完整版东北大学机械毕业课程设计说明书ZDL5B.docx
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完整版东北大学机械毕业课程设计说明书ZDL5B
机械设计基础课程设计说明书
题目：
设计用于胶带运输机的机械传动装置
班级：
矿物1201班
姓名：
陈克峰
学号：
指导教师：
成绩：
2014年12月16日
1.设计任务书4
1.1设计题目4
1.2工作条件4
1.3技术数据4
2.传动装置总体设计4
2.1电动机的选择4
2.1.1选择电动机系列4
2.1.2选择电动机功率4
2.1.3确定电动机转速5
2.2分配传动比6
2.3传动装置的运动和动力参数计算6
2.3.1各轴功率、转速和转矩的计算6
2.3.2各轴运动及动力参数列表7
3.传动零件的设计计算8
3.1减速器以外的传动零件设计计算8
3.1.1设计链传动8
3.2减速器以内的传动零件设计计算9
3.2.1设计齿轮传动9
4.轴的设计计算13
4.1初步确定轴的直径13
4.1.1高速轴及联轴器的设计13
4.1.2低速轴的设计计算14
4.2轴的强度校核14
4.2.1计算大齿轮上的作用力14
4.2.2绘轴的受力简图，求支座反力15
4.2.3作弯矩图16
4.2.4作转矩图17
4.2.5作当量弯矩图17
4.2.6校核轴的强度17
5.滚动轴承的选择及其寿命验算18
5.1低速轴轴承18
5.2高速轴轴承18
6.键联接的选择和验算19
6.1减速器大齿轮与低速轴的键联接19
6.2小链轮与减速器低速轴轴伸的联接20
6.3联轴器与减速器高速轴轴伸的联接20
7.联轴器的选择20
8.减速器的润滑及密封形式选择21
参考文献21
目录
1.设计任务书3
1.1设计题目3
1.2工作条件3
1.3技术数据3
2.传动装置总体设计3
2.1电动机的选择3
2.2分配传动比5
2.3传动装置的运动和动力参数计算5
3.传动零件的设计计算7
3.1减速器以外的传动零件设计计算7
3.2减速器以内的传动零件设计计算8
4.轴的设计计算12
4.1初步确定轴的直径12
4.2轴的强度校核13
5.滚动轴承的选择及其寿命验算17
5.1低速轴轴承17
5.2高速轴轴承17
6.键联接的选择和验算18
6.1减速器大齿轮与低速轴的键联接18
6.2小链轮与减速器低速轴轴伸的联接19
6.3联轴器与减速器高速轴轴伸的联接19
7.联轴器的选择19
8.减速器的润滑及密封形式选择20
参考文献20
1.设计任务书
1.1设计题目
设计用于胶带运输机的机械传动装置。
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（ms）
滚筒直径
D（mm）
滚筒长度
L（mm）
ZDL-5
1800
1.8
300
400
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
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。
2.1.2选择电动机功率
1）传动滚筒所需有效功率：
2）传动装置总效率：
按表2-11-1确定各部分效率如下:
弹性联轴器的效率
一对滚动轴承的效率
闭式齿轮传动的效率（暂定精度为8级）
开式滚子链传动的效率
一对滑动轴承的效率
传动滚筒的效率
传动装总效率
3）所需的电动机功率：
查表2-19-1（P158）,可选Y系列三相异步电动机Y132S-4
型，或选Y系列三相异步电动机Y132M2-6型，额定功率均为
，均满足
2.1.3确定电动机转速
1）传动滚筒轴工作转速：
现以同步转速为1500rmin及1000rmin两种方案进行比
较，查表2-18-1（P158）得电动机数据,计算总传动比列于下表：
方案号
电动机
型号
额定功率
kW
同步转速
rmin
满载转速
rmin
电动机
质量
kg
总传动比
1
Y132S-4
5.5
1500
1440
68
12.57
2
Y132M2-6
5.5
1000
960
84
8.38
比较两方案可见，方案1选用的电动机虽然质量和价格较
低，但总传动比较大。
为使传动装置结构紧凑，决定选用方案2。
电动机型号为Y132M2-6，同步转速为1000rmin。
由表2-19-1
（P158）和表2-19-2（P158）查得主要性能技术数据和安装尺寸：
额定功率P0kW
5.5
满载转速n0（rmin）
960
堵载扭矩额定扭矩
2.0
电动机外伸轴直径Dmm
38
电动机外伸轴长度Emm
80
电动机中心高Hmm
132
2.2分配传动比
总传动比：
据表2-11-1（P90）取链传动比：
则齿轮传动的传动比：
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：
即减速器高速轴，与电动机轴采用联轴器链接，传
动比，查表2-11-1（P90）弹性联轴器的传动效率，
则：
2轴：
即减速器低速轴，动力从1轴到2轴经历了1轴上的
一对滚动轴承和一对齿轮啮合，故发生两次功率损耗，计算效
率时都要计入，查表2-11-1（P90）一对滚动轴承的传动效率利率
，闭式齿轮传动的效率为（暂定齿轮精度为8
级），则：
3轴：
即传动滚筒轴，动力从2轴到此轴经历了2轴上的一
对滚动轴承和开式滚子链传动，故发生两次功率损耗，计算效
率时都要计入，查表2-11-1（P90）一对滚动轴承的传动效率为
，开式滚子链传动的效率为，则：
2.3.2各轴运动及动力参数列表
轴序号
功率P
kW
转速n
rmin
转矩T
N.m
传动
形式
传动比
i
效率
η
0
4.02
960
39.99
联轴器
1
0.99
1
3.98
960
39.59
齿轮传动
3.352
0.97
2
3.82
286.40
127.38
链传动
2.5
0.92
3
3.48
114.56
290.10
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
3.1.1设计链传动
1）确定链轮齿数:
由传动比取小链轮齿数,因链轮齿数最好为
奇数，；大链轮齿数,取,。
实际传动比：
2）确定链条节距：
查表10-16（教材P166）得，工况系数1.4
小链轮齿数系数：
取单排链，由表10-17（教材P166）取=1.0
由式，得
因为rmin，查图10-23（教材P164），得选链号
No12A，节距。
3）计算链长：
初选：
链长：
取
4）验算链速：
，适合。
5）选择润滑方式：
按,链号12A，查图10-26（教材P167）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
3.2.1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220—250HBS，
大齿轮选用45钢，正火处理，齿面硬度170—210HBS。
计算应力循环次数：
查图11-14（教材P187），（允许一定点蚀）取
，。
由图11-15（教材P187），得
。
取，由图11-13（b）（教材P186），得
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（教材P181）得：
由图11-7（教材P181）得：
因为是减速传动，，由式（11-17）（教材P182）
计算中心距：
查表2-11-2（P90）,在R40系列中取中心距。
估算模数：
取标准模数
确定齿数：
小齿轮齿数：
大齿轮齿数：
取，。
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（教材P185）,取齿轮精度为8级。
3）验算齿面接触疲劳强度：
计算载荷系数：
按电机驱动,载荷稍有波动,由表11-3（教材P176）,取：
计算，由图11-2（a）（教材
P177），按8级精度得：
齿宽。
由图11-3（a）（教材P177），按，考虑轴
的刚度较大和齿轮相对轴承为对称布置得：
由表11-4（教材P178），得：
载荷系数：
计算齿面接触应力：
由图11-4（教材P178），得，，所以：
由，查由图11-6（教材P180）得：
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，
由图11-10（教材P183）得：
，
由图11-11（教材P184）得，，
由图11-12（教材P184）得，（）
由图11-16（b）（教材P187），得，
，
由图11-17（教材P188），得，，
由图11-18（教材P188）得,
取，，由式（11-25）（教材P188）计算许
用弯曲应力：
故安全。
故安全。
5）齿轮主要几何参数：
，，，
齿宽，取
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）初步选定减速器高速轴外伸段轴径：
根据所选电机，则
2）选择联轴器：
联轴器所传递的标称扭矩：
根据传动装置的工作条件拟选用弹性柱销联轴器（GBT50
）查表16-1（教材P268），取工作情况系数
计算转矩
由表2-14-1（P114）可查得LH2号联轴器就可以满足转矩要
求（）。
但其轴孔直径（）
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（,）
3）最后确定减速器高速轴外伸直径为。
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
取（按标准密封圈尺寸取值）
根据轴承取标准值，取
查表2-13-1（P106），选6209型号的深沟球轴承。
轴承
型号为6209GBT
4.2轴的强度校核
4.2.1计算大齿轮上的作用力
转矩
圆周力
径向力
轴向力
4.2.2绘轴的受力简图，求支座反力
1）垂直面支座反力
据，得
据，得
2）水平面支座反力
据，得
据，得
受力简图如图（b）
4.2.3作弯矩图
1）垂直面弯矩MY图
A点
C点
垂直面弯矩图如图（c）
2）水平面弯矩MZ图
A点
C点
水平面弯矩图如图（d）
3）合成弯矩图
A点
C点
合成弯矩图如图（e）
4.2.4作转矩图
转矩图如图（f）
4.2.5作当量弯矩图
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