单级圆柱齿轮减速器的一级链传动说明书【ZDL7】.docx

机械设计课程设计课题：单级圆柱齿轮-链减速器设计人：学号：专业：机械设计 15-2指导教师：课程时间：2023.11.25-2023.1213课程地点：综合楼 5 楼绘图室名目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32.1.1 选择电动机系列32.1.2 选择电动机的功率32.1.3 确定电动机转速42.2 安排传动比52.3 传动装置的运动和动力参数计算52.3.1 各轴功率、转速和转矩的计算52.3.2 各轴运动及动力参数列表示63. 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6设计链传动63.2 减速器以内的传动零件设计计算8设计齿轮传动84. 轴的设计计算 1. 14.1 初步确定轴的直径114.1.1 高速轴及联轴器的设计114.1.2 低速轴的设计计算124.2 轴的强度校核135. 滚动轴承的选择及其寿命验算175.1 低速轴轴承175.2 高速轴轴承176. 键联接的选择和验算17(一).减速器大齿轮与低速轴的键联接17(二).小链轮与减速器低速轴轴伸的联接18(三).联轴器与减速器高速轴轴伸的联接187. 联轴器的选择198. 减速器的润滑及密封形式选择199. 参考文献20机械设计课程设计说明1.设计任务书31.1 设计题目设计胶带传输机的传动装置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 技术数据滚筒圆周带速滚筒直径滚 筒 长 度力 F(N)v(m/s)D(mm)L(mm)题号ZDL-716001.63204002. 传动装置总体设计2.1 电动机的选择2.1.1 选择电动机系列依据工作要求及工作条件应选用三相异步电动机，封闭自扇冷式构造，电压 380 伏，Y 系列电动机2.1.2 选择电动机的功率（1） 卷筒所需有效功率Pw=FV/1000=2.56KW（2） 传动总效率依据表 2.2-1 确定各局部的效率:弹性联轴器效率 1=0.99一对滚动轴承效率 2=0.98闭式齿轮的传动效率 3=0.97链的传动效率 4=0.963机械设计课程设计说明4传动滚筒的效率5=0.96h= h 2 ´ h´ h123´ h´ h45=0 . 98 2 ´ 0 . 97´ 0 . 99´ 0 . 96´ 0 . 96=0 . 85（3） 所需的电动机的功率pp =wrh= 2.56 = 3.01kwPr=4.96kw0.85查表 2.9-1 可选的 Y 系列三相异步电动机 Y112M-2 型，额定P = 4kw ，或选 Y112M-4 型，额定 P00= 4kw ,选 Y132M1-6 型，额定功率 Po=4kw，和选 Y160M1-8 型，额定功率 Po=4kw2.1.3 确定电动机转速传动滚筒转速nw =60v =pD60 ´1000 ´1.6 = 95.49r / minp ´ 320现以同步转速为 3000r/min,1500r/min ,1000r/min 及 750r/min比较，查得电动机数据额 定同 步 转满 载 转电动机功 率速速质 量(kW)(r/min)(r/min)/kg方案 电动机型总 传号号动比1Y112M-24300028904530.262Y112M-44150014404315.083Y132M1-6410009607310.054Y160M1-847507201187.54比较四种方案，选用方案 2，电动机型号为 Y112M-4。由表 2.9-2 查得其主要性能数据列于下表电动机额定功率 P0/kW4电动机满载转速n /(r/min)144004机械设计课程设计说明5电动机轴伸直径 D/mm28电动机轴伸长度 E/mm60电动机中心高 H/mm112堵转转矩/额定转矩253.312.2 安排传动比0（1） 总传动比i = n1440=15.8nw查表 2.2-1 得取链传动比i95.49=423则齿轮传动的传动比为i=i12i2315.8=4= 3.772.3 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p= p= 3 .01 kw0rn= 1440r / min04 ´ 10 3T= 9.55 ´ p0 = 9.55 ´= 19 .37 N × m0n144001 轴： 即减速器的高速轴p=p×h= 3 .01 ´ 0 .98 ´ 0 .97 ´ 0 .99= 2 .83 kw1001nn=01i01=381. 96r / min1T = 9.55´ p1n1= 9.55´2.83´103381.96= 68.71N × m2 轴：卷筒5机械设计课程设计说明6pp21 122.83 0.96 0.962.61kwnn381.9612i41295.49r /minPT9.5522n29.552.83 10395.49253.31N m2.3.2 各轴运动及动力参数列表示功率转速转矩传动传动效率P(kw)n(r/min)T(N.m)形式比 i轴序号03.01144019.37联轴器15.80.9912.83381.9668.71齿轮传动22.6195.49253.3140.97卷筒3.770.963. 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设计链传动1） 确定链轮齿数传动比： i n1n2381.96 4 95.49由传动比取小链轮齿数Z=19 ；1大链轮齿数Z2iZ 4 19 76 ，所1以取 Z2=76Z76实际传动比： i24Z1916机械设计课程设计说明72） 确定链条节距由式 P ³KA P，查表得，工况系数 K= 10K KzpAZ19小链轮齿数系数： K= (1 )1.08 = ()1.08 = 1取单排链，取 Kz19=1.0 ： Pp019= 1.0 ´ 4.72 1.23 ´1.0= 3.84 kWn= 318.30 r/min，查图：选链号 No10A，节距 p=19.05mm23) 计算链长初选：a=40p=40´ 19.05=762mm0链长：L= 2 a0+ zz+21 +p ( z2- z1 )2 = 2 ´ 40 +76 +19pp2a2p2019.05 76 -19+ 700 (2p)2= 123.22节取 L=122 节p4) 验算链速：v =z n p19 ´ 95.49 ´19.05=1 2= 0.57660 ´100060 ´1000V1.6 m/s适合5） 选择润滑方式：按 v=0.576m/s,链号 10A，查图选用滴油润滑。6） 作用在轴上的力有效圆周力：F= 1000P = 1000 ´ 4.72= 2437 Ne作用在轴上的力： FQv» 1.2Fe1.937= 1.2 ´ 2437 = 2924N7） 链轮尺寸及构造分度圆直径：d=p= 15.875= 116.585mm1sin 1800z1sin 1800237机械设计课程设计说明8=15 .875d2sin 180 069= 348 .789 m m3.2 减速器以内的传动零件设计计算设计齿轮传动1 材料的选择：小齿轮选用 45#钢，调质处理，齿面硬度 217255HBS， 大齿轮选用 45#钢，正火处理，齿面硬度 162217HBS。计算应力循环次数N= 60n jL11h= 60´1440´1´(2´ 300´15) = 6.22´109N= N1= 6.22 ´109= 1.65´1092i3.77查图 11-14，Z=1.0Z=1.01允许确定点蚀N1N2由式 11-15，Z =Z =1.0 ，取 S=1.0X1X2Hmin由图 11-13b，得s= 600MPa ,s= 550MPaH lim1H lim2计算许用接触应力s = sH lim1 ZZH 1SN1X1H min= 600´1.02´1.0 = 612MPa1.0ss=H lim2 ZZ= 550´1.05´1.0 = 561MPaH 2SH minN2X 21.0因sH 2< sH，故取 s1H= sH 2= 561N / m22 按齿面接触强度确定中心距小轮转矩T1= 19962N × m初取 K Z 2tet= 1.3 ，取fa= 0.4 ，由表 11-5 得ZE= 189.8MPa8机械设计课程设计说明9由图 11-7 得， Z= 2.5 ，减速传动， u = i = 3.016 ;H由式5-39计算中心距 aa³ (u +1)KTæ Zç1H ZEZe Zb ö3u2÷èøt2fçs÷aH= (3.016+1)1.1´ 48840 æ 2.5´189.8 ö23= 687.53mm2´0.4´3.016ç515.1÷èø由于, 130mm<a<160mm 取中心距 a=140mm。a=140mm估算模数 m=(0.0070.02)a=0.982.8mm,取标准模数 m=1.5mm。m=2.5mm小齿轮齿数： z1=2a m(u +1)=2 ´1401。5´ (3.016 +1)= 24取 28大齿轮齿数：z =uz = 3.77 ´ 24 = 90.48取 9121取 z =28，z =84z =28，z =841212z91实际传动比i=2实z= 3.79 241传动比误差Di =i- i理实i理´100% =| 3.016 - 3 | 3.016´100% = 0.53% < 5% ，在允许范围内。齿轮分度圆直径d= m z= 2.5 ´ 28 = 70mm1 n 1d= m z= 2.5 ´ 84 = 210mm2 n2圆周速度v =pd n11= p ´ 70 ´ 960= 3.517m / s60 ´1036 ´104由表 11-6,取齿轮精度为 8 级.(3)验算齿面接触疲乏强度按电机驱动,载荷略微冲击,由表 11-3,取 K =1.0A由图 11-2a，9机械设计课程设计说明10按 8 级精度和vz1/100 = 3.517 ´ 28 /100 = 0.98m / s ，得 K =1.09。v齿宽b = f a = 1´ 36.07 = 36.07mm 。a由图 11-3(a)，按 b/d =56/70=0.8,考虑轴的刚度较大和1齿轮相对轴承为对称布置得 ，K=1.06由表 11-4，得 K=1.1载荷系数 K = K K K K= 1.0´1.09´1´1.27 = 1.3843Avba由图 11-4，得e a1= 0.784 ， ea2= 0.924，所以e= e+ e= 0.784 + 0.924 = 1.708aa1a 2由图 11-6 得， Ze = 0.87计算齿面接触应力s= ZHH2KTeZ Z1Ebd21u +1 u= 2.5´189.8´ 0.87´2´1.29´ 48840´56´ 7023.016+13.016= 322.8MPa< sH= 515.1MPa故在安全范围内。4校核齿根弯曲疲乏强度按 Z =28，Z =84,12由图 11-10 得，YFa1=2.59，YFa2=2.23由图 11-11 得， Y= 1.61， Y= 1 .78sa1sa 2由图 11-12 得， Ye= 0.68由图 11-16b，得s= 210N / mm2 ，s= 205N / mm2F lim1F lim 2由图 11-17，得 Y=1.0，YN 1=1.0N 2由图 11-18 得,Y=YX 1X 2=1.0取 Y=2.0，SSTF min=1.410机械设计课程设计说明11计算齿根许用弯曲应力s=2KT1YYY=2 ´1.29´ 48840´ 2.59´1.61´ 0.68F1bd m1nFa1sa1 e56´ 70´ 2.5= 36.46MPa< sF1= 300MPa故安全。故安全。s= sYY22.23´1.78Fa2 SaF 2F1 YY= 36.46´2.59´1.61F1 Sa1= 34.71MPa < 292.9MPa5齿轮主要几何参数z =19,z =76, u=3.016， m=1.5mm，12d= mz= 2.5 ´ 28 = 70 mm, d= mz= 2.5 ´ 84 = 210mm1122d= da11+ 2h* m = 70 + 2.5 ´1.0 ´ 2 = 75 mmad= da 22+ 2h* m = 210 + 2.5 ´1.0 ´ 2 = 215 mmad= df 11- 2(h*a+ c* )m = 70 - 2.5(1.0 + 0.25) ´ 2 = 63.75mmd= df 22- 2(h*a+ c* )m = 210 - 2.5(1.0 + 0.25) ´ 2 = 203.75 mma=140mmb= b = 56 mm,b =b +(510)=62mm2124. 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. 初步估定减速器高速轴外伸段轴径依据所选电机 d= 38mm,轴伸长E = 80mm电机11机械设计课程设计说明12则 d=(0.81.0)d=(0.81.0)×38=30.438mm电机取 d=32mm。d=32mm2. 选择联轴器依据传动装置的工作条件选用弹性套柱销联轴器GB/T 4323-2023。计算转矩T 为cTc= K T =1.25×19.37=24.21 N × mA式中 T联轴器所传递的标称扭矩，PT=9.55×n=9.55× 3.01´1031440= 19.37 N × mK工作状况系数，取 KAA=1.25。查表 2-14-2，依据公称转矩T须大于计算转矩=24.21 N × m ,n选 LT6 型号，公称转矩 T =250N·m，许用转速n=3300r/min,n轴孔直径 d=32mm,d=42mm。依据电动机轴颈 d=38mm，轴伸minmax长度 E=80mm，应选联轴器主动端轴孔直径 d =38mm，Y 型轴孔1长度 L=82，C 型键槽。依据初估减速器高速轴外伸段直径 d=30.438mm，应选联轴器从动端轴孔直径 d =32mm，J 型轴孔长2度 L =60mm，A 型键槽，即减速器高速轴轴伸直径 d=32mm。因1联轴器轴孔长度 L =60mm，故取减速器高速轴外伸段的长度为158mm，选定联轴器型号为：LT6 联轴器JC38 ´ 82J 32 ´ 604.1.2 低速轴的设计计算1. 选择轴的材料GB/T 43232023选择材料为 45 号钢，调质处理。2. 按转矩初步计算轴伸直径3d ³ AP= 118 ´ 34.72= 28.99mm0n318.3012机械设计课程设计说明130按一个键槽考虑，最小直径加大 5%，得d =28.99 ´ (1+5%)=30.44mm，取 d =35mmmind1=(3845)mm ， 取 d1=42 (按标准密封圈尺寸取值)d2>d1,依据轴承取标准值，取d2=47mm查表 2-13-1，选 6309 型号的深沟球滚子轴承。轴承型号为6309 GB/T276-19944.2 轴的强度校核计算大齿轮上的作用力转矩 T=142.61N.m2T2 ´141610圆周力 F=1349NF =1349Ntd210t径向力 Fr= F× tga = 1349× tg20 = 491NF =491Ntr轴向力 Fa= F × tgb = 1349 ´ tg 0 = 0NtF=0Na 绘轴的受力简图，求支座反力13机械设计课程设计说明1414机械设计课程设计说明15L =91.5L12=55.5L=55.53.垂直面支座反力SM= 0B- R(LAy2+ L ) + F3tL= 03F3R=t LAyL+ L23= 1349 ´ 55.5 = 674.5NR55.5 + 55.5=674.5NAYSY = 0R= FByt- R= 1349 - 674.5 = 674.5NRAy=674.5NBYb. 水平面支座反力SM= 0 得， - R(L+ L) - Fd + F L+ F (L + L+ L ) = 0BAzF L+ F(L + L23a 2r2Q123+ L )R=r2AzQ123L+ L32R=5580N= 491´ 55.5 + 2924 ´91.5 + 55.5 + 55.5= 55.5 + 55.5Az5580NSZ = 0得：R= R- FBzAzr- F= 5580 - 491- 2924 = 2165 NRQ=2165 N BZ(2) 作弯矩图a. 垂直面弯矩 M 图YC 点 ， MCy= RLAy3= 674.5 ´ 55.5 = 3.7435´104 N × mmM=37435N.mmCYb. 水平面弯矩 M 图ZC 点左， MCz= -RLAz2+ F (LQ2+ L ) = 1.2 ´105 N × mmM1Cz=120238N.mmC 点右, M ，= RL= 1.20 ´105 N × mmM ， =120238N.mmCzBz3Czc. 合成弯矩图C 点左, MC=M 2 Cy+ M2CZ=1.26 ´105 N × mmMC=125835N.mmC 点右, M ， =M 2+ M ，2=1.26´105 N × mmM ，=125854N.mmCCyCzC作转矩 T 图15机械设计课程设计说明16dT = F ×t2= 141645N × mmT =141645N.mm作计算弯矩M 图v该轴单向工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑， 取=0.6C 点左边M=M 2VCC+ (a T)2 =(1.26 ´105 )2 + (0.6 ´141645)2M=151982N.mmvC=1.52 ´105 N × mmvCB 点右边M ”=M ”2VCC+ (a T ” )2 =(1.26 ´105 )2 + (0.6 ´ 0)2M =151982N.mm= 1.52 ´105 N × mmD 点M=M 2VDD+a T2= 84987 N × mmMvD=84987N.mm校核轴的强度由以上分析可见，C 点弯矩值最大，而 D 点轴径最小，所以该轴危急断面是 C 点和 D 点所在剖面。查表 13-1 得s= 650N / mm2 查表 13-3 得s= 60N / mm2 。Bb-1C 点轴径： d³C3M vC0.1s=1.52 ´105 30.1´ 60= 29.4mmb -1由于有一个键槽d= 29.4 ´ (1 + 0.05) = 30.9mm。该值小于原Cd =30.9mm<47mm ,故安全。cD 点轴径d³D3M vD= 30.1s849870.1´ 60= 24.2mmb -1由于有一个键槽d= 24.2 ´ (1 + 0.05) = 25.4mm 。该值小于原C设计该点处轴径 32mm，故安全。16机械设计课程设计说明175. 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/T276-94，型号 6309 ：查表得C= 40.8kNC= 29.8kNr2） 、计算径向支反力R=R 21 AYR=R 22 BY+ R 2AZ+ R 2BZ= 5621 N= 2268 NR =5621 N1R=2268 N2取 P=5621N3) 校核轴承寿命æ fö10106 çC÷ 3106æ 1´ 40800 ö10L=çt÷=´ ç÷ 3= 2.91 ´ 104h10h60n ç f p p ÷60 ´ 230.99è1.2 ´ 5621øL10hèø= 2.91´104 h > 10000h故满足轴承的寿命要求5.2 高速轴轴承高速轴承确实定与低速轴承一样，选取深沟球轴承GB/T276-94，型号 62086. 键联接的选择和验算(一).减速器大齿轮与低速轴的键联接1） 键的材料类型17机械设计课程设计说明1845 号钢，A 型一般平键2） 确定键的尺寸b=14mm,h=9mm,L=45mm 3验算键的挤压强度键和轴的材料为钢，轮毂材料为铸铁，铸铁的许用力比钢的许用挤压应力低，按铸铁校核键连接的挤压强度。查表的许用挤压应力d= 53MPa ，键的计算长度pl=L-b=45-14=31mm由下式得s= 4Tpdhl= 4 ´141610 47 ´ 9 ´ 31= 43.20N / mm 2 <sp该键安全。所以选键 14×45GB1096-79(二).小链轮与减速器低速轴轴伸的联接1） 键的材料类型45 号钢 A 型一般平键，联轴器材料为钢.2） 确定键的尺寸b=10mm，h=8mm, L=50mm , s=100pN / mm2同上面的方法： sp= 4T dhl=4 ´141610 35 ´ 8 ´ (50 - 10)= 50.58N / mm 2因s< spp，故安全。所以选键 10×50GB1096-79。(三).联轴器与减速器高速轴轴伸的联接1键的材料类型45 号钢，A 型一般平键2确定键的尺寸b=10mm， h=8mm, L=50mm ,l=L-b=40mm, s=100pN / mm218机械设计课程设计说明19s= 4Tpdhl=4 ´ 3303032 ´ 8 ´ (50 - 10)= 12.9N / mm 2因s< spp，故安全。所以选键 10×50GB1096-79。7. 联轴器的选择依据传动装置的工作条件选用弹性套柱销联轴器GB/T 4323-2023计算转矩Tc为： Tc= K T =1.25×19.37=24.21 N × mA式中 T联轴器所传递的标称扭矩，T=9.55× Pn=9.55× 3.01´1031440= 19.37 N × mK工作状况系数，取 KAA=1.25。查表 2-14-2，依据公称转矩T须大于计算转矩=61.1 N × m ,n选 LT6 型号，公称转矩 T =250N·m，许用转速n=3300r/min,n轴孔直径 d=32mm,d=42mm。依据电动机轴颈 d=38mm，轴伸minmax长度 E=80mm，应选联轴器主动端轴孔直径 d =38mm，Y 型轴孔1长度 L=82，C 型键槽。依据初估减速器高速轴外伸段直径 d=30.438mm，应选联轴器从动端轴孔直径 d =32mm，J 型轴孔长2度 L =60mm，A 型键槽，即减速器高速轴轴伸直径 d=32mm。因1联轴器轴孔长度 L =60mm，故取减速器高速轴外伸段的长度为158mm。应选定联轴器的型号为：LT6 联轴器JC38 × 82J 32 × 60GB/T 4323-20238. 减速器的润滑及密封形式选择1 减速器的润滑承受油润滑，润滑油选用轻负载工业齿轮油 GB5903-995。2 油标尺 M12,材料 Q235A。19机械设计课程设计说明203 密封圈低速轴选用45×62×8GB/T13871-1992高速轴选用42×62×8GB/T13871-19929. 参考文献1 陈良玉、王玉良、马星国、李 力 著 <<机械设计根底>>东北大学出版社20232 孙德志、王春华、董美云 著 <<机械设计根底课程设计>>东北大学出版社202320