機械設計基礎課程設計設計用于膠帶運輸機的機械傳動裝置

1、機械設計基礎課程設計說明書題目： 設計用于膠帶運輸機的機械傳動裝置 專 業(yè)：材料成型及控制工程班 級：成型1104設計者：鞠英男學 號：20110399指導教師：陳良玉目錄1.設計任務書21.1.設計題目21.2.工作條件21.3.技術數據22.電動機的選擇計算22.1.選擇電動機系列22.2.選擇電動機的功率及轉速22.3.選擇電動機的型號33.傳動裝置的運動和動力參數計算43.1.分配傳動比43.2.各軸功率、轉速和轉矩的計算44.傳動零件的設計計算64.1.減速器以外的傳動零件（鏈傳動）的設計計算64.2.減速器以內的傳動零件（齒輪）的設計計算75.軸的設計計算115.1.減速器高速軸的

2、設計115.2.減速器低速軸的設計126.滾動軸承的選擇及其壽命計算156.1.減速器高速軸滾動軸承的選擇及其壽命計算156.2.減速器低速軸滾動軸承的選擇及其壽命計算167.鍵連接的選擇和驗算197.1.減速器大齒輪與低速軸的鍵連接197.2.小鏈輪與減速器低速軸軸伸的鍵連接197.3.聯(lián)軸器與減速器高速軸軸伸的鍵連接198.聯(lián)軸器的選擇209.減速器的其他附件2010.潤滑和密封2110.1.減速器齒輪傳動潤滑油的選擇2110.2.減速器軸承潤滑方式和潤滑劑的選擇2110.3.減速器密封裝置的選擇、通氣器類型的選擇2111.整體裝配2112.參考文獻231. 設計任務書1.1. 設計題目

3、設計膠帶傳輸機的傳動裝置1.2. 工作條件工作年限工作班制工作環(huán)境載荷性質生產批量102多灰塵稍有波動小批1.3. 技術數據題號滾筒圓周力F(N)帶速v (m/s)滾筒直徑D (mm)滾筒長度L (mm)ZDL22001.52805002. 電動機的選擇計算2.1. 選擇電動機系列 根據工作要求及工作條件應選用三相異步電動機，封閉自扇冷式結構，電壓380伏，Y系列電動機2.2. 選擇電動機的功率及轉速 1.1.1. 卷筒所需有效功率 PW=3.30kW 1.1.2. 傳動總效率 根據表2-11-1確定各部分的效率:彈性聯(lián)軸器效率 1=0.99一對滾動球軸承效率 2=0.98閉式圓柱齒輪的傳動效

4、率 3=0.97（暫定8級）開式鏈傳動效率 4=0.92一對滑動軸承的效率 5=0.97運輸滾筒的效率 6=0.96 =0.79011.1.3. 所需電動機的功率 Pr=4.18kW按工作要求及工作條件選用三相異步電動機，封閉自扇冷式結構，電壓380V，Y系列。 查表2-19-1可選的Y系列三相異步電動機：Y132S-4型，額定P0=5.5kW；或選Y132M2-6型，額定P0=5.5kW。均滿足 P0>Pr ，因此初步這樣選擇。1.1.1. 確定電動機轉速傳動滾筒轉速 nw=102.4r/min2.3. 選擇電動機的型號現(xiàn)以同步轉速為1500r/min、1000r/min兩種方案比較，

5、查得電動機數據，計算總傳動比結果列于下表方案號電動機型號額定功率/kW同步轉速/(r/min)滿載轉速/(r/min)電動機質量/kg總傳動比1Y132S-45.5150014406814.062Y132M2-65.51000960849.38比較兩種方案，方案1選用的電動機使總傳動比較大。為使傳動裝置結構緊湊且價格經濟，選用方案2。電動機型號為Y132M2-6。由表2-19-2查得其主要性能數據列于下表電動機額定功率/kW5.5電動機滿載轉速/(r/min)960電動機軸伸直徑D/mm38電動機軸伸長度E/mm80電動機中心高H/mm132堵轉轉矩/額定轉矩2.01. 傳動裝置的運動和動力參

6、數計算1.1. 分配傳動比1.1.1. 總傳動比1.1.2. 各級傳動比的分配 查表2-11-1取鏈傳動的傳動比為i鏈=2.5則減速器傳動比 1.2. 各軸功率、轉速和轉矩的計算0軸：0軸即電動機的主動軸 P0=Pr=4.18kWn0=960r/min 1軸：1軸即減速器的高速軸 P1= P0×1=4.18×0.99=4.14kW 2軸：2軸即減速器的低速軸 12=0.98×0.97=0.95 P2= P1×12=4.14×0.95=3.93kW 3軸：3軸即傳動滾筒軸23=0.98×0.92=0.90 P3= P2×23=

7、3.93×0.90=3.54kW各軸運動及動力參數列表示軸序號功率P /kW轉速n/(r/min)轉矩T /(N.m)傳動形式傳動比i效率04.1896041.58彈性聯(lián)軸器10.9914.1496041.18閉式齒輪傳動3.7520.9523.93255.86146.69開式鏈傳動2.50.9033.54102.34330.342. 傳動零件的設計計算2.1. 減速器以外的傳動零件（鏈傳動）的設計計算2.1.1. 確定鏈輪齒數由傳動比取小鏈輪齒數 取=25 z1=25大鏈輪齒數 取=63 z2=63實際傳動比 i鏈=2.52 2.1.2. 確定鏈條節(jié)距由式 查教材表10-16得，工

8、況系數1.4小鏈輪齒數系數 取雙排鏈，查教材表10-17，得=1.7 P0=2.42kw因為 查教材圖10-23，選鏈號No10A，節(jié)距p=15.875mm p=15.875mm2.1.3. 計算鏈長初選 =40p=4015.875=635mm鏈長 取 =126節(jié) Lp=126節(jié)由于中心距可調，實際中心距a635mm2.1.4. 驗算鏈速 v15 m/s 適合 2.1.5. 選擇潤滑方式按v=1.692m/s,鏈號10A，查教材圖10-26選用滴油潤滑。2.1.6. 作用在軸上的力由式計算有效圓周力 Fe=2322.70N作用在軸上的力 FQ2787.24N2.1.7. 鏈輪尺寸及結構分度圓直

9、徑 d1=126.662mm d2=318.643mm2.2. 減速器以內的傳動零件（齒輪）的設計計算2.2.1. 材料的選擇小齒輪選用45號鋼，調質處理，齒面硬度217255HBS大齒輪選用45號鋼，正火處理，齒面硬度162217HBS 計算應力循環(huán)次數N查教材圖11-14得ZN1=1.0 ZN2=1.04（允許一定的點蝕）由教材圖11-15得ZX1=ZX2=1.0 取SHmin=1.0 由教材圖11-13（b），得,由式計算許用接觸應力因，計算中取 2.2.2. 按齒面接觸強度確定中心距小輪轉矩初定螺旋角=12°，由教材圖11-20得Z=0.99初取，由教材表11-5得由教材圖1

10、1-7得，減速傳動，取， 由式計算中心距a查表2-11-2,取中心距a=140mm a=140mm估算模數mn，根據經驗公式mn=(0.0070.02)a=(0.0070.02)×140=0.982.8mm,取標準模數mn=2.5mm mn=2.5mm 計算齒數 z1 z2小齒輪齒數：大齒輪齒數：z2=uz1=3.752×23.05=84.50 取z1=24，z2=86 z1=24，z2=86 精確計算螺旋角 cos=mnz1+z22a=2.5×(24+86)2×140=0.98=11°2842 與初選=12°接近，可不修正 =11&

11、#176;2842驗算傳動比誤差 要求i理 =3.752 而實際傳動比 i齒=3.583傳動比誤差在允許范圍內。 齒輪分度圓直徑 d1=mn·z1/cos=2.5×24/cos11°2842=61.224mm d1=61.224mmd2=mn·z2/cos=2.5×86/cos11°2842=219.388mm d2=219.388mm圓周速度 v=2.92m/s由教材表11-6,取齒輪精度為8級。2.2.3. 驗算齒面接觸疲勞強度 按電機驅動,載荷稍有波動,由表11-3,取KA=1.25由教材圖11-2（b）按8級精度和 得Kv=1

12、.06齒寬。 b=56mm由教材圖11-3(a)，按b/d1=56/61.224=0.914考慮軸剛度較大和齒輪相對軸承為非對稱布置，取 K=1.08由教材表11-4，得K=1.2載荷系數 K=1.717由教材圖11-4，按zv1=z1/cos3=24/ cos311°2842=25.5zv2=z2/cos3=86/ cos311°2842=91.4得 ，所以由教材圖11-6得，由式（11-31）計算齒面接觸應力2.2.4. 驗算齒根彎曲疲勞強度按zv1=25.5，zv2=91.4,由教材圖11-10得，Y=2.66，Y=2.23由圖教材11-11得，由圖教材11-12得，

13、由圖教材11-21得，Y=0.90 由圖教材11-16（b），得，由圖教材11-17，得Y=1.0，Y=1.0由圖教材11-18得,Y=Y=1.0取Y=2.0，S=1.4由式計算許用彎曲應力2.2.5. 齒輪主要幾何參數 z1=24, z2=86, u=3.752， mn=2.5 mm，=11°2842， mt= mn / cos=2.5/ cos11°2842=2.551mmd1=mn·z1/cos=2.5×24/cos11°2842=61.224mmd2=mn·z2/cos=2.5×86/cos11°2842=

14、219.388mmmm,mm mm mm , 取 b1=b2+(510)=62mm3. 軸的設計計算3.1. 減速器高速軸的設計3.1.1. 選擇軸的材料高速軸：選擇材料為45號鋼，調質處理。3.1.2. 根據電動機軸直徑估算軸伸直徑根據所選電機軸伸T0=41.58N.m則d=(0.81.0) D=(0.81.0)×38=30.438mm3.1.3. 選擇聯(lián)軸器，設計軸的結構，初選滾動軸承選擇聯(lián)軸器擬選用LT型彈性套柱銷聯(lián)軸器（GB/T 4323-2002）。KA=1.5，計算轉矩為 =1.5×41.58=62.37N.m 根據=62.37N.m,從表2-14-2可查LT6

15、號聯(lián)軸器設計軸的結構.根據初選的聯(lián)軸器型號，由聯(lián)軸器軸孔直徑確定減速器高速外伸段直徑為d=32mm,L聯(lián)=55mm初選滾動軸承根據半徑初選圓錐滾子軸承（GB/T 97-1994），型號302083.1.4. 求小齒輪上的作用力轉矩T=T1=41.18N.m圓周力 Ft=1345.22 N徑向力 Fr=499.61N 軸向力 =273.16N 3.2. 減速器低速軸的設計3.2.1. 選擇軸的材料低速軸：選擇材料為45號鋼，正火處理。3.2.2. 按轉矩初步估算軸伸直徑由于受鍵槽影響加大5%，取d0=32mm3.2.3. 設計軸的結構，初選滾動軸承設計軸的結構初選滾動軸承根據半徑初選圓錐滾子軸承

16、（GB/T 97-1994），型號302083.2.4. 軸的計算簡圖3.2.5. 求垂直面內的支撐反力，作垂直面內的彎矩圖垂直面支反力L1=90mm, L2=L3=54mm RAY=672.61N RBY=672.61N 垂直面彎矩MY圖A點，MAy=0Nmm MAy=0NmmC點 ， McY=36321N.mm 3.2.6. 求水平面內的支撐反力，做水平面內的彎矩圖水平面支反力 RAZ=5082.30N RBZ=1795.45N水平面彎矩MZ圖A點，MAZ=FQL1=2787.2490=250852Nmm MAZ=250852NmmC點左, =274444N.mmC點右 =96959N.m

17、m3.2.7. 求合成彎矩，作合成彎矩M圖A點 MA=250852NmmC點左, =276837N.mmC點右, =103539N.mm3.2.8. 作轉矩T圖 T=147563N.mm3.2.9. 求當量彎矩，作當量彎矩MV圖該軸單向工作，轉矩產生的彎曲應力按脈動循環(huán)應力考慮，取=0.6 A點 MvA=266018N.mmC點左邊 MvC左=290650N.mmC點右邊 MvC右=103539N.mmD點 MvD=88538N.mm 3.2.10. 校核軸的強度由以上分析可見， C點彎矩最大，而D點軸徑最小，所以該軸危險斷面是C點和D點所在剖面。查表13-1得查表13-2得。C點軸徑因為有一

18、個鍵槽。該值小于原 設計該點處軸徑45mm ,故安全。D點軸徑 因為有一個鍵槽。該值小于原設計該點處軸徑32mm，故安全。4. 滾動軸承的選擇及其壽命計算4.1. 減速器高速軸滾動軸承的選擇及其壽命計算4.1.1. 選擇軸承類型及初定型號圓錐滾子軸承（GB/T 97-1994），型號30208 ：查表得 4.1.2. 計算軸承的受力 R1=854.63N R2=1227.54N計算派生軸向力查表可得e=0.4,Y=1.5，確定軸承的軸向載荷S1=284.88<FA+S2=682.34,A1=682.34N A1=682.34NS2=409.18>S1-FA=11.72,A2=409

19、.18N A2=409.18N4.1.3. 計算當量動載荷P1=X1R1+Y1A1=1365.36N, P2=X2R2+Y2A2=1227.54N取P=P1=1365.36N P=1365.36N4.1.4. 計算軸承壽命故滿足軸承的壽命要求4.2. 減速器低速軸滾動軸承的選擇及其壽命計算4.2.1. 選擇軸承類型及初定型號圓錐滾子軸承（GB/T 97-1994），型號30208 ：查表得 4.2.2. 計算軸承的受力可由前面低速軸校核的力直接求出： R1=5126.61N R2=1917.30N計算派生軸向力查表可得e=0.4,Y=1.5，確定軸承的軸向載荷S1=1708.87N> S

20、2-FA=365.94N,A1=1708.87N A1=1708.87NS2=639.1N>S1+FA=1982.03N,A2=1982.03N A2=1982.03N4.2.3. 計算當量動載荷P1=X1R1+Y1A1=5126.61N, P2=X2R2+Y2A2=3739.97N取P=P1=5126.61N P=5126.61N4.2.4. 計算軸承壽命故滿足軸承的壽命要求5. 鍵連接的選擇和驗算5.1. 減速器大齒輪與低速軸的鍵連接5.1.1. 鍵的材料類型及尺寸45號鋼，A型普通平鍵，b=12mm, h=8mm, L=45mm5.1.2. 驗算鍵的擠壓強度查教材表的許用擠壓應力，

21、鍵的計算長度 l=L-b=45-12=33mm由下式得該鍵安全。所以選12×45 GB1096-795.2. 小鏈輪與減速器低速軸軸伸的鍵連接5.2.1. 鍵的材料類型及尺寸45號鋼A型普通平鍵，b=10mm， h=8mm, L=45mm 5.2.2. 驗算鍵的擠壓強度=100，l=35mm，同上面的方法因，故安全。所以選10×45GB1096-79。5.3. 聯(lián)軸器與減速器高速軸軸伸的鍵連接5.3.1. 鍵的材料類型及尺寸45號鋼A型普通平鍵，b=10mm， h=8mm, L=70mm5.3.2. 驗算鍵的擠壓強度=100，l=60mm，同上面的方法因，故安全。所以選10×70GB1096-79。6. 聯(lián)軸器的選擇因前部分已初步選用LT6型彈性套柱銷聯(lián)軸器根據電動機軸徑d=38mm，軸伸長度E=80mm，故選聯(lián)軸器主動端軸孔直徑d