机械设计课程设计.docx
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1、.错误!未找到目录项。第一章 $:电机的选取一数据及示意图输送带拉力 F2700N输送带速度 V1.5m/s滚筒直径 D450mm每日工作时数24h传动工作年限10 年;.二:选择电动机系列按工作要求及工作条件选用三相异步电动机,封闭式结构,电压380V,Y 系列。三:选取电动机功率卷筒所需功率Pw =FV/1000=2700*1.5/1000KW=4.05KW 。按表 2.2 取 v 带效率 1 =0.96,轴承效率 2=0.98 ,斜齿轮啮合效率 3=0.98 ,卷筒效率 4=0.96,V 带效率 5=0.97 。.传动装置的总效率 a 为a=1* 2 2* 3 *4* 5=0.96*0.
2、98 2*0.97*0.99*0.96=0.85。所以电动机所需功率为Pd=Pw/a=4.05/0.85KW=4.76KW。;.四:确定电动机的转速、卷筒轴转速nw=60V/D=60*1.5/( *0.4)r/min=63.8r/min。现以同步转速为1000r/min 及 1500r/min 两种方案进行比较, 由表 16-1 查得电动机数据,计算出总传动比如下所示:i 1=nm1/n w=960/63.8=15.05 。同理 i 2=22.6 。电动机轴转矩Td1=9550*Pd/n m1=9550*4.76/960=47.35N.m 。同理 Td2=31.57N.m。五:各轴输入功率轴:
3、 P =Pd*1=4.76KW。轴: P =P* 1=4.76*0.96KW=4.57KW。轴: P =P* 2* 3=4.57*0.98*0.97=4.34KW 。卷筒轴: P =P* 2* 4 =4.34*0.98*0.99=4.21KW 。六:选择方案以同步转速为 1000r/min 电机进行计算,初选皮带传动的传动比 i=3.76 ,齿轮传动比 i 齿=i 1/i=4 ,卷筒传动比为 1。七:各轴的转速轴: n =n /i0=960/1 r/min=960r/min 。m轴: n =n /i=960/3.76r/min=255.3r/min。轴: n=n /i齿=255.3/4 r/m
4、in=63.8r/min。;.卷筒轴: n=nw=63.8r/min 。八:各轴输入转矩电动机轴 Td=9550*Pd/nm=9550*4.76/960 N.m=47.35N.m。轴: T =Td=47.3N.m。轴: T =T*i* 1=47.35*3.76*0.96N.m=170.91N.m 。轴: T =T*i齿* 2* 3=170.91*4*0.98*0.97N.m=649.7N.m。卷筒轴: T =i 筒*T 42=649.7*0.99*0.98=630.3N.m 。轴号轴轴轴卷筒轴转速960255.363.863.8(r/min)功率 (kw)4.764.574.344.21转矩
5、(N.m)47.35170.91649.7630.3传动比3.7641第二章:普通 V 带的设计一:确定计算功率Pca由表 8-8 查得工作情况系数KA=1.6 ,故 Pca=KA*P=1.6*5.5kw=8.8kw 。二:选择 V 带的带型;.根据 Pca、n 由图 8-11 选用 B 型三:确定带轮的基准直径dd 并验算带速V1) 初选小带轮的基准直径 dd。由表 8-7 和表 8-9 ,取小带轮的基准直径 dd1=140mm。2) 验算带速 V。按式( 8-13 )验算带的速度V=dd1*n 1/(60*1000)=*140*960/(60*1000)m/s=7.04m/s因为 5m/s
6、V1200六:计算带的根数1) 计算单根 V 带的额定功率 P由 dd1=140mm和 n1=960r/min查表 8-4 得 P0=2.906kw。根据 n1=960r/min , i=3.76 和 B 型带。查表 8-5 得P0=0.30kw 。查表 8-6 得 K=0.93 ,表 8-2 得 KL=1.05kw于是 Pr=( P0+P0)*K *KL=(2.026+0.30)*0.93*1.05kw=2.34kw 。2) 计算 V 带的根数 zZ=Pca/Pr=8.84/2.34=3.78。取 z=4七:计算单根 V 带的初拉力 F0由表 8-3 得 A 带的单位长度质量 q=0.170
7、kg/m 所以 F0=500*(2.5-K )* Pca/( K*z*v)+qv 2=500*(2.5-0.93)*8.8/(0.93*4*7.04)+0.170*7.042N;.=272.2N八:计算压轴力FpFp=2zF0*sin( 1/2)=2*4*272.2*sin(1520 /2)N=2112.9N九:主要设计结论选用 B 型普通带 4 根,带基准长度2870mm。带轮基准直径dd1=140mm,dd2=560mm,中心距控制在 a=817-946mm,单根带初拉力 F0=272.2N。第三章 :斜齿圆柱齿轮传动设计一:选精度等级、材料及齿数1) 由表 10-1 ,选择小齿轮材料为
8、40Cr(调质)齿面硬度 280HBS,大齿轮材料为 45 钢(调质),齿面硬度为 240HBS。2) 带式输送机为一般工作机器,参考表10-6 ,选用 7 级精度。;.3) 选小齿轮齿数 z1=24,大齿轮齿数 z2=96。4) 初选螺旋角 =140。5) 压力角 =200 ,齿数比 u=z2/z 1=4, d=1。二:按齿面接触疲劳强度设计1) 由式( 10-24 )试算小齿轮分度圆直径,即d1t 2KHt * (u+1)* (ZH*ZE*Z*Z)2/ d* u* (H) 2 1/3试选载荷系数KHt =1.3由图( 10-20 )查取区域系数ZH=2.433由式( 10-21 )计算接触
9、疲劳强度用重合系数Z1=arctan(tan n/cos )=arctan(tan20 0/cos14 0)=20.562 0 at1 =arccosz 1cos/(z 1+2h* an*cos )= arccos 24* cos 20.5620/(24+2*1*cos14 0)=29.9740 at2 =arccosz 2 cos1/(z 2+2h* an*cos )=arccos96*cos 20.5620/(96+2*1*cos14 0)0=23.402 =z 1(tan at1 -tan 1)+z 2(tan at2 -tan 1) / 2=24* (tan29.9740-tan20.
10、562 0)+96*(tan23.402 0-tan20.562 0/2 =1.652=d*z1*tan/=1*24*tan(14 0)/ =1.905;.Z = 4(1 )= 4 1.652 11.905 1.905 =0.667331.652由式( 10-23) 可得螺旋角系数Z= cos=0.985由表 10-5 查得材料的弹性影响系数1/2ZE=189.8 Mpa计算接触疲劳许用应力 H由图 10-25d 查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为 Hlim1 =600Mpa、Hlim2 =550Mpa由式( 10-15 )计算应力循环系数N1=60*n1j*Lh=60*255.3*1*(
11、3*8*320*10)=1.176442109N2=N1/u=1.1764224109/(96/24)=2.94105109由图 10-23 查取接触疲劳寿命系数K HN1 =0.96 、KHN2 =1.08取失效概率为 1、安全系数 s=1,由式 (10-14) 得 H1=KHN1 * Hlim1 /s= 0.96*600/1Mpa=576Mpa H2=KHN2 * Hlim2 =1.08*550/1Mpa=594Mpa取 H1和 H2中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力,即 H= H2=576Mpa。计算小齿轮传递的转矩T1=9.55 106p/n1=1.7091 105N.m2) 计
12、算小齿轮分度圆直径;.d1t 32KHt * T 1 * u 1 * ( ZH * ZE * Z* Z )2du H = 32* 1.3* 1.7091* 10* 10* 10* 10* 10 (96 / 24)1(2.431* 189.8* 0.667* 0.985)21(96 / 24)576=53.583mm(2) 调整小齿轮分度圆直径1) 计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度 VV= d1t * n1 =* 53.583 * 255.3 m/s=0.716m/s60 * 10001000 * 60齿宽 bb= d* d1t =1*53.583mm=53.583mm2) 计算实际载荷系数
13、 KH由表 10-2 查得使用系数 KA=1根据 V=2.62m/s、7 级精度,由图 10-8 查得动载系数 KV=1.02齿轮的圆周力Ft1 =2T1/d1t =2*1.7091 105/53.583N=6.379 103NKAFt1 /b=1*6.379 103/53.583N/mm=119.04N/mm100N/mm 查表 10-3 得齿间载荷分配系数 KH =1.2由表 10-4 用插值法查得7 级精度、小齿轮相对支承非对称布置时, KH=1.419 ,则载荷系数为KH=KA* KV*KH * KH =1*1.02*1.2*1.420=1.7383) 由式( 10-12)可得按实际载
14、荷系数算得的分度圆直径;.d1=d1tKH =53.583*1.738mm=59.028mmKHt1.3及相应的齿轮模数mn=d1cos/z1 =59.028*cos14 0/24mm=2.386mm。三:按齿根弯曲疲劳强度设计(1)由式( 10-20 )试算齿轮模数,即nt 32KFt * T 1 * Y Y * cos * cosYF* Ysamdz1 * z1()F 1) 确定公式中各参数值试选载荷系数 KFt =1.3由式( 10-18 ),可得计算弯曲疲劳强度的重合度系数Y b=arctan(tan cos 1)=arctan(tan14 0cos20.562 0)=13.14 0
15、v=/cos 2b=1.562/cos13.14 0=1.742Y=0.25+0.75/ v=0.25+0.75/1.742=0.681由式( 10-19), 可得计算弯曲疲劳强度的螺旋角系数YY=1-* /120 0=1-1.905*14 0/120 0=0.778计算 YFa * Ysa F 由当量齿数 Zv1 =z1/cos 3=24/cos 3140=26.27Zv2=z2/cos 3=96/cos 3140=105.09查图 10-17 ,得齿形系数 YFa1=2.61 ,YFa2=2.19查图 10-18 ,得应力修正系数Ysa1=1.6,Y sa2=1.8YFa 1 * Ysa1
16、 =2.61*1.6/314.28=0.0133 F1;.YFa 2 * Ysa2 =2.19*1.8/244.29=0.0161 F 2因为大齿轮的 YFa * Ysa 大于小齿轮,所以取 F YFa * Ysa = YFa 2 * Ysa2 =0.0161 F F 22) 试算齿轮模数m32KFt * T 1* Y Y * cos * cos(YF* Ysa)nt dz * zF11=32 * 1.3 * 1.7091* 10 * 10 * 10* 10 * 10 * 0.681* 0.778* cos14* cos14 * 0.01611* 24 * 24=1.837mm(2) 调整齿轮
17、模数1) 计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度 Vd1=mnt*z 1 /cos =1.837*24/cos14 0mm=45.438mmV=d1n1/60*1000= *45.438*960/60*1000 m/s=0.61m/s齿宽 bb=d*d 1=1*45.438mm=45.438mm。齿高 h 及齿高比 b/hh=(2 h* an+c* n)* mnt =(2*1+0.25)*1.837mm=4.133mm。b/h=45.438/4.133=10.99。2) 计算实际载荷系数 KF根据 V=0.610m/s,7 级精度,由图 10-8 查得动载系数 KV=1.03 。;.由 Ft1
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