机械设计说明书ZL-2C

1、 机械课程设计一设计任务书一、设计任务书 1） 设计题目 ：设计胶带输送机的传动装置 2） 工作条件：C类工作年限工作班制工作环境载荷性质生产批量151灰尘较少轻微冲击单件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)ZL-2120000.28450850 二、电动机的选择二电动机的选择计算 1） 选择电动机系列 根据工作要求及工作条件应选用三 滚筒转动所需有相异步电动机，封闭式结构，电压380伏，Y系列电动机 效功率：2） 选择电动机功率滚筒转动所需要的有效功率为 ： 传动总效率为 ： 传动总效率： 以下是根据表4.2-9确定各部分的效率: 传

2、动滚筒效率 卷筒=0.96 弹性联轴器效率 联1=0.99 刚性联轴器效率 联2=0.99 电机转速：深沟球轴承效率 承=0.99 开式齿轮的传动效率 开齿=0.95 所需电机功率：闭式齿轮的传动效率 闭齿=0.97（8级） 3).滚动轴的转速为 所需的电动机的功率为 查表4.12-1所选的Y型三相异步电动机的型号为Y132S-4型，或选Y132M2-6型。方案号电动机型号额定功率同步转速满载转速总传动比1Y132S-45.515001440121.212Y132M2-65.5100096080.81现以Y132S-4型（1500r/min） 及Y132M-6型（1000r/min） 电机的选

3、择： 型号：Y132S4Y132S4型电动机价格较低，总传动比大。 额定功率：5.5kw故选电动机Y132S4型 ，额定功率5.5kw, 同步转速1500r/min 同步转速1500r/min,满载转速 1440r/min。同时，由表4.12-2 满载转速：1440r/min查得电动机中心高 H=132mm，外伸轴段 DE=38mm80mm。 电动机中心高：H=132mm 外伸轴段： DE=38mm80mm三 .传动装置的运动及动力参数计算（一）. 分配传动比总传动比： 1 三、传动装置的运动 各级传动比的粗略分配 根据总传动比，以及各种机械传动推荐的传动比范围，各级传 动比分配如下： 总传动

4、比： 由表4.2-9 设i开5.5则减速器的传动比： i=95.96 减速器的传动比：减速箱内高速级齿轮传动比为 高速级齿轮传动比：减速箱内低速级齿轮传动比为 （二） 各轴功率、转速和转矩的计算 低速级齿轮传动比：1 0轴：即电动机的主动轴 i2= 3.6 2、各轴功率、转速 和转矩2 轴： 即减速器的高速轴 见表 3. 轴：即减速器的中轴 4. 轴：即减速器的低速轴 5. 轴： 即传动轴 6. 轴： 即滚筒轴 轴序号功率P(kw)转速n(r/min)转矩(N.m)传动形式传动比效率04.20144035.18联轴器1.00.984.116144034.48闭式齿轮4.850.963.9523

5、5.05160.49闭式齿轮3.60.963.7965.29554.35联轴器1.00.983.7165.29542.66开式齿轮5.50.943.4911.882805.51设计开式齿轮 1）齿轮材料的选择 小齿轮选QT600-3 正火处理，齿面硬度190-270HBS， 大齿轮选QT500-7正火处理，齿面硬度180-230HBS。 大齿轮选用2). 按齿根弯曲疲劳强度确定模数 QT500-7正火处理 初选小轮的齿数为 ，那么， 齿面硬度初选, 180-230HBS。 由图5-18b，得 小齿轮选用由图5-19，得 QT600-3 正火处理由图 5-15，得 齿面硬度由图 5-14，得 初

6、取 190-270HBS由式5-32，得YX=1.0。取YST=2.0，SFmin=1.4由式5-31计算许用弯曲应力显然， ,所以用进行计算。开式齿轮考虑到磨损的影响取取KYE=1.0，几何参数： （5）齿轮主要几何参数 d5=100mm z5=20,z6=120,i=6,m=5mm, d6=600mmd5=100mm,d6=600mm,da5=110mm,da6=610mm, da5=110mm df1587.5mm,df6= 587.5mm da6=610mma=350mm,b6=b=70mm,b5=b6+(510)=76mm a=350mm b6=b=70mm b5=76mm 四传动零

7、件的设计计算 四传动零件的设 （一）减速器高速级齿轮的设计计算 计计算 1）材料的选择根据工作条件及其载荷性质，选择适当的材料。 1、高速级齿轮减速器的高速级的小齿轮选择45号锻钢,齿面硬度为 小齿轮选择45号调质处理, 217-255HBS;大齿轮选择45锻钢,齿面硬度 钢,齿面硬度为162-217HBS，正火处理。 217-255HBS，计算应力循环次数： 调质处理 大齿轮选择45 齿面硬度为查图5-17，ZN1=1.0 ZN2=1.05 （允许有一定点蚀） 162-217HBS，由式（5-29），ZX1=ZX2=1.0 ，取SHmin=1.0 ZW=1.0 ZLVR=0.92 正火处理按

8、齿面硬度217HBS和162HBS，由图5-16b，得, 由式（528）计算许用接触应力 因，故取 2） 按齿面接触强度确定中心距 （斜齿轮） 小轮转矩T1=34480Nmm 初取，由表5-5得 减速传动，取。分度圆螺旋角 端面压力角基圆螺旋角由式（5-39）计算中心距a由4.2-10,取中心距a=125mm。估算模数mn=(0.0070.02)a=0.875-2.5mm,取标准模数mn=2mm。小齿轮齿数：大齿轮齿数： z2=uz1=取z1=21，z2=101实际传动比传动比误差，在允许范围内。修正螺旋角=arccosmn(z2+z1)/2a=12.58=123441与初选相近,可不必修正齿

9、轮分度圆直径 圆周速度由表5-6,取齿轮精度为8级.(3) 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=1.10由图5-4b，按8级精度和得Kv=1.05。齿宽由图5-7a，按b/d1=50/43.105=1.16,得K=1.11。由表5-4，得K=1.2载荷系数计算重合度齿顶圆直径 实际端面压力角202724齿轮基圆直径 端面齿顶压力角 重合度： Z=0.988实际基圆螺旋角=11488由式（543）计算， 由式5-39,计算齿面接触应力故安全。（4） 验算齿根弯曲疲劳强度 高速级齿轮主要几何参数： 按Z1=21，Z2=101, z1=21 z2=101 由图5-14得YF

10、a1=2.75，YFa2=2.22 由图5-15得YSa1=1.58，YSa2=1.81。 mn=2 mm 由图5-18b，得， d1=43.105mm由图-19，得YN1=1.0，YN2=1.0 d2=207.313mm 由式5-32，mn=2mm5mm,故YX1=YX2=1.0。 a=125 mm取YST=2.0，SFmin=1.4 b2=b=50mm 由式5-31计算许用弯曲应力 b1=56mm da1=47.105mm, da2=211.313mm因为，所以取=285.71； df1=38.105mm, df2=202.313mm （5） 齿轮主要几何参数 z1=21, z2=101,

11、 u=4.81, mn=2 mm, d1=43.105mm, d2=207.313mm da1=47.105mm, da2=211.313mm df1=38.105mm, df2=202.313 mm a=125 mm, b2=b=50 mm, b1=b2+(510)=56mm（二）减速器低速级齿轮的设计计算 1）材料的选择根据工作条件及其载荷性质，选择适当的材料。 1、低速级齿轮减速器的高速级的小齿轮选择45锻钢 齿面硬度为217-255HBS， 材料的选择：调质处理;大齿轮选择45锻钢,调质处理,齿面硬度162-217HBS。 小齿轮选择45锻钢调质处理 齿面硬度为217-255HBS 计

12、算应力循环次数： 大齿轮选择 45锻钢查图5-17，ZN3=1.05 ZN4=1.13 （允许一定的点蚀） 齿面硬度为 由式（5-29），ZX3=ZX4=1.0 ，取SHmin=1.0 ZW=1.0 ZLVR=0.92 由齿面硬度217HBS，162HBS，由图5-16b，得, 162-217HBS 由式（528）计算许用接触应力 调质处理 因，故取 2） 按齿面接触强度确定中心距 螺旋角=13 端面压力角基圆螺旋角小轮转矩T3=160490Nmm 初取，由表5-5得减速传动u=I=3.6;取由式（5-39）计算中心距a由4.2-10,取中心距a=160mm。估算模数mn=(0.0070.02

13、)a=1.12-3.2mm,取标准模数mn=2.5mm。 小齿轮齿数：大齿轮齿数： z4=uz3=取z1=27，z2=98实际传动比传动比误差，在允许范围内。修正螺旋角=arccosmn(z3+z4)/2a=arccos2.5X(27+98)/2X160=12.429=122545与初选相近,可不必修正 齿轮分度圆直径 圆周速度由表5-6,取齿轮精度为8级.(3) 验算齿面接触疲劳强度 按电机驱动,电机轻微冲击。由表5-3,取KA=1.10由图5-4b，按8级精度和得Kv=1.02。齿宽 由图5-7a，按b/d3=64/69.120=0.926考虑轴的刚度较大和齿轮相对轴承为非对称布置，得K=

14、1.075。由表5-4，得K=1.2载荷系数计算重合度齿顶圆直径 实际端面压力角=202626齿轮基圆直径 齿顶压力角=29537 =231535重合度：实际基圆螺旋角由式5-17,计算齿面接触应力故安全。（4） 验算齿根弯曲疲劳强度按Z3=27，Z4=98，由图5-14得YFa3=2.63，YFa4=2.25由图5-15得YSa3=1.63，YSa4=1.81。 由图5-18b，得， 由图-19，得YN3=1.0，YN4=1.0 由式5-32，mn=2.5mmTC =69.1 Nm, 许用转速n=3300r/minn=1440r/min，轴孔直径若减速器高速轴外伸段直径为d=32mm，可选联

15、轴器轴孔 所以TL6能满足要求,联接电机的轴伸长E=60mm，联接减速器高速轴外伸段的轴伸长L=60mm。因为是小批生产，故轴外伸段采用圆柱形。二） 中间轴的设计 2）中间轴的设计轴的材料为选择45锻钢, 调质处理，传递功率3.95KW，转速=235.05m。 =45 由表-，查得A0=110 取=45三）低速轴的设计计算 3）低速轴的设计轴的材料为45钢，传递功率3.79，转速65.29 50。由表-，查得A0=115 计算转矩Tc=KT=1.5554.35=831.5N.m查TL9型联轴器，公称转矩1000NmTC =831.5 Nm, 许用转速n=2100r/minn=71.31r/mi

16、n，轴孔直径若减速器低速轴外伸段直径为d=50mm所以TL9能满足要求,减速器低速轴外伸段的轴伸长L=84mm。因为是小批生产，故轴外伸段采用圆柱形。六.轴的强度校核 六、轴的强度较核 T1=554350N.m作用在齿轮上的圆周力 圆周力:径向力 Ft=4419.244N (1)绘轴的受力简图，求支座反力 （见下页） 径向力:mm .垂直面支反力 Fr=1608.473N 所以： ,b. 水平面支反力，(2)作弯矩图a. 垂直面弯矩MY图C点左 ， C点右： b. 受力简图见下页图 c. 水平面弯矩MZ图d. C点左边:e. 合成弯矩图C点左边：C点右边：（） 作转矩T图 T=（） 作计算弯矩

17、Mca图 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 C点右边 D点 （） 校核轴的强度由以上分析可见,2剖面直径最小,而计算弯矩较大,8剖面所受的计算弯矩最大,而轴径却不是最大,即2和8剖面都比较危险.2剖面的计算应力为ca=Mca3/W=56.1Mpa8剖面的计算应力为ca=Mca2/W=23.7Mpa按表8-3查得-1=59MpacaS=1.51.8， 满足强度要求2剖面因过渡圆角引起的应力集中系数由附表1-2： 所以， 。故应按照键槽引起的应力集中系数来验算剖面1，1剖面产生的 45钢的机械性能查表8-1，得，绝对尺寸影响系数由附表1-4，得， 表面质量系数

18、由附表1-5，得,查表1-5，得，1-1剖面安全系数取，所以1-1剖面安全。(b) 校核6,7剖面的疲劳强度 6-6剖面的校核：6剖面因配合(H7/k6)引起的应力集中系数由附表1-1， S=5.8S=1.51.8 查得， 满足强度要求。 6剖面因过渡圆角引起的应力集中系数由附表1-2： 所以， 。6-6剖面因键槽引起的应力集中系数由附表1-1，查得，。故应校核6剖面。6-6剖面承受 6剖面产生正应力及其应力幅、平均应力为 -6剖面产生的扭剪应力及其应力幅、平均应力为由附表1-4，查得， 其它剖面与上述剖面表面质量系数由附表1-5， 相比，危险性小，不 得, , 予考虑。 表面质量系数同上，8

19、-8剖面的安全系数按配合引起的应力集中系数计算， ,所以6-6剖面安全。其它剖面与上述剖面相比，危险性小，不予校核。七.滚动轴承的选择及其寿命验算低速轴轴承选择一对圆锥滚子轴承30211。查表4.6-1，角接触轴承的C=86500N，。 由表9-8可知,S=eR,因为e与A/C0有关,现轴承所承受轴向力A尚为 未知数,因此需用试算,逼近法来确定e,S,以及A.试算过程如下:初取 e=0.4则1220N A（） 计算当量动载荷由A1/R1=2413.2/1220=1.98e=0.68查表910 X1=0.44，Y1=0.87由A2/R2=1393.2/3483=0.4查表910 X2=1.0，Y

20、2=0查表911，取fd=1.1根据合成弯矩图取fm1=fm2=1.0P1=fdfm1(X1R1+Y1A1)=1.1P2=fdfm2(X2R2+Y2A2)=1.11.03483=3831.3N7)校核轴承寿命 故圆锥滚子轴承30211适用八联接的选择和验算 八、联接的选择 (一) 高速轴上键的选择 1、高速轴上键选择 选择键108GB1096-79 键长50 选择键10x8 （二）中间轴上键的选择 GB1096-79与高速级齿轮联接轴段处 选择键149GB1096-79键长45 2、中间轴上选择(三).低速轴上键的选择与验算 选择键（1）联轴器处 选择键108 GB1096-79，其参数为 149GB1096-79 b=10, h