东北大学机械课程设计说明书ZDLB

1、机械设计基础课程设计说明书题目：设计用于胶带运输机的机械传动装置班 级：姓 名：学 号：指导教师：成 绩：年 月 日目录1. 设计任务书 31.1 设计题目 31.2 工作条件 31.3 技术数据 32. 传动装置总体设计 32.1 电动机的选择. 32.2 分配传动比. 42.3 传动装置的运动和动力参数计算. 53. 传动零件的设计计算 63.1 减速器以外的传动零件设计计算. 63.2 减速器以内的传动零件设计计算. 74. 轴的设计计算 94.1 初步确定轴的直径 94.2 轴的强度校核. 105. 滚动轴承的选择及其寿命验算 115.1 低速轴轴承. 115.2 高速轴轴承. 126

2、. 键联接的选择和验算 126.1 减速器大齿轮与低速轴的键联接. 126.2 小链轮与减速器低速轴轴伸的联接. 126.3 联轴器与减速器高速轴轴伸的联接. 137. 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1.1设计题目设计用于胶带运输机的机械传动装置1.2 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1.3 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-418001.53005002.传动装置总体设计2.1 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

3、三相异步电动机，封闭自扇冷式结构，电压380V, Y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：按表2-11-1确定各部分效率如下：弹性联轴器的效率10.99一对滚动轴承的效率20.99闭式齿轮传动的效率30.97(暂定精度为8级)开式滚子链传动的效率40.92一对滑动轴承的效率 传动滚筒的效率0.976 0.96传动装总效率3)所需的电动机功率：查表2-19-1，可选Y系列三相异步电动机 Y112M-4型，或选Y系列三相异步电动机Y132M1-6型，额定功率均为P0 4.0kW ,均满足 P0 Pr2.1.3 确定电动机转速1)传动滚筒轴工作转速:现以同步转

4、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转速r/min电动机 质量kg总传动比1Y112M-44.0150014404715.082Y132M1-64.010009607310.05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2电动机型号为 Y132M1£ 同步车$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P0/kW4.0满载转速nj(

5、r/min)960堵载扭矩/额定扭矩2.0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/mm1322.2 分配传动比n0960总传动比：i -010.05nw 95.5据表2-11-1(P90)取链传动比：i23 2.5则齿轮传动的传动比：i12 838 3.352i232.52.3 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M 1 ,查表2-11-1(P90)弹性联轴器的传动效率i 0.99, 则：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

6、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) 一对滚动轴承的传动效率利率2 0.99 ,闭式齿轮传动的效率为 3 0.97 (暂定齿轮精度为8 级)，则：3轴：即传动滚筒轴，动力从 2轴到此轴经历了 2轴上的一 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 率时都要计入，查表2-11-1(P90) 一对滚动轴承的传动效率为3 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P kW转速n r/min转矩TN.m传动 形式传动比 i效率刀04.0296039.99联轴器10.9913.9896039.

7、59齿轮传 动3.3520.9723.82286.40127.38链传动2.50.9233.48114.56290.104 .传动零件的设计计算4.1 减速器以外的传动零件设计计算4.1.1 设计链传动1）确定链轮齿数：由传动比取小链轮齿数乙29 2i 24,因链轮齿数最好为25, z2632.52奇数，z, 25；大链轮齿数Z2 iz1 2.5 24 60,取，z2 63。 乙实际传动比：i2袋2.52i销Z 252）确定链条节距：小链轮齿数系数:取单排链，由表查表10-16（教材P166）得，工况系数KA 1.410-17（教材 P166）取 Kp=1.0由式P。KaPKzKp19.05m

8、m126节因为1 286.40r/min ,查图10-23（教材P164）,得选链号No12A 节距 P 19.05mm。p3）计算链长：初选：a0 40p 40 19.05 762mm链长：取 Lp 126节Lpp p4）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3.2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钢，调质处理，齿面硬度220250HBs大齿轮选用45钢，正火处理，齿面硬

9、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Zni 0.96, Zn2 1.02。由图11-15（教材P187）,得Zx1 Zx2 1.0。M Sh min 1.0,由图 11-13(b)(教材 P186),得Hlim1 567MPa , Hlim2 517MPa522.17MPa许用接触应力：因H 2 H 1，故 取H 522.17MPa2）按齿面接触强度确定中心距：小轮转矩 Ti 39590N mm,初取 Ktz2 1.1,取 a 0.4 , 由表11-5（教材P181）得：由图 11-7（教材 P181）得：Zh 2.5因为是减速传动，u

10、i 3.352 ,由式（11-17）（教材P182）计算中心距：查表2-11-2（P90）,在R40系列中取中心距a 140mm。 a 140mm估算模数：m 2mm取标准模数m 2mm确定齿数：小齿轮齿数：z,2a一2-4°- 32.17m（u 1）2 （3.352 1）大齿轮齿数：z2uz1 3.352 32.17 107.83z1 32, z2 108取 4 32, z2 108。实际传动比:传动比误差:i理 i 实|3.352 3.375 |i 100% 1 100% 0.69% ,i 理3.352i 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）

11、,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（教材P176）,取：计算 vz1/100 3.01 32/100 0.96m/s,由图 11-2（a）（教材P177）,按8级精度得：齿宽 b aa 0.4 140 56mm 0由图 11-3（a）（教材 P177）,按 b/d1 56/64 0.88,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 1 0.816,2 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

12、范围内。4）校核齿根弯曲疲劳强度：按4 32, z2 108由图 11-10（教材 P183）得：YFa1 2.53, YFa2 2.20由图 11-11（教材 P184）得,Ysa1 1.635, Ysa21.80由图 11-12（教材 P184）得，Y 0.70 （1.648 ）由图 11-16（b）（教材 P187）,得，22Flim1 204N/mm , Flim2 213N/mm1.0由图 11-17（教材 P188）,得，Yni 1.0, Yn21.0由图 11-18（教材 P188）得，Yxi Yx2取 YST 2.0，YF min 1.4,由式(11-25)(教材P188)计算

13、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 2mm齿宽b2 b 56mm ，取 b1 b2 5 10 64mm4. 轴的设计计算4.1 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 Ka 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求(Tn 315N m Tc 60.0

14、N m) 。但其轴孔直径(d 2035mm)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(Tn 630N m Tc 60.0N m , n 5000r /min n 960r / min )32mm3) 最后确定减速器高速轴外伸直径为d 32mm。d4.1.2 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取 d0 35mmd0 35mm取d1 40mm（按标准密封圈尺寸取值）d1 40mmd2 d1,根据轴承取标准值，取 d2 45mmd2 45mm查表2-13-1（P106）,选6209型号的深沟球轴承。轴承型号为 6209

15、GB/T276-19944.2 轴的强度校核4.2.1 计算大齿轮上的作用力转矩T127380Nmm圆周力2T 2Ft127380 1179Nd216F tan1179 tan20In|匚tF rcoscos0轴向力FaFt tan1179 tan0Ft1179N429NFr 429N0NFa 0N4.2.2 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）垂直面弯矩M图A点C点垂直面弯矩图如图（c）2）水平面弯矩M图A点C点水平面弯矩图如图（d）3）合成弯矩图A点C点合成弯矩图如图（

16、e）4.2.4 作转矩图转矩图如图（f）4.2.5 作当量弯矩图该轴单向工作，转矩按脉动循环应力考虑，取0.6当量弯矩D 点A 点C 点左C 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 P224KS b 1 60MPa。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

17、。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。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5.1 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 3889 N3）校核轴承寿命故满足轴承的寿命要求。5.2 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 C 22.8kN ， Cr 15.8kN2）计算径向支反力627N取 P 627NP

18、3）校核轴承寿命故满足轴承的寿命要求。6. 键联接的选择和验算6.1 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l L b 45 14 31mm,由下式得 该键安全。所以选键14X45 GB/T1096-1990。6.2 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。

19、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l L b 45 10 35mm,由下式得该键安全。所以选键 10X45 GB/T1096-1990。6.3 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 (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，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 10X50 GB/T1096-1990O7. 联轴器的选择联