机械设计课程设计ZL14-A.doc

目 录 1 设计任务书 3 2 电动机的选择计算 3 3 传动装置的运动及动力参数计算 4 4 传动零件的设计计算 9 5 轴的设计计算 19 6 低速轴的强度校核 21 7 滚动轴承的选择及其寿命验算 26 8 键联接的选择和验算 28 9 联轴器的选择 29 10 减速器的润滑及密封形式选择 30 11 参考文献 30 1 设计任务书 1 1 设计题目 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 8 2 清洁 载荷平稳 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 14 18000 0 24 400 900 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 kWFvPW32 410 810 传动装置总效率 卷 筒轴 承开 齿 轮闭 齿 轮联 52 根据表 4 2 9 确定各部分的效率 联轴器的效率 9 0 联 闭式齿轮的啮合效率 级 精 度 闭 齿 轮 87 开式齿轮的啮合效率 95 0 开 齿 轮 滚动轴承的效率 轴 承 卷筒的效率 6 卷 筒 则传动装置的总效率 卷 筒轴 承开 齿 轮闭 齿 轮刚 联弹 联 52 2 296 0 907 903 52 8 80 2 3 确定电动机的转速 滚筒轴转速 min 5 14026rDvnW 所需的电动机的功率 kwpw39 8 查表 4 12 1 可选 Y 系列三相异步电动机 Y132M2 6 型 额定功率 5 5kW 同步转速 1000r min 满载转速 960 r min 同时 查表 4 12 2 得电动机中心高 H 132mm 外伸 轴段 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 48 35 1960 Wni 3 1 2 各级传动比的粗略分配 查表 4 2 9 取 开i 减速器的传动比 91 3648 开减 i 减速器箱内高速级齿轮传动比 4 35 1 1 减ii 3 41 i 减速器箱内低速级齿轮传动比 21 3 4912 i减 21 3 i 3 2 各轴功率 转速和转矩的计算 3 2 1 0 轴 电动机轴 39 5 rp 39 50 p min 60n min 60rn mNpT 62 53901 5 5 900 N 62 30 3 2 2 轴 减速器高速轴 36 59 05101 p kp36 51 min 01rin min 9601rn mNT 08 53963 5 5 91 NT 8 531 3 2 3 轴 减速器中间轴 2 7 0 12 闭 齿 轮轴 承 p kp2 min 7 213 496012rin mNnpT 9 230 5 5 2 mNT 9 230 3 2 4 轴 减速器低速轴 kp 5 9012 23 闭 齿 轮轴 承 kp 53 in 6 3723rin in 1 693rn mNnpT 4 6921 05 95 33 mNT 4 2 3 2 5 轴 传动轴 kmp92 4 092 534 联 轴轴 承 kmp92 4 min 1 6 934rin in 1 64rn NnpT 97 6 90245 34 NT 97 4 3 2 6 轴 卷筒轴 kmp 3 45 45 开 齿轴 承 kmp63 5 in 5 16 9rin 开 in 1rn NnpT 9 384 064 5 NT 9 3845 各轴运动及动力参数见下表 表 1 各轴运动及动力参数表 轴序号 功 率 P kW 转 速 n r min 转 矩 T mN 传动形式 传动比 效率 0 5 39 960 53 62 弹性联轴器 1 0 99 5 336 960 53 08 闭式齿轮 4 26 0 96 5 12 221 7 230 9 闭式齿轮 3 16 0 96 5 02 69 1 692 4 刚性联轴器 1 0 0 98 4 92 69 1 679 97 4 63 11 5 3844 9 开式齿轮 6 0 0 941 3 3 开式齿轮的设计 3 3 1 选择材料 小齿轮 QT500 3 调质处理 齿面硬度 230 270HBS 大齿轮 QT500 7 正火处理 齿面硬度 180 200HBS 3 3 2 根据齿根弯曲疲劳强度确定模数 初取小齿轮齿数 205 Z 则大齿轮齿数 12066 开i 查图 5 18 得 aFMP15lim aFP9lim 取 4 1min FS 计算应力循环次数 845 109 28301 6906 hjLN 7 86 1 开i 查图 5 19 得 0 65NY 又 取 165 XY2 ST 1 4minFS 由 得 XNFSTYinl 25 30 14 021mF aMP4 796 查图 5 14 得 2 8 65FaFaY 查图 5 15 得 1 1 SS 则 0267 73 25 FaY 958 18 6FSa 取 029578 max 65 FSaSaFFSa YY 取 2 0 1 atK 则 76 420 16 0589 54 3324 FSaaYZuT 所以取 m 5mm 3 3 3 齿轮 5 6 的主要参数 Z 20 Z 120 i 6 m 5mm5 md102 m66 haa 105 5 md62026 mcf 5 872 5 hf 016 da352015 mb7 6 取 68065 9 32cos db5 6 则小齿轮转速为 362 016094 160334 ndv 由图 5 4a 得72 32 105 vz 由表 5 3 取 vkAk 由图 5 7a 按 b d5 70 100 0 7 考虑齿轮悬臂布置 2 1 k 由图 5 4 得 2 1 k 计算载荷系数 4 120 kvA 3 96 arcosarcs55bd 4 2108 rr66 ab714 204 120 32 0 2 1 65 tgttgtzzaa 68 714 55 Y9068 41 k 与 相近 无须修正 t 4 传动零件的设计计算 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 表 5 1 大齿轮 45 锻钢 正火处理 齿面硬度 162 217HBS 表 5 1 计算应力循环次数 91 10284 830 19606 hjLnN 12 53 48i 查图 5 17 允许一定点蚀 05 1 21 NZ 由式 5 29 X 取 9 0 lim LVRWHS 由图 5 16b 得 aHMP601lim aHP502lim 由 5 28 式计算许用接触应力 aLVRWXNHPZS8 63492 01 0 169min1l1 aLVRWXNH MPZS 3 5192 0 15 2minl2 因 故取12 aHP3 2 4 1 2 按齿面接触强度确定中心距 小轮转矩 mT 53081 初定螺旋角 初取 由表 5 5 得 2tZK 2 8 19mNZE 减速传动 取6 4 iu4 0a 端面压力角 2 tgrctgarcnt 基圆螺旋角 0 b 5 20sin 2cosico2 ttbHZ 由式 5 39 计算中心距 a mZuKTaHEat 26 180 5926 40238 1 6 4 3321 取中心距 a 140mm 估算模数 mn 0 007 0 02 a 0 98 2 8mm 取标准模数 mn 2mm m n 2mm 小齿轮齿数 6 21 4201cos1 uazn 大齿轮齿数 z 2 uz1 36 取 z1 27 z 2 114 实际传动比 2 471 i实 传动比误差 在允许范围内 59 0126 4 0 理 实理 i 齿轮分度圆直径 mzmdn5cos 11 281422 圆周速度 sdv 712 069033 由表 5 6 取齿轮精度为 8 级 4 1 3 验算齿面接触疲劳强度 按电机驱动 载荷平稳 由表 5 3 取 KA 1 0 由图 5 4b 按 8 级精度和 smvz 732 010 7 1 取 Kv 1 04 齿宽 ab564 由图 5 7a 按 b d1 56 54 1 03 考虑轴的刚度较大和 齿轮相对轴承为非对称布置 得 08 1 K 查表 5 4 得 07 载荷系数 31 74 KvA 计算重合度 齿顶圆直径 mmhdnaa 5820 1542 1 382 端面压力角 20 t 齿轮基圆直径 mdtb 743 50 2cos54cos1 t 182 端面齿顶压力角 97 285 arcosarcs11 btd 34rro22abat 812 207 14 2097 121 tgttgtzz tattat 由式 5 43 得 4 812 Z 由式 5 39 计算齿面接触应力 2221 3 5 4 3616 41608 7 0895mNmNubdKTHEH 故安全 4 1 4 验算齿根弯曲疲劳强度 按 Z1 22 Z 2 100 由图 5 18b 得 21lim 90F 22lim 0NF 由图 5 19 得 Y 1 0 Y 1 0N2N 由式 5 32 m 2mm 5mm 故 Y Y 1 0 n1X2 取 Y 2 0 S 1 4TiF 由式 5 31 计算许用弯曲应力 21min1l1 410 4 29mNYSXNFT 22in2l2 89 XFT 56 1078 cos 10cos 235 332 1 ZV 由图 5 14 得 Y 2 70 Y 2 20Fa2Fa Y 1 58 Y 1 821Sa2S 由式 5 47 计算 Y 因 取0 1734 0 1 895 120 120 由式 5 48 得 675 0691 3cos7 cos75 22 bY 由式 5 44 得 故 安 全 212 1 4 87 89 5 708 50mNYbdKTFsanF 也 安 全 22 112 89 9 8058 170 YSaFF 4 1 5 齿轮主要几何参数 z1 27 z2 114 u 4 26 mn 2 mm d1 m z1 54mm d2 228mm da1 58mm da2 232mm df1 49mm df2 223mm a 140mm mm b1 b2 5 10 76mm 702 b 4 2 减速器低速级齿轮的设计计算 4 2 1 材料的选择 小齿轮 40cr 锻钢 调质处理 齿面硬度 250 280HBS 大齿轮 45 锻钢 正火处理 齿面硬度 170 210HBS 计算应力循环次数 823 10 5 2830 17 60 hjLnN 8 8234 2 15i 查图 5 17 Z 1 05 Z 1 14 允许一定点蚀 N4N 由式 5 29 Z 3X Z 1 0 取 S minH 1 0 Z 1 0 w Z 0 92LVR 按齿面硬度 250HBS 170HBS 计算 由图 5 16b 得 23lim 690NH 24lim 530NH 由式 5 28 计算许用接触应力 23minl3 69 15 ZSLVRXNH 24in4l4 9 5 0 40 LW 因 故取 34H 24 9 5mNH 4 2 2 按齿面接触强度确定中心距 小轮转矩 T 230942N mm325 9np 初取 由表 5 5 得0 12 tZK 2 8 19ZE 减速传动 6 23iu 取 4 a 由式 5 41 计算 ZH 5 20sin 2cosinco2 ttHZ 由式 5 39 计算中心距 a mZuKTaHEat 6 189 5216 3402 16 3 3 232 取中心距 a 170 mm 估算模数 mn 0 007 0 02 a 1 19 3 4mm 取标准模数 mn 3mm 小齿轮齿数 24 716 30213 uazn 大齿轮齿数 847 34 取 Z 28 Z 87 3 实际传动比 1 32834 zi实 传动比误差 56 1016 10 理 实理 i 在允许范围内 齿轮分度圆直径 mzdn84233 61744 圆周速度 smdv 97 02033 由表 5 6 取齿轮精度为 8 级 4 2 3 验算齿面接触疲劳强度 按电机驱动 载荷平稳 由表 5 3 取 K 1 01 A 由图 5 4b 按 8 级精度和 smvz 2716 0 897 01 3 得 K 1 02 v 齿宽 mab61704 由图 5 7a 按 b d1 68 84 0 810 考虑轴的刚度较大和齿轮相对轴承为非对称布置 得 K 1 07 由表 5 4 得 K 1 1 载荷系数 20 17 021 vA 计算重合度 齿顶圆直径 mmhdnaa 903 12842 3 6764 齿轮基圆直径 dtb 93 820cos8cos3 mt 54614 端面齿顶压力角 714 290 arcosarcs33 btd 865 3 45rro44abat 842 1 20865 23 87 2071 9 1433 tgtgtgtgtzz tattat 由式 5 43 计算 41 3 Z 由式 5 42 计算 987 036 2cos 由式 5 41 计算 H 43 270 sin470 2cos51sinco2 ttbHZ 由式 5 39 计算齿面接触应力 22223 9 5 4961 84609 1 8 5 mNmNubdKTZHEH 故安全 4 2 4 验算齿根弯曲疲劳强度 按 Z3 28 Z 4 87 由图 5 18b 得 24lim23lim 0 90NNFF 由图 5 19 得 Y 1 0 Y 1 0N4 由式 5 32 m 3mm 5mm 故 Y Y 1 0n3X4 取 Y 2 0 S 1 4TiF 由式 5 31 计算许用弯曲应力 23min3l3 410 4 1290mNYXNFST 24in4l4 86 XFST 由图 5 14 得 25 243 FaFaY 由图 5 15 得 7816SS 由式 5 48 计算 657 0842 150 由式 5 44 计算齿根弯曲应力 2323 41 5 87 657 015 36 94 mNmNYbdKTFsanF 故安全 2423 434 286 1 85 1 5 78 7mYFSaFF 也安全 4 2 5 低速级齿轮主要参数 Z 28 Z 87 u 3 16 m 3mm 34 md8 md2614 mda903 mda2674 mchnf 5 823 0182 af 94 da 754 26 731213 取mb684 mb6810