机械设计基础课程设计120型干燥机传动系统.doc

120、180型干燥机传动系统-1机构运动简图1-电动机、2-联轴器、3-减速器、4-开式齿轮、5-工作机120型干燥机的机构运动简图如图所示。其运动传递关系是：电动机1通过联轴器2（具有缓冲，空载启动功能），三轴线圆柱齿轮减速器3，以及开式齿轮传动4驱动干燥机5旋转，干燥机转子搅拌和输送物料，使物料均匀受热并干燥。2选择电动机容量1、 工作机所需功率Pw=KW上式中：F-输送带工作拉力，N；V-输送带工作速度，；T-工作机的阻力钜，N*m；nw工作机的转速，；w-工作机的效率。2、1每对轴承的传动效率 0.99 2每对轴承的传动效率 0.96 3每对轴承的传动效率 0.99 传动装置的总效率 =14233=（0.99）4（0.96）30.99=0.843 、干燥机的功率T= Pw=8000=15.07KW Pd=17.84KW4、确定电机转速 二级圆柱尺轮的传动比i=840 n电机=186.25（840）=9004500 据电动机所需功率和转速查手册确定选用Y200lk6型额定功率 同步转速 额定转速 传动比18.5KW 1000 970 53093、确定传动装置总传动比和分配比 分配比传动应综合考虑以下因素：1. 各级传动机比应尽量在推荐范围内选择、圆柱齿轮i=132. 应使传动装置结构紧凑3. 各级传动件尺寸协调，结构匀称合理，避免干涉碰撞i总=53.9 i1 i2 =8.6i1=(1.3-1.5) i2i1=3.34i2=2.57i1为高速级传动比i2为低速级传动比4、运动参数的计算从高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴1) 各轴转速n1= n电机=970r/minn2=n1/i1=970/3.34=290r/minn3=n2/i2=970/2.57=113r/minn干燥机= n3/i=113/6.25=18r/min2) 各轴输入功率P1=Pd01=17.94X0.99=17.76P2=P112=17.76X0.99X0.96=16.87P3=P223=16.87X0.99X0.96=16.043) 各轴输入转矩T1=9550（P1/n1）=9550X(17.76/970)=174.8NmT2=9550（P2/n2）=9550X(16.87/290)=555.5NmT3=9550（P3/n3）=9550X(16.04/113)=1355.59Nm5、设计计算传动零件（齿轮的设计）1高速级齿轮设计 1) 小齿轮用40MB调质，齿面硬度为260HBS 大齿轮用2G35sim调质，齿面硬度为225HBS因Hlim1=700Mpa SH=1.1 Hlim2=540Mpa故H1=Hlim1/SH=700/1.1=636 Mpa H2=Hlim2/SH=240/1.1=491 Mpa因Flim1=240Mpa Flim2=180Mpa SF=1.3故F1=Flim1/SF=240/1.3=185Mpa F2=Flim2/SF=180/1.3=138Mpa2) 设齿轮按8级精度制造，载荷系数K=1，齿宽系数a=0.4,小齿轮上的转矩T1=174.8Nm由公式计算中心矩 =Z2/Z1=3.34（+1）=170.8mm齿数 取 z1=32，z2=3.3432106.88 取z2=106模数 m=2.37mm 取m为2.5mm中心矩 a=69mm齿宽 b=a=0.4170.868.32 mm取 b2=70mm ，b1=75mm （为了补偿安装误差，通常使小齿轮齿宽略大些）分度圆直径 d1=80mm，d2=265mm3) 验算齿轮弯曲强度齿形系数 2.572.18验算齿轮弯曲强度（按最小齿宽b=70mm计算） 211.7481052.57702.5232=64.2MpaF1=54.45MpaF2 安全齿轮的圆周速度U=4.06m/s对照表可得8级精度是合格的2.低速级齿轮级设计1) 小齿轮用40MB调质，齿面硬度为260HBS 大齿轮用2G35sim调质，齿面硬度为225HBS因Hlim1=700Mpa SH=1.1 Hlim2=540Mpa故H1=Hlim1/SH=700/1.1=636 Mpa H2=Hlim2/SH=240/1.1=491 Mpa因Flim1=240Mpa Flim2=180Mpa SF=1.3故F1=Flim1/SF=240/1.3=185Mpa F2=Flim2/SF=180/1.3=138Mpa2) 设齿轮按9级精度制造，载荷系数K=1，齿宽系数a=0.2,小齿轮上的转矩T2=555.5Nm由公式计算中心矩 =Z4/Z3=2.57（+1）=284mm齿数 取 z3=40，z4=2.5740102.8 取z4=102模数 m=4mm 取m为4mm中心矩 a=284mm齿宽 b=a=0.228456.8m取 b4=57mm ，b3=62mm （为了补偿安装误差，通常使小齿轮齿宽略大些）分度圆直径 d3=160mm，d4=408mm4) 验算齿轮弯曲强度齿形系数 32.5742.18验算齿轮弯曲强度（按最小齿宽b=113mm计算）=78.3MpaF3=66.4MpaF4 安全齿轮的圆周速度U=2.43/s对照表可得9级精度是合格的3 开式齿轮设计1) 小齿轮用40MB调质，齿面硬度为260HBS 大齿轮用2G35sim调质，齿面硬度为225HBS因Hlim1=700Mpa SH=1.1 Hlim2=540Mpa故H1=Hlim1/SH=700/1.1=636 Mpa H2=Hlim2/SH=240/1.1=491 Mpa因Flim1=240Mpa Flim2=180Mpa SF=1.3故F1=Flim1/SF=240/1.3=185Mpa F2=Flim2/SF=180/1.3=138Mpa2) 设齿轮按9级精度制造，载荷系数K=1，齿宽系数a=0.2,小齿轮上的转矩T3=1355.6Nm由公式计算中心矩 =Z6/Z5=6.25（+1）=577.3mm齿数 取 z5=20，z6=6.2520125模数 m=7.96mm 取m为8mm中心矩 a=580mm齿宽 b=a=0.2580116 mm取 b6=116mm ，b5=120mm （为了补偿安装误差，通常使小齿轮齿宽略大些）分度圆直径 d6=160mm，d5=408mm5) 验算齿轮弯曲强度齿形系数 32.5742.18验算齿轮弯曲强度（按最小齿宽b=113mm计算）=39.5MpaF3=33.5MpaF4 安全齿轮的圆周速度U=2.43/s对照表可得9级精度是合格的6各轴的设计计算1.轴的材料 轴的材料经常采用碳素结构钢和合金刚，选择材料主要考虑其力学性能能否满足工作要求，要有一定的强度和刚度，并且要考虑经济效率，该减速器第，轴都选择45钢2.初步计算轴径轴 45钢 c1=112 p1=17.76kw n1=970r/min d=29.52mm轴 45钢 c2=112 p2=16.87kw n2=290r/mind=43.39mm轴 45钢 c3=112 p3=16.04kw n3=113r/min d=58.42mm2.轴的校核计算轴 作用在齿轮1上的圆周力Ft1=4370 N 径向力Fr1=Ft1tan20=1590N1. 求垂直面内的支承反力F1v=436NF2V=Fr-F1v=1590-436=1260N2. 求水平面内的支承反力F1H=1120NF2H=Ft-F1H=4370-1120=3250N3.绘制垂直面内的弯矩图 Mav=F1v*L1=436177=77Nm4.绘制水平面内的弯矩图Mah=F1H* L1=1120177=198Nm5.求合成弯矩图Ma=212Nm6.求轴传递的转矩已知T=174.8Nm7.求危险截面的当量弯矩由图可知 a-a是危险截面，其当量弯矩 折合系数取0.3Me=219Nm8.计算危险截面处的直径轴的材料为45钢，调质处理 查得=650Mpa=60Mpa则d=33.17mm考虑到键槽对轴的消弱，d值加5%故d=33.17（1+5%）=34.8mm故轴合格轴 作用在齿轮2上的圆周力Ft2=6943N 径向力Fr2=Ft2tan=2527N作用在齿轮3上的圆周力Ft2=4192N 径向力Fr2=Ft2tan=1526N3. 求垂直面内的支承反力F1v=1089NF2V=Fr2-Fr2- F1v=-88N4. 求水平面内的支承反力因为F1H+F2H+Ft2=Ft1 Ft160=Ft2150+ F2H198故得 F1H=2814N F2H=243N3.绘制垂直面内的弯矩图 Mav= Fr260- Fr2150.5+ F2V198.5=109Nm4.绘制水平面内的弯矩图MaH= F1H0.1=281.4 Nm5.求合成弯矩图Ma=301.8 Nm6.求轴的扭矩已知T2=555Nm7.求危险截面的当量弯矩由图可知 a-a是危险截面，其当量弯矩 折合系数取0.3Me=448 Nm8.计算危险截面处的直径轴的材料为45钢，调质处理 查得=650Mpa=60Mpa则d=44mm考虑到键槽对轴的消弱，d值加5%故d=44（1+5%）=46.2mm故轴合格III轴1、作用在齿轮4上的圆周力Ft4=6645N 径向力Fr4=Ft4tan=2418N2、作用在齿轮5上的圆周力Ft5=16945N 径向力Fr5=Ft5tan=6167N3、求水平面内的支承反力a) Ft=F1H+Ft4+F2Hb) Ft345=F1H250+Ft4150由a b式得 F1H=19397N F2H =9097N4、求垂直面内的支承反力因为F1V+Fr4+F2v=Fr5 Fr345+0.5Fa、d4=F1v250+ Fr4150故得 F1v=7555N F2v=11304N5.绘制垂直面内的弯矩图 Mav1= Fr0.095=585NmMav2= F2v0.15=1695Nm6.绘制水平面内的弯矩图MaH1= Ft50.095=1609 NmMaH2= F2H0.15=1364 Nm7.求合成弯矩图Ma1=1712 NmMa2=2175 Nm8.求轴的扭矩已知T3=1355Nm9.求危险截面的当量弯矩由图可知危险截面的当量弯矩 折合系数取0.3Me=2212 Nm10.计算危险截面处的直径轴的材料为45钢，调质处理 查得=650Mpa=60Mpa则d=71.7mm考虑到键槽对轴的消弱，d值加5%故d=71.7（1+5%）=75.3mm故轴合格7.轴承的选择及计算1.轴承的选择根据轴径大小，受力，确定轴承如下 代号 d D B Cr轴 7309AC 45 100 25 47.5轴 7312AC 60 130 31 77.8轴 7314AC 70 150 35 98.52.滚动轴承的设计轴轴承的校核Fr1=1201 F1=0.68 Fr1=816.68NFr2=2348N F2=0.68 Fr2=2370.48NF2+Fa=3370.48816.68故轴承1为压紧端 Fa1=3370.48N 轴承2为放松端 Fa2=2370.48N=2.8e=0.68=e查表得 X1=0.41 Y1=0.87 X2=1 Y2=0P1= X1 Fr1 +Y1 Fa1=0.411201+0.873370.48=3424NP2 =X2 Fr2+ Y2 Fa2=3486NP2 P1Cr1=37.44KN取fp=1.1 ft=1查表得Cr=47.5KNCr1Cr 故安全经校核，其它轴承都安全，其校核方法与轴轴承相同8键联接的选择和计算一、键的选择 键主要用来实现周和轴上零件之间的固定以传递转矩，本减速其中的键都为圆头平键，材料为Q275钢 轴伸 键149 轴I 键149轴 键2016轴 键2012轴 键2214 二、键的校核平键主要失效形式为工作面的压溃和磨损1、1) I轴轴伸处键14X9T1=174.8N*md=67mm h=9mm l=55mmp=110Mpa p=21.08Mpap 合格2) I轴 2012T11=174.8N*md=67mm h=12mm l= 50mm p=110Mpa p=17.4Mpap 合格 2、轴1) 键2016T2= 555.5 N*m d=70mm h=16mm l=36mmp=110Mpa p=55.1Mpap2) 键2012T2= 555.5 N*m d=70mm h=16mm l=40mmp=110Mpa p=49.5Mpap 合格3、轴1) 键 22 14T3= 1355.59 N*m d=80mm h=22 mm l=60mmp=110Mpa p=51.3 Mpap 合格经校核，各键强度都满足要求，选择合适9联轴器的选择一、联轴器的选择原则联轴器用于轴与轴之间的联接，使它们一起回转并传递转矩，同时还具有补偿两轴因制造和安装误差而造成的轴线偏移的功能，以及具有缓冲、吸震、安全保护等功能，因此根据传动装置工作要求来选择联轴器类型。电动机轴与减速器高速轴联接用的联轴器，由于轴的转速较高，为减少起动载荷，缓和冲击，应选用具有较小转动惯量和具有弹性的联轴器，一般选用弹性可稳式联轴器减速器低速轴与工作机轴联接用的联轴器，由于轴的转速较低，不必要求具有较小转动惯量，但传递转矩较大，又因减速器与工作机不在同一底座上，要求具有交大的轴线偏移补偿，常选用齿式联轴器根据题目要求。选TL6 ,公称转矩为205Nm T=174.8Nm 1.3T=227Nm250Nm合格公称转矩250 Nm 许用转速 3800r/m 轴径 34mm10润滑方式的确定：因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采