机械设计基础课程设计ZDL3A.docx
《机械设计基础课程设计ZDL3A.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计基础课程设计ZDL3A.docx（39页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
机械设计基础课程设计ZDL3A
设计任务书
1.1设计题目1.2工作条件
1.3技术条件
二、传动装置总体设计
2.1电动机选择
2.2分配传动比
2.3传动装置的运动和动力参数计算
三、传动零件设计计算以及校核
3.1减速器以外的传动零件设计计算
3.2减速器内部传动零件设计计算
四、轴的计算
4.1初步确定轴的直径
4.2轴的强度校核
五、滚动轴承的选择及其寿命验算
5.1初选滚动轴承的型号
5.2滚动轴承寿命的胶合计算
六、键连接选择和验算
七、连轴器的选择和验算
八、减速器的润滑以及密封形式选择
九、参考文献
1.设计任务书
1.1设计题目
设计胶带传输机的传动装置
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
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）
ZDL-3
1600
1.6
320
400
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三相异步电动机，封闭自扇冷式结构，电压380伏，丫系列电动机
2.1.2选择电动机的功率
（1）
卷筒所需有效功率
（2）传动总效率
根据表4.2-9确定各部分的效率
n1=0.99
弹性联轴器效率
一对滑动轴承的效n5=0.97
传动滚筒的效率n6=0.96
-0.8063
■1:
223456
^0.990.9920.970.920.970.96
=0.8063
（3）
所需的电动机的功率
按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭自扇冷式结构，电压380V,丫系列。
查表2.9-1可选丫系列三相异步电动机丫132M1-6型，额定
功率R=4.0kw，或丫系列三相异步电动机选Y112M-4型，额
定功率P0=4.0kw
满足RPr
2.1.3确定电动机转速
传动滚筒转速
60v60X.6c”c/-
nw95.49r/min
nx0.32
现以同步转速为丫132S-4型（1500r/min）及丫132M2-6
型（1000r/min）两种方案比较，查得电动机数据
万案
号
电动机型号
额定功
率（kW）
同步转速
（r/min）
满载转速
（r/min）
电动机质量/kg
总传动比
1
Y112M-4
4.0
1500
1440
43
15.08
2
Y132M1-6
4.0
1000
960
73
10.05
电动机型号:
Y132M2-6
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。
电动机型号为丫132M2-6由表2.9-2查得其主要性能数据列于下表
电动机额定功率P0/kW
4.0
电动机满载转速n0/（r/min）
960
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
堵转转矩/额定转矩
2.0
2.2分配传动比
总传动比
查表2.2-1得取链传动比i23=2.5则齿轮传动的传动比为ii2=丄=10.05=4.02
i232.5
2.3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
p0二pr=3.17kw
n0二960r/min
To=9.55皿=9.553.1710=31.53Nm
n0960
1轴：
即减速器的高速轴
=Po01=3.170.99=3.141kw
960r/min
n0
J=9.55P=9.553.1410=31.24Nmni960
轴：
即减速器的低速轴
p2=Pj12二3.140.990.97二3.01kw
3
120.49Nm
240
T2=9.55旦=9.553.0110
轴：
即传动滚筒轴
p3=p223二3.010.990.92二2.74kw
240=96r/min
1232.5
T3=9.55巴=9.553.4410=272.57Nmn3119.4
2.3.2各轴运动及动力参数列表示
轴序号
功率
P（kw）
转速n（r/min）
转矩
T（N.m）
传动形式
传动比i
效率n
0
3.17
960
31.53
联轴器
1
0.99
1
3.14
960
31.24
齿轮传动
4
0.96
2
3.01
240
119.77
链传动
2.5
0.91
3
2.74
96
272.57
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
由传动比取
小链轮齿数乙=29-2i=24因链轮齿数最好为奇数，取为25
大链轮齿数Z2"Zj=2.525=62.5所以取Z2=63
2）确定链条节距
查表得，工况系数KA=1.0
取单排链，取Kp=1.0
10x296
Po==2.20kW
1.34".0
因为厲=238.81r/min
查表得选链号No10A节距p=15.875
3）计算链长
初选a。
=40p=40汉15.875=635mm
链长
L=2a0+乙2+Z1十P（z2-乙）2=2汇40十63+25十15.875（虫-25）2=伐49节
Pp2a。
2兀26352沢
取Lp=126节
4）验算链速
601000601000
Vv15m/s适合
5）选择润滑方式
按v=1.580m/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
Fe
1000P
v
10003.01
1.588
=1895.47N
作用在轴上的力Fq：
、1.2Fe=1.21895.47=2274.56N
7）链轮尺寸及结构分度圆直径
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ZG310-570钢，正火处理，齿面硬度162—185HBS
计算应力循环次数
N1-60n1jL^609601（830082）=2.74108
查图11-14，Zn1=1.04Zn=1.13（允许一定点蚀）由式11-15，Zx1=Zx2=1.0
取Smin=1.0
由图11-13b，得
二Hiim1=570MPa，二Hiim2=440MPa
计算许用接触应力
小轮转矩=31240Nm
由图11-7得，Zh=2.5，减速传动,
由式（5-39）计算中心距a
IKT1
J
ZzeZR2
2也
‘唧丿
at一（u1）3
402400100%=0.5%:
:
5%，
4.02
传动比误差
△i=—;"00%=
i理
在允许范围内。
齿轮分度圆直径
d1二mw=225二50mm
d2=mZ2=2100=200mm
圆周速度
d1n1
3
6010
叮沖50960
2.5im/s
610
由表11-6,取齿轮精度为8级.
（3）验算齿面接触疲劳强度
按电机驱动，载荷平稳，由表11-3,取KA=1.0
由图11-2（a）.
按8级精度和vz/100=2.51225/100=0.63m/s，
得Kf1.08。
齿宽b=aa=0.4125=50mm。
由图11-3（a），按b/d1=40/40=1.0,取Kb=1.08。
由表11-4，得K=1.1
载荷系数K=KAKvKK^=1.01.081.081.1=1.17
由图11-4，得；一1=0.8,；一2=0.92,
=1.72
由图11-6得，Z=0.875
计算齿面接触应力
J=ZhZeZ2KT2口―1=2.518890.875“bd12u
21.17312404.021
X
4.02
50502
=35312MPav#H】=497.2MPa
故在安全范围内。
（4）校核齿根弯曲疲劳强度
按乙=25，乙=100,
由图11-10得，YFa1=2.81，YFa2=2.2
由图11-11得，Ysa1=1.55，Ysa2=1.76
由图11-12得，Y.=0.68
由图11-16（b），得▽Flim1=210MPa，口Flim2=152MPa
由图11-17，得YN1=1.0，YN2=1.0
由图11-18得，丫xi=Yx2=1.0
取丫ST=2・°,SFmin=1.5
计算齿根许用弯曲应力
*1]=FHmiYsTYniYxi=2102仁。
=280MPa
Sfmin
jf2]Flim2丫STYN2Yx2J5221.01.0=202N/mm2
SFmin1.5
“1h^^YfkYY=21.17312402.181.550.68
bam‘505025
=4833MPa：
：
「F1L28CMPa
故安全
=41.52MPa：
：
L「F2】=202MPa
故安全
（5）齿轮主要几何参数
Z1=25,z2=100,u=4.02，m=2mrp
d1=mzi=2.520=50mm,d2=mz2=2.580=200mm
da1p2ham=5021.02.5=54mm,
da2二d22ham=20021.02.5=204mm
df1二d1-2（hac）m=50-2（1.00.25）2=45mm
df2=d2—2（hac）m=200—2（1.00.25）2=195mm
a=125mm
b2=b=50mm,b1=b+（5~10）=56mm
4.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
1•初步估定减速器高速轴外伸段轴径
根据所选电机d电机=38mm轴伸长E=80mm
则d=（0.8〜1.0）d电机=（0.8〜1.0）X38=30.4〜38mm
取d=32mmd=32mm
2•选择联轴器
根据传动装置的工作条件你选用弹性柱销联轴器
（GB5014-85o计算转矩Tc为
Tc=KAT=1.5X39.8=59.7mm
式中T――联轴器所传递的标称扭矩，
3
P4乂103
T=9.55X匚=9.55X410二39.8
n960
KA――工作情况系数，取KA=1.5o
根据Tc=59.7Nm,从表2.5-1可查的HL-3号联轴器可以满
Tn=630NmTc=46.8Nm,b丨=5000r/minn=960r/min）。
4.1.2选择高速轴的材料
材料为45号钢，调质处理
根据轴伸直径d0=32mm依次设计轴段直径
d1=（35〜37）mm（按标准密圭寸圈尺寸取值）
d2>d1,且以0.5结尾，取d=40mm则选6208型深沟球轴承，轴
承型号为6208GB/T276-1994
4.1.3低速轴的设计计算1.选择轴的材料
选择材料为45号钢，调质处理
2.按扭矩初步计算轴伸直径
d_A°3P（110~160）33.10（25.6~37.2）mm
Yn\240
取d0=35mm
d1=（39〜41）mm取d1=40（按标准密圭寸圈尺寸取值）
d2>d1,根据轴承取标准值，取d2=45mm
查表2-13-3，选30209型号的圆锥滚子轴承。
轴承型号为
30209GB/T297-1994
4.2轴的强度校核
计算小齿轮上的作用力
转矩T=31240N.mm
圆周力Ft=灯="31240=1250NFt=304.59N
d50
r=110.86N
Fa=0N
径向力Fr=Fttga=1250tg20=455NF
轴向力Fa=FttgB=304.59>（1）绘轴的受力简图，求支座反力
垂直面支反力
-RAy（L2L3）FtL2=0
Ft
1250,25
ay=152.30N
Ft
L2
ZY=0
RBy=Ft-RAy=1250-625二625N
by=152.30N
b.水平面支反力
ZMc=0得，-Rbz（L2LJFq（LiL2L3）一FrL^0
Rbz
—Frb+F&L!
+L2+L3）—455x48.5+2376.3x（48.5+48.5+86）“
==4256N
L,+L248.5+48.5
Raz=2335N
（2）作弯矩图
a.垂直面弯矩M图
B点,MCy=RAyLb.水平面弯矩M图
M'Bz二RBzL3=425686二22067.5Nmm
MCZ二FrL,=45548.5=22067.5Nmm
c.合成弯矩图
MC二MCy：
」cz=37495Nmm
MB=M；yMcy=366016Nmm
（3）作转矩T图
T=119770Nmm
（4）作计算弯矩Ma图
该轴单向工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑,
取a=0.6
B点左边
I22|22
McvpMc（T）h：
.;'（37495）（0.6119770）
=81056Nmm
MCy=30312.5N.mm
M'Bz=22067N.mm
MC=37495N.mm
MB=366016N.mm
T=119770N.mm
MCV=81056N.mm
B点右边
MBV=373004N.mm
McaD=71862N.mm
Mbv=MB2CT'）2—（366016）2（0.6119770）2
=373004Nmm
D点
McaD二汀=0.6119770=71862Nmm
（5）校核轴的强度
由以上分析可见，B点当量弯矩值最大，而D点轴径最小，所以该轴危险断面是B点和D点所在剖面。
查表13-1得二B=650N/mm2查表13-3得［；「b］」=60N/mm2。
计算B点轴径dB头：
Mvb=』366016=39.4mm
如.1玩】」、°.仆60
因为有一个键槽dB-dB（10.05）=39.4（10.05^41.4mm。
因为dB=41.4mm<45mm故安全。
D点轴径dD彳骯刑牆=22.9mm
因为有一个键槽dp=dD（1+0.05）=22.9x（1+0.05）=24.1mm。
因为dD<35mm故安全。
5.滚动轴承的选择及其寿命验算
5.1低速轴轴承
1）、选定轴承类型及初定型号
初选圆锥滚子轴承，型号为30209GB/T297-1994
2）、计算径向支反力
B=4301.6N
A=2417.1N
Rb二，R；yRBz=4301.6NR
Ra=JrAy+RAz=2417.1NR
3）、校核轴承寿命
因为Ra>RB,所以取P=FB=4301.6N
5.2高速轴轴承
1）、选定轴承类型及初定型号
初选深沟球轴承，型号为6208GB/T276-94
2）、计算径向支反力
B=665.1N
A=665.1N
Rb二:
RByRBz=665.1N
Ra=JrAy+RAz=665.1NR
3））校核轴承寿命
因为R>RB,所以取P=FB=4301.6N
1010
106（ftc7106（22800它
Leh—!
=x
60n（fpP丿60^960<1.^665.1）
4.05105300882二38400h
故满足轴承的寿命要求
6.键联接的选择和验算
1.减速器大齿轮与低速轴的键联接
1）键的材料类型
45号钢，A型普通平键
2）确定键的尺寸
b=14mm,h=9mm,L=40mm
3）验算键的挤压强度
键和轴的材料均为45号钢，轮毂材料为铸铁。
铸铁的许用应力比钢的许用挤压应力低，按铸铁校核键连接的挤压强度。
查表的许用挤压应力!
J=53mPa，键的计算长度
l=L-b=40-14=26mm
由下式得
该键安全。
所以选14X9GB1096-79
2.小链轮与减速器低速轴轴伸的联接
1）键的材料类型
45号钢A型普通平键，轧毂为铸铁
2）确定键的尺寸
b=10mmh=8mm,L=50mm,bp】=100N/mm2
同上面的方法
因二p：
：
：
Jp〔，故安全。
所以选10X8GB1096-79型键
3.联轴器与减速器高速轴轴伸的联接
1）键的材料类型
45号钢，A型普通平键
2）确定键的尺寸
/mm2
b=10mmh=8mm,L=50mm,l=L-b=40mm,=p】=100N
4T
dhl
431240
328（50-10）
2
=12.21N/mm2
因二p”：
Jp】，故安全。
所以选10X8GB1096-79型键
7.联轴器的选择
选轴时以定，同前
8.减速器的润滑及密封形式选择
1减速器的润滑采用油润滑，润滑油选用中负荷工业齿轮油GB5903-86
2油标尺M16,材料Q235A
3密圭寸圈选用内包骨架旋转轴唇形密圭寸圈。
9.参考文献
1.设计任务书
1.1设计题目
设计胶带传输机的传动装置
1.2工作条件A
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
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）
ZDL-13
1700
1.6
280
400
2■传动装置总休设计
2.1电动机的选择
2.1.1选择电动机系列
I:
；3456
=0.8151
2
=0.990.990.970.930.970.96
二0.8151
（3）所需的电动机的功率
查表2.9-1可选的丫系列三相异步电动机丫132M1-6型，额定
P）=4.0kw，或选Y112M-4型，额定R=4.0kw。
满足R■Pr2.1.3确定电动机转速
传动滚筒转速
万案
号
电动机型号
额定功
率（kW）
同步转速
（r/min）
满载转速
（r/min）
电动机
质量/kg
总比
传动
1
Y112M-4
4.0
1500
1440
43
1
3.19
2
Y132M2-6
4.0
1000
960
73
8
5.79
现以同步转速为丫112皿-4型（1500r/min）
及Y132M1-6
型（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。
电动机型号为丫132M1-6由表2.9-2查得其主要性能数据列于下表
电动机额定功率P0/kW
4.0
电动机满载转速n0/（r/min）
960
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
堵转转矩/额定转矩
2.0
2.2分配传动比.
（1）总传动比i二也9608.79
nw109.2
查表2.2-1得取链传动比i23=2.1
则齿轮传动的传动比为i12=!
乂879=4.186
i232.1
n0=960r/min
1轴：
即减速器的高速轴
3
p13.33"0”K1
T1
=9.551=9.5533.13Nm
n1960轴：
即减速器的低速轴
p2=P"i.12-3.330.990.97=3.20kw
n2二凹960229.34r/min
i124.186
T2=9.55旦=9.553.2010=133.25Nm
n2229.34
3轴：
即传动滚筒轴
4
P3=P223二3.200.990.93二3.07kw
2.3.2各轴运动及动力参数列表示
轴序号
功率
P（kw）
转速
n（r/min）
转矩
T（N.m）
传动形式
传动比i
效率n
0
3.36
960
33.43
联轴器
1
0.99
1
3.33
960
33.13
齿轮传动
4.186
0.96
2
3.20
229.34
133.25
链传动
2.1
0.92
3
3.07
109.21
268.46
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
由传动比取
小链轮齿数
乙=25
大链轮齿数
Z2=iZ1=2.仆25=52.5所以取Z2=53
实际传动比
i-互-鱼-2.12乙25
2）确定链条节距
由式p。
_KAP
KzK
查表得，工况系数
Ka=1.0
小链轮齿数系数
勺严二仁345
19
取单排链，取Kp=1.0
10x320P。
二.03.0=2.38kW
1.345汉1.0
因为n2=229.34r/min
查表得选链号No10A节距p=15.875
3）计算链长
初选a0=40p=4015.875=635mm
链长
叭p
v=
601000
取Lp=120节所以实际中心距a~635
4）验算链速
25汉229.34汇15.875〔52
601000-'
Vv15m/s
5）选择润滑方式按v=1.5
升级会员 