机械设计基础课程设计ZDL-4(22页).doc

-机械设计基础课程设计说明书题目： 设计胶带输送机的机械传动装置 班 级：新能源1101班姓 名：黄艺凯学 号：20110551指导教师：李宝民成 绩： 日 期：2014年1月14日-第 22 页-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52.3传动装置的运动和动力参数计算53. 传动零件的设计计算73.1减速器以外的传动零件设计计算73.2减速器以内的传动零件设计计算84. 轴的设计计算134.1初步确定轴的直径和长度134.2轴的强度校核165. 滚动轴承的选择及其寿命验算205.1低速轴轴承206. 键联接的选择和验算206.1减速器大齿轮与低速轴的键联接206.2小链轮与减速器低速轴轴伸的联接206.3联轴器与减速器高速轴轴伸的联接217. 减速器的润滑及密封形式选择21参考文献221. 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82清洁平稳小批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(P107)确定各部分效率如下:弹性联轴器的效率 一对深沟球轴承的效率 闭式齿轮传动的效率 （暂定精度为8级）开式滚子链传动的效率 一对滚子轴承的效率 运输滚筒的效率 传动装置总效率 3）所需的电动机功率： 查表2-19-1(P189),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，均满足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2-19-1(P189)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/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Y132M1-6，同步转速为1000r/min。由表2-19-1(P189)和表2-19-2(P190)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n0/(r/min)960堵载转矩/额定转矩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 总传动比： 据表2-11-1(P107)取链传动比： 则齿轮传动的传动比： 2.3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，查表2-11-1(P107)弹性联轴器的传动效率，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(P107)一对滚动轴承的传动效率利率，闭式齿轮传动的效率为（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(P107)一对滚动轴承的传动效率为，开式滚子链传动的效率为，则：2.3.2各轴运动及动力参数列表轴序号功率PkW转速nr/min转矩TN.m传动形式传动比i效率03.3996033.72联轴器10.9913.3696033.43齿轮传动4.020.9623.23238.81129.17链传动2.50.9032.9195.52290.943. 传动零件的设计计算3.1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,因链轮齿数最好为奇数，；大链轮齿数,取,。 实际传动比： 2）确定链条节距：查表10-16(教材P166)得，工况系数1.0 小链轮齿数系数： 取单排链，由表10-17(教材P166)取=1.0 由式，得 因为r/min，查图10-23(教材P164)，得选链号No10A，节距。 3)计算链长： 初选： 链长：取 所以，链的中心距4)验算链速： ，适合。5）选择润滑方式：按,链号10A，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40Cr，调质处理，齿面硬度241286HBS， 大齿轮选用45钢，正火处理，齿面硬度162217HBS。 计算应力循环次数： 查图11-14(教材P187)，（允许一定点蚀）取， 由图11-15(教材P187)，得 取，由图11-13(b)(教材P186)，得, 许用接触应力： 因，故取 2）按齿面接触强度确定中心距：小轮转矩， 初取取，由表11-5(教材P181)得：由图11-7(教材P181)得：因为是减速传动，由式(11-17)(教材P182)计算中心距：查表2-11-2(P108),在R40系列中取中心距a=125mm. 估算模数： 取标准模数 ( ) 确定齿数： 小齿轮齿数： 大齿轮齿数：取，。 实际传动比： 传动比误差：，在允许范围内。齿轮分度圆直径： 圆周速度： 所以采用 油润滑 。 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,载荷平稳,由表11-3(教材P176),取： 计算，由图11-2(b)(教材P177)，按8级精度得： 齿宽。由图11-3(a)(教材P177)，按，考虑轴的刚度较大和齿轮相对轴承为非对称布置得：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，所以：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： 按， 由图11-10(教材P183)得：，由图11-11(教材P184)得，由图11-12(教材P184)得，由图11-16(b)(教材P187)，得， ， 由图11-17(教材P188)，得， 由图11-18(教材P188)得,取，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： ， 齿宽，取4. 轴的设计计算4.1初步确定轴的直径和长度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，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LX型弹性套柱销联轴器(GB/T4323-2002)查表16-1(教材P268)，取工作情况系数计算转矩。因此选LX4号联轴器。3)最后确定减速器高速轴外伸直径为。 4)确定减速器高速轴各段轴径及密封d=30mm, 按滚动轴承取标准直径 。 5) 确定减速器高速轴各段轴长 6)选择高速轴的轴承 选择6207（GB/T276-1994） 型号联轴器；轴承外径D=72mm4.1.2 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）初步计算轴伸直径按一个键槽考虑，最小直径加大5%得 取 查表2-15-8(P143), 取 查表2-13-3(P131)，由圆锥滚子轴承（GB/T97-1994）选择30208型号的圆锥滚子轴承。 (P108) 取 3）计算各段轴的长度确定小链轮的毂孔直径和轮毂宽度小链轮毂孔与轴伸配合安装，即毂孔直径等于轴伸直径。查图2-20-3（P197）,链轮轮毂宽度取 取 其中，轴承端面到箱体内壁距离 取整数 轴总长度 4.2轴的强度校核4.2.1计算大齿轮上的作用力 转矩 圆周力 径向力 4.2.2绘轴的受力简图，求支座反力fedcbaMg1） 垂直面支座反力 据，得 根据,得 2）水平面支座反力 据，得 据，得 受力简图如图（b）4.2.3作弯矩图1） 垂直面弯矩MY图 C点 垂直面弯矩图如图（c）2）水平面弯矩MZ图 A点 C点 水平面弯矩图如图（d）3）合成弯矩图 C点 合成弯矩图如图（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，取当量弯矩 A点 C点 D点 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，而D点轴径最小，所以该轴危险断面是A点和D点所在剖面。查表13-1(教材P218)得查表13-2(教材P224)得。A点轴径安全。D点轴径该值小于原设计该点处轴的直径30mm,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/T97-1994），型号6207：查表得，。2）计算径向支反力 取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）确定键的尺寸查表2-12-13（P122）：选圆头普通平键12×8键长L=(18-90）mm 取L=37mm3）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，由下式得该键安全。所以选键12×8×40 GB/T1096-2003。6.2小链轮与减速器低速轴轴伸的键联接1）键的材料、类型 键的材料选用45钢，选用A型普通平键。2） 确定键的尺寸查表2-12-13（P122），选择普通平键10×45 GB/T1096-2003R=,l=L-b=38mm.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)，得许用挤压应力该键安全. 所以选键8×7×46 GB/T1096-2003。6.3联轴器与减速器高速轴轴伸的键连接1）键的材料、类型 键的材料选用45钢，选用A型普通平键。2）确定键的尺寸查表2-12-13（P122）：选圆头普通平键8×7键长L=(18-90）mm 取L=50mm3）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，由下式得该键安全。所以选键8×7×50 GB/T1096-2003。7. 减速器的润滑及密封形式选择1）轴承及齿轮润滑：根据减速器齿轮的圆周速度，减速器轴承采用飞溅润滑，根据工作环境及工作强度，查表2-15-2(P141),齿轮润滑油选用抗氧防锈工业齿轮油(L-CKB)。2）密封圈：根据减速器的工作环境，减速器高速轴及低速轴采用B型旋转轴唇形密封圈。由高速轴直径，低速轴轴直径，通过查表2-15-8(P143)，得低速轴采用：唇形密封圈 B 038052 GB/T13871.1-2007高速轴采用：唇形密封圈 B 042055 GB/T13871.1-20073）油标尺M12,材料Q235A。参考文献 说明书中未标明“教材”的页码标注，均是参考文献“1陈良玉”标明“教材”的页码标注，均是参考文献“2孙德志”，特此说明。1陈良玉·2000·机械设计基础·沈阳：东北大学出版社2孙德志·2010·机械设计基础课程设计·北京：科学出版社