卷扬机的设计与计算.doc

上传人:wj 文档编号:8457892 上传时间:2023-05-13 格式:DOC 页数:20 大小:738KB
下载 相关 举报
卷扬机的设计与计算.doc_第1页
第1页 / 共20页
卷扬机的设计与计算.doc_第2页
第2页 / 共20页
卷扬机的设计与计算.doc_第3页
第3页 / 共20页
卷扬机的设计与计算.doc_第4页
第4页 / 共20页
卷扬机的设计与计算.doc_第5页
第5页 / 共20页
卷扬机的设计与计算.doc_第6页
第6页 / 共20页
卷扬机的设计与计算.doc_第7页
第7页 / 共20页
卷扬机的设计与计算.doc_第8页
第8页 / 共20页
卷扬机的设计与计算.doc_第9页
第9页 / 共20页
卷扬机的设计与计算.doc_第10页
第10页 / 共20页
卷扬机的设计与计算.doc_第11页
第11页 / 共20页
卷扬机的设计与计算.doc_第12页
第12页 / 共20页
卷扬机的设计与计算.doc_第13页
第13页 / 共20页
卷扬机的设计与计算.doc_第14页
第14页 / 共20页
卷扬机的设计与计算.doc_第15页
第15页 / 共20页
卷扬机的设计与计算.doc_第16页
第16页 / 共20页
卷扬机的设计与计算.doc_第17页
第17页 / 共20页
卷扬机的设计与计算.doc_第18页
第18页 / 共20页
卷扬机的设计与计算.doc_第19页
第19页 / 共20页
卷扬机的设计与计算.doc_第20页
第20页 / 共20页
亲,该文档总共20页,全部预览完了,如果喜欢就下载吧!
下载资源
资源描述

卷扬机的设计与计算.doc

《卷扬机的设计与计算.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《卷扬机的设计与计算.doc(20页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。

卷扬机的设计与计算.doc

2原始技术数据

绳牵引力W/KN

绳牵引力速度v/(m/s)

卷筒直径D/mm

1.6

1.3

420

第一部分传动装置总体设计

1.1传动方案

1.1.1组成:

传动装置由电机、减速器、工作机组成。

1.1.2特点:

齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀,

要求轴有较大的刚度。

1.1.3确定传动方案:

考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。

其传动方案如下:

2.方案论证

本设计中原动机为电动机,工作机为皮带输送机。

传动方案采用了两级传动,第一级传动为带传动,第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。

  带传动承载能力较低,在传递相同转矩时,结构尺寸较其他形式大,但有过载保护的优点,还可缓和冲击和振动,故布置在传动的高速级,以降低传递的转矩,减小带传动的结构尺寸。

  齿轮传动的传动效率高,适用的功率和速度范围广,使用寿命较长,是现代机器中应用最为广泛的机构之一。

本设计采用的是展开式两级直齿轮传动。

总体来讲,该传动方案满足工作机的性能要求,适应工作条件、工作可靠,此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。

第二部分电动机的选择及传动比分配

2.1电动机的选择       

2.1.1传动装置的总效率

  

按表2-5查得各部分效率为:

联轴器传动效率为,滚动轴承效率(一对),闭式齿轮传动效率为,联轴器效率为,传动滚筒效率为,代入得

=

2.1.2工作机所需的输入功率

  ,其中

所以2.45kw

使电动机的额定功率P=(1~1.3)P,由查表得电动机的额定功率P= 33KW 。

2.1.3确定电动机转速

  计算滚筒工作转速:

    由推荐的传动比合理范围,二级圆柱齿轮减速器的传动比一般范围:

9~25,则总传动比的范围为,,故电机的可选转速为:

 

2.1.4确定电动机型号

  根据以上计算在这个范围内电动机的同步转速有750r/min,1000r/min,1500r/min,3000r/min,综合考虑电动机和传动装置的情况,同时也要降低电动机的重量和成本,最终可确定同步转速为1000r/min,根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y132S-6 ,满载转速 960r/min 。

  其主要性能:

额定功率:

3KW,满载转速960r/min,额定转矩2.0。

  

2.2计算总传动比及分配各级的传动比

2.2.1总传动比:

i=960/59.14=16.23

2.2.2分配各级传动比

  根据指导书,减速器的传动比i为

i=

取两级援助齿轮减速器高速级的传动比

则低速级的传动比为

2.3运动参数及动力参数计算

2.3.1电动机轴

2.3.2Ⅰ轴(高速轴)

2.3.3Ⅱ轴(中间轴)

2.3.4Ⅲ轴(低速轴)

2.3.5Ⅳ轴(滚筒轴)

各轴运动和动力参数如下表

轴名

功率p/kw

转矩T/N.M,

转速

n/(r/min)

传动比

i

效率

输入

输出

输入

输出

电动机轴

1轴

2轴

3轴

滚筒轴

5.81

5.58

5.36

5.25

6.06

5.75

5.52

5.30

5.20

171.78

779

2549.2

2496.9

23.4

171.6561

777.15

2523.708

2471.931

970

323

68.4

20.08

20.08

3

4.718

3.376

1

0.96

0.96

0.96

0.98

 三、V带设计

3.1确定皮带轮

3.1.1确定计算功率。

由表8-7查得工作情况系数;故

3.1.2选取v带带型。

根据、由图8-11选用A型。

确定带轮的基本直径并验算带速v。

3.1.3初选小带轮的基准直径。

由表8-6和表8-8,取小带轮的基准直径;验算带速v;按式8-13验算带的速度;因为5m/s

3.2确定v带的中心距和基准长度

根据式8-20

取,初定中心距。

由式8-22计算带所需的基准长度由表8-2选带的基准长度2500mm。

按式8-23计算实际中心距。

;由式8-24

得中心距的变化范围为683-795mm。

3.3验算小带轮上的包角

3.4计算带的根数

计算单个v带的额定功率。

由,查表8-4a得。

根据

查表8-5得,表8-2得,于是

计算v带的根数z

,圆整为4。

3.5计算单根v带初拉力的最小值

由表8-3得A型带的单位长度质量q=0.1Kg/m,所以

应使带的初拉力

3.6计算压轴力

压轴力的最小值为

第四部分齿轮的设计

4.1高速级齿轮传动的设计计算

4.1.1选择齿轮材料及精度等级

  由于速度不高,故选取7级精度的齿轮,小齿轮的材料为40Cr(调质),硬度为250HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。

选取高速级中的小齿轮齿数为23,则大齿轮的齿数为,圆整为108。

4.1.2按齿面接触强度设计

由(10-9a):

4.1.2.1试选载荷系数

4.1.2.2计算小齿轮转矩

4.1.2.3由表10-7选取齿宽系数

4.1.2.4由表10-6查的材料的弹性影响系数

4.1.2.5由图10-21d按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限;大齿轮的接触疲劳强度极限

4.1.2.6由10-13计算应力循环次数

4.1.2.7由图10-19取接触疲劳寿命系数;。

4.1.2.8计算接触疲劳许用应力

取失效概率为1%,安全系数S=1,由式10-12得

4.1.3计算

试算小齿轮分度圆直径,代入中的较小的值

4.1.3.1计算圆周速度v

4.1.3.2计算齿宽b

4.1.3.3计算齿宽与齿高之比

模数:

;齿高:

4.1.3.4计算载荷系数

根据,7级精度,由图10-8查得动载系数;直齿轮,;由表10-2查得使用系数;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,;由;故载荷系数

4.1.3.5按实际的载荷系数校正所算得得分度圆直径

由式10-10a得

4.1.3.6计算模数

4.1.4按齿根弯曲强度设计

4.1.4.1由式(10—17)

m≥

4.1.4.2确定计算参数

由图10-20C查的小齿轮的弯曲疲劳强度是大齿轮的弯曲强度极限是;

4.1.4.3计算弯曲疲劳许应力

由图10-18取弯曲疲劳寿命系数

取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式10-12得[]=

[]=

4.1.4.4计算载荷系数

K=KKKK=1×1.2×1×1.35=1.62

d)查取齿型系数

由表10-5查得

e)查取应力校正系数

由表10-5查得Y;Y1.798

f)计算大、小齿轮的并加以比较

==0.01379

==0.01644

大齿轮的数值大。

4.1.5.设计计算

4.1.5.1计算齿数

所以取模数m=3所以,

4.1.5.2几何尺寸计算

分度圆直径:

;中心距:

齿轮宽度:

;取

4.2低速级齿轮传动的设计计算

4.2.1材料

低速级小齿轮选用45钢调质,齿面硬度280HBS,取小齿齿数=40

低速级大齿轮选用钢正火,齿面硬度为240HBS,齿数z=3.376×40=135.04,圆整取z=136。

4.2.2齿轮精度

按GB/T10095-1998,选择7级,齿根喷丸强化。

4.2.3按齿面接触强度设计

确定公式内的各计算数值

4.2.3.1试选K=1.3

4.2.3.2计算小齿轮转矩

4.2.3.3由表10-7选取齿宽系数

4.2.3.4查课本由表10-6查材料的弹性影响系数Z=189.8MP

4.2.3.5查疲劳强度

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

4.2.3.6计算应力循环次数

N=60×n×j×L=60×68.4×1×(2×8×300×8)

=1.562×10

N=0.46×10

由课本图10-19查得接触疲劳寿命系数

K=0.94K=0.97

查课本由图10-21d

取失效概率为1%,安全系数S=1,则接触疲劳许用应力

[]==

[]==0.98×550/1=517

4.2.4计算

4.2.4.1试算小齿轮分度圆直径

代入中的较小的值

4.2.4.2算圆周速度v

4.2.4.3计算齿宽b

4.2.4.4计算齿宽与齿高之比

模数:

;齿高:

4.2.4.5计算载荷系数

根据,7级精度,由图10-8查得动载系数;直齿轮,;由表10-2查得使用系数;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,;由;故载荷系数

4.2.4.6按实际的载荷系数校正所算得得分度圆直径

由式10-10a得

4.2.4.7计算模数

4.2.4按齿根弯曲强度设计

由式(10—17)

m≥

4.2.4.1确定计算参数由图10-20C查的小齿轮的弯曲疲劳强度是大齿轮的弯曲强度极限是;

4.2.4.2计算弯曲疲劳许应力

由图10-18取弯曲疲劳寿命系数

取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式10-12得[]=

[]=

4.2.4.3计算载荷系数

K=KKKK=1×1.12×1×1.35=1.512

d)查取齿型系数

由表10-5查得

f)查取应力校正系数

由表10-5查得Y;Y1.798

f)计算大、小齿轮的并加以比较

==0.01379

==0.01644

大齿轮的数值大。

4.2.3设计计算

4.2.3.1确定模数

所以取模数m=3

4.2.3.2确定齿数

所以,

4.2.3.2几何尺寸计算

分度圆直径:

;中心距:

齿轮宽度:

;取

  

第五部分轴的设计

5.1以输出轴为例说明轴的设计过程。

5.1.1求输出轴上的功率P,转速,转矩

P=5.36KW=20.08/min

=2549.2N.m

5.1.2求作用在齿轮上的力

已知低速级大齿轮的分度圆直径为

=438

而F=

F=F

5.1.3初步确定轴的最小直径

按式15-2初步估算轴的最小直径。

选取轴的材料为45刚,调质处理,取,于是得。

根据联轴器的计算公式,查表14-1,取;则有

,查GB/T5843-1986,选用YL14凸缘联轴器,其公称转矩为。

半联轴器的孔径,半联轴器长度L=172mm。

5.1.4轴的结构设计

5.1.4.1拟定轴上零件的装配方案

5.1.4.2初步选择滚动轴承

根据工作条件选用深沟球轴承。

参照工作要求,由轴承产品目录中初步选用0基本游隙组、标准精度等级的6016。

其尺寸为

5.1.4.3使用毛毡密封圈

其参数为:

5.1.5轴的各段直径,轴的各段长度

5.1.6轴上零件的周向定位

齿轮,半联轴器与轴的轴向定位均采用平键连接。

根据由表6-1[1]查得平键截面,键槽用键槽铣刀加工,长为40mm,同时为了保证齿轮和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,半联轴器与轴的联接,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由过渡配合来保证的,此处选轴配合的直径尺寸为。

5.1.7确定轴上圆角与倒角尺寸

取轴端倒角为,各轴端倒角见详图。

5.2同样求得

(中间轴)

5.2.1主动轴(高速轴)的相关参数

选取轴的材料为45刚,调质处理,取,于是得。

,其尺寸:

5.2.2中间轴的相关参数

选取轴的材料为45刚,调质处理,取,于是得。

第六部分校核

6.1轴的强度校核

6.1.1求轴上载荷

6.1.1.1在水平面上

6.1.1.2在垂直面上有

6.1.1.3总弯矩

6.1.1.4扭矩

6.1.1.5作出扭矩图

3020130

6.1.2按弯扭合成应力校核轴的强度

进行校核时候,通常只是校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度根据式15-5及上面的数据,以及轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环应力,取,轴的计算应力

由表15-1查得45刚的。

因为,故安全。

6.2键的强度校核

6.2.1键连接强度计算

根据式6-1[1]得:

查表6-2[1]得,因为,故键槽的强度足够。

其它键的验算方法同上,经过计算可知它们均满足强度要求。

6.2.2.1轴承6016

6.2.2.1.1当量动载荷

用插值法由表13-5[1]查得X=1,Y=0;故基本动载荷为:

6.2.2.1.2轴承的额定寿命

显然,轴承的额定寿命远远大于减速器的工作时数36000h。

其它的轴承验算同上。

第七部分箱体及其他附件

7.1箱体的尺寸

名称

符号

二级圆柱齿轮减速器/mm

箱座壁厚

11

箱盖壁厚

10

箱座凸缘厚度

16.5

箱盖凸缘厚度

15

箱座底凸缘厚度

27.5

底脚螺栓直径

22

底脚螺栓数目

6

轴承旁联接螺栓直径

16.5

箱盖与箱座联接螺栓直径

13

联接螺栓的间距

160

轴承端盖螺钉直径

10

定位销直径

10

螺栓扳手空间与凸缘宽度

安装螺栓直径

M10

至外箱壁距离

16

至凸缘边距离

14

沉头座直径

24

轴承旁凸台半径

18

凸台高度

根据扳手操作方便为准

外箱壁至轴承座端面距离

42

大齿轮顶圆与内壁距离

13

齿轮端面与内壁距离

11

箱盖、箱座肋厚

9、9

轴承端盖外径

124

轴承端盖凸缘厚度

12

轴承旁联接螺栓距离

124

总结

机械设计课程设计是机械课程当中一个重要环节通过了3周的课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练,对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。

由于时间紧迫,虽然经过自己拼命加班加点,但这次的课程设计还是存在许多问题,发现理论知识学的不牢固,大学学过的许多专业知识自己没有系统的整理和消化,很多简单的知识点要重新看书才能回忆起来,这样很严重拖慢了自己的设计速度和影响自己课程设计的质量,在边计算边画图边改正就发现自己走了很多弯路,比如由于齿轮参数的选择不是恰当好处,导致齿轮很大(其中有个约450的直径),手绘图纸的生疏以致视图的规划位置不很恰当。

同时我相信,通过这次的实践发现的问题,能使我重视并解决这些问题。

在设计的过程中,培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力。

通过这次设计之后,我想会对以后自己独立设计打下一个良好的基础,在以后的设计中避免很多不必要的工作,有能力设计出结构更紧凑,传动更稳定精确的设备

同时,在此,真诚地感谢老师和同学在此次课程设计中给我全力的帮助!

谢谢!

20

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索
资源标签

当前位置:首页 > 经管营销 > 生产经营管理

copyright@ 2008-2023 冰点文库 网站版权所有

经营许可证编号:鄂ICP备19020893号-2