机械设计基础课程设计设计胶带传输机的传动装置.doc

1、 设计任务书
1.1设计题目
1.2工作条件
1.3技术条件
2、 传动装置总体设计
2.1电动机选择
2.2分配传动比
2.3传动装置的运动和动力参数计算
3、 传动零件设计计算以及校核
3.1减速器以外的传动零件设计计算
3.2减速器内部传动零件设计计算
4、 轴的计算
4.1初步确定轴的直径
4.2轴的强度校核
5、 滚动轴承的选择及其寿命验算
5.1初选滚动轴承的型号
5.2滚动轴承寿命的胶合计算
6、 键连接选择和验算
7、 连轴器的选择和验算
8、 减速器的润滑以及密封形式选择
9、 参考文献
1.设计内容
1.1设计题目
设计胶带传输机的传动装置
1.2工作条件
工作年限
工作班制
工作环境
载荷性质
生产批量
10
2
多灰尘
稍有波动
小批
1.3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)
ZDL-4
1800
1.5
300
500
2.传动装置总体设计
2.1电动机的选择
2.1.1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，封闭自扇冷式
结构，电压380伏，Y系列电动机
2.1.2选择电动机的功率
（1）卷筒所需有效功率

（2）传动总效率
根据表4.2-9确定各部分的效率:
弹性联轴器效率 η1=0.99
一对滚动轴承效率 η2=0.99
闭式齿轮的传动效率 η3=0.97（8级）
开式滚子链传动效率 η4=0.92
一对滑动轴承的效 η5=0.97
传动滚筒的效率 η6=0.96

（3）所需的电动机的功率
Pr=3.35kw
按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭自扇冷式
结构，电压380V，Y系列。
查表2.9-1可选的Y系列三相异步电动机Y112M-4型，额定
，或选Y132M1-6型，额定。
满足
2.1.3确定电动机转速
传动滚筒转速

现以同步转速为Y132S-4型（1500r/min） 及Y132M2-6
型（1000r/min）两种方案比较，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)
电动机质量/kg
总传动比
1
Y112M-4
4.0
1500
1440
43
15.08
2
Y132M1-6
4.0
1000
960
73
10.05

比较两种方案，方案1选用的电动机使总传动比较大。为使传
动装置结构紧凑，选用方案2。电动机型号为Y132M1-6。由表
2.9-2查得其主要性能数据列于下表

电动机额定功率/kW
4.0
电动机满载转速/(r/min)
960
电动机轴伸直径D/mm
38
电动机轴伸长度E/mm
80
电动机中心高H/mm
132
堵转转矩/额定转矩
2.0

2.2分配传动比．
（1） 总传动比
查表2.2-1得 取链传动比=2.5
则齿轮传动的传动比为
2.3传动装置的运动和动力参数计算
2.3.1各轴功率、转速和转矩的计算
0轴：即电动机的主动轴

1轴： 即减速器的高速轴

2轴：即减速器的低速轴

3轴：即传动滚筒轴

2.3.2各轴运动及动力参数列表示
轴序号
功率
P(kw)
转速n(r/min)
转矩
T(N.m)
传动形式
传动比i
效率η
0
3.35
960
33.33
联轴器
1
0.99
1
3.32
960
33.03
齿轮传动
4.002
0.98
2
3.19
239.88
127.00
链传动
2.5
0.91
3
2.91
95.95
289.64
3.传动零件的设计计算
3.1减速器以外的传动零件设计计算
设计链传动
1）确定链轮齿数
由传动比取
小链轮齿数 =23
大链轮齿数 所以取 =57
实际传动比
2）确定链条节距
由式
查表得，工况系数1.4
小链轮齿数系数
取双排链，由表10—17取=1.7
kW
因为r/min
查表得选链号No10A，节距p=15.875
3)计算链长
初选 =40p=4015.875=635mm
链长
节
取 =122节
所以实际中心距a≈635
4)验算链速

V＜15 m/s 适合
5）选择润滑方式
按v=1.46m/s,链号10A，查图选用滴油润滑。
6）作用在轴上的力
有效圆周力
作 用在轴上的力
7）链轮尺寸及结构
分度圆直径

3.2 减速器以内的传动零件设计计算
设计齿轮传动
1） 材料的选择：
小齿轮选用45#钢，调质处理，齿面硬度217—255HBS，
大齿轮选用45#钢，正火处理，齿面硬度162—217HBS。
计算应力循环次数

查图11-14，ZN1=1.0 ZN2=1.07（允许一定点蚀）
由式11-15，ZX1=ZX2=1.0 ，
取SHmin=1.0
由图11-13b，得
,
计算许用接触应力

因，故取
2） 按齿面接触强度确定中心距
小轮转矩
初取，取，由表11-5得
由图11-7得，，减速传动，;
由式（5-39）计算中心距a

由4.2-10,取中心距a=140mm。 a=140mm
估算模数m=(0.007~0.02)a=0.98—2.8mm,
取标准模数m=2.5mm。 m=2.5mm
小齿轮齿数：
大齿轮齿数： z2=uz1=90
取z1=22，z2=90 z1=22，z2=90
实际传动比
传动比误差
，
在允许范围内。
齿轮分度圆直径

圆周速度
由表11-6,取齿轮精度为8级.
(3) 验算齿面接触疲劳强度
按电机驱动,载荷稍有波动,由表11-3,取KA=1.2 5
由图11-2（a），
按8级精度和，
得Kv=1.07。
齿宽。
由图11-3(a)，按b/d1=56/55=1.02,取 Kβ=1.09。
由表11-4，得Kα=1.1
载荷系数
由图11-4，得，，
所以
由图11-6得，
计算齿面接触应力

故在安全范围内。
（4）校核齿根弯曲疲劳强度
按Z1=24，Z2=76,
由图11-10得，Y=2.80，Y=2.23
由图11-11得，，
由图11-12得，
由图11-16（b），得，
由图11-17，得Y=1.0，Y=1.0
由图11-18得,Y=Y=1.0。
取Y=2.0，S=1.4
计算齿根许用弯曲应力

（5） 齿轮主要几何参数
z1=22, z2=90, u=4.091， m=2.5 mm，
mm, mm
mm,
mm
mm
mm
a=140mm
mm, b1=b2+(5~10)=64mm
4. 轴的设计计算
4.1初步确定轴的直径
4.1.1高速轴及联轴器的设计
1． 初步估定减速器高速轴外伸段轴径
根据所选电机
则d=(0.8～1.0)d=(0.8～1.0)×38=30.4～38mm
取d=32mm。 d=32mm
2． 选择联轴器
根据传动装置的工作条件你选用弹性柱销联轴器
（GB5014-85）。计算转矩为
==1.25×39.8=49.75mm
式中T——联轴器所传递的标称扭矩，
T=9.55×=9.55×
——工作情况系数，取=1.25。
根据=54.7N m,从表2.5-1可查的HL2号联轴器就可以
转矩要求（）。但其轴孔直径（d=20～32mm）
不能满足电动机及减速器高速轴轴径的要求。因此重选HL3
号联轴器（）。
4.1.2 低速轴的设计计算
1.选择轴的材料
选择材料为45号钢，调质处理。
2.按转矩初步计算轴伸直径

取=35mm
4.2轴的强度校核
计算小齿轮上的作用力
转矩T=127.00N.m
圆周力 Ft= N
径向力 　 Fr=435.56 N
轴向力 =0N
（１） 绘轴的受力简图，求支座反力

ａ.　垂直面支反力

RAY=564.45N

RBY=564.45N
b. 水平面支反力
　得，

(2)作弯矩图
a. 垂直面弯矩MY图
C点 ， McY=11197N.mm
b. 水平面弯矩MZ图
C点右 =11197N.mm
C点左, =11197N.mm
c. 合成弯矩图
C点右, =32736.4N.mm
C点左, =32736.4N.mm
（３） 作转矩T图
=127000N.mm
（４） 作计算弯矩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α=0.6
C点左边
Mvc=82934N.mm
C点右边
=82934N.mm
D点
McaD=76200N.mm
（５） 校核轴的强度

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13-3得。
C点轴径
因为有一个键槽。该值小于原
dc=25.2mm<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。
5.滚动轴承的选择及其寿命验算
低速轴轴承
1）、选定轴承类型及初定型号
深沟球轴承（GB/T276-96），型号6209 ：
查表得
2）、计算径向支反力
R1=1703.54N
R2=3913.423N
3）、求轴承轴向载荷
A1=S2+FA=1304.474+242.99=1574.46>S1=1304.474 A1=1574.46N
A2= S1=1304.474N A2=1304.474N
4）、计算当量动载荷
A1/R1=1574.46/1703.54=0.908>e=0.4 , X1=0.4, Y1=1.5
A2/R2=1304.47/3913.42=0.33 <e=0.4 , X2=1 , Y2=0
查表13—11，取fd=1.2，fm=1.0,ft=1.0
P1=fdfm1(X1R1+Y1A1)=1.5×(0.4×1703.54+1.5×1547.464)
=2022N P1=2022N
P2=fdfm2(X2R2+Y2A2)=1.3×1.5×3913.423 P2=7631.175N
=7631.175N
5) 校核轴承寿命

故满足轴承的寿命要求
高速轴轴承
高速轴承的确定与低速轴承相同，选取
深沟球轴承（GB/T276-96）型号6208。

6.键联接的选择和验算
1.减速器大齿轮与低速轴的键联接
1）键的材料类型
45号钢，A型普通平键
2）确定键的尺寸
b=14mm, h=9mm, L=40mm
3）验算键的挤压强度
键和轴的材料为钢轮毂材料为铸铁，铸铁的许用力比钢的
许用挤压应力低，按铸铁校核键连接的挤压强度。
查表的许用挤压应力，键的计算长度
l=L-b=40-14=26mm
由下式得

该键安全。所以选14×40GB1096-79
2.小齿轮与减速器低速轴轴伸的联接
1）键的材料类型
45号钢A型普通平键，轧毂为铸铁
2）确定键的尺寸
b=10mm， h=8mm, L=50mm ,=100
同上面的方法

因，故安全。所以选10×8GB1096-79。
3.联轴器与减速器高速轴轴伸的联接
经计算得，该键与小齿轮与减速器低速轴轴伸的联接的键
相同。

7.联轴器的选择
根据传动装置的工作条件你选用弹性柱销联轴器（GB5014-85）
计算转矩为
==1.25×54.7=68.375mm
式中T ——联轴器所传递的标称扭矩，
T=9.55×=9.55×
——工作情况系数，取=1.25。
根据=54.7N m,从表2.5-1可查的HL2号联轴器就可以
转矩要求（）。但其轴孔直径（d=20～32mm）
不能满足电动机及减速器高速轴轴径的要求。因此重选HL3
号联轴器（）。

8.减速器的润滑及密封形式选择
1 减速器的润滑采用油润滑，润滑油选用中负荷工业齿
轮油GB5903-86。
2 油标尺M16,材料Q235A。
3 密封圈
低速轴选用 35×55×8 GB9877.1-88
高速轴选用 40×62×8 GB9877.1-88

9.参考文献
[1] 陈良玉 王玉良 马星国 李 力 著
<<机械设计基础>>
东北大学出版社 2000
[2] 孙德志 王春华 董美云 李庆忠 著
<<机械设计基础课程设计>>
东北大学出版社 2000

机械设计基础课程设计
说 明 书

冶金工程专业 071班
设计者:宋世涛
指导教师：陈良玉
学号：20071267

2009年7月7日