机械设计基础课程设计说明书食品工程学院能源与动力工程1302班设计者于琦琦指导教师邹欣华2015 年 7 月 13日校名：鲁东大学1.设计任务书 1.1设计题目单级圆柱齿轮减速器的一级链传动——ZDL 型1.2工作条件1.3技术数据2.传动装置总体设计 2.1电动机的选择 2.1.1选择电动机系列根据工作要求及工作条件应选用Y 系列三相异步电动机2.1.2选择电动机的功率（1）卷筒所需有效功率kw FV p w 410000.220001000=⨯==（2）传动总效率根据表2.2-1确定各部分的效率:弹性联轴器效率 η1=0.99 一对滚动轴承效率 η2=0.99闭式圆柱齿轮的传动效率 η3=0.97（暂定8级）机械设计课程设计开式滚子链传动效率 η4=0.91 一对滑动轴承的效率 η5=0.97 传动滚筒的效率 η6=0.967976.096.097.091.097.099.099.026543221=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=ηηηηηηη（3）所需的电动机的功率w p p w r k 02.57976.04===η Pr=5.02kw查表2.9-1可选的Y 系列三相异步电动机Y132M2-6型，额定kwP 5.50=，或选Y132S-4型，额定kwP 5.50=，满足rP P >02.1.3确定电动机转速传动滚筒转速min /3.1273.026060w r D v n =⨯⨯==ππ现以同步转速为1500r/min 及1000r/min 两种方案比较，查得 电动机数据比较两种方案，方案1选用的电动机使总传动比较大。

为 使传动装置结构紧凑，选用方案2。

电动机型号为Y132M2-6。

由表2.9-2查得其主要性能数据列于下表2.2分配传动比总传动比54.7127.39600===w n n i查表2.2-1得 取链传动比23i =3.0则齿轮传动的传动比为513.20.354.72312===i i i2.3传动装置的运动和动力参数计算 2.3.1各轴功率、转速和转矩的计算0轴：即电动机的主动轴kwp p r 02.50==m in/9600r n =mN n p T ⋅=⨯⨯=⨯=94.499601002.555.955.930001轴： 即减速器的高速轴3513.254.797.499.002.512010101≈===⨯=⋅=i i i kw p p ηmin /31039600101r i n n ===mN n p T ⋅=⨯⨯=⨯=03.163101097.455.955.931112轴：即减速器的低速轴kw p p 77.497.099.097.41212=⨯⨯==⋅ηmin /36.123513.23101212r i n n ===mN n P T ⋅=⨯⨯=⨯=69.38123.361077.455.955.932223轴：即传动滚筒轴kwp p 30.491.099.077.42323=⨯⨯==⋅ηmin /12.413.0123.362323r i n n ===mN n P T ⋅=⨯⨯=⨯=66.99841.121030.455.955.933332.3.2各轴运动及动力参数列表示3.传动零件的设计计算3.1减速器以外的传动零件设计计算设计链传动1）确定链轮齿数传动比：51.236.123310nn21===i由传动比取小链轮齿数1Z=29-2i=23.98 因链轮齿数最好为奇数，取为23；大链轮齿数73.572351.212=⨯==iZZ，所以取2Z=57实际传动比：48.2235712===ZZi2）确定链条节距由式pz A K K P K P ≥0，查表得，工作情况系数=A K 1小链轮齿数系数：23.1)1923()19(08.108.11===Z K z取单排链，取pK =1.0 ：08.40.123.102.50.10=⨯⨯=P kW36.1232=n r/min ，查图：选链号No10A ，节距p=15.875mm3)计算链长初选： 0a =40p=40⨯15.875=635mm链长：节73.120)22357(63515.87522357402)2(2222120120=-+++⨯=-+++=ππz z a p z z p a L p取pL =121节4)验算链速：s mp n z v 751.0100060875.1536.1232310006021=⨯⨯⨯=⨯=V ＜15 m/s 适合 5）选择润滑方式：按v=0.751m/s,链号10A ，查图选用滴油润滑。

6）作用在轴上的力有效圆周力：N v P F e 95.62840.75172.410001000=⨯==作用在轴上的力：NF F e Q 94.754195.62842.12.1=⨯=≈7）链轮尺寸及结构 分度圆直径：mm z p d 585.11623180sin875.15180sin 0101===mm d 789.34869180sin875.1502==3.2 减速器以内的传动零件设计计算 设计齿轮传动1)材料的选择：小齿轮选用45#钢，调质处理，齿面硬度217—255HBS ， 大齿轮选用45#钢，正火处理，齿面硬度162—217HBS 。

2)计算应力循环次数9111071.0)283008(13106060⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==h jL n N 89121086.248.21071.0⨯=⨯==i N N查图11-14，ZN1=1.0 ZN2=1.01（允许一定点蚀） 由式11-15，ZX1=ZX2=1.0 ， 取SHmin=1.0 由图11-13b ，得MPa H 5701lim =σ,MPaH 5102lim =σ3)计算许用接触应力[]MPa Z Z SX N H H H 0.5700.11.00.157011min1lim 1=⨯⨯==σσ[]MPaZ Z S X N H H H 1.5150.101.10.151022min2lim 2=⨯⨯==σσ因[][]12H H σσ<，故取[][]22/1.515m N H H ==σσ4)按齿面接触强度确定中心距 小轮转矩m N T ⋅=488401初取3.12=t t Z K ε，取4.0=a φ，由表11-5得MPa Z E 8.189=由图11-7得，5.2=H Z ，减速传动，016.3==i u ; 由式（5-39）计算中心距a[]mm1071.5158.1895.2016.34.02488401.1)1016.3(2)1(32321=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+≥HE H a t Z Z Z Z u KT u a σφβε由于, 130mm<a<160mm 取中心距a=140mm 。

a=140mm 估算模数m=(0.007~0.02)a=0.98~2.8mm,取标准模数m=2.5mm 。

m=2.5mm小齿轮齿数：89.27)1016.3(5.21402)1(m a 21=+⨯⨯=+=u z 取28大齿轮齿数： z2=uz1=45.8428016.3=⨯ 取 84取z1=28，z2=84 z1=28，z2=84实际传动比3288412===z z i 实传动比误差%5%53.0%100016.3|3016.3|%100<=⨯-=⨯-=∆理实理i i i i ，在允许范围内。

齿轮分度圆直径 :mmz m d n 70285.211=⨯==mmz m d n 210845.222=⨯==圆周速度sm n d v /136.11063107010604311=⨯⨯⨯=⨯=ππ由表11-6,取齿轮精度为8级. 5)验算齿面接触疲劳强度按电机驱动,载荷轻微冲击,由表11-3,取KA=1.0 由图11-2（a ），按8级精度和s m vz /98.0100/28517.3100/1=⨯=，得Kv=1.10。

齿宽mma b a 561404.0=⨯==φ。

由图11-3(a)，按b/d1=56/70=0.8,考虑轴的刚度较大和 齿轮相对轴承为对称布置得 ，K β=1.06 由表11-4，得K α=1.1载荷系数28.11.106.11.10.1=⨯⨯⨯==αβK K K K K v A由图11-4，得784.01=αε，924.02=αε，所以708.1924.0784.021=+=+=αααεεε由图11-6得，87.0=εZ6)计算齿面接触应力[]MPa MPa uu bd KT Z Z Z H E H H 1.5158.322016.31016.370564884029.1287.08.1895.2122211=<=+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=+=σσε故在安全范围内。

7）校核齿根弯曲疲劳强度 按Z1=28，Z2=84,由图11-10得，Y 1Fa =2.59，Y 2Fa =2.23由图11-11得，61.11=sa Y ，.7812sa =Y由图11-12得，68.0=εY由图11-16（b ），得21lim /210mm N F =σ，22lim /205mm N F =σ由图11-17，得Y 1N =1.0，Y 2N =1.0由图11-18得,Y 1X =Y 2X =1.0取Y ST =2.0，S m in F =1.4 8)计算齿根许用弯曲应力[]MPa Y Y SYX N F ST F F 3000.10.14.1221011min1lim 1=⨯⨯⨯==σσ []MPa 9.2920.10.14.1220522min2lim 2=⨯⨯⨯==X N F ST F F Y Y SYσσ[]MPaMPa Y Y Y m bd KT F sa Fa nF 30046.3668.061.159.25.270564884029.122111111=<=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==σσε故安全。

MPaMPa Y Y Y Y Sa F Sa Fa F F 9.29271.3461.159.278.123.246.36112212<=⨯⨯⨯==σσ故安全。

9)齿轮主要几何参数 z1=28, z2=84, u=3.016， m=2.5mm ，70285.211=⨯==mz d mm, 210845.222=⨯==mz d mm7520.15.270211=⨯⨯+=+=*m h d d a a mm21520.15.2210222=⨯⨯+=+=*m h d d a a mm75.632)25.00.1(5.270)(211=⨯+-=+-=**m c h d d a f mm75.2032)25.00.1(5.2210)(222=⨯+-=+-=**m c h d d a f mma=140mm 562==b b mm b1=b2+(5~10)=62mm4. 轴的设计计算 4.1初步确定轴的直径 4.1.1高速轴及联轴器的设计初步估定减速器高速轴外伸段轴径根据所选电机mmE mm d 80,38==轴伸长电机则d=(0.8～1.0)d 电机=(0.8～1.0)×38=30.4～38mm取d=32mm 。