搅拌机传动装置设计

机械设计课程设计说明书题目：搅拌机传动装置设计指导老师：学生姓名：学号：所属院系：机械工程学院专业：班级：完成日期：2013.1.16新疆大学机械工程学院2013年1月-1-新疆大学《机械设计课程设计》任务书班级:机械班姓名:课程设计题目:搅拌机的传动装置设计课程设计完成内容:1.减速器装配图一张（A1图纸）；2.零件工作图二张（A3或A4图纸）；3.设计说明书一份。发题日期:2012年12月28日完成日期:2013年1月181111日指导教师:教研室主任:-2-目录一设计题目...............................................................3二电动机的选择和运动及动力参数计算.......................................41.电动机的选择........................................................42.分配传动比..........................................................53.运动和动力参数计算..................................................54电动机的安装及外形尺寸...............................................6三V带的设计..............................................................71.确定计算功率Pca........................................................72.选择V带的型号.......................................................73.确定带轮的基准直径dd1并验算带速v....................................74.确定V带的中心距a和基准长度Ld........................................75.验算小带轮的包角ɑ1....................................................76.计算带的根数z........................................................77.计算单根V带的初拉力的最小值（F0）min..................................88.计算压轴力...........................................................8四齿轮的设计及参数计算...................................................91.选择齿轮材料及精度等级...............................................92.按齿面接触强度设计...................................................93.按齿根弯曲强度设计...................................................10五轴系零件设计计算.......................................................121.输入轴的设计计算.....................................................122.输出轴的设计计算.....................................................143.滚动轴承的选择及寿命校核计算.........................................164.键联接的选择及强度校核计算...........................................17六箱体及附件的结构设计和选择.............................................19七心得体会...............................................................20八参考文献...............................................................21-3-一设计题目.1.用于搅拌机的传动装置。传动装置简图如右图所示。（1）原始数据传动装置输出转矩T:如下表传动装置输出转速n:如下表（2）工作条件单班制工作，空载启动，单向、连续运转，载荷平稳，工作环境灰尘较大。（3）使用期限工作期限为八年。4生产批量及加工条件小批量生产。2.设计任务1)选择电动机型号；2)设计减速器；3)选择联轴器。3.具体作业1)减速器装配图一张；2)零件工作图二张（大齿轮，输出轴）；3)设计说明书一份。1234传动装置输出扭矩T/(N.m)20253035传动装置输出转速n/(r/min)2002202402604选择第三组数据进行设计。1—开式齿轮传动2—搅拌机3—电动机4—传动装置-4-二电动机的选择和运动及动力参数计算1.电动机的选择(1)按工作要求选用Y系列全封闭自冷式笼型三相异步电动机，电压为380V.(2)按公式，电动机所需的工作功率为Pd=Pw/η总又由传动装置如图2-1所示按公式，工作机所需的功率为Pw=Tnw/9550kw所以得：Pw=（30x240)/9550kwPw0.75kw传动装置的总效率为η总=η1η22η3η4查手册确定各部分的效率为：V带的传动效率η1=0.96，滚动轴承（一对）η2=0.99，闭式齿轮的效率η3=0.97，联轴器的传动效率η4=0.99带入得η总=0.96×0.992×0.97×0.99≈0.904则所需电动机的功率为Pd=0.75÷0.904≈0.830kw因载荷平稳，电动机额定功率Ped略大于Pd即可Ped。由第六章，Y系列电动-5-机技术数据选电动机的额定功率Ped为1.1kw。(3)电动机型号的选择通常，V带的传动比常用范围为2～4，一级圆柱齿轮减速器为2～5，所以总传动比i=4～20,故电动机转速的可选范围为n=inw=(4～20)×240=960-4800r/min符合这一范围的同步转速有1000、1500和3000r/min，现以同步转速3000、1500和1000r/min三种方案进行比较。由第六章相关资料查得的电动机数据及计算出的总传动比于表2-1。表2-1额定功率为1.1kw时电动机方案型号额定功率同步转速/满载转速nm(r/min)传动比1Y802-21.13000/282511.82Y90S-41.11500/14005.83Y90L-61.11000/9103.8通过上表的数据比较，因为传动比范围为4-20，故方案3不可取。比较方案1和方案2，方案1总传动比大，传动装置外廓尺寸大，制造成本高，结构不紧凑，故不可取。先选用方案2，即选定电动机的型号为Y90S-4。2.分配传动比（1）总传动比i=nm/nw=1400/240≈5.83(2)分配传动装置各级传动比取V带的传动比i1=2,则单级圆柱齿轮的传动比i2为i2=5.83/2≈2.923.运动和动力参数计算0轴（电动机轴）：P01´=Pd=0.83kwn0=nm=1400r/minT0=9550(P0/n0)=5.66N.m1轴：P1=P01η1=0.83×0.96≈0.80kwn1=n0/i1=1400/2=700r/minT1=9550(P1/n1)=10.9N.m-6-2轴：P2=P1η2η3=0.80×0.99×0.97≈0.77kwn2=n1/i2=700÷2.92≈240r/minT2=9550(P2/n2)=30.64N.m1-2轴的输出功率或输出转矩分别为各轴的输入功率或输入转矩乘轴承效率0.99。如表2-2表2-2各轴运动和动力参数轴名输入功率输出功率输入转矩输出转矩转速传动比0轴0.83kw5.66N.m1400r/min1轴0.80kw0.79kw10.90N.m10.80N.m700r/min22轴0.77kw0.76kw30.64N.m30.33N.m240r/min2.924.电动机的安装及外形尺寸如图2-2各尺寸大小如表2-3所示：表2-3电动机的安装及外形尺寸(单位：mm)DEFGMNPRSTACADHEL24508201651302000123.5175155195310-7-三V带的设计1.确定计算功率Pca由设计手册查得工作情况系数KA=1.0，故Pca=KAPd=0.83×1.0=0.83kw2.选择V带的型号根据Pca、n0由图8-10选用Z型。3.确定带轮的基准直径dd1并验算带速v（1)初选小带轮的基准直径dd1。由设计手册，取小带轮的基准直径dd1=71mm。（2）验算带速v。按公式有v=πdd1n0/(60×1000)≈5.20m/s因为带速的范围为5m/～s25m/s，故带速合适。（3）计算大带轮的基准直径，根据公式,大带轮的基准直径dd2dd2=i1dd1=2×71=142mm根据手册,圆整为dd2=140mm。4.确定V带的中心距a和基准长度Ld(1)根据公式0.7（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2），初定中心距a0=280mm。（2）由公式计算所需的基准长度Ld0=2a0+π（dd1+dd2）/2+（dd2－dd1）²/（4a0）带入数据得：Ld0≈895mm由设计手册选带的基准长度Ld=900mm（3）按公计算实际中心距a。a=a0+（Ld－Ld0）/2=282.5≈283mm中心距的变化范围为270mm～310mm。5.验算小带轮的包角ɑ1ɑ1≈180°－（dd2－dd1）×（57.3°/a）≈167°≥90°6.计算带的根数z-8-(1)计算单根V带的额定功率Pr。由dd1=71mm和n0=1400r/min，查设计手册得P0=0.30kw。根据n0=1400r/min，i1=2和Z型带，查设计手册得△P0=0.03kw。查设计手册得Kɑ=0.965，查设计手册得KL=1.03，于是Pr=（P0+△P0）KɑKL=（0.30+0.03）×0.965×1.03≈0.328kw（2）计算带的根数zz=Pca/Pr=0.83/0.328≈2.53取Z=3根。7.计算单根V带的初拉力的最小值（F0）min由设计手册得Z型带的单位质量q=0.06㎏/m,所以（F0）min=500（2.5－Kɑ)Pca/(Kɑzv)＋qv²=44N应使带的初拉力F0≥（F0）min。8.计算压轴力（Fp）min=2z（F0）minsin(ɑ1/2)=262N带的相关参数如下表所示表3-1型号dd1dd2az（Fp）minLdZ71㎜140㎜283㎜3262N900mm-9-四齿轮的设计及参数计算1.选择齿轮材料及精度等级（1）传动方案为单级齿轮传动，功率小，所以选择圆柱直齿轮。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；由于速度不高，故选用7级精度。（2）选小齿轮齿数为z1=22,大齿轮齿数为z2=2.92×22=64.24，取z2=62.按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算，即由d1≥t2.32(kT1(u+1)ZE2/φdu[σH]2)1/3(1)确定公式内各计算数值1）试选载荷系数Kt=1.2。2）计算小齿轮传递的转矩。T1=（95.5×105P1）/n1=1.09×104N.㎜3)由设计手册选取齿宽系数φd=1。4）由设计手册查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa½。5）由设计手册按齿面硬度查得小齿轮的接触疲