机械设计基础课程设计ZDL-4(22页).doc

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1、-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.

2、 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

3、.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

4、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

5、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

6、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

7、）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

8、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

9、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

10、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

11、。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

12、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

13、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、

14、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128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12840 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1045 GB/T1096-2003R=,l=L-b=38mm.3）验算键的挤压

15、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8746 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87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8750 GB/T1096-2003。7. 减速器的润滑及

16、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