东北大学机械学院机械设计课程设计ZL-20B

作者：2/23/2020第1页共26页本设计要求的转矩较大，故部分齿轮和轴选用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学号：设计者：指导老师：2013年6月19日作者：2/23/2020第2页共26页2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作者：2/23/2020第3页共26页3一．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，封闭式结构，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KWFVPw52.11100024.0480001000传动筒开齿联承齿弹联52按表4.2-9取:弹性联轴器效率η弹联=0.99闭式齿轮啮合效率η齿=0.97联轴器效率η联=0.99滚动轴承效率η承=0.99开式齿轮啮合效率η开齿=0.94滚筒效率η筒=0.96则传动总效率791.096.094.099.099.097.099.052所需的电动机的功率为KWPPwr223.14791.052.113).选择电机的转速滚筒轴转速为min/64.114.024.06060rDvnw查表4.12-1选Y型三相异步电动机Y180L—6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D×E=48mm×110mm。传动总效率η=0.791所需的电动机功率KWPr223.14选Y型三相异步电动机Y180L—6型作者：2/23/2020第4页共26页4三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:33.8364.119700wnni2）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范围，各级传动比分配如下：由表4.2-9取6开i则减速器的传动比：89.13633.83开减iii取两级齿轮减速器高速级齿轮传动比为：33.489.1335.135.11减ii减速箱内低速级齿轮传动比为21.333.489.1312iii减（二）各轴功率、转速和转矩的计算1．0轴：即电动机的主动轴KWPPr223.140min/9700rnmNT14097010223.1455.9302．Ⅰ轴：即减速器的高速轴KWPPP081.1499.0223.14.0001弹联min/97000101rninnmNT633.13897010081.1455.9313.Ⅱ轴：即减速器的中轴KWPPP522.1399.097.0081.1411212承齿总传动比:i=83.33作者：2/23/2020第5页共26页5min/02.22433.49701212rinnmNnPT44.57602.22410522.1355.955.932224.Ⅲ轴：即减速器的低速轴KWPPP985.1299.097.0522.1322323承齿min/79.6921.302.2242323rinnmNnPT86.177679.69310985.1255.955.93335.Ⅳ轴：即传动轴KWPPP72.1299.099.0985.12...33434联承min/79.6934rnnmNnPT55.174179.6910727.1255.955.934446.Ⅴ轴：即传动滚筒轴KWPPP831.1194.099.0727.12...44545开齿承min/63.11679.694545rinnmNnPT.05.971563.1110831.1155.955.93555作者：2/23/2020第6页共26页6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η014.223970140弹性联轴器1.00.99Ⅰ14.081970138.63闭式齿轮4.330.96Ⅱ13.522224.02576.44闭式齿轮3.210.96Ⅲ12.98569.791776.86联轴器1.00.98Ⅳ12.72769.791741.55开式齿轮60.94Ⅴ11.83111.639715.05（三）设计开式齿轮小齿轮40Cr表面淬火齿面硬度48-55HRC大齿轮45#钢表面淬火齿面硬度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，那么，12062056i56ZZ应力循环次数N1=60×n4×j×Lsh=60×69.79×1×(10×300×16)=2.0×108N2=N1/i=3.3×107初选1.1sttYK,2.0aφ由图5-18b，得25lim/325mmNF26lim/450mmNFσ由图5-19，得0.156NNYY由图5-15，得80.1,55.165sasaYY由图5-14，得225.2,8.265FaFaYY初取mmmn6由式5-32，得YX=1.0。取YST=2.0，SFmin=1.4由式5-31计算许用弯曲应力作者：2/23/2020第7页共26页7266min6lim6/4640.10.14.12325mmNYYSYXNFSTFF255min5lim5/6420.10.14.12450mmNYYSYXNFSTFF0067.0642/1.558.2555FSaFaYYσ0086.0464/8.1225.2666FSaFaYYσ666FSaFaYYσ555FSaFaYYσ取666FSaFaYYσ计算取KYE=1.1，mmmFYsaYFaYzuaKTm61.533100086.040072.055.17411.14321)1(14可以取mmduammmZd420)21(120206555中心距则由表5-3，按电机驱动载荷稍有波动取KA=1.1006.1,75.01209090)10~5(,844202.06kbbabda得取按smndv/438.0106079.6912010603355smvz/0816.0100/20438.0100/5得Kv=1.001。由表5-4，Kα=1.24.120.106.1001.11.1kkkkkVA按机械原理知识计算重合度齿顶圆直径作者：2/23/2020第8页共26页8mmmhddnaa13250.121202*55mmmhddnaa73260.127202*66压力角20齿轮基圆直径mmddb76.11220cos120cos55mmddb58.67620cos720cos66齿顶压力角3.3113276.112arccosarccos555abadd4.2273258.676arccosarccos666abadd77.1)204.22(120)203.31(2021)()(215544tgtgtgtgtgtgztgtgzaa674.077.175.025.075.025.0Y9436.0674.04.1kY与KtYEt相近，无需修正则m=6225555/85.642/14.264674.055.18.251209055.17414.122mmNmmNYYYdbTkSaFaF22665556/464/2868.1225.255.18.214.264mmNmmNYYYYsdFasdFaFF开式齿轮主要参数Z5=20i=6d5=120da5=132df5=105b5=84Z6=120m=6d6=720da6=732df6=705b6=90开式齿轮i=6m=6mmz4=20,z5=120作者：2/23/2020第9页共26页9四．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,表明淬火。齿面硬度为48-55HRC大齿轮材料选用45钢,表明淬火。齿面硬度为40-50HRC计算应力循环次数911102.2)163008(19706060hjLnN8912121008.533.4102.2iNN查图5-17，ZN1=1.0ZN2=1.05由式5-29，ZX1=ZX2=1.0，取SHmin=1.0ZW=1.14ZLVR=0.92由图5—16得21lim/1300mmNH,22lim/1100mmNH计算许用接触应力211min1lim1/44.136392.014.10.10.10.11300mmNZZZZSLVRWXNHHH222min2lim2/26.121192.014.10.105.10.11100mmNZZZZSLVRWXNHHH因12HH，故取22/26.1211mmNHH2）按齿面接触强度确定中心距小轮转矩T1=138000N·mm初定螺旋角β=13989.013cosZ初取0.12ZKt由表5-5得2/8.189mmNZE减速传动33.4iu,取4.0a。由式（5-41）计算ZH端面压力角作者：2/23/2020第10页共26页1048.20)13cos/20()cos/(tgarctgtgarctgnt基圆螺旋角2.12)48.20cos13()cos(tgarctgtgarctgtb44215.248.20sin48.20cos2.12cos2sincoscos2ttbHZ由式（5-39）计算中心距ammZZZZuKTuaHEHat41.9526.1211989.08.18944.233.44.021380000.1)133.4(2)1(32321取中心距a=140mm。估算模数mn=(0.007～0.02)a=1.05～3mm取标准模数mn=2mm。小齿轮齿数59.25133.4213cos14021cos21umazn取整，261Z大齿轮齿数81.1102533.412uzz。取整，1112Z实际传动比uzzi12实=4.26传动比误差07.0i，在允许范围内。修正螺旋角