机械设计基础课程设计设计胶带运输机的ZDD型传动装置

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1、机械设计基础课程设计说明书 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 中国矿业大学应用技术学院目录1 设计任务书-42 传动装置总体设计方案2.1 拟定传动方案-53 电动机的选择计算 3.1 所需电动机的输出功率-63.1.1 工作机的功率-63.1.2 传动装置的总效率-63.1.3 所需电动机的输出功率-63.2 选择电动机的转速-63.2.1 计算传动滚筒的转速-63.2.2 选择电动机的转速-73.3 选择电动机的型号-74 传动装置的运动和动力参数计算4.1 分配传动比-84.1.1 总传动比-84.1.2 各级传动比的分配-84.2 各轴功率、转速和转矩的计算-95 传动零件的设

2、计计算5.1 V带传动的设计-106 齿轮的设计计算6.1齿轮材料和热处理选择-126.2 齿轮几何尺寸的设计计算-156.3 齿轮的结构设计-167 轴的设计计算7.1轴的材料和热处理的选择-187.2 轴几何尺寸的设计计算-188 轴承 键 联轴器的选择8.1 轴承的选择和校核-248.2 键的选择计算和校核-258.3 联轴器的选择-269 减速器的润滑 密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算9.1 润滑的选择确定-279.2 密封形式-279.3 减速器附件的选择确定-279.4 箱体主要结构尺寸计算-2810 总结-2911 参考文献-311. 设计任务书题目名称：设计胶带运

3、输机的ZDD型传动装置传动中ZDD型传动装置的技术数据 组号 2滚筒圆周力1600F/N带速2.20/滚筒直径300D/mm滚筒长度400L/mm带传动中ZDD型传动装置的工作条件项目ABC工作年限81015工作班制221工作环境清洁多灰尘灰尘较少载荷性质平稳稍有波动轻微冲击生产批量小批小批单件检修周期三年大修两年大修三年大修数据：滚筒转矩T=460(N.m) .滚筒转速n=120(r/min)工作条件：二班制，连续单向运转。载荷平稳，空载启动滚筒效率为0.97。使用期限：大修期四年。生产条件：中等规模机械厂，可加工78级精度齿轮。动力来源：电力，三相交流（220/380V）。运输带速度允许误

4、差：5%。设计工作量：1.设计说明书1份。 2.零件图1张。 2. 传动装置总体设21拟定传动方案采用单级圆柱齿轮减速器3电动机的选择3.1 所需电动机的输出功率3.1.1 传动装置的总效率传动装置的总效率确定各部分的效率如下：（1）联轴器的效率：=0.99 （暂定为弹性联轴器） （2）一对球轴承的效率：=0.99 （稀润滑油） （3）闭式齿轮传动的效率：=0.98 （暂定齿轮精度为7级，油润滑） （4）V带传动的效率：=0.94 （5）传动滚筒的效率：=0.97传动总效率：3.1.2 所需电动机的输出功率所需电动机的功率 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

5、，Y系列。根据Y电动机功率，可选Y132M-4型，或选Y160M-6型，额定功率均为7.5KW，均满足要求3.2 选择电动机的转速3.2.1 计算传动滚筒的转速传动滚筒的工作转速3.2.2 选择电动机的转速根据传动比合理范围，取V带传动比,一级圆柱齿轮减速器传动比，则总传动比的合理范围为，故电动机可选范围为符合这一范围的同步转速有1000、1500、3000r/min。现以同步转速为1500r/min和1000r/min两种方案进行比较方案号电动机号额定功率/KW同步转速/(r/min)满载转速/(r/min)总传动比1Y132S-45.51500144010.282Y132M2-65.510

6、009606.85比较两方案可见，方案1选用的电动机虽然质量价格较低，但总传动比大。为了使传动装置结构紧凑，决定选用方案2。3.3 选择电动机的型号Y132M2-6型电动机外形及安装尺寸中心高H外形尺寸L(AC/2+AD)HD底角安装尺寸AB132508（270/2+210）315216140地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸DE键的尺寸FGD1238801084 传动装置的运动和动力参数计算4.1分配传动比4.1.1 总传动比电动机型号为Y132M2-6，满载转速为，总传动比 4.1.2 各级传动比的分配选定V带的传动比则减速器的传动比4.2 各轴功率、转速和转矩的计算 （1）0轴：电动机轴（2）1轴

7、：减速器高速轴动力经减速器到高速轴中间有V带，故：（3）2轴：减速器低速轴动力经减速器到低速轴中有齿轮和轴承，故： （4）3轴传动滚筒轴 动力经低速轴到滚筒轴经历一对滚动轴承和联轴器，故： 0.874.05kw=140.13(r/min)Y132M2-6型电动机 各轴运动和动力参数的计算结果见表：轴的名称输入功率P/kw输入转矩T/(Nm)转速n/(r/min)电动机轴（0轴）4.0540.29960高速轴（1轴）3.8183.32436.36低速轴（2轴）3.70121.57140.31滚筒轴（3轴）3.63119.15140.31 传动形式与传动比汇总传动比效率2.200.943.110.

8、971.000.985 传动零件的设计计算5.1 V带传动的设计已知：电动机的输出功率，转速，减速器输入轴转速，方案A，二班制。1、确定V带型号 1）工作情况系数。 由教材表13-8得 2）计算功率 3）带型号 根据计算功率，查表教材图13-15，选用A型带。2、确定带轮的基准直径。1）小带轮基准直径。根据上文选用的A型带，查教材表13-9得，查教材图13-15得，故取。2）大带轮基准直径根据教材可知式中：V带传动的滑动率，通常，本题取=0.02，带入上式得应符合带轮基准直径系列，故查教材表13-9取（虽然使略有减少，但其误差5%，故允许）3） 验算带速 小带轮带速普通V带的最大带速，小带轮带

9、速在此范围内，故满足要求。3、 V带基准长度和中心距1）初定中心距。一般推荐按下式初步确定中心距： 本题初步选取中心距2） V带基准长度由教材公式可知，V带长度为 查教材表13-2，取V带的标准长度3）计算实际中心距。由教材公式可知 4、验算小带轮包角 5、确定V带的根数。由教材公式可知，V带的根数为其中，由教材表13-3，查得单根V带的基本额定功率 由教材公式可知，可计算V带的传动比由教材表13-5，根据上文得出的V带型号、传动比、小带轮转速， 查得。由教材表13-7，根据上文得出的，查得由教材表13-2，查的。将上述参数代入求V带根数的公式中，计算V带根数为故V带的根数取4跟。6、 求V带

10、的初拉力和作用在轴上的压力1）初拉力。由教材公式可知，单根V带的初拉力为由教材13-1查得，V带单位长度质量,代入上式可得单根V带的初拉力为作用在轴上的压力。轴号功率P/kW N /(r.min-1) /(Nm) i 06.72 97066.16 2.4 0.95 16.3 404 149.4 2 5.98120 476.6 23.510.97 35.80120 461.71 0.976 齿轮的设计计算1、 选择齿轮类型、精度等级、材料及确定许用应力。1）根据本文传动方案，本题选用直齿圆柱齿轮。2）本题的带式运输机为一般工作机器，速度不高，故 根据教材表11-2选择齿轮精度为7级。3）由于本题

11、的载荷为中等冲击，且为单向运转，所以齿轮采用软齿面。根据教材11-1，选用齿轮材料及力学性能如下。6.1 齿轮材料和热处理的选择 小齿轮选用45号钢，调质处理，齿面硬度为250HBS 大齿轮选用45号钢，正火处理，齿面硬度为200HBS6.2 齿轮几何尺寸的设计计算6.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸 由机械零件设计手册查得 ,SHlim = 1 =3.51 由机械零件设计手册查得 ZN1 = ZN2 = 1 YN1 = YN2 = 1.1 由 小齿轮的转矩 (Nm)1. 选载荷系数K 由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。查机械原理与机械零件教材中表

12、得，取K1.12. 计算尺数比 =3.513. 选择齿宽系数 根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取14. 计算小齿轮分度圆直径 = = 88.4( mm) 5. 确定齿轮的齿数和 =30 =105.3 取 Z2 = 105 6. 实际齿数比 =3.5 齿数比相对误差 =0.00295% 允许 7. 模数为 m=2.95 齿宽 按表4-1取m=3mm,实际的=,中心距 Z1 = 30Z2 =105=90mm=315mm 6.2.2 齿轮弯曲强度校核 验算轮齿弯曲强度1、 计算两齿轮齿根的弯曲应力 由图11-8得 =2.6 =2.27 由式（11-5） 由此可知

13、齿轮的弯曲强度足够 6.2.3 齿轮几何尺寸的确定齿顶圆直径 由机械零件设计手册得 h*a =1 c* = 0.25 (mm)齿距 P = 33.14=9.42(mm) 齿根高 齿顶高 齿根圆直径 6.3 齿轮的结构设计 小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的关尺寸计算如下：轴孔直径 d=50轮毂直径 =1.6d=1.650=80轮毂长度 轮缘厚度 0 = (34)m = 68(mm) 取 =8轮缘内径 =-2h-2=321-26.75-28= 291.5(mm)取D2 = 292(mm) 腹板厚度 c=0.3=0.366=19.8 =96mm=321mmP=9.42mm

14、hf=3.75mmha=3mmdf1=82.5mmdf2=307.5mm取c=20(mm)腹板中心孔直径=0.5(+)=0.5(80+292)=186(mm)腹板孔直径=0.25（-）=0.25（292-80）=53(mm) 取=30(mm)齿轮倒角n=0.5m=0.53=1.5齿轮工作如图2所示：7 轴的设计计算7.1 轴的材料和热处理的选择由机械零件设计手册中的图表查得选45号钢，调质处理，HB217255=650MPa =360MPa =280MPa7.2 轴几何尺寸的设计计算 7.2.1轴，高速轴的设计(1) 确定输入轴上各部位的尺寸（如图）1.选择轴的材料，确定许用应力。由已知条件知

15、减速器传递的功率属于中小功率，对材料无特殊要求，故选用45钢并经调质处理。查书强度极限B=650MPa，许用弯曲应力【-1b】=60MPa。2. 按钮转强度估算轴径。确定轴各段直径和长度从大带轮开始右起第一段，由于带轮与轴通过键联接，则轴应该增加3%5%，取D1=30mm，又带轮的宽度B=（Z-1）e+2f=（5-1）15+29=78mm，则第一段长度L1=80mm右起第二段直径取D2=38mm根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为30mm，则取第二段的长度L2=70mm右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴

16、向力为零，选用6208型轴承，其尺寸为dDB=408018，那么该段的直径为D3=40mm，长度为L3=20mm（因为轴承是标准件，所以采用基孔制，轴与轴承间为过盈配合P7/h6）右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D4=48mm，长度取L4= 10mm右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为d5=78 径为68.75mm轮的宽度为70mm，则，此段的直径为D5=78mm，长度为L5=70mm右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D6=48mmL6=10mm，用基孔制，轴与轴承间为过盈配合P7/h6）右起第七段，该段为滚动

17、轴承安装出处，取轴径为D7=40mm，长度L7=18mm（2）求齿轮上作用力的大小、方向：小齿轮分度圆直径：d1=68.75mm作用在齿轮上的转矩为：T= 9.55106P/n=115746Nmm求圆周力：Ft, Ft=2T2/d2=2115746/68.75=3367.1563N求径向力Fr, Fr=Fttan=3367.1563tan200=1254.1006NFt，Fr的方向如下图所示FHA=FHB=Ft/2=3367.1563/2=1683.578N-截面处的弯矩为: MHC1=1683.57857.5=96805.7436Nmm-截面处的弯矩为：MHC2=1683.57820=336

18、7.156 Nmm（3）、作垂直平面内的弯矩图:支点反力。FVA=650.8787、FVB=603.2218-截面左侧的弯矩为：Mvi左=34685.2535 Nmm-截面右侧的弯矩为：Mvi右=13017.574 Nmm做合成弯矩图：-截面：Mi左=90378.56、Mi右=34848.307求当量弯矩，修正系数a=0.6-截面：Mei=77700.5 Nmm，-截面：Meii=70576.817 Nmm由图14.21可以看出截面-，-所受弯矩相同，但弯矩MeiMeii，且轴上还有键槽，但由于轴径d4d3，故也应对截面-进行校核。-截面：e= MD/W=2.3911mpa-截面：e= MD/

19、W=11.027mpa查教材272页表14.2得【-1b】=60MPa，满足e【-1b】的条件，故设计的轴有足够的强度，并有一定的余量。受力图如下 7.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径从动轴=c=115=41.8考虑键槽 =41.81.05=44.0选取标准直径=467.2.2 轴的结构设计根据轴上零件的定位、装拆方便的需要，同时考虑到强度的原则，主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。7.2.3 轴的强度校核从动轴的强度校核 圆周力 =2000461.73/218=4236.06径向力 =tan=4236.06tan20=1541.8 由于为直齿轮，轴向力=0L=110mm =0.5=0.51

20、541.8=770.90=0.5L=770.901100.5/1000=42.40=0.5=0.51541.8 =770.9=0.5L=770.91100.5/1000=42.3 转矩T=158.872 校核=59.90 =112.58 由图表查得，=55MPa d10=10=27.35(mm) 考虑键槽d=27.35mm 45mm 则强度足够8 轴承、键和联轴器的选择8.1 轴承的选择及校核考虑轴受力较小且主要是径向力，故选用单列深沟球轴承主动轴承根据轴颈值查机械零件设计手册选择6208 2个（GB/T276-1993）从动轴承6209 2个（GB/T276-1993）寿命计划：两轴承受纯径

21、向载荷P=1541.8 X=1 Y=0从动轴轴承寿命：深沟球轴承6209，基本额定功负荷=25.6KN =1 =3=635774预期寿命为：8年，两班制L=830016=38400轴承寿命合格从动轴承 2个8.2 键的选择计算及校核（一）从动轴外伸端d=42，考虑键在轴中部安装故选键1040 GB/T10962003，b=16，L=50，h=10，选45号钢，其许用挤压力=100MPa=46.54则强度足够，合格（二）与齿轮联接处d=50mm，考虑键槽在轴中部安装，故同一方位母线上，选键1452 GB/T10962003，b=10mm，L=45mm，h=8mm，选45号钢，其许用挤压应力=10

22、0MPa=33.09则强度足够，合格从动轴外伸端键1040 GB/10962003与齿轮联接处键1452 GB/T109620038.3 联轴器的选择 联轴器是将两轴轴向联接起来并传递扭矩及运动的部件并具有一定的补偿两轴偏移的能力，为了减少机械传动系统的振动、降低冲击尖峰载荷，联轴器还应具有一定的缓冲减震性能。联轴器有时也兼有过载安全保护作用。由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆装方便及经济问题，选用弹性套柱联轴器K=1.3=9550=9550选用TL8型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩=250，。采用Y型轴孔，A型键轴孔直径d=3240，选d=35，轴孔长度L=82TL8型弹性套住联

23、轴器有关参数选用TL8型弹性套住联轴器型号公称转矩T/(Nm)许用转速n/（r轴孔直径d/mm轴孔长度L/mm外径D/mm材料轴孔类型键槽类型TL625033003582160HT200Y型A型9 减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算及装配图9.1 润滑的选择确定9.1.1润滑方式1. 齿轮V=1.212 m/s 应用喷油润滑，但考虑成本及需要，选用浸油润2.轴承采用润滑脂润滑9.1.2润滑油牌号及用量1.齿轮润滑选用150号机械油，最低最高油面距1020mm，需油量为1.5L左右2.轴承润滑选用2L3型润滑脂，用油量为轴承间隙的1/31/2为宜9.2密封形式 1 .箱座

24、与箱盖凸缘接合面的密封选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法2. 观察孔和油孔等处接合面的密封在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封3 .轴承孔的密封闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部 轴的外伸端与透盖的间隙，由于V3（m/s），故选用半粗羊毛毡加以密封4. 轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部9.3减速器附件的选择确定列表说明如下：名称功用数量材料规格螺栓安装端盖12Q235M616GB 57821986螺栓安装端盖24Q235M825GB 57821986销定位235A640GB 1171986垫圈调整安装365Mn10GB 931987 螺母安装3M10G

25、B 61701986油标尺测量油面高度1组合件通气器透气19.4箱体主要结构尺寸计算 箱座壁厚=10mm 箱座凸缘厚度b=1.5 ,=15mm箱盖厚度=8mm 箱盖凸缘厚度=1.5 ,=12mm箱底座凸缘厚度=2.5 ,=25mm ,轴承旁凸台高度h=45，凸台半径R=20mm齿轮轴端面与内机壁距离=18mm大齿轮顶与内机壁距离=12mm小齿端面到内机壁距离=15mm上下机体筋板厚度=6.8mm , =8.5mm主动轴承端盖外径=105mm从动轴承端盖外径=130mm 地脚螺栓M16，数量6根齿轮浸油润滑轴承脂润滑齿轮用150号机械油轴承用2L3型润滑脂10 总结通过本次课程设计，我对机械设计

26、进一步加深了理解，同时也深深感到自己掌握的知识与实际需要还有很大的距离。由于时间紧迫，能力和经验有限，设计中难遇到了很多问题，所以这次的设计存在许多缺点，比如说齿轮的计算不够精确等等缺陷。完成这次设计虽然不容易，我却从这段时间内学到了许多实际知识，受益匪浅。其中我感受最深的是以下几点：第一、课程设计作为一种大开卷的形式考察我们，通过在网上查询资料和到图书馆查阅书籍，让我学到了许多我在课堂上学不到的知识，从而扩大了我的知识面，同时也进一步加深了我对课堂知识的理解。让我深深体会到了，仅仅学习书本上的理论知识是远远不够的，作为一名大学生，我们必须要有一定的实践能力和动手能力。第二、在这次课程设计当中

27、，画图是一项艰巨的任务，这就意味着我必须再一次熟悉CAD。事实也确是如此，通过这次设计，进一步加深了我对CAD的理解，同时让我学到了以前不知道的知识。另外，使我感受到自己目前所学到的计算机绘图知识对于我自己专业所需要的程度是远远不够的。因此，我觉得课程设计就是对我们所学知识最好的一种检验。第三、设计中学到了很多很容易被忽视的问题、知识点，培养了自己的耐心、细心、用心的性格。最后，我谈谈自己设计的单级减速器。从我的整个设计作品来看，确实存在一些问题：首先，在我选择齿轮的齿数时，由于次数选得不恰当，使得我的整个减速器相比之下比较笨重；其次，在选材方面，虽然，各项校核已符合标准，但我想应该还有更好更

28、经济的选择，在一定程度上，导致了材料的浪费；最后，我设计的减速器在零件上的搭配也不够完善，有待改进。参考文献1、 机械设计课程设计，孙岩等主编，北京理工大学出版社。2、 朱理，机械原理.高等教育出版社.20043、 机械设计课程设计，银金光等主编，中国林业出版社；北京希望电子出版社。4、 机械制图教材5、 机械设计基础教材6、 工程力学教材 6、其它机械类专业课程教材致谢非常感谢杨老师一学期以来的谆谆教导，让我收获颇丰。在课程设计中我遇到了许多难题，去请教杨老师，杨老师虽然特别忙，但他总是想方设法挤出时间来辅导我们做设计。在此祝愿您身体健康，工作顺利！在设计期间也得到了周围同学的细心帮助与耐心指导，才使得我能够完成设计。在此一并表示感谢！