东北大学机械课程设计说明书ZDL-B

1、机械设计基础课程设计说明题目：设计用于胶带运输机的机械传动装置级: 名: 号:指导教师: 成 绩:1. 设计任务书设计题目 . 工作条件 . 技术数据 .2. 传动装置总体设计电动机的选择 . 分配传动比 . 传动装置的运动和动力参数计算 .3. 传动零件的设计计算减速器以外的传动零件设计计算 . 减速器以内的传动零件设计计算 .4. 轴的设计计算初步确定轴的直径 . 轴的强度校核 . 9105. 滚动轴承的选择及其寿命验算11低速轴轴承高速轴轴承11126. 键联接的选择和验算12减速器大齿轮与低速轴的键联接 . 小链轮与减速器低速轴轴伸的联接 联轴器与减速器高速轴轴伸的联接1212137.

2、 联轴器的选择138. 减速器的润滑及密封形式选择13参考文献141. 设计任务书设计题目设计用于胶带运输机的机械传动装置。工作条件工作年限工作班制工作环境载荷性质生产批量102多灰尘稍有波动小批技术数据题号滚筒圆周 力 F(N)带速v(m/s)滚筒直径D(mm)滚筒长度L(mm)ZDL-418003005002. 传动装置总体设计电动机的选择2.1.1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，封闭自扇冷 式结构，电压380V, 丫系列。2.1.2选择电动机功率1) 传动滚筒所需有效功率：2) 传动装置总效率：0.99按表2-11-1确定各部分效率如下：弹性联轴器的效率一对滚动轴承

3、的效率0.99闭式齿轮传动的效率0.97 (暂定精度为8级)开式滚子链传动的效率0.92一对滑动轴承的效率50.9760.96传动滚筒的效率传动装总效率3) 所需的电动机功率：查表2-19-1,可选丫系列三相异步电动机丫112M-4型，或选丫系列三相异步电动机丫132M1-6型，额定功率均为2。F0 4.0kW，均满足 P0 Pr 2.1.3确定电动机转速1)传动滚筒轴工作转速：现以同步转速为1500r/min及1000r/min两种方案进行比 较，查表2-18-1(P158)得电动机数据,计算总传动比列于下表：方 案 号电动机 型号额定功率kW同步 转速 r/min满载 转速 r/mi n电

4、动机 质量kg总传动比1Y112M-415001440472Y132M1-6100096073比较两方案可见，方案1选用的电动机虽然质量和价格较 低，但总传动比较大。为使传动装置结构紧凑，决定选用方案 电动机型号为 Y132M1-6同步转速为1000r/min。由表2-19-1 和表2-19-2查得主要性能技术数据和安装尺寸：额定功率P/kW满载转速ncAr/min)960堵载扭矩/额定扭矩电动机外伸轴直径D/mm38电动机外伸轴长度E/mm80电动机中心高H/mm132总传动比:nonw鰹 100595.5据表2-11-1(P90)取链传动比:i232.5则齿轮传动的传动比:ii2i：233

5、.352分配传动比传动装置的运动和动力参数计算2.3.1各轴功率、转速和转矩的计算0轴：即电动机的主动轴：1轴：即减速器高速轴，与电动机轴采用联轴器链接，传动比i011，查表2-11-1(P90)弹性联轴器的传动效率10.99， 则：一对滚动轴承的传动效率利率2轴：即减速器低速轴，动力从1轴到2轴经历了 1轴上的 一对滚动轴承和一对齿轮啮合，故发生两次功率损耗，计算效 率时都要计入，查表 2-11-1(P90)30.97 (暂定齿轮精度为820.99，闭式齿轮传动的效率为 级)，则：2轴到此轴经历了 2轴上的一3轴：即传动滚筒轴，动力从对滚动轴承和开式滚子链传动，故发生两次功率损耗，计算效 率

6、时都要计入，查表2-11-1(P90) 对滚动轴承的传动效率为2 0.99，开式滚子链传动的效率为3 0.92，则：2.3.2各轴运动及动力参数列表轴序号功率PkW转速nr/mi n转矩T0960196023传动 形式传动比i效率n联轴器1齿轮传 动链传动3. 传动零件的设计计算减速器以外的传动零件设计计算3.1.1设计链传动1）确定链轮齿数：由传动比取小链轮齿数Zi29 2i 24 ,因链轮齿数最好为奇数，z 25;大链轮齿数Z2iz12.5 2460,取,z263。Zi25, z 63实际传动比：i 更乙 252.522.522）确定链条节距:查表10-16（教材P166）得，工况系数Ka

7、小链轮齿数系数：取单排链，由表10-17（教材P166）取Kp =由式PoKaPKzKp，得因为n2286.40r/min，查图10-23（教材P164），得选链号No12A节距P 19.05mm。19.05mm3）计算链长：初选：a040p40 19.05762mm链长:取Lp 126节Lp126节4）验算链速：v 15m/ s，适合。5）选择润滑方式：按v 2.273m/s,链号12A,查图10-26（教材P167）选用滴 油润滑。6）作用在轴上的力：有效圆周力：作用在轴上的力：7）链轮尺寸及结构：分度圆直径减速器以内的传动零件设计计算3.2.1设计齿轮传动 1）材料的选择：小齿轮选用45

8、钢，调质处理，齿面硬度220250HBS大齿轮选用45钢，正火处理，齿面硬度170 210HBS 计算应力循环次数：查图11-14（教材P187），（允许一定点蚀）取Zn1 0.96， Zn21.02。2522.17M Pa由图11-15（教材P187），得ZX1ZX2 1.0。取 SHmin 1.0，由图 11-13(b)(教材 P186)，得H lim 1567MPa , H lim2517MPa许用接触应力:H522.17MPa 2）按齿面接触强度确定中心距:小轮转矩 T139590N mm，初取 QZ：1.1，取 a 0.4，由表11-5（教材P181）得：由图 11-7（教材 P18

9、1）得：ZH 2.5因为是减速传动，U i 3.352，由式（11-17）（教材P182） 计算中心距：140mm查表2-11-2（P90）,在R40系列中取中心距a 140mm。估算模数：2mm取标准模数m 2mm确定齿数：小齿轮齿数:Z12am(u 1)rl哉 32.17大齿轮齿数:Z2UZ13.352 32.17107.83取乙 32，z2108。Z132，z2108实际传动比: 传动比误差:i理i实i理i 5%，在允许范围内。 齿轮分度圆直径： 圆周速度：由表11-6（教材P185）,取齿轮精度为8级。3）验算齿面接触疲劳强度： 计算载荷系数： 按电机驱动,载荷稍有波动,由表11-3（

10、教材P176）, 取:100%迸評 100% 0.69%，计算 vz, /1003.01 32/1000.96m/s，由图11-2（a）（教材P177），按8级精度得:齿宽 b aa 0.4 140 56mm。由图 11-3（a）（教材 P177）,按 b/d156/640.88，考虑轴的刚度较大和齿轮相对轴承为对称布置得:由表11-4（教材P178），得： 载荷系数：计算齿面接触应力：由图 11-4（教材 P178），得 10.816，0.832，所以:由 0，查由图11-6（教材P180）得:齿面接触应力： 故在安全范围内。4）校核齿根弯曲疲劳强度:32，z2108由图11-10（教材 P

11、183）得:YFa12.53，YFa22.20由图11-11（教材 P184）得,Ysa11.635，Ysa21.80由图11-12（教材 P184）得,0.70 （1.648 ）由图11-16（b）（教材 P187），得，Flim2Flim1 204N / mm2，匚卄 213N/mm2由图11-17（教材 P188），得，Yn1 1.0，Yn21.0由图 11-18（教材 P188）得，Yx1 Yx2 1.0取 YST 2.0 ， YF min 1.4，由式（11-25）（教材P188）计算许 用弯曲应力：故安全。故安全。5）齿轮主要几何参数：z1 32，z2 108，u 3.352 ，m

12、 2mm齿宽 b2 b 56mm ，取 b1 b2 510 64mm4. 轴的设计计算初步确定轴的直径4.1.1 高速轴及联轴器的设计1 ）初步选定减速器高速轴外伸段轴径：根据所选电机d电机D 38mm，则2）选择联轴器： 联轴器所传递的标称扭矩： 根据传动装置的工作条件拟选用弹性柱销联轴器 （GB/T5014-2003）查表16-1（教材P268），取工作情况系数 心 1.5计算转矩由表2-14-1（P114）可查得LH2号联轴器就可以满足转矩要2035mm）求（ Tn 315N m Tc 60.0N m ）。但其轴孔直径（ d不能满足电动机及减速器高速轴轴径的要求。因此重选HL3号联轴器（

13、 Tn 630N m Tc 60.0N m, n 5000r /min n960r /min ）3） 最后确定减速器高速轴外伸直径为 d 32mm。4.1.2 低速轴的设计计算1）选择轴的材料选择材料为 45 号钢，调质处理。2）按转矩初步计算轴伸直径d 32mm取 d0 35mmd0 35mm取d1 40mm （按标准密圭寸圈尺寸取值）d140 mmd2 d1,根据轴承取标准值，取d2 45mmd245mm查表2-13-1（P106），选6209型号的深沟球轴承。轴承 型号为 6209 GB/T276-1994轴的强度校核4.2.1计算大齿轮上的作用力转矩T127380N 1mm圆周力Ft2

14、T 2127380 一” hl 1179NFt1179Nd216径向力FrFt tan1179 tan20429NFr429Ncoscos0轴向力FaFt tan1179 tan00NFa0N4.2.2绘轴的受力简图，求支座反力 1）垂直面支座反力据Mb 0，得据Y 0,得2）水平面支座反力据Mb 0，得 据Z 0 ,得 受力简图如图（b）4.2.3作弯矩图1）2）3）垂直面弯矩M图A点C点垂直面弯矩图如图 水平面弯矩M图A点C点水平面弯矩图如图合成弯矩图A点C点合成弯矩图如图（(C)(d)e)4.2.4 作转矩图 转矩图如图（ f ）4.2.5 作当量弯矩图0.6DACC该轴单向工作，转矩按

15、脉动循环应力考虑，取 当量弯矩点 点 点左 点右当量弯矩图如图（ g）4.2.6 校核轴的强度由以上分析可见，A点弯矩值最大，C点有键槽，而D点轴 径最小，所以该轴危险断面是 A点、C点和D点所在剖面。查表 13-1（教材 P218）得 b 650MPa查表13-2(教材P224)得b 160MPa 。A点轴径该值小于原设计该点处轴的直径 45mm安全。C点轴径考虑键槽影响，有一个键槽，轴径加大 5%。dC 24.2 (1 0.05) 25.4mm 。该值小于原设计该点处轴的直径 48mm安全。 D点轴径考虑键槽影响，有一个键槽，轴径加大 5%。dD 15.8 (1 0.05) 16.6mm

16、。该值小于原设计该点处轴的直径 35mm安全。5. 滚动轴承的选择及其寿命验算低速轴轴承1）选定轴承类型及初定型号深沟球轴承（GB/T276-1994）,型号6209:查表得 C 24.5kN ， Cr 17.5kN 。2）计算径向支反力取 P R1 3889N3）校核轴承寿命故满足轴承的寿命要求。高速轴轴承1 ）选定轴承类型及初定型号深沟球轴承（GB/T276-1994），型号6208:查表得 C22.8kN ， Cr 15.8kN2）3）计算径向支反力取 P 627N 校核轴承寿命故满足轴承的寿命要求。P 627N6.键联接的选择和验算减速器大齿轮与低速轴的键联接1）键的材料、类型键的材料

17、选用45钢，选用A型普通平键。2）确定键的尺寸根据轴径d 48mm，齿轮轮毂长b 56mm，查表2-12-11 （P103） 确定键的尺寸为：3）验算键的挤压强度键和轴的材料为钢，轮毂材料为 45钢，所以按钢校核键连 接的挤压强度。查表9-7（教材P135），得许用挤压应力 键的计算长度I L b 45 14 31mm，由下式得 该键安全。所以选键14X 45 GB/T1096-1990。小链轮与减速器低速轴轴伸的联接1）键的材料、类型 键的材料选用45钢，选用A型普通平键。2）确定键的尺寸根据轴径d 35mm,链轮轮毂长b 54mm，查表2-12-11 （P103） 确定键的尺寸为：3）验算

18、键的挤压强度键和轴的材料为钢，轮毂材料为 45钢，所以按钢校核键连接的挤压强度。查表9-7(教材P135)，得许用挤压应力键的计算长度I L b 45 10 35mm，由下式得 该键安全。所以选键 10X 45 GB/T1096-1990。联轴器与减速器高速轴轴伸的联接1) 键的材料、类型键的材料选用45钢，选用A型普通平键。2) 确定键的尺寸根据轴径d 32mm,联轴器轴孔长b 58mm,查表2-12-11(P 1 03)确定键的尺寸为：3) 验算键的挤压强度键和轴的材料为钢，联轴器材料为钢，所以按钢校核键连 接的挤压强度。查表9-7(教材P135)，得许用挤压应力键的计算长度l L b 50 10 40mm，由下式得 该键安全。所以选键10X 50 GB/T1096-1990。7. 联轴器的选择联轴器所传递的标称扭矩：根据传动装置的工作条件拟选用弹性柱销联轴器 (GB/T5014-2003)查表16