东北大学机械学院机械设计课程设计报告zl-20b

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1、-本设计要求的转矩较大，故局部齿轮和轴选用40Cr为材料，如转矩较小，可使用45#钢机械设计课程设计说明书机械工程与自动化学院机械工程及自动化专业 机械 班 *： 设计者： 指导教师：2013年6月19日目 录1. 设计任务书32. 电动机的选择计算33. 传动装置的运动与动力参数的选择和计算44. 传动零件的设计计算95. 轴的设计计算186. 轴的强度校核197. 滚动轴承的选择和寿命验算248. 键联接的选择和验算259. 联轴器的选择2610. 减速器的润滑及密封形式2611. 参考资料26一设计任务书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

2、批量102多灰尘稍有波动小批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)ZL-20480000.244001000二电动机的选择计算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，封闭式构造，电压380V，Y系列。2） 选择电动机功率滚筒转动所需要的有效功率为传动 按表4.2-9取:弹性联轴器效率弹联=0.99闭式齿轮啮合效率 齿=0.97 联轴器效率 联=0.99滚动轴承效率 承=0.99开式齿轮啮合效率 开齿=0.94滚筒效率 筒=0.96 则传动总效率所需的电动机的功率为3).选择电机的转速滚筒轴转速为查表4.12-1选Y

3、型三相异步电动机Y180L6型，额定功率 15kw, 同步转速1000r/min,满载转速970r/min。同时，由表4.12-2查得电动机中心高 H=180mm，外伸轴段 DE=48mm 110mm。传动总效率=0.791所需的电动机功率选Y型三相异步电动机Y180L6型三传动装置的运动及动力参数计算一. 分配传动比1） 总传动比: 2各级传动比的粗略分配根据总传动比i=83.33，以及各种机械传动推荐的传动比*围，各级传动比分配如下：由表4.2-9 取则减速器的传动比：取两级齿轮减速器高速级齿轮传动比为：减速箱内低速级齿轮传动比为二各轴功率、转速和转矩的计算1 0轴：即电动机的主动轴2 轴

4、：即减速器的高速轴 3.轴：即减速器的中轴总传动比:i=83.33 4.轴：即减速器的低速轴5. 轴：即传动轴 6.轴：即传动滚筒轴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014.223970140弹性联轴器1.00.9914.081970138.63闭式齿轮4.330.9613.522224.02576.44闭式齿轮3.210.9612.98569.791776.86联轴器1.00.9812.72769.791741.55开式齿轮60.9411.83111.639715.05三 设计开式齿轮小齿轮 40Cr 外表淬火 齿面硬度 48-55HR

5、C大齿轮 45#钢 外表淬火 齿面硬度 40-50HRC按齿根弯曲疲劳强度确定模数初选小轮的齿数为 Z5=20，则，应力循环次数N1=60n4jLsh=6069.791(1030016)=2.0108N2=N1/i=3.3107初选,由图5-18b，得由图5-19，得由图 5-15，得由图 5-14，得 初取由式5-32，得Y*=1.0。取YST=2.0，SFmin=1.4由式5-31计算许用弯曲应力 取计算 取KYE=1.1，由表5-3，按电机驱动载荷稍有波动 取KA=1.10 得Kv=1.001。 由表5-4，K=1.2按机械原理知识计算重合度齿顶圆直径 . z.-压力角 齿轮基圆直径 齿

6、顶压力角与KtYEt相近，无需修正则m=6开式齿轮主要参数Z5=20 i=6 d5=120 da5=132 df5=105 b5=84Z6=120 m=6 d6=720 da6=732 df6=705 b6=90开式齿轮i=6m=6mmz4=20,z5=120四传动零件的设计计算一减速器高速级齿轮的设计计算1） 材料的选择：高速级的小齿轮选择40Cr,说明淬火。齿面硬度为48-55HRC大齿轮材料选用45钢,说明淬火。齿面硬度为40-50HRC计算应力循环次数查图5-17，ZN1=1.0 ZN2=1.05由式5-29，Z*1=Z*2=1.0 ，取SHmin=1.0 ZW=1.14 ZLVR=0

7、.92由图516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T1=138000Nmm初定螺旋角=初取由表5-5得减速传动,取。由式5-41计算ZH端面压力角基圆螺旋角由式5-39计算中心距a取中心距a=140mm。估算模数 mn=(0.0070.02)a=1.053 mm取标准模数mn=2mm。小齿轮齿数 取整，大齿轮齿数 。取整，实际传动比 =4.26传动比误差，在允许*围内。修正螺旋角与初选=130相近,ZHZ可不修正. 齿轮分度圆直径 中心距a=140mm模数mn=2mmz1=26，z2=111螺旋角圆周速度 ,(3) 验算齿面接触疲劳强度 由表5-3,取KA=1.35

8、。由图5-4b，按8级精度和，得Kv=1.04齿宽。b/d1=56/50.88=1.1006由图5-7a，得K=1.113。由表5-4，得K=1.4。载荷系数计算重合度齿顶圆直径端面压力角齿轮基圆直径端面齿顶压力角齿轮分度圆直径齿轮精度为8级则 则齿面接触应力（4） 验算齿根弯曲疲劳强度由图5-18b，得由图5-19，得由图 5-15，得 取YST=2.0，SFmin=1.4由式5-31计算许用弯曲应力由图5-14得YFa1=2.65，YFa2=2.22由图5-15得YSa1=1.93，YSa2=1.961.0，5齿轮主要几何参数z1=26,z2=111,u=4.33mn=2mm,=11.88

9、0,mt=mn/cos=2/cos11.880=2.04mm,d1=53.36mm,d2=227.83mm,da1=54.88mm,da2=2221.24mm,df1=48.36mm, df2=222.83mma=140mm,b2=b=56mm,b1=b2+(510)=65mm二减速器低速级齿轮的设计计算1).材料的选择：高速级的小齿轮选择40Cr,说明淬火。齿面硬度为48-55HRC大齿轮材料选用45钢,说明淬火。齿面硬度为40-50HRC计算应力循环次数查图5-17，ZN3=1 ZN4=1.05，由式5-29，Z*3=Z*4=1.0 ，取SHmin=1.0 ZW=1.14 ZLVR=0.9

10、2按齿面硬度50HRC，45HRC，由图5-16b，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T1=576440Nmm初定螺旋角=，初取，由表5-5得减速传动，;取由式5-41计算ZH端面压力角基圆螺旋角由式5-39计算中心距a取中心距a=170mm。估算模数mn=(0.0070.02)a=1.193.4mm取标准模数mn=2.5mm。中心距a=170mm模数mn=2.5mm小齿轮齿数大齿轮齿数取z3=32，z4=102实际传动比传动比误差在允许*围内。修正螺旋角与初选=130相近,ZHZ可不修正. 齿轮分度圆直径 圆周速度,由表5-6,取齿轮精度为8级.(3) 验算齿面

11、接触疲劳强度由表5-3,取KA=1.25。由图5-4d，按8级精度和，得Kv=1.024。齿宽b/d3=68/82.10=0.828由图5-7a，得K=1.08。由表5-4，得K=1.4。载荷系数 齿顶圆直径z3=32，z4=102齿轮精度为8级端面压力角齿轮基圆直径端面齿顶压力角由式5-39,计算齿面接触应力4验算齿根弯曲疲劳强度由图5-18c，得，由图5-19，得YN3=1.0，YN4=1.0由式5-32，mn=2.5mmTC =207.95 Nm, n=3300r/minn=970r/min取减速器高速轴外伸轴段轴径d=40mm可选联轴器轴孔直径d1=38mm,d2=d=35mm因为是小

12、批生产，故轴外伸段采用圆柱形。二中间轴的设计轴的材料为45钢, 调质处理，传递功率13.52W 转速=224.02min。由表-，取A0=110，取45三低速轴的设计计算轴的材料为45钢，传递功率12.98，转速69.79in。由表-，取A0=100,因轴端处需开一个键槽，轴径加大，取60。因为是小批生产，故轴外伸段采用圆柱形。六.输出轴的强度校核低速轴的材料取40Cr，调质处理查表81 得查表83 得（1） 绘轴的受力简图，求斜齿轮上作用分力及支反力。 Fa4 RAyFt4 RByT1RAz Fr4 R ByrRA*DA136C 72 B L1=136mm L2=72mm.垂直面支反力由得由

13、得b. 水平面支反力由得，由得，2)作弯矩图a. 垂直面弯矩Mz图 C点b. 水平面弯矩My图 156N.mC点左边合成弯矩图 448N.mC点左边（） 作转矩T图（） 作计算弯矩Mca图 835 448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=0.6 C点左边C点右边D点（） 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。C点轴径考虑到键槽的影响轴径加大5%。该值小于原设计该点处轴径72mm，故平安。D点轴径 考虑到键槽的影响轴径加大5%。该值小于原设计该点处轴径60mm，故平安。6准确校核轴的疲劳强度剖面因键槽引起的应力集中

14、系数由附表1-1，查得，剖面因过渡圆角引起的应力集中系数由附表1-2：按插值法查得 ，因、剖面主要受转矩作用，起主要作用，故校核剖面。剖面产生的45钢的机械性能查表8-1，得，绝对尺寸影响系数由附表1-4，得，外表质量系数由附表1-5，得,查表1-5，得，剖面平安系数取，所以剖面平安。b.校核剖面的疲劳强度剖面因配合(H7/r6)引起的应力集中系数由附表1-1，查得，因过渡圆角引起的应力集中系数由附表1-2：所以，。应按过渡圆角引起的应力集中系数校核剖面。剖面承受的弯矩和转矩分别为剖面产生正应力及其应力幅、平均应力为剖面产生的扭剪应力及其应力幅、平均应力为由附表1-4，查得,，外表质量系数由附

15、表1-5，得,外表质量系数同上，剖面的平安系数按配合引起的应力集中系数计算，,所以剖面平安。其它剖面与上述剖面相比，危险性小，不予校核。七 滚动轴承的选择及其寿命验算低速轴轴承选择一对30214圆锥滚子轴承。低速轴轴承校核工作条件：轴的转速n=69.79r/min，工作中稍有波动，工作温度低于，预计寿命（） 计算径向支反力 由轴的强度校核得轴承支反力 则（） 计算派生轴向力查表9-8，S=R/2Y,查表9-6-3,30214轴承Y=1.4,e=0.42,(3)求轴承的轴向载荷A 由图可知，轴系有向左移动趋势，轴1被压紧且 所以 (4)计算当量动载荷P由e=0.4，查表9-10得 *1=0.40

16、，Y2=1.5由e=0.4, 查表9-10得 *B=1，YB=0由表9-7，查取，轴承受力矩载荷，所以 (5)校核轴承寿命因P1P2，故按P1计算故圆锥滚子轴承30214适用八 键联接的选择和验算低速轴上键的选择与验算(1) 齿轮处由轴的构造设计知，该轴段直径d=67mm长度L=65mm,所以选择键 2056GB1095-79，其构造参数为b=20mm h=12mm l=50mm齿轮材料为40Cr钢，载荷稍有波动，联接方式为静联接。 因，故平安。(2)联轴器处由轴的构造设计及联轴器的选择可知，该轴段直径d=60mm，长度L=107mm所以选择键1670 GB1095-79，其构造参数为b=16

17、mm h=10mm l=100mm联轴器材料为40Cr钢，载荷稍有波动，联接方式为静联接。所以 因=115mpa，故平安。九 联轴器的选择(1)低速轴轴端处选择TL6联轴器 GB5014-85 名义转矩T=9550=9550(15/970)=147 Nm 计算转矩为TC=KT=1.5147=220.5Nm250NmTC=220.5Nm, n=2800r/minn=960r/min (2) 高速轴轴端处选择HL6联轴器 GB5014-85, 名义转矩T=95509550( 12.985/69.79)=1776Nm 计算转矩为TC=KT=1.51776=2664Nm3150NmTC=2664Nm,

18、 n=2800r/minn=69.79r/min十 减速器的润滑及密封形式选择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。油标尺M12,材料Q235A。密封圈选用GB13871-92旋转轴唇型密封圈。十一.参考文献:1 孙志礼 何雪宏 何韶君 著 ： 冶金工业 19982 巩云鹏 孙德志 喻子建 著 ： 冶金工业 19993 机械设计使用手册轴承寿命圆锥滚子轴承30214适用齿轮处选择键 2050GB1095-79平安联轴器处选择键16100 GB1095-79平安高速轴轴端处选择TL6联轴器 GB5014-85低速轴轴端处选择HL6联轴器 GB5014-85. z.