册表7.13得：闭式齿轮传动润滑油运动粘度为500mm/s，故选用L-CKC460润滑油。8.3 密封形式用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇形密封圈实现密封。轴与轴承盖之间用接触式毡圈密封，型号根据轴段选取 九、设计总结通过本次二级减速器的设计，让我对机械行业中产品的设计过程有了亲身体会，同时体会到机械设计的过程是严谨的分工步骤，开放的设计思想，细致的计算验证，反复推倒重来的过程，任何一个环节都不能疏漏，借鉴前人的经验技巧，参阅各种标准手册，站在全局来设计产品。通过本次设计过程，我更认识了自己的不足