東北大學(xué)機(jī)械課程設(shè)計說明書設(shè)計用于膠帶運(yùn)輸機(jī)的機(jī)械傳動裝置

1、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書題目：設(shè)計用于膠帶運(yùn)輸機(jī)的機(jī)械傳動裝置班級：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：成績：年月日目錄1. 設(shè)計任務(wù)書31.1 設(shè)計題目31.2 工作條件31.3 技術(shù)數(shù)據(jù)32. 傳動裝置總體設(shè)計32.1 電動機(jī)的選擇.32.2 分配傳動比.42.3 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計算.53. 傳動零件的設(shè)計計算63.1 減速器以外的傳動零件設(shè)計計算.63.2 減速器以內(nèi)的傳動零件設(shè)計計算.74. 軸的設(shè)計計算94.1 初步確定軸的直徑94.2 軸的強(qiáng)度校核.105. 滾動軸承的選擇及其壽命驗算115.1 低速軸軸承.115.2 高速軸軸承.126. 鍵聯(lián)接的選擇和驗算126.1 減速器大齒輪

2、與低速軸的鍵聯(lián)接.126.2 小鏈輪與減速器低速軸軸伸的聯(lián)接.126.3 聯(lián)軸器與減速器高速軸軸伸的聯(lián)接.137. 聯(lián)軸器的選擇138. 減速器的潤滑及密封形式選擇13參考文獻(xiàn)141.設(shè)計任務(wù)書1.1設(shè)計題目設(shè)計用于膠帶運(yùn)輸機(jī)的機(jī)械傳動裝置1.2 工作條件工作年限工作班制工作環(huán)境載荷性質(zhì)生產(chǎn)批量102多灰塵稍有波動小批1.3 技術(shù)數(shù)據(jù)題號滾筒圓周力F(N)帶速v(m/s)滾筒直徑D(mm)滾筒長度L(mm)ZDL-418001.53005002.傳動裝置總體設(shè)計2.1 電動機(jī)的選擇2.1.1 選擇電動機(jī)系列按工作要求及工作條件選用三相異步電動機(jī)，封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓380V,Y系列。2.1.

3、2 選擇電動機(jī)功率1)傳動滾筒所需有效功率：2)傳動裝置總效率：按表2-11-1確定各部分效率如下：彈性聯(lián)軸器的效率10.99一對滾動軸承的效率20.99閉式齒輪傳動的效率30.97(暫定精度為8級)開式滾子鏈傳動的效率40.92一對滑動軸承的效率傳動滾筒的效率0.976 0.96傳動裝總效率3)所需的電動機(jī)功率：查表2-19-1，可選Y系列三相異步電動機(jī)Y112M-4型，或選Y系列三相異步電動機(jī)Y132M1-6型，額定功率均為P04.0kW,均滿足P0Pr2.1.3 確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速1)傳動滾筒軸工作轉(zhuǎn)速:現(xiàn)以同步轉(zhuǎn)速為1500r/min及1000r/min兩種方案進(jìn)行比較，查表2-18-1(

4、P158)得電動機(jī)數(shù)據(jù)，計算總傳動比列于下表：方案號電動機(jī)型號額定功率kW同步轉(zhuǎn)速r/min港減轉(zhuǎn)速r/min電動機(jī)質(zhì)量kg總傳動比1Y112M-44.0150014404715.082Y132M1-64.010009607310.05比較兩方案可見，方案1選用的電動機(jī)雖然質(zhì)量和價格較低，但總傳動比較大。為使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用方案2電動機(jī)型號為Y132M1£同步車$速為1000r/min。由表2-19-1和表2-19-2查得主要性能技術(shù)數(shù)據(jù)和安裝尺寸：額定功率P0/kW4.0滿載轉(zhuǎn)速nj(r/min)960堵載扭矩/額定扭矩2.0電動機(jī)外伸軸直徑D/mm38電動機(jī)外伸軸長度E

5、/mm80電動機(jī)中心高H/mm1322.2 分配傳動比n0960總傳動比：i-010.05nw95.5據(jù)表2-11-1(P90)取鏈傳動比：i232.5則齒輪傳動的傳動比：i128383.352i232.52.3 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計算2.3.1 各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計算0軸：即電動機(jī)的主動軸：1軸：即減速器高速軸，與電動機(jī)軸采用聯(lián)軸器鏈接，傳動比M1,查表2-11-1(P90)彈性聯(lián)軸器的傳動效率i0.99,則：2軸：即減速器低速軸，動力從1軸到2軸經(jīng)歷了1軸上的一對滾動軸承和一對齒輪嚙合，故發(fā)生兩次功率損耗，計算效率時都要計入，查表2-11-1(P90)一對滾動軸承的傳動效率利率2

6、 0.99,閉式齒輪傳動的效率為30.97(暫定齒輪精度為8級),則：3軸：即傳動滾筒軸，動力從2軸到此軸經(jīng)歷了2軸上的一對滾動軸承和開式滾子鏈傳動，故發(fā)生兩次功率損耗，計算效率時都要計入，查表2-11-1(P90)一對滾動軸承的傳動效率為3 0.99,開式滾子鏈傳動的效率為30.92,則：2.3.2各軸運(yùn)動及動力參數(shù)列表軸序號功率PkW轉(zhuǎn)速nr/min轉(zhuǎn)矩TN.m傳動形式傳動比i效率刀04.0296039.99聯(lián)軸器10.9913.9896039.59齒輪傳動3.3520.9723.82286.40127.38鏈傳動2.50.9233.48114.56290.104 .傳動零件的設(shè)計計算4.

7、1 減速器以外的傳動零件設(shè)計計算4.1.1 設(shè)計鏈傳動1）確定鏈輪齒數(shù)：由傳動比取小鏈輪齒數(shù)乙292i24,因鏈輪齒數(shù)最好為奇數(shù)，z,25;大鏈輪齒數(shù)Z2iz12.52460,取，z263。乙25263實際傳動比：i2袋2.52i鏈2.52Z252）確定鏈條節(jié)距：小鏈輪齒數(shù)系數(shù):取單排鏈，由表查表10-16（教材P166）得，工況系數(shù)KA1.410-17（教材P166）取Kp=1.0由式P。KaPKzKp因為1286.40r/min,查圖10-23（教材P164）,得選鏈號No12A節(jié)距P19.05mm。p19.05mm3）計算鏈長：初選：a040p4019.05762mm鏈長：取Lp126節(jié)

8、Lp126節(jié)pp4）驗算鏈速：v15m/s,適合。5）選擇潤滑方式：按v2.273m/s,鏈號12A,查圖10-26（教材P167）選用滴油潤滑。6）作用在軸上的力：有效圓周力：作用在軸上的力：7）鏈輪尺寸及結(jié)構(gòu)：分度圓直徑3.2減速器以內(nèi)的傳動零件設(shè)計計算3.2.1 設(shè)計齒輪傳動1）材料的選擇：小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度220250HBs大齒輪選用45鋼，正火處理，齒面硬度170210HBS計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：查圖11-14（教材P187）,（允許一定點蝕）取Zni0.96,Zn21.02。由圖11-15（教材P187）,得Zx1Zx21.0。MShmin1.0,由圖11-13(b)

9、(教材P186),得Hlim1567MPa,Hlim2517MPa522.17MPa許用接觸應(yīng)力：因H2H1，故取H522.17MPa2）按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距：小輪轉(zhuǎn)矩Ti39590Nmm,初取Ktz21.1,取a0.4,由表11-5（教材P181）得：由圖11-7（教材P181）得：Zh2.5因為是減速傳動，ui3.352,由式（11-17）（教材P182）計算中心距：查表2-11-2（P90）,在R40系列中取中心距a140mm。a140mm估算模數(shù)：m 2mm取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m2mm確定齒數(shù)：小齒輪齒數(shù)：z,2a一2-4°-32.17m（u1）2（3.3521）大齒輪齒數(shù)：z2u

10、z13.35232.17107.83取432,z2108。z132,z2108實際傳動比:傳動比誤差:100%|3.3523.37513.3521100%0.69%i5%,在允許范圍內(nèi)。齒輪分度圓直徑：圓周速度：由表11-6（教材P185）,取齒輪精度為8級。3）驗算齒面接觸疲勞強(qiáng)度：計算載荷系數(shù)：按電機(jī)驅(qū)動，載荷稍有波動，由表11-3（教材P176）,取:計算vz1/1003.0132/1000.96m/s,由圖11-2（a）（教材P177）,按8級精度得：齒寬baa0.414056mm0由圖11-3（a）（教材P177）,按b/d156/640.88,考慮軸的剛度較大和齒輪相對軸承為對稱布

11、置得：由表11-4（教材P178）,得：載荷系數(shù)：計算齒面接觸應(yīng)力：由圖11-4（教材P178）,得10.816,20.832,所以:由0,查由圖11-6（教材P180）得：齒面接觸應(yīng)力：故在安全范圍內(nèi)。4）校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度：按432,z2108由圖11-10（教材P183）得：YFa12.53,YFa22.20由圖11-11（教材P184）得,Ysa11.635,Ysa21.80由圖11-12（教材P184）得，Y0.70（1.648）由圖11-16（b）（教材P187）,得，22Flim1204N/mm,Flim2213N/mm1.0由圖11-17（教材P188）,得，Yni1.0,Y

12、n21.0由圖11-18（教材P188）得，YxiYx2取Yst2.0,YFmin1.4,由式(1125)(教材P188)計算許用彎曲應(yīng)力：故安全。故安全。5)齒輪主要幾何參數(shù)：z132，z2108，u3.352，m2mm齒寬b2b56mm，取b1b251064mm4. 軸的設(shè)計計算4.1 初步確定軸的直徑4.1.1 高速軸及聯(lián)軸器的設(shè)計1)初步選定減速器高速軸外伸段軸徑：根據(jù)所選電機(jī)d電機(jī)D38mm,則2)選擇聯(lián)軸器：聯(lián)軸器所傳遞的標(biāo)稱扭矩：根據(jù)傳動裝置的工作條件擬選用彈性柱銷聯(lián)軸器(GB/T5014-2003)查表16-1(教材P268),取工作情況系數(shù)Ka1.5計算轉(zhuǎn)矩由表2-14-1(

13、P114)可查得LH2號聯(lián)軸器就可以滿足轉(zhuǎn)矩要求(Tn315NmTc60.0Nm)。但其軸孔直徑(d2035mm)不能滿足電動機(jī)及減速器高速軸軸徑的要求。因此重選HL3號聯(lián)軸器(Tn630NmTc60.0Nm,n5000r/minn960r/min)32mm3) 最后確定減速器高速軸外伸直徑為d32mm。d4.1.2 低速軸的設(shè)計計算1 )選擇軸的材料選擇材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。2)按轉(zhuǎn)矩初步計算軸伸直徑取d035mmd035mm取d140mm（按標(biāo)準(zhǔn)密封圈尺寸取值）d140mmd2d1,根據(jù)軸承取標(biāo)準(zhǔn)值，取d245mmd245mm查表2-13-1（P106）,選6209型號的深溝球軸承。軸

14、承型號為6209GB/T276-19944.2 軸的強(qiáng)度校核4.2.1 計算大齒輪上的作用力轉(zhuǎn)矩T圓周力徑向力127380N mmFtFr2T 2 dFt tan127380 1179N216_ 1179 tan20 cos0429Ncos軸向力FaFttan1179tan 00NFt1179NFr429NFa 0N4.2.2 繪軸的受力簡圖，求支座反力1）垂直面支座反力據(jù)Mb0,得據(jù)Y0,得2）水平面支座反力據(jù)Mb0,得據(jù)Z0,得受力簡圖如圖（b）4.2.3 作彎矩圖1）垂直面彎矩M圖A點C點垂直面彎矩圖如圖（c）2）水平面彎矩M圖A點C點水平面彎矩圖如圖（d）3）合成彎矩圖A點C點合成彎矩

15、圖如圖（e）4.2.4 作轉(zhuǎn)矩圖轉(zhuǎn)矩圖如圖（f）4.2.5 作當(dāng)量彎矩圖該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)應(yīng)力考慮，取0.6當(dāng)量彎矩D點A點C點左C點右當(dāng)量彎矩圖如圖（g）4.2.6 校核軸的強(qiáng)度由以上分析可見，A點彎矩值最大，C點有鍵槽，而D點軸徑最小，所以該軸危險斷面是A點、C點和D點所在剖面。查表13-1（教材P218）得b650MPa查表13-2（教材P224KSb160MPa。A點軸徑該值小于原設(shè)計該點處軸的直徑45mm安全。C點軸徑考慮鍵槽影響，有一個鍵槽，軸徑加大5%。dC24.2（10.05）25.4mm。該值小于原設(shè)計該點處軸的直徑48mm安全。D點軸徑考慮鍵槽影響，有一個鍵槽，軸

16、徑加大5%。dD15.8（10.05）16.6mm。該值小于原設(shè)計該點處軸的直徑35mm安全。5. 滾動軸承的選擇及其壽命驗算5.1 低速軸軸承1）選定軸承類型及初定型號深溝球軸承（GB/T276-1994），型號6209：查表得C24.5kN，Cr17.5kN。2）計算徑向支反力取PR13889N3）校核軸承壽命故滿足軸承的壽命要求。5.2 高速軸軸承1）選定軸承類型及初定型號深溝球軸承（GB/T276-1994），型號6208：查表得C22.8kN，Cr15.8kN2）計算徑向支反力627N取P627NP3）校核軸承壽命故滿足軸承的壽命要求。6. 鍵聯(lián)接的選擇和驗算6.1 減速器大齒輪與低

17、速軸的鍵聯(lián)接1）鍵的材料、類型鍵的材料選用45鋼，選用A型普通平鍵。2）確定鍵的尺寸根據(jù)軸徑d48mm,齒輪輪轂長b56mm,查表2-12-11（P103）確定鍵的尺寸為：3）驗算鍵的擠壓強(qiáng)度鍵和軸的材料為鋼，輪轂材料為45鋼，所以按鋼校核鍵連接的擠壓強(qiáng)度。查表9-7（教材P135）,得許用擠壓應(yīng)力鍵的計算長度lLb451431mm，由下式得該鍵安全。所以選鍵14X45GB/T1096-1990。6.2 小鏈輪與減速器低速軸軸伸的聯(lián)接1）鍵的材料、類型鍵的材料選用45鋼，選用A型普通平鍵。2）確定鍵的尺寸根據(jù)軸徑d35mm,鏈輪輪轂長b54mm,查表2-12-11（P103）確定鍵的尺寸為：3

18、）驗算鍵的擠壓強(qiáng)度鍵和軸的材料為鋼，輪轂材料為45鋼，所以按鋼校核鍵連接的擠壓強(qiáng)度。查表9-7(教材P135),得許用擠壓應(yīng)力鍵的計算長度lLb451035mm，由下式得該鍵安全。所以選鍵10X45GB/T1096-1990。6.3 聯(lián)軸器與減速器高速軸軸伸的聯(lián)接1)鍵的材料、類型鍵的材料選用45鋼，選用A型普通平鍵。2)確定鍵的尺寸根據(jù)軸徑d32mm,聯(lián)軸器軸孔長b58mm,查表2-12-11(P103)確定鍵的尺寸為：3)驗算鍵的擠壓強(qiáng)度鍵和軸的材料為鋼，聯(lián)軸器材料為鋼，所以按鋼校核鍵連接的擠壓強(qiáng)度。查表9-7(教材P135),得許用擠壓應(yīng)力鍵的計算長度lLb501040mm，由下式得該鍵安全。所以選鍵10X50GB/T1096-1990O7. 聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器所傳遞