机械设计课程设计zl14a.doc

目目 录录 1 设计设计任任务书务书 3 2 电动电动机的机的选择计选择计算算 3 3 传动传动装置的运装置的运动动及及动动力参数力参数计计算算 4 4 传动传动零件的零件的设计计设计计算算 9 5 轴轴的的设计计设计计算算 19 6 低速低速轴轴的的强强度校核度校核 21 7 滚动轴滚动轴承的承的选择选择及其寿命及其寿命验验算算 26 8 键联键联接的接的选择选择和和验验算算 28 9 联轴联轴器的器的选择选择 29 10 减速器的减速器的润润滑及密封形式滑及密封形式选择选择 30 11 参考文献参考文献 30 1 设计任务书设计任务书 1 11 1 设计题目设计题目 设计胶带输送机的传动装置 1 21 2 工作条件 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 清洁载荷平稳小批 1 31 3 技术数据 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 ZL 14180000 24400900 2 电动机的选择计算电动机的选择计算 2 12 1 选择电动机系列选择电动机系列 根据工作要求及工作条件应选用三相异步电动机 封闭式 结构 电压 380 伏 Y 系列 2 22 2 滚筒转动所需要的有效功率滚筒转动所需要的有效功率 kW Fv P W 32 4 1000 24 018000 1000 传动装置总效率 卷筒轴承开齿轮闭齿轮联 522 根据表 4 2 9 确定各部分的效率 联轴器的效率 99 0 联 闭式齿轮的啮合效率 级精度 闭齿轮 897 0 开式齿轮的啮合效率 95 0 开齿轮 滚动轴承的效率 99 0 轴承 卷筒的效率 96 0 卷筒 则传动装置的总效率 卷筒轴承开齿轮闭齿轮刚联弹联 52 2 296 0 99 0 95 0 97 0 99 0 993 0 52 80 0 80 0 2 32 3 确定电动机的转速确定电动机的转速 滚筒轴转速 min 5 11 4 0 24 0 6060 r D v nW 所需的电动机的功率 kw p p w 39 5 82 0 32 4 查表 4 12 1 可选 Y 系列三相异步电动机 Y132M2 6 型 额定功率 5 5kW 同步转速 1000r min 满载转速 960 r min 同时 查表 4 12 2 得电动机中心高 H 132mm 外伸 轴段 D E 38mm 80mm 3 传动装置的运动及动力参数计算传动装置的运动及动力参数计算 3 13 1 分配传动比分配传动比 3 1 13 1 1 总传动比总传动比 48 83 5 11 960 0 W n n i 3 1 23 1 2 各级传动比的粗略分配各级传动比的粗略分配 查表 4 2 9 取 6 开 i 减速器的传动比 91 13 6 48 83 开 减 i i i 减速器箱内高速级齿轮传动比 33 4 91 1335 1 35 1 1 减 ii33 4 1 i 减速器箱内低速级齿轮传动比 21 3 33 4 91 13 1 2 i i i 减 21 3 2 i 3 23 2 各轴功率 转速和转矩的计算各轴功率 转速和转矩的计算 3 2 13 2 1 0 0 轴 电动机轴 轴 电动机轴 39 5 0 r pp39 5 0 p min 960 0 rn min 960 0 rn mN n p T 62 53 960 1039 5 55 9 55 9 3 0 0 0 mNT 62 53 0 3 2 23 2 2 轴 减速器高速轴 轴 减速器高速轴 336 5 99 0 39 5 1 010 ppkmp336 5 1 min 960 01 0 1 r i n n min 960 1 rn mN n p T 08 53 960 10336 5 55 9 1 55 9 3 1 1 mNT 08 53 1 3 2 33 2 3 轴 减速器中间轴 轴 减速器中间轴 12 5 97 0 99 0 336 5 12 闭齿轮轴承 ppkmp12 5 2 min 7 221 33 4 960 12 1 2 r i n n mN n p T 9 230 7 221 1012 5 55 9 2 55 9 3 2 2 mNT 9 230 2 3 2 43 2 4 轴 减速器低速轴 轴 减速器低速轴 kmpp02 5 99 0 99 0 12 5 23 闭齿轮轴承 kmp02 5 3 min 1 69 21 3 7 221 23 2 3 r i n n min 1 69 3 rn mN n p T 4 692 1 69 1001 5 55 9 3 55 9 3 3 3 mNT 4 692 2 3 2 53 2 5 轴 传动轴 轴 传动轴 kmpp92 4 99 0 99 0 02 5 34 联轴轴承 kmp92 4 4 min 1 69 1 1 69 34 3 4 r i n n min 1 69 4 rn mN n p T 97 679 1 69 1092 4 55 9 4 55 9 3 4 4 mNT 97 679 4 3 2 63 2 6 轴 卷筒轴 轴 卷筒轴 kmpp63 4 95 0 99 0 92 4 45 开齿轴承 kmp63 4 5 min 5 11 6 1 69 4 5 r i n n 开 min 5 11 5 rn mN n p T 9 3844 5 11 1063 4 55 9 5 55 9 3 5 5 mNT 9 3844 5 各轴运动及动力参数见下表 表 1 各轴运动及动力参数表 轴序号功 率 P kW 转 速 n r min 转 矩 T mN 传动形式传动比效率 05 3996053 62 弹性联轴器 10 99 5 33696053 08 闭式齿轮 4 260 96 5 12221 7230 9 闭式齿轮 3 160 96 5 0269 1692 4 刚性联轴器 1 00 98 4 9269 1679 97 4 6311 53844 9 开式齿轮 6 00 941 3 33 3 开式齿轮的设计开式齿轮的设计 3 3 13 3 1 选择材料选择材料 小齿轮 QT500 3 调质处理 齿面硬度 230 270HBS 大齿轮 QT500 7 正火处理 齿面硬度 180 200HBS 3 3 23 3 2 根据齿根弯曲疲劳强度确定模数根据齿根弯曲疲劳强度确定模数 初取小齿轮齿数 20 5 Z 则大齿轮齿数120620 56 开 iZZ 查图 5 18 得 aF MP210 5lim aF MP190 6lim 取4 1 min F S 计算应力循环次数 8 45 1099 1 2830010 0 1 1 696060 h jLnN 7 8 5 6 10317 3 6 1099 1 开 i N N 查图 5 19 得 0 1 65 NN YY 又 取 0 1 65 XX YY0 2 ST Y 1 4 minF S 由得 XN F STF F YY S Y min lim 2 5 3000 10 1 4 1 0 2210 mmN F aF MP 4 2710 10 1 4 1 0 2190 6 查图 5 14 得 20 2 8 2 65 FaFa YY 查图 5 15 得 81 1 55 1 65 SaSa YY 则 0206667 0 7 0300 55 1 8 2 5 55 F SaFa YY 02095789 0 7 0271 81 1 20 2 6 66 F SaFa YY 取 02095789 0 max 6 66 5 55 F SaFa F SaFa F SaFa YYYYYY 取2 0 1 1 attY K 则 76 4 20 16 2 0 0205789 0 6550001 14 1 4 3 2 3 2 5 4 F SaFa a YY Y Zu KT m 所以取 m 5mm 3 3 33 3 3 齿轮齿轮 5 5 6 6 的主要参数的主要参数 Z 20 Z 120 i 6 m 5mm 56 mmmZd100205 55 mmmZd6001205 66 mmmhdd aa 11050 121002 55 mmmhdd aa 61050 126002 66 mmmchddf 5 87525 0 0 12100 2 55 mmmchddf 5 587525 0 0 12600 2 66 mm dd a350 2 600100 2 65 mmab a 703502 0 6 取mmbb768706 65 97 9320cos 55 ddb 82 56320cos 66 ddb 则小齿轮转速为362 0 1060 1 6910014 3 1060 33 45 nd v 由图 5 4a 得0724 0 100 20362 0 100 5 vz 由表 5 3 取0 1 v k0 1 A k 由图 5 7a 按 b d5 70 100 0 7 考虑齿轮悬臂布置 2 1 k 由图 5 4 得 2 1 k 计算载荷系数 44 1 2 120 1 0 10 1 k kkkk vA 32 31 110 969 93 arccosarccos 5 5 5 a b d d 44 22 610 816 563 arccosarccos 6 6 6 a b d d 714 1 2044 22 120 2032 31 20 2 1 2 1 6655 tgtgtgtg tgtgztgtgz aa 688 0 714 1 75 0 25 0 75 0 25 0 Y 99 0 688 0 44 1 kY 与相近 无须修正 0 1 ttY k 4 传动零件的设计计算传动零件的设计计算 4 14 1 减速器高速级齿轮的设计计算减速器高速级齿轮的设计计算 4 1 14 1 1 材料选择材料选择 小齿轮 45 锻钢 调质处理 齿面硬度 217 255HBS 表 5 1 大齿轮 45 锻钢 正火处理 齿面硬度 162 217HBS 表 5 1 计算应力循环次数 9 11 1021184 2 283008 19606060 h jLnN 8 9 1 1 2 1011 5 33 4 1021184 2 i N N 查图 5 17 允许一定点蚀 05 1 0 1 21 NN ZZ 由式 5 29 0 1 21 XX ZZ 取92 0 0 1 0 1 lim LVRWH ZZS 由图 5 16b 得 aH MP690 1lim aH MP550 2lim 由 5 28 式计算许用接触应力 a LVRWXN H H H MP ZZZZ S 8 63492 00 10 10 1 0 1 690 11 min 1lim 1 aLVRWXN H H H MPZZZZ S 3 53192 0 0 10 105 1 0 1 550 22 min 2lim 2 因 故取 12HH aHH MP 3 531 2 4 1 24 1 2 按齿面接触强度确定中心距按齿面接触强度确定中心距 小轮转矩mmNT 53080 1 初定螺旋角 0 初取 由表 5 5 得0 1 2 tt ZK 2 8 189mmNZE 减速传动 取26 4 iu4 0 a 端面压力角 20 20 tgarctgtgarctg nt 基圆螺旋角 0 b 5 2 20sin 20cos co2 sincos cos2 0s tt b H Z 由式 5 39 计算中心距 a mm ZZZZ u KT ua H EH a t 26 128 0 550 8 1895 2 26 4 4 02 530800 1 126 4 2 1 3 2 3 2 1 取中心距 a 140mm 估算模数 mn 0 007 0 02 a 0 98 2 8mm 取标准模数 mn 2mm mn 2mm 小齿轮齿数 6 26 126 4 2 1402 1 cos2 1 um a z n 大齿轮齿数 z2 uz1 316 113 6 2626 4 取 z1 27 z2 114 实际传动比22 4 27 114 1 2 z z i实 传动比误差 在允许范围内 5 9 0 100 26 4 22 4 26 4 100 理 实理 i ii i 齿轮分度圆直径 mmzmd n 5422cos 11 mmzmd n 2281142cos 22 圆周速度sm nd v 712 2 1060 96054 1060 33 11 由表 5 6 取齿轮精度为 8 级 4 1 34 1 3 验算齿面接触疲劳强度验算齿面接触疲劳强度 按电机驱动 载荷平稳 由表 5 3 取 KA 1 0 由图 5 4b 按 8 级精度和 sm vz 732 0 100 27712 2 100 1 取 Kv 1 04 齿宽 mmab a 561404 0 由图 5 7a 按 b d1 56 54 1 03 考虑轴的刚度较大和 齿轮相对轴承为非对称布置 得 08 1 K 查表 5 4 得07 1 K 载荷系数313 1 18 1 07 1 04 1 0 1 K KKKK vA 计算重合度 齿顶圆直径 mmmhdd naa 5820 12542 11 mmmhdd naa 23220 122282 22 端面压力角 20 t 齿轮基圆直径 mmdd tb 743 50 20cos54cos 11 mmdd tb 21420cos228cos 22 端面齿顶压力角 97 28 58 743 50 arccosarccos 1 1 1 a b at d d 72 22 232 214 arccosarccos 2 2 2 a b at d d 812 1 2072 22 114 2097 28 27 2 1 2 1 2211 tgtgtgtg tgtgztgtgz tattat 由式 5 43 得 742 0 812 1 11 Z 由式 5 39 计算齿面接触应力 22 2 2 1 1 3 531 44 361 26 4 126 4 5456 53080313 1 2 742 0 8 1895 2 12 mmNmmN u u bd KT ZZZZ H EHH 故安全 4 1 44 1 4 验算齿根弯曲疲劳强度验算齿根弯曲疲劳强度 按 Z1 22 Z2 100 由图 5 18b 得 2 1lim 290mmN F 2 2lim 202mmN F 由图 5 19 得 Y 1 0 Y 1 0 1N2N 由式 5 32 m 2mm 5mm 故 Y Y 1 0 n1X2X 取 Y 2 0 S 1 4 STminF 由式 5 31 计算许用弯曲应力 2 11 min 1lim 1 4140 10 1 4 1 2290 mmNYY S Y XN F STF F 2 22 min 2lim 2 2890 10 1 4 1 2202 mmNYY S Y XN F STF F 56 1075781 12cos 100cos 66 235781 12cos 22cos 33 22 33 11 ZZ ZZ V V 由图 5 14 得 Y 2 70 Y 2 20 1Fa2Fa Y 1 58 Y 1 82 1Sa2Sa 由式 5 47 计算 Y 因 取0 1734 1 0 1 895 0 120 5781 12 11 120 1 Y 由式 5 48 得 675 0 691 1 8083 11cos75 0 25 0 cos75 0 25 0 22 b Y 由式 5 44 得 故安全 2 1 2 11 1 1 1 414 2 87 895 0 675 0 58 1 70 2 2082 4550 44670708 122 mmNmmN YYYY mbd KT F saFa n F 也安全 22 11 22 12 289 9 80 58 1 70 2 82 1 20 2 2 87 mmNmmN YY YY SaF SaFa FF 4 1 54 1 5 齿轮主要几何参数齿轮主要几何参数 z1 27 z2 114 u 4 26 mn 2 mm d1 m z1 54mm d2 228mm da1 58mm da2 232mm df1 49mm df2 223mm a 140mm mm b1 b2 5 10 76mm 70 2 bb 4 24 2 减速器低速级齿轮的设计计算减速器低速级齿轮的设计计算 4 2 14 2 1 材料的选择 材料的选择 小齿轮 40cr 锻钢 调质处理 齿面硬度 250 280HBS 大齿轮 45 锻钢 正火处理 齿面硬度 170 210HBS 计算应力循环次数 8 23 1011 5 283008 1 7 2216060 h jLnN 8 8 23 3 4 1062 1 16 3 1011 5 i N N 查图 5 17 Z 1 05 Z 1 14 允许一定点蚀 3N4N 由式 5 29 Z 3X Z 4X 1 0 取 S minH 1 0 Z 1 0 w Z 0 92 LVR 按齿面硬度 250HBS 170HBS 计算 由图 5 16b 得 2 3lim 690mmN H 2 4lim 530mmN H 由式 5 28 计算许用接触应力 2 33 min 3lim 3 5 66692 0 0 105 1 0 1 690 mmNZZZ S LVRXN H H H 2 44 min 4lim 4 9 555 92 00 10 114 1 0 1 530 mmN ZZZZ S LVRWXN H H H 因 故取 34HH 2 4 9 555mmN HH 4 2 24 2 2 按齿面接触强度确定中心距按齿面接触强度确定中心距 小轮转矩 T 230942N mm 3 2 2 55 9 n p 初取 由表 5 5 得0 1 2 ttZ K 2 8 189mmNZE 减速传动 16 3 23 iu 取 4 0 a 由式 5 41 计算 ZH 5 2 20sin 20cos 2 sincos 2 tt H Z 由式 5 39 计算中心距 a mm ZZZ u KT ua H EH a t 6 168 9 555 8 1895 2 16 34 02 2309420 1 116 3 2 1 3 2 3 2 3 取中心距 a 170 mm 估算模数 mn 0 007 0 02 a 1 19 3 4mm 取标准模数 mn 3mm 小齿轮齿数 24 27 116 3 3 1702 1 2 3 um a z n 大齿轮齿数 1 8624 2716 3 34 uzz 取 Z 28 Z 87 34 实际传动比 11 3 28 87 3 4 z z i实 传动比误差 5 6 1 100 16 3 11 3 16 3 100 理 实理 i ii i 在允许范围内 齿轮分度圆直径 mmzmd n 84283 33 mmzmd n 261873 44 圆周速度sm nd v 97 0 1060 7 22184 1060 33 33 由表 5 6 取齿轮精度为 8 级 4 2 34 2 3 验算齿面接触疲劳强度验算齿面接触疲劳强度 按电机驱动 载荷平稳 由表 5 3 取 K 1 01 A 由图 5 4b 按 8 级精度和 smvz 2716 0 100 2897 0 100 3 得 K 1 02 v 齿宽 mmab a 681704 0 由图 5 7a 按 b d1 68 84 0 810 考虑轴的刚度较大和齿轮相对轴承为非对称布置 得 K 1 07 由表 5 4 得 K 1 1 载荷系数20 1 1 107 1 02 1 0 1 K KKKK vA 计算重合度 齿顶圆直径 mmmhdd naa 9030 12842 33 mmmhdd naa 26730 122612 44 齿轮基圆直径 mmdd tb 93 7820cos84cos 33 mmdd tb 25 24520cos261cos 44 端面齿顶压力角 7174 29 90 93 78 arccosarccos 3 3 3 a b at d d 2865 23 267 25 245 arccosarccos 4 4 4 a b at d d 842 1 202865 23 87 207174 29 28 2 1 2 1 4433 tgtgtgtg tgtgztgtgz tattat 由式 5 43 计算8481 0 3 4 Z 由式 5 42 计算987 0 8386 12coscos Z 由式 5 41 计算 H Z 443 2 4707 20sin4707 20cos 0523 12cos2 si