东北大学机械一年级减速器课程设计ZDDA.docx
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东北大学机械一年级减速器课程设计ZDDA
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东北大学机械一年级减速器课程设计ZDDA
机械设计基础课程设计说明书
题目：
胶带输送机传动装置的设计
班级：
姓名：
学号：
指导教师：
李宝民
成绩：
2015年6月20日
目录
1、设计任务书
设计题目
胶带输送机传动装置的设计
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
平稳
小批
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）
ZDD-8
1200
400
600
2、电动机的选择计算
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系列电动机
滚筒转动所需要的有效功率
根据表2-11-1确定各部分的效率:
V带传动效率η1=
一对滚动球轴承效率η2=
闭式8级精度齿轮的传动效率η3=
弹性联轴器效率η4=
滑动轴承传动效率η5＝
传动滚筒效率η6=
则总的传动总效率
η=η1*η2*η2*η3*η4*η5*η6
=××××××
=
滚筒的转速
所需的电动机的功率
选择电动机
查表2-19-1可知可选Y112M-4或Y132M1-6，比较传
动比及电动机其他数据，
方案号
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
1
Y112M-4
1500
1440
2
Y132M1-6
1000
960
比较两种方案，为使传动装置结构紧凑，决定选用方案2
同时，由表，查得其主要性能数据列于下表：
电动机额定功率
/kW
电动机满载转速
/（r/min）
960
堵转转矩/额定转矩
电动机轴伸直径D/mm
38
电动机轴伸长度E/mm
80
电动机中心高H/mm
132
3、传动装置的运动及动力参数计算
传动比的分配
总传动比
根据表2-2-1，初定V带传动的i12=，则齿轮传动的传动
比为：
i23=i/i12==
此分配的传动比只是初步的，实际的要在传动零件的和尺寸确
定后才能确定,并且允许有（3-5%）的误差。
各轴功率、转速和转矩的计算
1轴：
（电动机轴）
p1=pr=
n1=960r/min
T1=*p1/n1=**1000/960=
2轴：
（减速器高速轴）
P2=p1*η12=p1*η1=*=
n2=n1/i12=960/=384r/min
T2=*p2/n2=**1000/384=
3轴：
（减速器低速轴）
P3=p2*η23=p2*η2*η3=**=
n3=n2/i23=384/=100r/min
T3=*p3/n3=**1000/100=
4轴：
（即传动滚筒轴）
P4=p3*η34=p3*η2*η4=**=
n4=n3/i34=100/1=100r/min
T4=*p4/n4=**1000/100=
各轴运动及动力参数
轴序号
功率P（kw）
转速n（r/min）
转矩
传动形式
传动比
效率η
1
960
带传动
2
384
齿轮传动
3
100
联轴器
1
4
100
4、传动零件的设计计算
选择V带的型号
因为小轮的转速是960r/min，班制是2年，载荷平稳
取Ka=;
Pc=Ka*P1=*=
查课本图10-8，可得选用A型号带，ddmin=75mm
查课本表10-4取标准直径即dd1=100mm
验算带速
v=
*dd1*n1/60*1000=s；
满足5m/s<=v<=25m/s；
确定大带轮的标准直径
dd2=i12*dd1=*100=250mm
取dd2=250mm，实际传动比i实=dd2/dd1=
百分差=0合格
确定中心距a和带长Ld
V带的中心距过长会使结构不紧凑，会减低带传动的
工作能力；
初定中心距a0,a0=700mm暂取a0=350mm
相应a0的带基准长度Ld0:
Ld0=2*a0+（
/2）*（dd1+dd2）+（dd2–dd1）2/（4*a0）
=;
查课本表10-2可得，取Ld=1250mm;
由Ld求实际的中心距a,
a=a0+（Ld–Ld0）/2=342mm
验算小轮包角α1
由式α1=180°-（dd2-dd1）/a*°=°>120°
符合要求；
计算带的根数
Z=Pc/[（P0+ΔP0）*Kα*Kl]
查图10-7可得，P0=,ΔP0=
查表10-6可得，Kα=
查表10-2，KL=
代入得，z=[+**]=根;
取z=4；
计算作用在轴上的载荷Fr和初拉力F0
F0为单根带的初拉力，
F0=500*Pc/vz*Kα-1）+qv2
=500*（*4）*
+*=
Fr=2*F0*z*sin（α1/2）=2**4*sin°/2）
=
带传动的参数
选用A型V带，13.0mm顶宽，节宽11.0mm，
高度8.0mm，共四根长1250mm，Fr=1111N，
带轮中心距为342mm，实际传动比为。
5、减速器内传动零件的设计计算
选择材料
根据表11-1，大小齿轮材料选择如下:
小齿轮40Cr钢调质处理齿面硬度250-280HBS
大齿轮ZG310-570钢正火处理齿面硬度162-185HBS
计算应力循环次数
查图11-14得ZN1=，ZN2=（允许有一定点蚀）
查图11-15得ZX1=ZX2=，取SHmin=
查图11-13（b）,得σHlim1=690Mpa，σHlim2=440Mpa。
计算许用接触应力
因
，故取
按齿面接触强度确定中心距
小轮转矩T1=9550×P1/n1=9550×103×384
=71625N·mm
初取
，取
由表11-5得
由图11-7可得，
=，减速传动，
由式（11-17），计算中心距a：
取中心距a=140mm；
估算模数mn=~a=—
取标准模数mn=2mm；
小齿轮齿数：
大齿轮齿数：
z2=uz1=
取z1=36，z2=104
实际传动比
传动比误差：
齿轮分度圆直径：
圆周速度
由表11-6,取齿轮精度为8级
验算齿面接触疲劳强度
由电机驱动,载荷平稳和表11-3，取KA=；
由图11-2（a），按8级精度和
查得Kv=；
齿宽
；
由图11-3（a），按b/d1=56/72=,考虑轴的刚度较大和齿
轮相对轴承为非对称布置，得Kβ=；
由表11-4，得Kα=，
载荷系数
由图11-4得
查图11-6，得
由式11-16，计算齿面接触应力
：
故安全。
验算齿根弯曲疲劳强度
按Z1=36，Z2=104，
由图11-10得Y
=，Y
=；
由图11-11得Y
=，Y
=；
由图11-12得Yε=；
由图11-16（b）得
，
；
由图11-17得FN1=，FN2=；
由图11-18，得Y
=Y
=，
取Y
=，S
=；
由式（11-25）计算许用弯曲应力：
由式（11-21）计算齿根弯曲应力：
故安全；
故安全。
齿轮主要几何参数
z1=36,z2=104,u=,mn=2mm,β0=00,
，
，
，
，
mm，
mm，
ha1=ha2=2mm,a=1/2（ds+d2）=1/2（72+208）=140mm，
mm,b1=b2+（5~10）=64mm。
6、轴的设计计算
高速轴的设计计算
（1）确定减速器高速轴外伸段轴径
受键槽影响，加大
4%～5%，取ｄ＝25mm。
（2）确定减速器高速轴各段轴径
ｄ1＝25mm
d2=d1+（5—8）=（30—33）mm，取d2=30mm
d3=35mm
d4=d3+（1—3）=（36—38）mm，取d4=38mm
d5=d3=35mm
（3）选择高速轴的轴承
根据低速轴d3=35mm，查表，选择轴承的型号为：
（GB/T276-1994）-6207，其D=72mm，B=17mm。
（4）选择高速轴的轴承盖
轴承外径D=72mm，螺钉直径d3=8mm，d2=d3+1=9mm，
D0=D+=92mm，
D2=D0+=112mm，
e==（取e=10mm），e1>=e，
D1=D-（3～4）=（68～69）mm，取D1=68mm，
D4=D-（10～15）=（57～62）mm，取D4=60mm，
b=5～10mm，取b=6mm，
h=～1）b=～6mm，取h=5mm。
低速轴的设计计算及联轴器的选择
（1）初步选定减速器低速轴外伸段直径
d=～d电机=～×38=～38mm
（2）选择联轴器
拟选用弹性联轴器（GB5014-85），
名义转矩T=9550×
=9550×=m，
计算转矩为 TC=KAT=×=m，
查表，HL3号联轴器满足要求Tn=，Tn>Tc
其轴孔直径d=30～48mm,能满足减速器轴径的要求，[n]=5000r/min>n=min，轴孔长度L=60mm。
（3）最终确定减速器低速轴外伸段直径
受键槽影响，
轴径加大4%—5%,，取ｄ1＝38mm；
因为是小批生产，故轴外伸段采用圆柱形。
（4）确定减速器低速轴各段轴径
ｄ1＝38mm；d2=d1+（5—8）=（43—46）mm，取d2=45mm；
d3=50mm；d4=d3+（1—3）=（51—53）mm，取d4=53mm；
轴环直径d5=60mm；d6=d3=50mm。
（5）选择低速轴的轴承
根据低速轴d3=50mm，查表，选择轴承的型号为：
（GB/T276-1994）-6210
主要参数：
D=90mm，B=20mm，da=57mm，Da=83mm
（6）选择低速轴的轴承盖
轴承外径D=90mm，螺钉直径d3=8mm，d2=d3+1=9mm，
D0=D+=110mm，
D2=D0+=130mm，
e==（取e=10mm），e1>=e，
D1=D-（3～4）=（86～87）mm，取D1=86mm，
D4=D-（10～15）=（75～80）mm，取D4=76mm，
b=5～10mm，取b=6mm，
h=～1）b=～6mm，取h=5mm。
7、低速轴的强度校核
（1）求作用于齿轮上的作用力，绘出轴的空间受力图（图1）
转矩T=×106×
=×106×=×105N?
mm
圆周力
径向力
轴向力
（2）求支座反力（图1（b））
a.垂直面支反力
，
，
b.水平面支反力
，
，
（3）作弯矩图
1．垂直面内弯矩图MY（图1（c））
C点
2．水平面内弯矩图MZ（图1（d））
C点左边
C点右边
3．作合成弯矩图（图1（e））
C点左边
C点右边
（4）作转矩T图（图1（f））
（5）作当量弯矩图（图1（g））
该轴单向工作，转矩按脉动循环应力考虑，取α=。
C点左边
C点右边
D点
图1轴的结构及计算
（6）校核轴的强度
按当量转矩计算轴的直径：
（轴的材料选择45号调质钢，查表13-1可得）
由以上分析可见，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。
查表13-1得
查表13-2得
C点轴径
因为有一个键槽，
，该值
小于原设计该点处轴径53mm，故安全。
D点轴径
因为有一个键槽
，该值
小于原设计该点处轴径38mm，故安全。
8、滚动轴承的选择及其寿命验算
选择一对6210深沟球轴承，低速轴轴承校核：
低速轴轴承的选择
选择低速轴的一对6210深沟球轴承校核。
（1）确定轴承的承载能力
查表，轴承6210的
=，cr=。
（2）计算径向支反力
（3）计算当量动载荷
由于轴承承受纯径向载荷，所以
P1=R1=
P2=R2=
低速轴承寿命计算
查表14-16,确定C=：
故深沟球轴承6210适用。
9、键联接的选择和校核
低速轴
键的材料类型
45号钢A型普通平键，联轴器材料为钢.
（1）齿轮处
键和齿轮材料为45钢，载荷平稳，静联接,齿轮处轴径
d4=53,查表9-6，选普通平键16×10，型号GB1096-79，
其参数为：
b=16mm,h=10mm,R=b/2=8mm，
L=（45～180）mm,根据齿轮处轴长54mm,取L=44mm
由表9-7，查得
，故安全。
（2）外伸处
键和轴材料为45钢，载荷平稳，静联接，外伸处轴径
d=38mm，查表9-6，选择普通平键10×8，型号GB1096-79，
其参数为:
b=10,h=8,R=b/2=5mm，
L=（22～110）mm，因外伸轴长58mm，取L=50mm；
由表9-7，查得
，故安全。
高速轴
查表9-6，由d1=25,选普通平键8×7，型号GB1096-79，
其参数为：
b=8mm,h=7mm,R=b/2=4mm，
L=（18～90）mm，根据外伸轴长48mm，取L=40mm.
10、减速器的润滑及密封形式选择
润滑方式选择
查表，减速器的润滑采用脂润滑，选用钠基润滑脂
型号GB/T492-89。
油杯选择
选择型号JB/，d=M10×1,H=18,h=10,h1=7,s=11
密封圈选择
查表，密封圈采用毡圈油封，型号JB/ZQ4606-86。
由低速轴d2=30mm知D=45mm，d1=29mm,B=7mm；
由高速轴d2=45mm知D=61mm，d1=44mm,B=8mm。
通气器选择
由于工作环境清洁，选用通气螺塞。
11、指导参考书
陈良玉王玉良等着<<机械设计基础>>
东北大学出版社2000
孙德志王春华等着<<机械设计基础课程设计>>
东北大学出版社2000
孔德志张伟华等着《机械设计基础课程设计》
科学出版社2006
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