双级传动1(链传动)机械设计课程设计说明书

辽 宁 工 业 大 学 机 械 设 计 课 程 设 计 说 明 书 一、设计任务 1设计的技术数据： 运输带的工作拉力：F=5300N 运输带的工作速度：V=0.70m/s 运输带的滚筒直径：D=290mm 运输带的宽度 ：B=300mm 2工作情况及要求： 用于机械加工车间运输工作，2班制连续工作,载荷有轻度冲击，使用5年,小批量生产。在中等规模制造厂制造。动力来源：电力三相交流380/220V。速度允差5%。 二、电动机的选择计算 根据工作要求及条件，选择三相异步电动机 ，封闭式结构，电压380V，Y系列。 1.选择电动机功率 滚筒所需的有效功率：=FV=53000.7=3.71KW 传动装置的总效率： 式中: 滚筒效率： = 0.96 联轴器效率： = 0.99 传动效率： = 0.90 角接触球轴承： =0.99 斜齿轮啮合效率： = 0.97 传动总效率: = 0.90 *0.972* 0.994*0.99 *0.96=0.773 所需电动机功率 : =3.71/0.773=4.80kw 2.选取电动机的转速 滚筒转速 =46.1r/min 查表4.12-1,可选Y系列三相异步电动机Y132S-4,额定功率P0=5.5KW， 同步转速1500 r/min; 或选Y系列三相异步电动机Y132M2-6,额定功率额定功率P0=5.5KW, 同步转速1000 r/min.均满足P0 Pr 。 电动机数据及传动比 方案号 电机型号 额定功率 同步转速 满载转速 总传动比 1 Y132M6 5.5 1000 960 30.19 2 Y132S4 5.5 1500 1440 45.28 比较两种方案可见，方案1选用的电动机虽然传动装置结构紧凑，但质量大，为使质量轻，价格便宜，决定选用方案2. 电动机型号为Y132S-4.查表得其主要性能如下： 电动机额定功率 P0/ kw 5.5 电动机轴伸长度E/mm 80 电动机满载转速 n0/(r/min) 1440 电动机中心高H/mm 132 电动机轴伸直径 D/mm 38 堵转转矩/额定转矩T/N.m 2.2 三、传动装置的运动及动力参数的选择和计算 1、分配传动比 总传动比: =no/nw =1440/46.1=31.24 传动比为24，取 i链=2.3 则减速的传动比：=13.58 对减速器传动比进行分配时，即要照顾两级传动浸油深度相近，又要注意 大齿轮不能碰着低速轴，试取： = 4.28 低速轴的传动比：= 3.17 2、各轴功率、转速和转矩的计算 0轴：即电机轴 P0=4.80kw n0=1440r/min T0=9550P0/n0=95504.80/1440=31.83 轴：即减速器高速轴 P1= 4.800.99=4.75kw n1= n0 =1440r/min T1=9550P1/n1=95504.75/1440=31.52 轴：即减速器中间轴 P2= P1=4.750.970.99=4.56kw n2=n1/= n1/=1440/4.28=336.45r/min T2=9550P2/n2=95504.56/336.45=129.43 轴：即减速器的低速轴 P3= P2=4.560.970.99=4.38kw n3= n2/i23=384/3.17=121.14r/min T3=9550P3/n3=95504.38/121.14=345.29Nm 轴：即传动滚筒轴 P4= P3=4.380.900.99=3.90kw n4= n3 /i =138.13/2.3=60.06r/min T4=9550P4/n4=95503.90/60.06=620.12 Nm 将上述计算结果汇于下页表： 各 轴 运 动 及 动 力 参 数 轴序号 功 率 P/ kw 转 速 n/(r/min) 转 矩 T/N.m 传动形式 传动比i 效率 0轴 4.80 1440 31.83 联轴器 1.0 099 轴 4.75 1440 31.25 齿轮传动 4.28 096 轴 4.56 336.45 129.43 齿轮传动 3.17 096 轴 4.38 121.14 345.29 连轴器 2.3 089 轴 3.90 60.06 620.12 四、传动零件的设计计算 1、链传动的设计计算 1）确定设计功率P0 由表查得=1.5，K=0.9，K=1 P0=5.913kw 2）选取链的型号 根据P0和n3确定，选链号为N016A。 所以P=25.40mm 3）确定中心距a 初步选定中心距a=40P=1016mm 链节数L=115.50mm 中心距a=1022.35mm 4） 计算压轴力 F=4056N Q=KF=4876N 5） 链轮直径 d=mm 6） 确定润滑方式 根据链号16A和链速，查得为滴油润滑。 五、高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算： 原始数据：电动机的输出功率 ： 4.80kW 小齿轮转速 ： 1440 r/min 传动比 ：4.28 单向传动，工作载荷有轻微冲击， 每天工作16小时，每年工作300天，预期工作5年。 1.选择齿轮材料精度等级 齿轮减速器为一般机械，小齿轮材料选用45钢，调质处理，硬度217255HB，大齿轮材料选用45钢，正火处理，硬度162217HB。 齿轮精度等级为8级 计算应力循环次数N (由教材式533) =60jLh=6014401(163005)=2.074109 =/=2.074109/4.28=4.93108 查教材图5-17得=1.0, =1.05 取Zw=1.0，=1.0，=0.92，=1.0 由教材图5-16(b)得: =580Mpa，=545MPa 由教材式(5-28)计算许用接触应力 =ZN1ZXZWZLVR=580Mpa =ZN2ZXZWZLVR=545*1.06*1.0/1.0=572.25Mpa 2. 按接触疲劳强度计算中心距 取1.0 由教材表55查得：=189.8 取=0.35 T1=33093.40m 初取： , 暂取： 估取： 由式541 计算 =2.47 =114.6mm 圆整取： a=120mm 一般取： mm 取标准模数： 小齿轮齿数 ：z1=/(u+1)=22.34 整取： z1 =23 大齿轮齿数： z2= uz1=4.2x22.34=95.298 取： z1=23 z2=95 实际传动比： 传动比误差： (35)% 故在范围内。 修正螺旋角 ： 与相近，故、可不修正 3.验证圆周速度 故满足要求 4.计算齿轮的几何参数 由5-3 按电动机驱动，轻度冲击 按8级精度查取5-4(d)得： 齿宽： 取整：b2=45 b1=50 按， 考虑到轴的刚度较大和齿轮相对轴承为非对称位置查5-7a 得： 按8级精度 查5-4得： 齿顶圆直径： 端面压力角： 齿轮基圆直径： 齿顶圆压力角： 由5-43 得： 由5-18得： 基圆螺旋角： ZH= 5.验算齿根弯曲强度 由式5-44 = =/=23/ =24.20 =/=93/=99.91 查图5-14得：=2.68,=2.23 查图5-15得：=1.60,=1.82 由式5-47计算： =1-=1-1.303=0.87 由式5-48计算： =0.25+=0.25+=0.43 由式5-31计算弯曲疲劳许用应力 查图5-18b得：220MPa,210MPa 查图5-19得：1.0 取： Yx=1.0 取： =314Mpa =300Mpa = =43.21MPa=314Mpa 安全 = =40.90MPa=300MPa 安全 5齿轮主要几何参数 Z1=23 Z2=95 =102825” mn=2mm d1=46.780mm d2=193.220mm = =50.780mm =197.220mm =-2.5=41.780mm =-2.5=188.220mm =120mm b1=50mm b2=4 5mm 齿轮的结构设计： 小齿轮：由于小齿轮齿顶到键顶距离x5，因此齿轮和轴可制成一体的齿轮轴。 对于大齿轮，da2500m 因此，做成腹板结构。 六、低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算 由前面计算得知： 二轴传递的功率P2=4.56kw，转速n1=336.45r/min， 转矩T1=129.43N.m，齿数比u=3.17 单向传动，工作载荷有轻微冲击， 每天工作16小时，每年工作300天，预期工作5年。 1.选择齿轮材料，确定精度及许用应力 小齿轮为45钢，调质处理，硬度为217250HB 大齿轮为45钢，正火处理，硬度为190215HB 齿轮精度为8级 计算应力循环次数N (由教材式533) =60=60336.451(530016)=4.84 =/= 查图517得：1.16, 1.26 取：=1.0,=1.0,=1.0,=1.0 查图516得：=580MPa, =545MPa 由式528计算： =1.01.0=626.4MPa =1.01.0=621.3MPa 2.按接触疲劳强度确定中心距 (u+1)mm T2=129433.79Nmm 初选=1.2，暂取,0.35 由式542 0.99 由表55 得=189.8 由式541 计算 估取 = = 则=2.47 (u+1) =141.4mm 圆整取： =155mm 一般取： =(0.010.02)= (0.010.02)155=1.553.10 取标准值： =2mm 两齿轮齿数和 ： =152.15 取：=152 =/(u+1)= =36.4 取：=37 = -z1=155-37=115 实际传动比： =115/37=3.10 传动比误差： (35)% 故在范围内。 修正螺旋角 ： =arccos= arccos=11.29110 与初选 接近，不可修正 =75.461mm =234.540mm 圆周速度： V=1.33 m/s 取齿轮精度为8级 3验算齿面接触疲劳强度 = 有表5-3查得：=1.25 /100=1.3337/100=2.11 按8级精度查图5-4得动载系数=1.11 齿宽 b=0.35160=55mm 取： mm mm =60/74.49=0.73 查图5-7齿轮相对于轴承非对称布置，两轮均为软齿面，得：=1.10 查表5-4得： =1.2 载荷系数=1.25*1.14*1.10*1.2=1.881 由5-42 =0.99 计算重合度，以计算： =+2m=75.461+21.02=79.461mm =+2m =234.540+21.02=238.540mm =arctan(tan/cos) = arctan(tan200/cos11.29110)=20.3630 =cos=75.461cos20.3630=70.745mm =cos=234.540cos20.3630=219.883mm =arccos= arccos (70.745/79.461)=27.0880 =arccos= arccos (219.883/238.540) =22.8110 =(tan-tan)+(tan-tan) =37 +115 =1.73 = =1.71 由式5-43计算 = arctan(tancos) = arctan(tan11.2911cos20.3630)=4.2380 = =2.74 由式5-38计算齿面接触应力 = =559.58MPa=621.3Mpa 4校核齿根弯曲疲劳强度 由式5-44得： = =/=37/ =39.23 =/=115/=121.94 查图5-14得：=2.46,=2.22 查图5-15得：=1.67,=1.82 由式5-47计算 =1-=1-1.71=0.84 由式5-48计算 =0.25+=0.25+=0.68 由式5-31计算弯曲疲劳许用应力 查图5-18b得：220MPa,210MPa 查图5-19得： 1.0 取： Yx=1.0 取： =314Mpa =300Mpa = =194.86MPa=314Mpa 安全 =191.54MPa=300MPa 安全 5齿轮主要几何参数 Z1=37 Z2=115 =111728” mn=2mm d1=75.461mm d2=234.540mm = =75.461+212=79.461mm =234.540+212=238.540mm =-2.5=75.461-22.5=70.461mm =-2.5=234.540-2.52=229.540mm =155mm 取=60mm, =55mm 齿轮结构设计计算： （1）小齿轮da1200mm，制成实心结构的齿轮。 （2）大齿轮，da2S, 满足要求 八、滚动轴承的选择和寿命验算 由于转速高，轴向力也不不小，为了安全的寿命。故选用角接触球轴承 由机械设计课程设计查得7208轴承： =22.5KN =16.5KN 由前面计算得知： 合成支反力： =423.6N =1085.6N Fa=262N = Fa=262N, =0 查表得e=0.68 /=262/423.6=0.62e =1，=0 =0 /=0e =1，=0 轴承承受轻度载荷冲击,所以取=1.3 = (+) =550.68N = (+) =1411.28N 计算轴承2的寿命 =70714h =29.46年 预期寿命: 29.46年10年 ，寿命足够 在预期范围内，不用更换轴承即可达到要求。 九、键联接的选择和验算 装在高速轴轴端，需用键进行周向定位和传递转矩。由前面设计计算 得知：材料为45钢，轴的材料为45钢，与轴的配合直径为22mm， 轮毂长为37mm,传递转矩T=33.425 1. 选择键联接的类型和尺寸。 由于精度为8级，故选择最常用的圆头（A型）平键，因为它具有结构简单，对中性好，装拆方便等优点。 键的材料：45钢。 键的截面尺寸由键所在轴段的直径 d由标准中选定，键的长度由轮毂的宽确定，查表得： 高速轴与连接的键： 轴径=22mm，由表24-30查得键剖面宽b=6mm高 h=6mm。 选键长L=28mm 中间轴上大齿轮联接的键： 轴径为40mm，键 1232 低速轴上的键： 轴径为63mm，选键1850 2.键联接的强度计算 普通平键的主要失效形式是键，轴和轮毂三个零件中较弱零件的压溃。由于 材料是钢，许用挤压应力由表2-10查得=100MPa。 键的工作长度： =-=46mm. 由式2-35得： =17MPa =100MPa 安全。 十、联轴器的选择计算 在减速器高速轴与工作机之间需采用联轴器联接。因工作载荷不大，且有轻微冲击，因此联轴器应具有缓冲减振能力，故选用弹性柱销联轴器。 减速器输出入轴转距：33.09 Nm， 根据：d=22 mm，选择联轴器：TL1型号 GB43232002 由指导书表4.7-1：T= 160Nm，n=7100 r/min 由表查得：KA= 1.5 Tca=KA T= 1.533.09=49.635 Nm T=160 Nm n = 1440 r/min n 11、 减速器的润滑与密封设计 因工作载荷不大，且有轻微冲击，因此联轴器应具有缓冲减振能力，根据轴的直径选择联轴器 根据轴肩的尺寸28mm，确定轴的直径为22mm，轴孔长度37mm，D=90mm 转动惯量为，质量为2 十二减速器的润滑方式及密封种类的选择 1减速器的润滑方式 1.1润滑油的选择 由于齿轮的圆周速度为2.678m/s，故选用油润滑 轴承选用油润滑 1.2减速器的密封方式 1)密封方式的选择 轴的外伸端的轴承盖为透盖，透盖中有密封装置，密封方式为皮碗密封。 2)油面的高度 油面由箱座高度H确定斜齿轮应浸入油中一个齿高，但不应小于 10mm。这样确定出的油面为最低油面。考虑使用中油不断蒸发耗失， 还应给出一个允许的最高油面，中小型减速器的最高油面比最低油面 高出即可。因此，确定箱座高度H的原则为，既要保证大齿 轮齿顶圆到箱座底面的距离不小于，以避免齿轮回转时将 池底部的沉积物搅起，又要保证箱座底部有足够的容积存放传动所需 的润滑油。通常单级减速器每传递的功率. 十三验算齿轮是否与轴发生干涉现象 2、3轴间距离：160 mm， 2轴上大齿轮的齿顶圆半径：98.61mm 离2轴齿轮最近的3轴的半