东北大学机械课程设计说明书-ZDL-5-B.doc

机械设计课程设计说明 20 姓名 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 学院 班级 学号：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124.1初步确定轴的直径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186.1减速器大齿轮与低速轴的键联接186.2小链轮与减速器低速轴轴伸的联接196.3联轴器与减速器高速轴轴伸的联接197. 联轴器的选择198. 减速器的润滑及密封形式选择20参考文献201. 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 一对滚动轴承的效率 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 一对滑动轴承的效率 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2-18-1(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/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n0/(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 总传动比： 据表2-11-1(P90)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(P90)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(P90)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(P90)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04.0296039.99联轴器10.9913.9896039.59齿轮传动3.3520.9723.82286.40127.38链传动2.50.9233.48114.56290.103. 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1.4 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No12A，节距。 3)计算链长： 初选： 链长： 取 4)验算链速： ，适合。5）选择润滑方式：按,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，齿面硬度170210HBS。 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(P90),在R40系列中取中心距。 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： 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(教材P176),取： 计算，由图11-2(a)(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：由，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弹性柱销联轴器(GB/T5014-2003)查表16-1(教材P268)，取工作情况系数计算转矩由表2-14-1(P114)可查得LH2号联轴器就可以满足转矩要求（）。但其轴孔直径（）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（,）3)最后确定减速器高速轴外伸直径为。 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 取 取(按标准密封圈尺寸取值) ,根据轴承取标准值，取 查表2-13-1(P106)，选6209型号的深沟球轴承。轴承型号为6209 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 圆周力 径向力 轴向力 4.2.2绘轴的受力简图，求支座反力1） 垂直面支座反力 据，得 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A点 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 A点 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 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)得查表13-2(教材P224)得。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%。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%。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，。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。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，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）确定键的尺寸根据轴径，齿轮轮毂长，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，由下式得该键安全。所以选键1445 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。2）确定键的尺寸根据轴径，链轮轮毂长，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，由下式得该键安全。所以选键1045 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，联轴器轴孔长，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，由下式得该键安全。所以选键1050 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16-1(教材P268)，取工作情况系数计算转矩由表2-14-1(P114)可查得LH2号联轴器就可以满足转矩要求（）。但其轴孔直径（）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（,）8. 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2-15-1(P119),齿轮润滑油选用工业闭式齿轮油(GB/T5903-1995)。2）密封圈：根据减速器的工作环境，减速