机械设计课程设计说明书-混凝土立式搅拌机设计.doc
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1、湖南大学课程设计说明书 课程名称: 机械设计课程设计 题目名称: 立式搅拌机设计 班 级:2008级 专业 姓 名: 学 号: 指导教师: 评定成绩:教师评语: 指导老师签名: 20 年 月 日目 录第一章 设计任务书3第二章 原动装置的设计 3第三章 确定传动装置的总传动比和分配传比4第四章 计算传动装置的运动和动力参数5第五章 传动零件的设计计算V带设计7第六章 齿轮设计9第七章 轴上的零件的设计15第八章 轴的强度校核17第九章 箱体结构的设计20第十章 润滑及密封设计22第十一章 小结23第十二章 谢辞23第十三章 参考文献23第一章 设计任务书1、设计题目混凝土立式搅拌机。2、搅拌机
2、工作原理用V带将电动机和减速器联接,然后利用减速器的低速轴通过联轴器带动搅拌轴转动。3、已知条件:(1) 使用期限8年,每年按300天计算,每天工作10小时;(2) 载荷变动中等;(3) 单向传动,转速误差不得超过5%。4、设计数据搅拌转速n =31 r/min 搅拌力矩 T =1115Nm。5、传动方案二级圆柱齿轮减速器和一级带传动。6、设计任务(1) 搅拌机总装配图一张(搅拌桶和搅拌叶可以不画),减速器装配图一张(M1:)(2) 零件工作图三张(低速级大齿轮,低速轴,箱体)(3) 设计计算说明书一份7、 设计计算内容1 运动参数的计算,电动机的选择;2 联轴器的选择;3 齿轮传动的设计计算
3、;4 轴的设计与强度计算;5 滚动轴承的选择与强度计算;6 键的选择与强度计算;7 V带传动的设计计算。第二章 原动装置的设计 1、选择电动机按已知的工作要求和条件,选用Y160M28电动机。2、选择电动机功率工作机所需的电动机输出功率为 Pd=Pw/ Pw=FV/1000 所以 Pd=FV/1000由电动机至工作机之间的总效率(包括工作机效率)为 =12345 式中:1、2、3、4分别为带传动、齿轮传动的轴承、齿轮传动、联轴器。根据机械设计指导书P5表1-7得:各项所取值如下表:种 类取 值带传动V带传动092齿轮传动的轴承深沟球轴承099齿轮传动7级精度的一般齿轮传动096联轴器刚性联轴器
4、099=092099309620990.8145所以 Pw=Tnw/9550 =1115319550kW=3.619kW Pd=Pw/=3.619/0.8145=4.4432kW3、确定电动机转速搅拌轴的工作转速nw=31 r/min,按推荐的合理传动比范围,取V带传动的传动比i1=24,单级齿轮传动比i2=26,则合理总传动比的范围为i=624,故电动机转速可选范围为 nd=inw=(624)31 r/min nd=(186744)r/min综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比,比较三个方案选定电动机型号为Y160M28,所选电动机的额定功率Ped=5.5kW,满载
5、转速nm=720 r/min,总传动比适中,传动装置结构紧凑。第3章 确定传动装置的总传动比和分配传动比1、总传动比因为 所以:总传动比 2、分配传动比根据均匀磨损要求,采用带传动与两级减速器连接传动机构,取带传动比为i1=3,则:误差分析 符合设计要求。第四章 计算传动装置的运动和动力参数1.电动机轴:P0 = Pd =5.5kWn0 = nm =720 r/minT0 = 9550()=72.95 Nm2.高速轴:P1 = P01 = 5.06 kWn1 = = 240 r/minT1 = 9550()=201.342 Nm3.中间轴:P2 = P123 =4.809 kWn2 = = 8
6、0 r/minT2 = 9550()=574.0663 Nm4.低速轴:P3 = P223 = 4.571 kWn3 = =31.00775 r/minT3 = 9550()=1407.629 Nm5.输出轴:P4 = P334 = 4.5248 kWn4 = = 31.00775 r/minT4 = 9550()= 1393.5527 Nm输出轴功率或输出轴转矩为各轴的输入功率或输入转矩乘以联轴器效率(0.99),即P= 0.99P运动和动力参数计算结果整理后如下表所示:轴名功率P(kW)转矩T(Nm)转速n(r/min)传动比i效率输入输出输入输出电动机轴5.572.9572030.921
7、轴5.065.009201.34272.220524030.992轴4.8094.761574.0663568.3256802.580.963轴4.5714.5251407.6291393.55331.00810.99输出轴4.5251379.61731.008第五章 传动零件的设计计算V带设计1、确定计算功率Pc由教材表8-7查得KA=1.1 得 Pc=KAP=115.56.05 kW2、选取普通V带型号根据Pc=6.05kW,n1=720 r/min,由图8-10选用A型普通V带。3、确定带轮基准直径dd1,dd2根据表8-6和表8-8选取dd1=140mm,且 dd1=150mmdmin
8、=125mm大带轮直径为 dd2= n1dd1/n2=420mm按表8-8选取标准值dd2=400mm,则实际传动比i,从动轮的实际转速分别为 i= dd2/ dd1=400/140mm=2.857 n2= n1/i=720/2.857 r/min=252 r/min从动轮的转速误差率为(252240)/252100%=4.76%,在5%以内为允许值。4、验算带速V V=dd1 n16010005.2752m/s带速在525 m/s范围内。5、确定带的基准长度Ld和实际中心距a利用下式初步确定中心距a0 0.7(dd1+ dd2)a02(dd1+ dd2)即 0.7(140+400)mma02
9、(140+400)mm 378 mma01080mm取a0=594mm L0=2 a0+/2(dd1+ dd2)+(dd1- dd2)2/ 4a0 =2594/2(140+420)(420-140)2(4594) =2100.6426mm由表8.4选取基准长度Ld=2000mm由式8.16得实际中心距为 aa0+(LdL0)/2 =594+(20002100.6426)/2 =543.6787mm6、校验小带轮包角1由式8.17得 1=180(dd2dd1)57.3/a =180(400140) 57.3543.6787 =150.491207、确定V带根数由式8.18得 ZPc/P0= Pc
10、/(P0+P0)KKL根据dd1=140mm,n1=720r/min,查表8-4a根据内插法可得: P0=1.29 kw由式8-4b得功率增量P0P0=0.092 kw由表8-2查得带长度修正系数KL=1.03,由表8-5查得包角系数K=0.92得Pr=(Po+P0) KLK=(1.29+0.092) 0.921.03kw=1.3096kw普通V带根数: z= Pc / Pr=4.6198 圆整取z=5。8、求初拉力F0及带轮轴上的压力FQ由表8.6查得B型普通V带的每米长质量q=0.1kg/m,根据式8.19得单根V带的初拉力为: F0=500 Pc(2.5K)/Zv K+qv2=199.7
11、46N由式8.20可得作用在轴上的压力FQ为 FQ=2Z F0sin1/2=1931.5912N9、设计结果选用5根A型V带,中心距a=543.6787mm,带轮直径dd1=140mm,dd2=400mm,轴上压力FQ=1931.5912N。第六章 齿轮设计1、高速级齿轮传动的设计计算(使用寿命Lh=300X10X8=24000h)小齿轮:40Cr,调质,HB1=280HBS,大齿轮:45钢,调质,HB2=240HBS,齿数:取z1=24则 z2=243=72取z2=72精度等级:初选7级(GB10095-88)2、按齿轮面接触强度设计(1)设计准则:先由齿面接触疲劳强度计算,再按齿根弯曲疲劳
12、强度校核。(2)按齿面接触疲劳强度设计,即 (3)确定公式内的各计算数值a.试选载荷系数。b.计算小齿轮传递的转矩 c.按软齿面齿轮非对称安装,由教材选取齿宽系数。d.由教材表10-6查得材料的弹性影响系数。e.由教材图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限;大齿轮的接触疲劳强度极限。f.计算应力循环次数g.由教材图10-19取接触疲劳寿命系数;。h.计算接触疲劳许用应力取安全系数S=1(4)设计计算a.试算小齿轮分度圆直径,代入中较小的值。b.计算圆周速度。 c.计算齿宽bb=dd1t=1.09496d.计算齿宽与齿高之比b/h模数 齿高 h=2.25mt=7.7799mmb/h
13、=11.0523(5)计算载荷系数查表10-2得使用系数=1;根据、由图10-8得动载系数 直齿轮; 查表10-4用插值法得7级精度查机械设计,小齿轮相对支承非对称布置KH=1.427由b/h=11.0523,KH=1.427由图10-13得KF=1.38故载荷系数K=KAKVKHKH=1.498。 (6)校正分度圆直径由教材(7)计算模数3、按齿根弯曲强度设计,公式为(1).确定公式内的各参数值1.由教材图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限;大齿轮的弯曲强度极限;2.由教材图10-18取弯曲疲劳寿命系数,3.计算弯曲疲劳许用应力;取弯曲疲劳安全系数 S=1.4,得4、计算载荷系数KK=
14、KAKVKFKF=1.4495、查取齿形系数、和应力修正系数、由教材表查得;6、计算大、小齿轮的并加以比较; 大齿轮大7.设计计算m32KT1dZ12YSaYFaF=2.3987对比计算结果,由齿轮面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径(即模数与齿数的乘积)有关,可取由弯曲强度算得的模数2.3987并就进圆整为标准值m=2.5 接触强度算得的分度圆直径=87.0077mm,算出小齿轮齿数Z1=d1/m=87.0077/2.5=34.8取Z1=35大齿轮这样设计出的齿轮传
15、动,即满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲劳强度,并做到结构紧凑,避免浪费。(2).集合尺寸设计1.计算分圆周直径、 2.计算中心距 3.计算齿轮宽度 取, 。(3).齿轮的结构设计低速级齿轮的基本参数与高速级的齿轮要相同,只是在取材料上有所不同, 以此来满足传动的强度要求,用机械设计手册软件版 3.0 进行辅助设计得到设计 数据,整理如下表:高速级低速级小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮传递功率P/Kw5.00944.76091传递扭矩72.2205568.3256转速240808031.00775齿面啮合类型硬齿面硬齿面材料及热处理45表面淬火45调质45调质45调质模数/mm2.53齿数Z3
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