东北大学机械设计课程设计zl10.docx
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东北大学机械设计课程设计zl10
1设计任务书
1.1题目名称设计胶带输送机的传动装置
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
稍微波动
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）
ZL-10
16000
0.24
400
850
2电动机的选择计算
2.1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。
2.2滚筒转动所需要的有效功率
传动装置总效率
查表17-9得
所以
2.3确定电动机的转速
滚筒轴转速
所需电动机的功率
查表27-1，可选Y系列三相异步电动机
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
Y132S-4
5.5
1500
1440
125.22
Y132M2-6
5.5
1000
960
83.48
为使传动装置结构紧凑，选用Y132M2—6型，额定功率5.5kW,同步转速1000r/min,满载转速960r/min。
查表27-2，电动机中心高H=132mm，外伸段D×E=38mm×80mm
3传动装置的运动及动力参数计算
3.1分配传动比
3.1.1总传动比
3.1.2各级传动比的分配
查表17-9取
减速器的传动比
高速级齿轮传动比
低速级齿轮传动比
3.2各轴功率、转速和转矩的计算
3.2.00轴
P=4.70kw,
n=960r/min,
T=9.55*4.70/960=46.76N*m
3.2.1Ⅰ轴（高速轴）
3.2.2Ⅱ轴（中间轴）
3.2.3Ⅲ轴（低速轴）
3.2.4Ⅳ轴（传动轴）
3.2.5Ⅴ轴（卷筒轴）
3.3开式齿轮的设计
3.3.1材料选择
小齿轮:
45#锻钢，调质处理，齿面硬度217--255HBS
大齿轮:
45#锻钢，正火处理，齿面硬度162--217HBS
3.3.2按齿根弯曲疲劳强度确定模数
按齿面硬度217HBS和162HBS计算
初取小齿轮齿数
则大齿轮齿数
计算应力循环次数
查图5-19
查图5-18（b），
由式5-32
取,
计算许用弯曲应力
由式5-31
查图5-14
查图5-15
则
取
初选综合系数，查表5-8
由式5-26
考虑开式齿轮工作特点m加大10%-15%，取m=12
3.3.3齿轮强度校核
取
则小齿轮转速为
查图5-4（d）查表5-3
由图5-7（a）
查表5-4
计算载荷系数
与相近，无需修正
计算齿根弯曲应力
3.3.4齿轮主要几何参数
4闭式齿轮设计
4.1减速器高速级齿轮的设计计算
4.1.1材料选择
小齿轮:
45#锻钢，调质处理，齿面硬度217--255HBS
大齿轮:
45#锻钢，正火处理，齿面硬度162--217HBS
按齿面硬度217HBS和162HBS计算
计算应力循环次数N
查图5-17（允许一定点蚀）
由式5-29
取（精加工）
查图5-16（b）,
由式5-28
4.1.2按齿面接触疲劳强度确定中心距
小轮转矩
初定螺旋角
初取，查表5-5
减速传动取
端面压力角
基圆螺旋角
由式5-42
由式5-41
由式5-39
取中心距
估算模数
取标准模数
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
修正螺旋角与初选相近,,可不修正
轮分度圆直径
圆周速度
查表5-6取齿轮精度为8级
4.1.3验算齿面接触疲劳强度
电机驱动,稍有波动,查表5-3
查图5-4（b）
齿宽
查图5-7（a）
查表5-4
载荷系数
齿顶圆直径
端面压力角
齿轮基圆直径
端面齿顶压力角
由式5-43
由式5-42
由式5-41
由式5-41
4.1.4验算齿根弯曲疲劳强度
查图5-18（b），
查图5-19
由式5-32
取
由式5-31
查图5-14
查图5-15
由式5-47计算，因，取
由式5-48
由式5-44
4.1.5齿轮主要几何参数
4.2减速器低速级齿轮的设计计算
4.2.1材料选择
小齿轮:
40Cr，调质处理，齿面硬度241--286HBS
大齿轮:
45#锻钢，调质处理，齿面硬度217--235HBS
按齿面硬度241HBS和217HBS计算
查图5-17（允许一定点蚀）
由式5-29
取（精加工）
查图5-16（b）,
由式5-28
4.2.2按齿面接触疲劳强度确定中心距
小轮转矩
初定螺旋角
初取，查表5-5
减速传动取
端面压力角
基圆螺旋角
由式5-42
由式5-41
由式5-39
取中心距
估算模数
取标准模数
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
修正螺旋角
与初选相近,,可不修正
轮分度圆直径
圆周速度
查表5-6取齿轮精度为8级
4.2.3验算齿面接触疲劳强度
电机驱动,稍有波动,查表5-3
查图5-4（b）
齿宽
查图5-7（a）
查表5-4
载荷系数
齿顶圆直径
端面压力角
齿轮基圆直径
端面齿顶压力角
由式5-43
由式5-42
由式5-41
由式5-41
4.2.4验算齿根弯曲疲劳强度
查图5-18（b），
查图5-19
由式5-32
取
由式5-31
查图5-14
查图5-15
由式5-47计算，因，取
由式5-48
4.2.5齿轮主要几何参数
5轴的设计计算
5.1高速轴的设计计算
轴的材料为选择45#,调质处理，传递功率
转速查表8-2
由于轴上有一个键槽，则
估定减速器高速轴外伸段轴径
查表17-2电机轴径轴伸长
则
取
根据传动装置的工作条件选用HL型弹性柱销联轴
名义转矩
查表11-1工作情况系数
计算转矩
查表22-1选TL6
公称转矩
许用转速
轴孔直径
取减速器高速轴外伸段轴径d=32mm,可选联轴器轴孔
联接电机的轴伸长
联接减速器高速轴外伸段的轴伸长
5.2中间轴的设计计算
轴的材料为选择45#,调质处理，传递功率，转速查表8-2
由于轴上有一个键槽，则
取
5.3低速轴的设计计算
轴的材料为选择40Cr,调质处理，传递功率，转速查表8-2
由于轴上有一个键槽，则
取
因为是小批生产，故轴外伸段采用圆柱形
根据传动装置的工作条件选用HL型弹性柱销联轴
名义转矩
查表11-1工作情况系数.k取1.25
计算转矩
查表22-1选TL9
公称直径
许用转速
6低速轴的强度校核
6.1绘制低速轴的力学模型
作用在齿轮的圆周力
径向力
轴向力
6.2求支反力
水平支反力
垂直支反力
6.3作弯矩、转矩图（上图）
水平弯矩
C点
垂直弯矩
C点左
C点右
合成弯矩
C点左
C点右
转矩
6.1.4作计算弯矩Mca图（上图）
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
C点左
C点右
D点
6.1.5校核该轴的强度
根据以上分析，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。
轴的材料为40Cr
查表8-1查表8-3
C点轴径
因为有一个键槽
D点轴径
因为有一个键槽
6.6精确校核轴的疲劳强度
Ⅰ-Ⅸ均为有应力集中的剖面，均有可能是危险剖面。
其中Ⅰ-Ⅲ剖面计算弯矩相同，Ⅱ、Ⅲ剖面相比较，只是应力集中影响不同。
可取应力集中系数值较大的值进行验算即可。
同理Ⅶ、Ⅷ剖面承载情况也接近，可取应力集中系数较大者进行验算。
校核Ⅰ、Ⅱ剖面的疲劳强度
Ⅰ剖面因键槽引起的应力集中系数查附表1-1（插值）
，
Ⅱ剖面因过渡圆角引起的应力集中系数查附表1-2
因Ⅰ、Ⅱ剖面主要受转矩作用，起主要作用，按Ⅰ键槽引起的应力集中系数计算
查表8-1
查附表1-4
查附表1-5
查表1-5，
取，
校核Ⅵ、Ⅶ的疲劳强度
Ⅵ剖面因配合（H7/r6）引起的应力集中系数查附表1-1
，
Ⅵ剖面因过渡圆角引起的应力集中系数查附表1-2
，
Ⅶ剖面因键槽引起的应力集中系数查附表1-1
，
按Ⅵ配合引起的应力集中系数校核Ⅶ剖面
Ⅵ剖面承受的弯矩和转矩分别为：
Ⅶ剖面产生正应力
，
Ⅶ剖面产生的扭剪应力及其应力幅、平均应力为
查附表1-4
查附表1-5,
查表1-5,
取，
其它剖面与上述剖面相比，危险性小，不予校核
7低速轴轴承的选择及其寿命验算
低速轴轴承选择一对30210圆锥滚子轴承
条件：
d=50mm,转速n=96.6r/min，工作环境多灰尘，载荷稍有波动，工作温度低于，预计寿命
7.1确定轴承的承载能力
查表21-3轴承30210的=55200N
7.2计算轴承的径向支反力
7.3作弯矩图（如前）
7.4计算派生轴向力S
查表9-830210轴承Y=1.5，C=722000，e=0.4
的方向如图
7.5求轴承轴向载荷
故1松2紧
7.6计算轴承的当量动载荷P
由
查表9-6
由
查表9-6
查表9-7
根据合成弯矩图取
，故按计算
查表9-4
故圆锥滚子轴承30210适用
8键联接的选择和验算
8.1低速轴上键的选择与验算
8.1.1齿轮处
选择键16×10其参数为L=56mm，t=6.0mm，
R=b/2=8mm，k=h-t=10-6=4mm，l=L-2R=56-2×8=40mm，d=54mm。
齿轮材料为40Cr，载荷平稳，静联接
查表2-1
8.1.2联轴器处
选择键14×9,其参数为L=70mm，t=5.5mm，
R=b/2=7mm，k=h-t=9-5.5=3.5mm，l=L-2R=70-2×7=56mm，d=48mm。
齿轮材料为45#钢，载荷稍有波动，静联接
查表2-1
8.2中间轴上键的选择与验算
选择键14×9GB1096-2003A型，其参数为L=40mm，t=5.5mm，
R=b/2=7mm，k=h-t=9-5.5=3.5mm，l=L-2R=5
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