热处理车间清洗零件输送设备的传动装置课程设计

学号课程设计题目?机械设计?课程设计教学院机电工程学院专业机械设计制造及其自动化班级姓名指导教师年12月16日设计题目热处理车间清洗零件输送设备的传动装置二、运动简图 1—电动机2—V带传动3—减速器4—联轴器5—滚筒6—输送带图1热处理车间清洗零件输送设备的传动装置运动简图三、工作条件该装置单向传送，载荷平稳，空载起动，两班制工作，使用年限5年〔每年按300天计算〕，输送带速度允许误差为±5%。四、原始数据滚筒直径D＝360mm,输送带的速度V=0.85m/s,滚筒轴转矩T=900N·m目录概述运动简图及原始数据电动机的选择主要参数的计算V带传动的设计计算〔一〕V带的传动设计〔二〕V带的结构设计减速器斜齿圆柱齿轮传动的设计计算(一)高速级齿轮的设计〔二〕低速级齿轮的设计机座结构尺寸的计算轴的设计计算〔一〕高速轴〔二〕中间轴〔三〕低速轴键、联轴器等的选择与校核滚动轴承及密封的选择与校核润滑材料及齿轮轴承的润滑方法〔一〕齿轮润滑〔二〕轴承润滑十、齿轮轴承的配合的选择十一、设计总结十二、参考文献二、电动机的选择1.计算工作机阻力F，由给定原始数据的W，ηw=13.求总效率，查手册取V带的传动效率η带=0.96，取两对齿轮的传动效率η齿=0.97，取滚动轴承的传动效率为η滚=0.98,取弹性联轴器的效率η联η卷=0.96故可得到η总=η带。η齿。η齿。η滚3·η联·η卷32那么Pd=PW/η应选取电动机的型号:Y132s-4(同步转速1500r/min,4极)其相关参数如下：额定功率满载转速堵转转矩最大转矩质量4kw1440r/min68Kg三、主要参数的计算〔1〕计算滚筒转速nw〔2〕计算总的传动比，分配各级传动比I总=nm/nw由指导书有，初次分传动比：i0=2.5，i1=4.23，i2〔1〕计算各轴的转速n1=nm/i0=1440/2.5(r/min)=576r/minn2=n1/i1n3=n2/i2〔2〕计算各轴的功率。查手册计算得η01=0.96η12=0.97η23P1=pd·η01×P2=p1·η12××P3=p2·η23××〔3〕计算各轴的转矩Td=9550QUOTE=33.96N·mT1=Td·i0·η01××0.96=81.504N·mT2=T1·i1·η12×××·mT3=T2·i2·η23×××·m将以上计算数据列表如下:工程电机轴高速轴中间轴低速轴转速(r/min)1440576功率(kw)转矩(Nm)四、V带传动的设计计算1.确定计算功率由于是两班制工作，工作是载荷平稳，即由材料表8-7查得工作情况系数kA=1.2。Pca=KA·Pd×2.选择V带带型根据Pca,小带轮的转速nm=1440r/min,由教材图8-11选用A型。d并验算带速V1)初选小带轮的基准直径dd1由教材表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径dd1=90mm2〕验算带速按式〔8-13〕验算带速度一般V带的速度保持在5～25m/s,所以带速适合。3〕计算大带轮的基准直径。根据式〔8-15a〕，计算大带轮基准直径dd2dd2=idd1×90mm=225mm查表8-8，可取dd2=250mm根据式〔8-20〕，初定中心距a0=500mm确定相关带长=2×800+≈查表选带的基准直径长度Ld0=1600mm计算中心距a并确定其变化范围a≈a0+QUOTE=(500+QUOTEamind×1600=503mmamaxLd×1600=575mm中心距变化范围为503mm～575mm=162o>90o6.确定带的根数1〕计算单根V带额定功率Pr由dd1=90mm和nm=1440r/min，查表〔8-4a〕得P0根据nm=1440r/min，i=2.5和A型带，查表8-4b得QUOTEP0查表8-5得Ka=0.955,查表8-2得KL=0.99,那么Pr=(P0+QUOTEP0)·Ka·KL=〔1.064+0.17〕××2)计算V带的根数ZQUOTE故，可取z=67.计算单根V带得初拉力的最小值〔F0〕min由表8-3得A型带的单位长度质量q=0.10kg/m,那么应使带的实际初拉力F0>〔F0〕min。8.计算带传动的压轴力Fp小带轮采用是实心式，材料HT200,QUOTE大带轮采用轮辐式，材料为HT200,QUOTE.由于V带根数Z=6，所以B=5e+2f由表8-10得e=15mm，f=9mm即B=93mm由L≥B，取L=93mm五、减速器斜齿圆柱齿轮传动的设计计算〔一〕高速级齿轮的设计〔1〕选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1〕按运动简图所示的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动2〕零件输运设备为一般工作机器，速度不高，应选用7级精度等级即可3〕材料选择，选择小齿轮的材料为40〔调质〕，硬度为280HBS，大齿轮的材料为45钢〔调质〕，硬度为240HBS。4〕选小齿轮的齿数Z1=22，那么大齿轮的齿数Z2=22×4.23=955〕选取螺旋角QUOTE。〔Ⅰ〕按齿面接触强度设计〔1〕确定公式内的各计算值1)试选载荷系数;2)由图10-13选取区域系数=2.433;3)由图10-26查得标准圆柱齿轮传动的端面重合度，εα1=0.765,εα2=0.87,εα=εα1+εα2=1.635;4)由表10-7选取圆柱齿轮的齿宽系数=1;5)由表10-8查得弹性影响系数;6)由计算应力循环次数N1=60j·n1·Lh=60QUOTE576×1×(2×8×300××108N2=7)由图10-19取接触疲劳寿命系数KHN1=0.90,KHN28)计算接触疲劳许用应力由计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1%，平安系数s=1,查图10-21d调质处理的钢，小齿轮接触疲劳强度极限QUOTE，大齿轮的QUOTE(2)计算1)试算小齿轮分度圆直径计算圆周速度3)计算齿宽b及模数b=d1t×4)计算纵向重合度z1tanβ×1×22×tan1405)计算载荷系数K使用系数，根据V=1.6m/s，7级精度;由图10-8查得动载系数;kv由图10-4查得接触疲劳强度计算用的齿向载荷分布系数=1.40;由图10-13查得弯曲强度计算的齿向载荷分布系数KFQUOTE由图10-3查得齿向载荷分配系数故载荷系数K=KAKVKHαKHβ=1×××6)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径7)计算模数〔Ⅱ〕按齿根弯曲强度设计(1)确定计算参数1)计算载荷系数=KAKVKFαKFβ=1QUOTEQUOTEQUOTE2)根据纵向重合度=1.744知，由图10-28?螺旋角影响系数?知，Yβ3)计算当量齿数4)查取齿形系数和应力校正系数由表10-5?齿形系数及应力校正系数?知，YFa1=2.64,YFa2=2.18,Ysa1=1.583,Ysa2=1.792。5)计算弯曲疲劳许用应力由和?齿轮的弯曲疲劳强度极限?知，由图10-18?弯曲疲劳寿命系数?知，KFN1=0.90,KFN2那么6)计算大、小齿轮的并加以比拟知，大齿轮的数值大。〔2)设计计算比照计算可知,由齿面接触疲劳强度设计计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，故可取mn=2按接触强度算得的分度圆的直径d1那么小齿轮的齿数z1=d1cosβ/mn取z1=28,,那么z2=28×=118〔Ⅲ〕.几何尺寸计算(1)计算中心距故中心距圆整为151mm(2)按圆整后的中心距修正螺旋角因值变化不多,故系数都不必修正(3)计算大小齿轮的分度圆直径(4)计算齿轮宽度B=×d1=1×圆整后取B2=58mm,B1=63mm。(二)低速级齿轮的设计1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1〕按运动简图所示的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动2〕零件输运设备为一般工作机器，速度不高，应选用7级精度等级即可3〕材料选择选择小齿轮的材料为40〔调质〕，硬度为280HBS，大齿轮的材料为45钢〔调质〕，硬度为240HBS。4〕选小齿轮的齿数z3=23，那么大齿轮的齿数z4=Z3u=23×3.02=705〕选取螺旋角2.按齿面接触强度设计〔1〕确定公式内的各计算值1)试选载荷系数;2)由图10-13选取区域系数3)由图10-26查得标准圆柱齿轮传动的端面重合度，εα3=0.765,εα4=0.87,εα=εα3+εα4=1.635;4)由表10-7选取圆柱齿轮的齿宽系数=1;5)由表10-8查得弹性影响系数;6)由计算应力循环次数N3=60j·n2·Lh=60QUOTE136QUOTE1QUOTEQUOTE108N4=QUOTEQUOTE108QUOTE1077)由图10-19取接触疲劳寿命系数KHN3=1.12,KHN48)计算接触疲劳许用应力由计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1%，平安系数s=1,查图10-21d调质处理的钢，小齿轮接触疲劳强度极限QUOTE，大齿轮的QUOTE。那么(2)计算1)试算小齿轮分度圆直径2)计算圆周速度3)计算齿宽b及模数b=d3t=QUOTE×b/=QUOTE4)计算纵向重合度z1tanβQUOTE1QUOTE23QUOTEtan1405)计算载荷系数K使用系数，根据V=0.534m/s，7级精度;由图10-8查得动载系数KV=1.03;由图10-4查得接触疲劳强度计算用的齿向载荷分布系数=1.424;由图10-13查得弯曲强度计算的齿向载荷分布系数KFβ=1.36;由图10-3查得齿向载荷分配系数故载荷系数K=KAKVKHαKHβ=1QUOTEQUOTEQUOTE;6)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径7)计算模数〔3〕.按齿根弯曲强度设计(1)确定计算参数1)计算载荷系数=KAKVKFαKFβ=1×××;2)根据纵向重合度=1.824知，由图10-28?螺旋角影响系数?知，Yβ3)计算当量齿数4)查取齿形系数和应力校正系数由表10-5?齿形系数及应力校正系数?知，YFa3=2.616,YFa4=2.227,Ysa3=1.591,Ysa4=1.763。5)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳平安系数，由·和?齿轮的弯曲疲劳强度极限?知，σFE3=500MPa,σFE4=380MPa由图10-18?弯曲疲劳寿命系数?知，KFN3=0.93,KFN4那么6)计算大、小齿轮的并加以比拟知，大齿轮的数值大。〔2)设计计算比照计算可知,由齿面接触疲劳强度设计计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，故可取mn=3按接触强度算得的分度圆的直径d3那么小齿轮的齿数z3=d3cosβ/mn取z3=27,,那么z4×27=82(1)计算中心距故中心距圆整为169mm(2)按圆整后的中心距修正螺旋角因值变化不多,故系数都不必修正(3)计算大小齿轮的分度圆直径(4)计算齿轮宽度B=×d1=1×圆整后取B4=85mm,B3=90mm。机座结构尺寸的计算箱体结构设计减速器的箱体采用铸造〔HT200〕制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合.1.机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2.考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用浸油润滑，同时为了防止油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为40mm为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接外表应精创，其外表粗糙度为。3.机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为10，圆角半径为R=3。机体外型简单，拔模方便.4.对附件设计A视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的外表并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M6紧固B油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.D通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便到达体内为压力平衡.E盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.F定位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.G吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座壁厚8箱盖壁厚8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地脚螺钉直径M20地脚螺钉数目查手册4轴承旁联接螺栓直径M16机盖与机座联接螺栓直径=〔0.5~0.6〕M10轴承端盖螺钉直径=〔0.4~0.5〕10视孔盖螺钉直径=〔0.3~0.4〕8定位销直径=〔0.7~0.8〕8外机壁至轴承座端面距离=++〔8~12〕50大齿轮顶圆与内机壁距离10齿轮端面与内机壁距离>10机盖，机座肋厚7轴承端盖外径+〔5~5.5〕120〔1轴〕125〔轴〕150〔3轴〕轴承旁联结螺栓距离120〔1轴〕125〔轴〕150〔3轴〕七、轴的设计计算〔一〕高速轴：，选择轴的材料查表15-1，选40Cr，调质处理初步估算轴的最小直径由式〔15-2〕知，，查表15-3，取轴的最小直径显然是安装连接大带轮处，与带轮相配合，且对于直径的轴有一个键槽时，应增大5%-7%，然后将轴径圆整。取③轴的结构设计<1>拟定轴上零件的装配方案<2>根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度①各轴段直径确实定与大带轮相连的轴段是最小直径，取；大带轮定位轴肩的高度取，那么；选7306AC型轴承，那么，左端轴承定位轴肩高度去，那么；与齿轮配合的轴段直径，齿轮的定位轴肩高度取②轴上零件的轴向尺寸及其位置轴承宽度，齿轮宽度,大带轮宽度为，两齿轮之间的距离取10mm，齿轮与箱体内侧的距离，分别为，，大带轮与箱体之间的间隙。与之对应的轴各段长度分别为，，，，，，(3)轴上零件的周向定位带轮的周向定位采用圆头普通平键连接，按，由手册查得平键的截面，键槽用键槽铣刀加工，键长为80mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，应选择齿轮轮毂与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，选轴的直径尺寸公差为m6。〔4〕确定轴上圆角和倒角尺寸参考表15-2，取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径见零件图首先确定顶轴承的支点位置时,查[表对于7006AC型的角接触球轴承,因此,做为简支梁的轴的支承跨距.⑸.求轴上的载荷主动轴的载荷分析图:，①画输出轴的受力简图，如图〔a〕所示。②画水平平面的弯矩图，如图〔b〕所示。通过列水平平面的受力平衡方程，可求得：那么③画竖直平面的弯矩图，如图〔c〕所示。通过列竖直平面的受力平衡方程，可求得那么④画合成弯矩图，如图〔d〕所示。⑥画出当量弯矩图，如图〔f〕所示。转矩按脉动循环，取，那么由当量弯矩图可知C截面为危险截面，当量弯矩最大值为。⑦验算轴的直径因为C截面有一键槽，所以需要将直径加大5%，那么，而C截面的设计直径为,所以强度足够。键的选择与校核带论处：选择键的类型和尺寸选用圆头普通平键，由，查手册，平键的截面为，由轮毂宽度，键长为校核键的连接强度轴、键的材料都是钢，查表6-2，取轴、键、齿轮三者的许用挤压应力为键的工作长度为键的连接强度足够。齿轮处：选择键的类型和尺寸选用圆头普通平键，由，查手册，平键的截面为，由轮毂宽度B=63，键长为校核键的连接强度轴、键的材料都是钢，查表6-2，取轴、键、齿轮三者的许用挤压应力为键的工作长度为键的连接强度足够。滚动轴承的选择和寿命计算：轴颈d=35mm,载荷平稳。。初选7306AC型轴承，查手册，求轴承总轴向力。求派生轴向力判断轴承是压紧还是放松B轴承压紧，A轴承放松。求轴承总轴向力〔正装〕2〕求当量动载荷查表13-6，取查表13-5，取。3〕校核轴承寿命查表13-4，取选7306AC型轴承适宜。〔二〕中间轴：，选择轴的材料查表15-1，选45钢，调质处理，硬度为217～255HBS。初步估算轴的最小直径由式〔15-2〕知，，查表15-3，取，取③轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度与滚动轴承相连的轴段是最小直径，选7310AC型轴承，那么；与左边齿轮配合的轴段直径，齿轮的定位轴肩高度取，那么，右边齿轮配合的轴段直径。②轴上零件的轴向尺寸及其位置轴承宽度，齿轮宽度箱体内侧与轴承端面间隙取，两齿轮之间的距离取10mm，齿轮与箱体内侧的距离为。与之对应的轴各段长度分别为，，，，。轴上零件的周向定位齿轮的周向定位均采用圆头普通平键连接，按，由手册查得平键的截面，键槽用键槽铣刀加工，小齿轮处键长为80mm,大齿轮处键长为50mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，应选择齿轮轮毂与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，选轴的直径尺寸公差为m6。〔4〕确定轴上圆角和倒角尺寸参考表15-2，取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径见CAD零件图首先确定顶轴承的支点位置时,查表，对于7010AC型的角接触球轴承,因此,做为简支梁的轴的支承跨距.⑸.求轴上的载荷①画输出轴的受力简图，如图〔a〕所示。②画水平平面的弯矩图，如图〔b〕所示。通过列水平平面的受力平衡方程，可求得：③画竖直平面的弯矩图，如图〔c〕所示。通过列竖直平面的受力平衡方程，可求得：那么④画合成弯矩图，如图〔d〕所示。⑤画转矩图，如图〔e〕所示。⑥画出当量弯矩图，如图〔f〕所示。转矩按脉动循环，取，那么由当量弯矩图可知C截面为危险截面，当量弯矩最大值为。⑦验算轴的直径因为C截面有一键槽，所以需要将直径加大5%，那么，而C截面的设计直径为,所以强度足够。滚动轴承的选择和寿命计算：轴颈d=50mm,载荷平稳。。初选7310AC型轴承，查手册，求轴承总轴向力。求派生轴向力判断轴承是压紧还是放松B轴承压紧，A轴承放松。求轴承总轴向力2〕求当量动载荷查表13-6，取查表13-5，取。3〕校核轴承寿命查表13-4，取选7310AC型轴承适宜。键的选择与校核：轴，大齿轮的材料为45钢，小齿轮材料为40Cr,传递的转矩为，载荷平稳，选择键的类型和尺寸由中间轴的设计可知，两处均选用圆头普通平键，大齿轮处平键的截面为，键长为，小齿轮处平键的截面为，键长为。校核键的连接强度大齿轮处：轴、键、大齿轮的材料都是钢，查表6-2，取轴、键、大齿轮三者的许用挤压应力为键的工作长度为键的连接强度足够。小齿轮处：查表6-2，取轴、键、大齿轮三者的许用挤压应力为键的工作长度为键的连接强度足够。〔三〕低速轴：，选择轴的材料查表15-1，选45钢，调质处理，硬度为217～255HBS。初步估算轴的最小直径由式〔15-2〕知，，查表15-3，取 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算扭矩，查表14-1，考虑到转矩变化不大，故取那么有。按照计算转矩应小于联轴器公称转矩条件，查手册，选用HL4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250000。半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度为L=112mm,半联轴器与轴配合的毂孔长为③轴的结构设计1〕拟定轴上零件的装配方案根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度与联轴器相连的轴段是最小直径，取；联轴器定位轴肩的高度取，那么；选7213AC型轴承，那么，右端轴承定位轴肩高度去，那么；与齿轮配合的轴段直径，齿轮的定位轴肩高度取，那么。②轴上零件的轴向尺寸及其位置轴承宽度，齿轮宽度,联轴器与轴配合的毂孔长度为，两齿轮之间的距离取10mm，齿轮与箱体内侧的距离，分别为，，联轴器与箱体之间的间隙。与之对应的轴各段长度分别为，，，，，，轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用普通平键连接，按，由手册查得平键的截面，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，应选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样，半联轴器与轴的连接选用平键截面，键长为80mm,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，选轴的直径尺寸公差为m6。<4>确定轴上圆角和倒角尺寸参考表15-2，取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径cad零件图及转配图所示首先确定顶轴承的支点位置时,查表对于7012AC型的角接触球轴承,因此,做为简支梁的轴的支承跨距.⑸.求轴上的载荷从动轴的载荷分析图:①画输出轴的受力简图，如图〔a〕所示。②画水平平面的弯矩图，如图〔b〕所示。通过列水平平面的受力平衡方程，可求得：那么③画竖直平面的弯矩图，如图〔c〕所示。通过列竖直平面的受力平衡方程，可求得：那么④画合成弯矩图，如图〔d〕所示。⑤画转矩图，如图〔e〕所示。⑥画出当量弯矩图，如图〔f〕所示。转矩按脉动循环，取，那么由当量弯矩图可知C截面为危险截面⑦验算轴的直径因为C截面有一键槽，所以需要将直径加大5%，那么，而C截面的设计直径为,所以强度足够。键的选择与校核：轴，大齿轮的材料为45钢，联轴器的材料为灰铸铁，传递的转矩为，载荷平稳，1)选择键的类型和尺寸由轴的设计可知，齿轮处选用圆头普通平键，平键的截面为，键长为联轴器处选用单头普通平键，平键的截面为，键长为。2)校核键的连接强度齿轮处：轴、键、齿轮的材料都是钢，查表6-2，取轴、键、齿轮三者的许用挤压应力为键的工作长度为键的连接强度足够。联轴器处：轴、键的材料都是钢，查表6-2，取轴、键的许用挤压应力为联轴器的材料是灰铸铁，查表6-2，取联轴器的许用挤压应力为键的工作长度为键的连接强度足够。滚动轴承的选择和寿命计算：载荷平稳。。初选7213AC型轴承，查手册，求轴承总轴向力。1)求派生轴向力2)判断轴承是压紧还是放松A轴承压紧，B轴承放松。3)求轴承总轴向力4〕求当量动载荷查表13-6，取查表13-5，取5〕校核轴承寿命查表13-4，取选7213AC型轴承适宜。八、密封的选择高速轴I：：由，查手册，选择毡圈密封。低速轴III：：由，查手册选择毡圈密封。润滑剂与齿轮轴承的润滑方法对于二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器的润滑方式：高速级大齿浸油深度约0.7倍齿高且h>=10mm,低速级，当v=0.8～12m,大齿轮浸油深度为一个齿根高，且浸油深度为10mm～1/6