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1、 機械設計基礎課程設計說明書 題目： 設計用于膠帶運輸機的機械傳動裝置 專 業(yè)：材料成型及控制工程 班 級：成型1104 設計者：鞠英男 學 號：20110399 指導教師：陳良玉  0 / 37 目錄 1. 設計任務書 2 1.1. 設計題目 2 1.2. 工作條件 2 1.3. 技術(shù)數(shù)據(jù) 2 2. 電動機的選擇計算 2 2.1. 選擇電動機系列 2 2.2. 選擇電動機的功率及轉(zhuǎn)速 2 2.3. 選擇電動機的型號 3 3. 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 4 3.1. 分配傳動比 4 3.2. 各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計算

2、 4 4. 傳動零件的設計計算 6 4.1. 減速器以外的傳動零件（鏈傳動）的設計計算 6 4.2. 減速器以內(nèi)的傳動零件（齒輪）的設計計算 7 5. 軸的設計計算 11 5.1. 減速器高速軸的設計 11 5.2. 減速器低速軸的設計 12 6. 滾動軸承的選擇及其壽命計算 15 6.1. 減速器高速軸滾動軸承的選擇及其壽命計算 15 6.2. 減速器低速軸滾動軸承的選擇及其壽命計算 16 7. 鍵連接的選擇和驗算 19 7.1. 減速器大齒輪與低速軸的鍵連接 19 7.2. 小鏈輪與減速器低速軸軸伸的鍵連接 19 7.3. 聯(lián)軸器與減速器高速軸軸伸的鍵連接 19

3、 8. 聯(lián)軸器的選擇 20 9. 減速器的其他附件 20 10. 潤滑和密封 21 10.1. 減速器齒輪傳動潤滑油的選擇 21 10.2. 減速器軸承潤滑方式和潤滑劑的選擇 21 10.3. 減速器密封裝置的選擇、通氣器類型的選擇 21 11. 整體裝配 21 12. 參考文獻 23 1. 設計任務書 1.1. 設計題目 設計膠帶傳輸機的傳動裝置 1.2. 工作條件 工作年限 工作班制 工作環(huán)境 載荷性質(zhì) 生產(chǎn)批量 10 2 多灰塵 稍有波動 小批 1.3. 技術(shù)數(shù)據(jù) 題號 滾筒圓周力F (N) 帶速v (m/s) 滾筒直徑

4、D (mm) 滾筒長度L (mm) ZDL 2200 1.5 280 500 2. 電動機的選擇計算 2.1. 選擇電動機系列 根據(jù)工作要求及工作條件應選用三相異步電動機，封閉自扇 冷式結(jié)構(gòu)，電壓380伏，Y系列電動機 2.2. 選擇電動機的功率及轉(zhuǎn)速 1.1. 1. 2. 2.1. 2.2. 2.2.1. 卷筒所需有效功率 PW=3.30kW 1.2. 2.2.2. 傳動總效率 根據(jù)表2-11-1確定各部分的效率: 彈性聯(lián)軸器效率 η1=0.99 一對滾動球軸承效率

5、 η2=0.98 閉式圓柱齒輪的傳動效率 η3=0.97（暫定8級） 開式鏈傳動效率 η4=0.92 一對滑動軸承的效率 η5=0.97 運輸滾筒的效率 η6=0.96 η=0.7901 1.3. 1.4. 2.2.3. 所需電動機的功率 Pr=4.18kW 按工作要求及工作條件選用三相異步電動機，封閉自扇冷式 結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y系列。 查表2-19-1可選的Y系列三相異步電動機：

6、Y132S-4型，額定P0=5.5kW； 或選Y132M2-6型，額定P0=5.5kW。 均滿足 P0>Pr ，因此初步這樣選擇。 1. 2. 2.1. 2.2. 2.2.1. 2.2.2. 2.2.3. 2.2.4. 確定電動機轉(zhuǎn)速 傳動滾筒轉(zhuǎn)速 nw=102.4r/min 2.3. 選擇電動機的型號 現(xiàn)以同步轉(zhuǎn)速為1500r/min、1000r/min兩種方案比較， 查得電動機數(shù)據(jù)，計算總傳動比結(jié)果列于下表 方案號 電動機型號 額定功率/kW 同步轉(zhuǎn)速 /(r/min) 滿載轉(zhuǎn)速/(r/min) 電動機質(zhì)量/kg

7、 總傳動比 1 Y132S-4 5.5 1500 1440 68 14.06 2 Y132M2-6 5.5 1000 960 84 9.38 比較兩種方案，方案1選用的電動機使總傳動比較大。 為使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊且價格經(jīng)濟，選用方案2。電動機型號 為Y132M2-6。由表2-19-2查得其主要性能數(shù)據(jù)列于下表 電動機額定功率/kW 5.5 電動機滿載轉(zhuǎn)速/(r/min) 960 電動機軸伸直徑D/mm 38 電動機軸伸長度E/mm 80 電動機中心高H/mm 132 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 2.0 1. 2. 3. 傳動裝

8、置的運動和動力參數(shù)計算 1. 2. 3. 3.1. 分配傳動比 3.1.1. 總傳動比 3.1.2. 各級傳動比的分配 查表2-11-1 取鏈傳動的傳動比為i鏈=2.5 則減速器傳動比 3.2. 各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計算 0軸：0軸即電動機的主動軸 P0=Pr=4.18kW n0=960r/min 1軸：1軸即減速器的高速軸 P1= P0×η1

9、=4.18×0.99=4.14kW 2軸：2軸即減速器的低速軸 η12=0.98×0.97=0.95 P2= P1×η12=4.14×0.95=3.93kW 3軸：3軸即傳動滾筒軸 η23=0.98×0.92=0.90 P3= P2×η23=3.93×0.90=3.54kW 各軸運動及動力參數(shù)列表示 軸序號 功率P /kW

10、轉(zhuǎn)速n/(r/min) 轉(zhuǎn)矩T /(N.m) 傳動形式 傳動比i 效率η 0 4.18 960 41.58 彈性聯(lián)軸器 1 0.99 1 4.14 960 41.18 閉式齒輪傳動 3.752 0.95 2 3.93 255.86 146.69 開式鏈傳動 2.5 0.90 3 3.54 102.34 330.34 4. 傳動零件的設計計算 4.1. 減速器以外的傳動零件（鏈傳動）的設計計算 4.1.1. 確定鏈輪齒數(shù) 由傳動比取 小鏈輪齒數(shù) 取=25 z1=25 大鏈輪齒數(shù) 取=63 z2

11、=63 實際傳動比 i鏈=2.52 4.1.2. 確定鏈條節(jié)距 由式 查教材表10-16得，工況系數(shù)1.4 小鏈輪齒數(shù)系數(shù) 取雙排鏈，查教材表10-17，得=1.7 P0=2.42kw 因為 查教材圖10-23，選鏈號No10A，節(jié)距p=15.875mm p=15.875mm 4.1.3. 計算鏈長 初選 =40p=4015.875=635mm 鏈長 取 =126節(jié)

12、 Lp=126節(jié) 由于中心距可調(diào)，實際中心距a≈635mm 4.1.4. 驗算鏈速 v＜15 m/s 適合 4.1.5. 選擇潤滑方式 按v=1.692m/s,鏈號10A，查教材圖10-26選用滴油潤滑。 4.1.6. 作用在軸上的力 由式計算有效圓周力 Fe=2322.70N 作用在軸上的力 FQ≈2787.24N 4.1.7. 鏈輪尺寸及結(jié)構(gòu) 分度圓直徑 d1=126.662mm

13、 d2=318.643mm 4.2. 減速器以內(nèi)的傳動零件（齒輪）的設計計算 4.2.1. 材料的選擇 小齒輪選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度217—255HBS 大齒輪選用45號鋼，正火處理，齒面硬度162—217HBS 計算應力循環(huán)次數(shù)N 查教材圖11-14得ZN1=1.0 ZN2=1.04（允許一定的點蝕） 由教材圖11-15得ZX1=ZX2=1.0 取SHmin=1.0 由教材圖11-13（b），得 , 由式計算許用接觸應力 因，計算中取 4.2.2. 按齒面接觸強度確定中心距 小輪轉(zhuǎn)

14、矩 初定螺旋角β=12°，由教材圖11-20得Zβ=0.99 初取，由教材表11-5得 由教材圖11-7得， 減速傳動，，取， 由式計算中心距a 查表2-11-2,取中心距a=140mm a=140mm 估算模數(shù)mn，根據(jù)經(jīng)驗公式 mn=(0.007~0.02)a=(0.007~0.02)×140=0.98~2.8mm, 取標準模數(shù)mn=2.5mm mn=2.5mm 計算齒數(shù) z1 z2 小齒輪齒數(shù)：

15、 大齒輪齒數(shù)：z2=uz1=3.752×23.05=84.50 取z1=24，z2=86 z1=24，z2=86 精確計算螺旋角β cosβ=mnz1+z22a=2.5×(24+86)2×140=0.98 β=11°28′42″ 與初選β=12°接近，可不修正 β=11°28′42″ 驗算傳動比誤差 要求i理 =3.752 而實際傳動

16、比 i齒=3.583 傳動比誤差 在允許范圍內(nèi)。 齒輪分度圓直徑 d1=mn·z1/cosβ=2.5×24/cos11°28′42″=61.224mm d1=61.224mm d2=mn·z2/cosβ=2.5×86/cos11°28′42″=219.388mm d2=219.388mm 圓周速度 v=2.92m/s 由教材表11-6,取齒輪精度為8級。 4.2.3. 驗算齒面接觸疲勞強度 按電機驅(qū)

17、動,載荷稍有波動,由表11-3,取KA=1.25 由教材圖11-2（b） 按8級精度和 得Kv=1.06 齒寬。 b=56mm 由教材圖11-3(a)，按b/d1=56/61.224=0.914 考慮軸剛度較大和齒輪相對軸承為非對稱布置，取 Kβ=1.08 由教材表11-4，得Kα=1.2 載荷系數(shù) K=1.717 由教材圖11-4，按zv1=z1/cos3β=24/ cos311°28′42″=25.5 zv2=z2/cos3β=86/ cos311°28′42″=91.4 得 ，

18、， 所以 由教材圖11-6得， 由式（11-31）計算齒面接觸應力 4.2.4. 驗算齒根彎曲疲勞強度 按zv1=25.5，zv2=91.4, 由教材圖11-10得，Y=2.66，Y=2.23 由圖教材11-11得，， 由圖教材11-12得， 由圖教材11-21得，Yβ=0.90 由圖教材11-16（b），得， 由圖教材11-17，得Y=1.0，Y=1.0 由圖教材11-18得,Y=Y=1.0 取Y=2.0，S=1.4 由式計算許用彎曲應力 4.2.5. 齒輪主要幾何參數(shù)

19、 z1=24, z2=86, u=3.752， mn=2.5 mm，β=11°28′42″， mt= mn / cosβ=2.5/ cos11°28′42″=2.551mm d1=mn·z1/cosβ=2.5×24/cos11°28′42″=61.224mm d2=mn·z2/cosβ=2.5×86/cos11°28′42″=219.388mm mm, mm mm mm

20、 , 取 b1=b2+(5~10)=62mm 5. 軸的設計計算 5.1. 減速器高速軸的設計 5.1.1. 選擇軸的材料 高速軸：選擇材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。 5.1.2. 根據(jù)電動機軸直徑估算軸伸直徑 根據(jù)所選電機軸伸 T0=41.58N.m 則d=(0.8～1.0) D=(0.8～1.0)×38=30.4～38mm 5.1.3. 選擇聯(lián)軸器，設計軸的結(jié)構(gòu)，初選滾動軸承 選擇聯(lián)軸器 擬選用LT型彈性套柱銷聯(lián)軸器（GB/T 4323-2002）。 KA=1.5，計算轉(zhuǎn)矩為 ==1.5&#

21、215;41.58=62.37N.m 根據(jù)=62.37N.m,從表2-14-2可查LT6號聯(lián)軸器 設計軸的結(jié)構(gòu) .根據(jù)初選的聯(lián)軸器型號，由聯(lián)軸器軸孔直徑確定減速器高速 外伸段直徑為d=32mm,L聯(lián)=55mm 初選滾動軸承 根據(jù)半徑初選圓錐滾子軸承（GB/T 97-1994），型號30208 5.1.4. 求小齒輪上的作用力 轉(zhuǎn)矩T=T1=41.18N.m 圓周力 Ft=1345.22 N 徑向力 Fr=499.61N 軸向力 =273.16N 5.2. 減速器

22、低速軸的設計 5.2.1. 選擇軸的材料 低速軸：選擇材料為45號鋼，正火處理。 5.2.2. 按轉(zhuǎn)矩初步估算軸伸直徑 由于受鍵槽影響加大5%，取d0=32mm 5.2.3. 設計軸的結(jié)構(gòu)，初選滾動軸承 設計軸的結(jié)構(gòu) 初選滾動軸承 根據(jù)半徑初選圓錐滾子軸承（GB/T 97-1994），型號30208 5.2.4. 軸的計算簡圖 5.2.5. 求垂直面內(nèi)的支撐反力，作垂直面內(nèi)的彎矩圖 垂直面支反力 L1=90mm, L2=L3=54mm RAY=672.61N

23、 RBY=672.61N 垂直面彎矩MY圖 A點，MAy=0N?mm MAy=0N?mm C點 ， McY=36321N.mm 5.2.6. 求水平面內(nèi)的支撐反力，做水平面內(nèi)的彎矩圖 水平面支反力 　 RAZ=5082.30N RBZ=1795.45N 水平面彎矩MZ圖 A點，MAZ=FQL1=2787.24ⅹ90=250852N?mm

24、 MAZ=250852N?mm C點左, =274444N.mm C點右 =96959N.mm 5.2.7. 求合成彎矩，作合成彎矩M圖 A點 MA=250852N?mm C點左, =276837N.mm C點右, =103539N.mm 5.2.8. 作轉(zhuǎn)矩T圖 T=147563N.mm 5.2.9. 求當量彎矩，作當量彎矩MV圖 該軸單向

25、工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應力按脈動循環(huán)應力考慮， 取α=0.6 A點 MvA=266018N.mm C點左邊 MvC左=290650N.mm C點右邊 MvC右=103539N.mm D點 MvD=88538N.mm 5.2.10. 校核軸的強度 由以上分析可見， C點彎矩最大，而D點軸徑最小，所以 該軸危險斷面是C點和D點所在剖面。 查表13-1得查表13-2得。 C點軸徑 因為有一個鍵槽。該值 小于原 設計該點處軸徑45mm ,故安全。

26、 D點軸徑 因為有一個鍵槽。該值 小于原設計該點處軸徑32mm，故安全。 6. 滾動軸承的選擇及其壽命計算 6.1. 減速器高速軸滾動軸承的選擇及其壽命計算 6.1.1. 選擇軸承類型及初定型號 圓錐滾子軸承（GB/T 97-1994），型號30208 ： 查表得 6.1.2. 計算軸承的受力 R1=854.63N R2=1227.54N 計算派生軸向力 查表可得e=0.4,Y=1.5， ， 確定軸承的

27、軸向載荷 S1=284.88<FA+S2=682.34,A1=682.34N A1=682.34N S2=409.18>S1-FA=11.72,A2=409.18N A2=409.18N 6.1.3. 計算當量動載荷 P1=X1R1+Y1A1=1365.36N, P2=X2R2+Y2A2=1227.54N 取P=P1=1365.36N P=1365.36N 6.1.4. 計算

28、軸承壽命 故滿足軸承的壽命要求 6.2. 減速器低速軸滾動軸承的選擇及其壽命計算 6.2.1. 選擇軸承類型及初定型號 圓錐滾子軸承（GB/T 97-1994），型號30208 ： 查表得 6.2.2. 計算軸承的受力 可由前面低速軸校核的力直接求出： R1=5126.61N R2=1917.30N 計算派生軸向力 查表可得e=0.4,Y=1.5， ， 確定軸承的軸向載荷 S1=1708.87N> S2-FA=365.94N,A1=1708.87N

29、 A1=1708.87N S2=639.1N>S1+FA=1982.03N,A2=1982.03N A2=1982.03N 6.2.3. 計算當量動載荷 P1=X1R1+Y1A1=5126.61N, P2=X2R2+Y2A2=3739.97N 取P=P1=5126.61N P=5126.61N 6.2.4. 計算軸承壽命 故滿足軸承的壽命要求

30、 7. 鍵連接的選擇和驗算 7.1. 減速器大齒輪與低速軸的鍵連接 7.1.1. 鍵的材料類型及尺寸 45號鋼，A型普通平鍵，b=12mm, h=8mm, L=45mm 7.1.2. 驗算鍵的擠壓強度 查教材表的許用擠壓應力， 鍵的計算長度 l=L-b=45-12=33mm 由下式得 該鍵安全。所以選12×45 GB1096-79 7.2. 小鏈輪與減速器低速軸軸伸的鍵連接 7.2.1. 鍵的材料類型及尺寸 45號鋼A型普通平鍵，b=10mm， h=8mm, L=45mm 7.2.2. 驗算鍵的擠壓強度 =100，l=35mm，同上面

31、的方法 因，故安全。所以選10×45GB1096-79。 7.3. 聯(lián)軸器與減速器高速軸軸伸的鍵連接 7.3.1. 鍵的材料類型及尺寸 45號鋼A型普通平鍵，b=10mm， h=8mm, L=70mm 7.3.2. 驗算鍵的擠壓強度 =100，l=60mm，同上面的方法 因，故安全。所以選10×70GB1096-79。 8. 聯(lián)軸器的選擇 因前部分已初步選用LT6型彈性套柱銷聯(lián)軸器 根據(jù)電動機軸徑d=38mm，軸伸長度E=80mm，故選聯(lián)軸器 主動端軸孔直徑d1=38m

32、m，Y型軸孔長度L=82mm，A型鍵槽。 根據(jù)減速器高速軸外伸段直徑d=32mm，Y型軸孔長度 L=82mm，A型鍵槽。故選定聯(lián)軸器型號為： 9. 減速器的其他附件 軸承蓋 軸承蓋采用凸緣式，并且分為透蓋和悶蓋兩種，透蓋內(nèi)裝有 密封件并設有拆卸孔，具體設計尺寸如簡圖所示。 檢查孔 位置定于齒輪嚙合正上方，尺寸為100ⅹ76。 螺釘采用M6標準螺釘。 油標尺及放油孔螺塞 油面指示裝置采用油標尺，安裝在箱座小齒輪一側(cè)側(cè)壁處， 經(jīng)試驗放置部位和傾斜角度不存在干涉。 放油孔位置如圖所示，螺塞采用圓柱螺紋螺塞，并與封油 墊片配合使用。 10. 潤滑和密封 10.1

33、. 減速器齒輪傳動潤滑油的選擇 根據(jù)工作環(huán)境及工作強度，查表2-15-1齒輪潤滑油選用 工業(yè)閉式齒輪油(GB/T5903-1995)L-CKC，粘度等級320 10.2. 減速器軸承潤滑方式和潤滑劑的選擇 根據(jù)減速器齒輪的圓周速度，減速器軸承采用飛濺潤滑， 在箱體上加工出輸油溝。 10.3. 減速器密封裝置的選擇、通氣器類型的選擇 減速器的工作環(huán)境灰塵多，減速器高速軸及低速軸采用 旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈（GB/T 13871.1-2007）。根據(jù)高速軸和低速 軸的半徑，兩密封圈均選用d1=35mm。 同理，采用通氣器為M18ⅹ1.5的通氣器。 1. 2. 3. 4

34、. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 整體裝配 主要傳動部分裝配示意圖 裝配完成圖 零件裝配爆炸示意圖 11. 12. 參考文獻說明書中未標明“教材”的頁碼標注，均是 參考文獻“[1]陳良玉”; 標明“教材”的頁碼標注，均是參考文獻“[2]孫德志”， 特此說明。 [1]陳良玉·

35、2000·機械設計基礎·沈陽：東北大學出版社 [2]孫德志·2006·機械設計基礎課程設計·北京：科學出版社 溫馨提示：最好仔細閱讀后才下載使用，萬分感謝！