设计胶带输送机的传动装置zdda5本科论文.doc

机械设计基础课程设计说明书ZDD-A5题目： 设计胶带输送机的传动装置ZDD-A5。 班 级： 姓 名：学 号：指导教师成 绩： 2015年 7月一、设计任务书（1） 设计题目 ：设计胶带输送机的传动装置（2） 工作条件工作年限工作班制工作环境载荷性质生产批量82清洁平稳小批（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)ZDD-511002.2320500二、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相异步电动机，封闭式结构，电压380伏，Y系列电动机。（2）滚筒转动所需要的有效功率 根据表2-11-1，确定各部分的效率:V带传动效率 1 =0.95一对滚动球轴承效率 2 =0.99闭式齿轮的传动效率 3 =0.97弹性联轴器效率 4 =0.99滑动轴承传动效率 5 =0.97 传动滚筒效率 6=0.96则总的传动总效率 = 122 3456 = 0.950.990.990.970.990.970.96 = 0.8326 （3）电机的转速 所需的电动机的功率 现以同步转速为Y100L2-4型（1500r/min）及Y132S-6型（1000r/min）两种方案比较，传动比，；由表2-19-1查得电动机数据，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)总传动比1Y100L2-43.01500143010.892Y132S-63.010009607.31比较两种方案，为使传动装置结构紧凑，决定选用方案2 即选电动机Y132S6型 ，同步转速1000r/min 。同时，由表2-19-2查得其主要性能数据列于下表：电动机额定功率/kW3.0电动机满载转速/(r/min)960电动机轴伸直径D/mm38电动机轴伸长度E/mm80电动机中心高H/mm132堵转转矩/额定转矩2.0三、传动装置的运动及动力参数计算 （1）分配传动比总传动比;由表2-11-1得，V带传动的传动比i01= 2.5，则齿轮传动的传动比为：i12=i/i01=7.31/2.5=2.92 ，此分配的传动比只是初步的，实际传动比的准确值要在传动零件的参数和尺寸确定后才能确定。并且允许有（3-5%）的误差。 （2） 各轴功率、转速和转矩的计算0轴：（电动机轴） P0=pr=2.91kw，n0=960r/min T0=9550p0/ n0=95502.91/960=28.95Nm 1轴：（减速器高速轴） P1=p001= p01=2.910.95=2.76kw n1=n0/i01=960/2.5=384r/min T1=9550P1/n1=95502.76/384=68.64 Nm 2轴：（减速器低速轴）12=0.990.97=0.96 P2= P112=2.760.96=2.65kw n2=n1/i12=384/2.92=131.51r/min T2=9550P2/n2=95502.65/131.51=192.44Nm 3.轴：（即传动滚筒轴）23=0.990.99=0.98 n3=n2/i23=131.51/1=131.51r/min P3= P223=2.650.98=2.60kwT3=9550P3/n3=95502.60/131.51=188.81Nm （3）各轴运动及动力参数轴序号功率P(kw)转速n(r/min)转矩(N.m)传动形式传动比效率02.9196028.95带传动2.50.9512.7638468.64齿轮传动2.920.9722.65131.51192.44弹性联轴器10.9932.60131.51188.81 四、传动零件的设计计算电动机型号为Y132S-6，额定功率=3.0kw，转速为n1=960r/min，减速器高速轴转速n2=384r/min，班制是2年，载荷平稳。（1）减速器以外的传动零件的设计计算1.选择V带的型号 由书中表10-3查得工况系数KA=1.2;Pc=KAP0 =1.23.0=3.6kw查课本图10-8，可得选用A型号带，dd1min =75mm;由表10-4，取推荐值直径,即dd1=100mm;2.验算带速v=dd1n1 /(601000)=3.14100960/（601000）=5.024m/s;满足5m/s v25m/s;3.确定大带轮的标准直径 i=n1/n2, =0.01 dd2=idd1(1-)=(960/384)100(1-0.01)=247.5mm;查表10-5，取其标准值dd2=250mm；验算带的实际传动比：i实=dd2/dd1=250/100 =2.5；4.确定中心距a 和带长LdV带的中心距过长会使结构不紧凑，会低带传动的工作能力；初定中心距a0, a0=(0.7-2.0)( dd1 +dd2)=245700 mm取a0=350mm，相应 a0的带基准长度Ld0:Ld0=2a0+3.14/2 ( dd1 +dd2)+(dd2 dd1)2/（4 a0）=1265.57 mm; 查表10-2可得，取Ld=1250mm;由Ld求实际的中心距a,a = a0+(Ld Ld0)/2 =342.5mm（取343mm）5.验算小轮包角1由式1=1800-(dd2 dd1)/a57.30;1 =1800 -(250-100)/34357.30 =154.9401200 符合要求；6.计算带的根数 z= Pc /( P0 +P0 )KKL 由图10-7查得， P0 =1.0kw, P0 =0.13kw（？) 查表10-6可得，K=0.93，查表10-2，KL = 0.93，代入得，z =3.6/(0.13+1.0)0.930.93 =3.68; 取z =4根。7.计算作用在轴上的载荷FR和初拉力F0 F0为单根带的初拉力， F0= 500Pc(2.5/K-1)/vz +qv2 =5003.6(2.5/0.93-1)/5.0244+0.15.0242 =153.73N（查表可得，q =0.10kg/m）FR =2 F0zsin(1/2) = 2153.734sin(154.940/2) =1200.55N（2） 减速器箱内的圆柱齿轮传动的设计计算（1）选择材料由表11-1，大小齿轮材料选择如下:小齿轮40Cr钢调质处理齿面硬度250-280HBS大齿轮 ZG310-570正火处理齿面硬度162-185HBS（2）计算应力循环次数N 查图11-14得ZN1=1.03 ，ZN2=1.08（允许有一定点蚀）。由图11-15得ZX1=ZX2=1.0，取SHmin=1.0， 由图11-13（b）,得Hlim1=690Mpa，Hlim2=440 Mpa。（3）计算许用接触应力 因，故取（4）按齿面接触强度确定中心距小轮转矩 T1=9550P1/n1=95502.76/384=68640Nmm初取，取，由表11-5得；由图11-7可得，=2.5，减速传动，; 由式（11-17）计算中心距a取中心距a=140mm。 估算模数mn=(0.0070.02)a=0.8752.5mm,取标准模数mn=2mm。 小齿轮齿数：大齿轮齿数：z2=uz1=取z1=36，z2=104 实际传动比传动比误差， 齿轮分度圆直径 圆周速度由表11-6,取齿轮精度为8级。(5) 验算齿面接触疲劳强度按电机驱动,载荷平稳，由表11-3，取KA=1.0。由图11-2（a），按8级精度和，查得Kv=1.05。齿宽。由图11-3(a)，按b/d1=56/72=0.78,考虑轴的刚度较大和齿轮相对轴承为非对称布置，得K=1.06。由表11-4，得K=1.1。载荷系数由图11-4得查图11-6，得由式11-16，计算齿面接触应力故安全。（6）验算齿根弯曲疲劳强度 按Z1=36，Z2=104，由图11-10得Y=2.48，Y=2.18。由图11-11得Y=1.66，Y=1.82。由图11-12，得Y=0.68。由图11-16(b)，得，。由图11-17，得FN1=1.0，FN2=1.0。.由图11-18，得Y=Y=1.0。取Y=2.0，S=1.4。由式（11-25）计算许用弯曲应力，由式（11-21）计算齿根弯曲应力 （7）齿轮主要几何参数 z1=36, z2=104, u=2.92, mn=2 mm, 0=0, mm mm ha1 = ha2 =2mm,a=（d1+d2）/2=140mm b2=b=aa=0.4140=56mm, b1=b2+(510)=64mm。五、轴的设计计算根据要求， 选择轴的材料为45钢，调质处理。（一）高速轴的设计1确定减速器高速轴外伸段轴径,受键槽影响，加大5%，dmin=23.161.05=24.32mm,取d25mm 。 2 确定减速器高速轴各段轴径 轴头1d=25mm，轴肩d2= d1+(34)C1=25+(34)1.6=（29.831.4）mm，查表2-11-3，C1=1.6，取d2=30mm，轴颈d3=35mm（d3为与6207深沟球轴承配合的轴颈），轴头d4= d3+(13)=（3638）mm，取d4=38mm，轴环d5=d4+(34)C1=38+(34)2=4446mm,取d5=45mm，轴颈d6=d3=35mm。3选择高速轴的轴承根据高速轴d3=35mm，查表2-13-1，选择轴承的型号为：（GB/T276-1994）-6207，D=72mm，B=17mm。4选择高速轴的轴承盖查表2-16-4，轴承外径D=72mm，螺钉直径d3=8mm，d2= d3+1=9mm，D0=D+2.5 d3=92mm，D2= D0+2.5 d3=112mm，e=1.2 d3=9.6mm(取e=10mm)，e1=e，D1= D-（34）mm=（6869）mm，取D1=68mm，D4= D-（1015）mm=（5762）mm，取D4=60mm，b=510mm，取b=6mm，h=(0.81)b=4.866mm，取h=5mm。（二）低速轴的设计计算，联轴器的选择1初步选定减速器低速轴外伸段直径 d=(0.81.0)d电机=(0.81.0) 38=30.438（mm）2选择联轴器拟选用弹性联轴器（GB/T 5014-2003） 名义转矩T=9550=95502.65/131.51=192.44Nm 计算转矩为TC=KAT=1.5192.44=288.66Nm从表2-14-1可查得，LX3号联轴器满足要求公称转矩Tn =1250N.m，许用转速n=4750r/min,轴孔直径d=3048mm,能满足减速器轴径的要求。3最终确定减速器低速轴外伸段直径,按一个键槽考虑，最小直径加大5%，得dmin=32.631.05=34.26，取135mm。 根据减速器低速轴外伸端直径d1=35mm,故联轴器主动端轴孔直径选择d=35mm,Y型轴孔长度L联轴器= 82mm,A型键槽，并取低速轴外伸端长度为80mm,因减速器低速轴外伸端直径d1=35mm,查表2-12-13选定A型键槽b=10mm,h=8mm,因低速外伸长度为80mm，所以取键长L=70mm。 4 确定减速器低速轴各段轴径与长度轴头135mm，轴肩d2= d1+(34)C1=4143mm，查表2-11-3，C1=2.0，取整d2=42mm， 轴颈d3=45mm（d3为与6209深沟球轴承配合的轴颈）， 轴头d4= d3+(13)=4648mm，取d4=47.5mm，轴环直径d5=d4+(34)C1=47.5+（34）2=53.555.5mm,取d5=56mm， 轴颈d6=d3=45mm。各段长度：按照表2-5-4的形式进行说明 d1 轴头L1=L联轴器-l=82-2=80mm,l=2。从齿轮定位轴环d4端面为设计基准到各轴梯的长度到d1轴外伸端，L2=b2+5+（K+）+t+e+s2+L1=56+12+50+2+10+(1520)+80=225230mm,取L2=225(则s2=15mm)到d3轴颈，L3=b2+5+s1+B=56+12+(1015)+19=97102mm取L3=97mm(则s1=10mm)到d4轴头，L4=b2-l=56-3=53mm轴环宽度，L5=0.7（d5-d4）=5.95,取L5=6mm轴的总长度=L2+5+s1+B=225+12+10+19=266mm5选择低速轴的轴承根据低速轴d3=45mm，查表2-13-1，选择轴承的型号为：（GB/T276-1994）-6209,主要参数D=85mm，B=19mm。6选择低速轴的轴承盖轴承外径D=85mm，螺钉直径d3=8mm，d2= d3+1=9mm，D0=D+2.5 d3=105mm，D2= D0+2.5 d3=125mm，e=1.2 d3=9.6mm(取e=10mm)，e1=e，D1= D-（34）=（8182）mm，取D1=82mm，D4= D-（1015）=（7075）mm，取D4=72mm，b=510mm，取b=6mm，h=(0.81)b=4.86mm，取h=5mm。六、轴的强度校核1.低速轴校核（1）求作用于齿轮上的作用力，绘出轴的空间受力图 作用在齿轮上的作用力转矩T T=9.55106=9.551062.65/131.51=1.924105Nmm 圆周力 Ft=2T/d2= 21.924 105/208=1850N. 径向力 Fr=Fttan=1850tan20=673.34N 轴向力 Fa=Fttan=18500=0N （2）求支座反力(图1（a）) 1垂直面支反力MB=0-RAy(LAC+LBC)+FtLBC=0 (式中LAC=B/2+s2+5+B2/2=19/2+15+12+56/2=64.5mm, LBC=B2/2+5+s1+B/2=56/2+12+10+19/2=59.5mm.)RAy= = 887.7NY=0RBy=Ft-RAy=962.30N2水平面支反力得，-RAz(LAC+LBC)-Fad/2+FrLBC=0 RAz=(FrLBC-Fad/2)/(LAC+LBC)=323.09NRBz=Fr-RAZ=350.25N （3）作弯矩图1垂直面内弯矩图MY(图1（b）)C点，MCy=RAYLAC=960.3064.5=5.73104Nmm 2水平面内弯矩图MZ (图1（c）)C点左边 MCZ=RAZLAC=2.08104Nmm C点右边 MCZ=RBZLBC=2.08104Nmm 3作合成弯矩图(图1（d）)C点左边 MC=6.10104Nmm C点右边 MC= 6.10104Nmm （4）作转矩T图(图1（e）)T=1.924105Nmm （5）作当量弯矩图(图1（f）)该轴单向工作，转矩按脉动循环应力考虑，取=0.6 。C点左边 =13.05104Nmm C点右边 D点 轴的结构及计算（6）校核轴的强度按当量转矩计算轴的直径：（轴的材料选择45号调质钢，查表13-1可得）。 由以上分析可见，C点弯矩值最大，而D点轴径最小，所以该轴危险断面是C点和D点所在剖面。查表13-1得查表13-2得。C点轴径 因为有一个键槽。该值小于原设计该点处轴径45mm，故安全。D点轴径 因为有一个键槽。该值小于原设计该点处轴径35mm，故安全。七、滚动轴承的选择及其寿命验算1、低速轴轴承的选择选择低速轴的一对6209深沟球轴承校核：（1）、确定轴承的承载能力查表2-13-1，轴承6209 的基本额定静载荷=17.5kN，基本额定动载荷Cr=24.5kN.（2）、计算径向支反力 =954.30N （3）、计算当量动载荷由于轴承承受纯径向载荷，所以P1 =R1=1015.09NP2= R2=954.30N;2、 低速轴承寿命计算该轴承为深沟球轴承，=3,C=Cr=24500N. 故深沟球轴承6209适用。八、 键联接的选择和验算（一）高速轴上键的选择查表9-6，选择普通平键87，型号GB1096-79，键长L=（1890）mm，取 L=32mm。（二）低速轴上键的选择与验算1齿轮处 查表9-6，选择普通平键149(A型)，GB/T 1096-2003， 其参数为：R=b/2=7mm， L=（36160）mm；根据齿宽mm，L4=53mm,取L=45mm；=L-2R=45-27=31mm,。键材料为45钢，齿轮材料为ZG310-570，载荷平稳，固定联接，齿轮处轴径d=47.5mm。由表9-7，查得p=125150MPa 因，故安全。2外伸处查表9-6，选择普通平键108，型号 GB1096-79型， 其参数为R=b/2=5mm，L=（22110）mm；根据外伸轴长80mm，取L=70mm；=L-2R=70-25=60mm。键和轴材料为45钢，载荷平稳，静联接，外伸处轴径d=35mm。由表9-7，查得p=125150MPa 因，故安全。九、减速器的润滑及密封形式选择1润滑方式选择由于齿轮节圆速度v节圆=2104131.3/60000=1.43m/s2m/s，所以轴承采用脂润滑形式。查表2-15-4，减速器选用钠基润滑脂,型号GB492-1989。2密封圈选择查表2-15-8，密封圈采用毡圈密封，型号为45FZ/T92010-19913通气器选择由于工作环境清洁，选用通气螺塞。十、指导参考书1、陈良玉 王玉良 马星国 李力 著 东北大学出版社 20002、孙德志 张伟华 邓子龙 著 （第二版） 科学出版社 2010数据补充：俯视图：高速轴承盖直径D2高=D0+2.5d3=D+2.5d3+2.5d3=D+5d3=72+58=112mm(因高速轴轴承外圈直径为72mm,查表2-16-4，d3=8mm)高速轴承盖直径D2=D0+2.5d3=D+2.5d3+2.5d3=D+5d3=85+58=125mm(因低速轴轴承外圈直径为85mm,查表2-16-4，d3=8mm)螺钉直径轴承盖d3=8mm,由表1-5-3知轴承厚度e=d3=1.2x8=9.6mm,取e=10mm,内壁到大齿轮端面距离5=2+(B1-B2)/2=8+(64-56)/2=12mm.(2，=0.025a+3=0.025x140+3=6.5mm,取=8mm,2=8mm）轴承盖座孔L=c1+c2+(58)+=20+16+(58)+8=50mm(该处58mm取6mm,参考表1-5-3）整箱宽度=2（L+2）+B1=2X(50+8)+64=180mm,加之轴承盖及垫片的厚度，整箱总宽=2（L+2）+B1+2（e+t）=204mm(式中e=10mm,t=2mm)挡油盘：a=9mm,b=2mm主视图：由表1-5-1地脚螺栓直径M16，孔直径M20，沉头座D0=45mm。上箱壁厚b=1.5=12mm,下箱壁厚b1=1.51=12mm,减速器中心高H=(11.12)a*=(11.12)x140=140156.8mm,取为154mm,检查孔螺栓直径d4=(0.30.4)d=(0.30.4)x16=4.86.4mm,取d4=6mm,个数为6个。通气器选用M18X1.5,详见表2-16-3，h=40mm,则箱体总高=H+h=154+4+40=298mm(据表2-16-3，知d1=M33X1.5,d2=8mm,d3=3mm,d4=16mm,D=40mm,h=40mm,a=12mm,b=7mm,c=16mm,h1=18mm,R=40mm,D1=25.4mm,S=22mm,K=6mm,e=2mm,f=2mm.)上下箱连接螺栓直径d2=（0.50.6）d=（0.50.6）x16=89.6mm,取d2=10mm,即M10，则上下箱连接螺栓通孔直径d2=11mm,上下箱连接螺栓沉头座直径D0=24mm(见表1-5-1)吊钩:B=c3+c4=18+14=32mm,b=(1.82.5)=(1.82.5)x8=14.420mm,取b=18mm,H=0.8B=0.8X32=25.6mm,取H=28mm，h=0.5H=0.5X28=14mm,r=0.25x28=7mm游标尺：据表2-16-9，游标尺选用M12(12),d1=4mm,d2=12mm,d3=6mm,h=28mm,a=10mm,b=6mm,c=4mm,D=20mm,D1=16mm.油杯：据表2-15-5，选用M6x1,H=13mm,h=8mm,h1=6mm,S=8mm,钢球直径D=3mm.螺栓、螺钉、圆锥销：上下箱连接螺栓直径M10，4个；(表1-5-1）地脚螺栓直径M16，4个；(表1-5-1）轴承旁连接螺栓直径M12，6个；(表1-5-1）检查孔盖螺栓直径M6，6个；（表2-16-1）轴承端盖螺钉直径M8，12个;（表2-16-4）启箱螺钉直径M8x30，1个；（表2-16-11）放油螺塞M14x1.5，1个；（表2-16-6）圆锥销GB/T117 10x35，2个。（表2-12-15）高速轴各轴段长度的计算：因高速轴轴伸段直径为d1=25mm,故带轮的厚度L=(1.52)ds=(1.52)d1=37.550mm,取L=40mm,取外伸段长为L1=45mm.轴环宽度，L5=0.7（d5-d4）=0.7x(45-38)=4.9,取L5=5mm.从齿轮定位轴环d5端面为设计基准到各轴梯的长度到d1轴外伸端，L2=b1+L5+5+（K+）+t+e+s2+L1=64+5+12+50+2+10+(1520)+45=203208mm,取L2=203mm(则s2=15mm)到d3轴颈，L3=b1+L5+5+s1+B=64+5+12+(1015)+17=108113mm取L3=108mm(则s1=10mm)到d4轴头，L4=b2-l=64-3=61mm轴的总长度=L2+5+s1+B=203+12+10+17=242mm26