机械设计基础课程设计ZDL3A.docx

1、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

2、工作环境载荷性质生产批量82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-316001.63204002.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n 1=0.99弹性联轴器效率一对滑动轴承的效 n 5=0.97传动滚筒的效率 n 6=0.96-0.80631 : 22 3 4 5 60.99 0.99 2 0.97 0.92 0

3、.97 0.96=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R Pr2.1.3确定电动机转速传动滚筒转速60v 60X.6 c”c / -nw 95.49r/minn x 0.32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/m

4、i n)满载转 速(r/mi n)电动机 质量/kg总传动 比1Y112M-44.0150014404315.082Y132M1-64.010009607310.05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/kW4.0电动机满载转速n0/(r/min)960电动机轴伸直径D/mm38电动机轴伸长度E/mm80电动机中心高H/mm132堵转转矩/额定转矩2.02.2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

5、传动比为ii2 =丄=10.05 = 4.02i23 2.52.3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 = 3.17 kwn 0 二 960 r / minTo =9.55 皿=9.55 3.17 10 = 31.53N mn0 9601轴：即减速器的高速轴= Po 01 = 3.17 0.99 = 3.141 kw960 r / minn 0J =9.55 P=9.55 3.14 10 = 31.24N m ni 960轴：即减速器的低速轴p2 = Pj 12 二 3.14 0.99 0.97 二 3.01 kw3120.49N

6、 m240T2 =9.55 旦=9.55 3.01 10轴：即传动滚筒轴p3 = p2 23 二 3.01 0.99 0.92 二 2.74kw240 =96r/min123 2.5T3 =9.55 巴=9.55 3.44 10 =272.57N m n3 119.42.3.2各轴运动及动力参数列表示轴序号功率P(kw)转速 n(r/mi n)转矩T(N.m)传动形 式传动比i效率n03.1796031.53联轴器10.9913.1496031.24齿轮传动40.9623.01240119.77链传动2.50.9132.7496272.573.传动零件的设计计算3.1减速器以外的传动零件设计计

7、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 =2.5 25=62.5 所以取 Z2 =632）确定链条节距查表得，工况系数K A =1.0取单排链，取Kp=1.01 0 x 2 96Po = = 2.20 kW1.34 .0因为厲=238.81 r/min查表得选链号 No10A节距p=15.8753）计算链长初选 a。=40p=40 汉 15.875=635mm链长L = 2 a0 + 乙2 + Z1 十 P（z2 - 乙）2 = 2 汇 40 十 63 + 25 十 15.875（虫 - 25）2 =伐4 9

8、节P p 2 a。 2 兀 2 635 2沢取Lp=126节4）验算链速60 1000 60 1000V v 15 m/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Fe1000Pv1000 3.011.588= 1895.47N作用在轴上的力 Fq ：、1.2Fe =1.2 1895.47 =2274.56N7）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

9、应力循环次数N1 -60n1 jL60 960 1 (8 300 8 2) =2.74 108查图 11-14，Zn1=1.04 Z n=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=31240N m由图11-7得，Zh =2.5，减速传动,由式（5-39）计算中心距aIKT1JZzeZR22也唧丿at 一(u 1)3402 400 100% = 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

10、二 m w =2 25 二 50mmd2 = m Z2 = 2 100 = 200mm圆周速度d1 n1360 10叮沖50 9602.5im/s6 10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 =2.512 25/100 = 0.63m/s，得 Kf1.08 。齿宽 b= aa=0.4 125= 50mm。由图 11-3(a)，按 b/d 1=40/40=1.0,取 K b =1.08。由表 11-4，得 K =1.1载荷系数 K = KAKvK K =1.0 1.08

11、 1.08 1.1 =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 =ZhZeZ 2KT2 口1 =2.5 1889 0.875 “ bd12 u2 1.17 31240 4.02 1 X 4.0250 502=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)，

12、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, SF min =1.5计算齿根许用弯曲应力*1 = FHmiYsT YniYxi =210 2 仁。= 280MPaSf minjf2 Flim2丫STYN2Yx2 J52 2 1.0 1.0=202N/mm2SF min 1 .5“1 hYfkYY =2 1.17 31240 2.18 1.55 0.68bam 50 50 25=4833MPa ：F1 L28CMPa故安全= 41.52MPa ： LF2】=202MP

13、a故安全(5) 齿轮主要几何参数Z1=25, z 2=100, u=4.02 ， m=2mrpd1 = mzi = 2.5 20 = 50mm, d2 = mz2 = 2.5 80 = 200 mmda1 p 2ham=50 2 1.0 2.5 = 54mm,da2 二d2 2ham=200 2 1.0 2.5 =204mmdf1 二 d1 -2(ha c)m =50-2(1.0 0.25) 2 = 45mmdf2 =d2 2(ha c)m =2002 (1.0 0.25) 2=195mma=125mmb2 =b = 50 mm, b1=b+(510)=56mm4.轴的设计计算4.1初步确定轴

14、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） X 38=30.4 38mm取 d=32mm d=32mm2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（GB5014-85 o计算转矩Tc为Tc = KAT =1.5 X 39.8=59.7mm式中T联轴器所传递的标称扭矩，3P 4乂103T=9.55 X 匚=9.55 X 4 10 二 39.8n 960KA工作情况系数，取KA=1.5 o根据Tc=59.7N m,从表2.5-1可查的HL-3号联轴器可以满T

15、n = 630N m Tc =46.8N m, b 丨=5000r/min n =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=（3537）mm （按标准密圭寸圈尺寸取值）d2d1,且以0.5结尾，取d=40mm则选6208型深沟球轴承，轴承型号为 6208 GB/T276-19944.1.3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 _A3 P(110 160)3 3.10(25.6 37.2)mmY n 240取 d0=35mmd1=(3941)mm 取d1=40 (按

16、标准密圭寸圈尺寸取值)d2d1,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30209 GB/T297-19944.2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 =1250N Ft=304.59Nd 50r=110.86NFa=0N径向力 Fr =Ft tga =1250 tg20 = 455N F轴向力 Fa = Ft tgB =304.59tg0 = 0N(1)绘轴的受力简图，求支座反力垂直面支反力-RAy (L2 L3) Ft L2 = 0Ft1250 ,25ay=152.30NFtL2Z

17、Y =0RBy =Ft - RAy =1250- 625 二 625Nby=152.30Nb.水平面支反力ZMc =0得，- Rbz(L2 LJ Fq(Li L2 L3) 一 FrL0RbzFrb +F&L! +L2 +L3) 455x48.5 + 2376.3x(48.5 + 48.5 + 86) “ = =4256NL,+L2 48.5 + 48.5Raz =2335N(2)作弯矩图a.垂直面弯矩M图B 点,M Cy =RAyLi =625 48.5 =30312.5 N mmb.水平面弯矩M图M Bz 二 RBzL3 =4256 86 二 22067.5 N mmMCZ 二 FrL, =

18、 455 48.5 = 22067.5 N mmc.合成弯矩图MC 二 MCy ：cz =37495 N mmM B = M；y Mcy =366016 N mm(3)作转矩T图T =119770 N mm(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 =0.6B点左边I 2 2 | 2 2McvpMc ( T ) h：.;(37495 ) (0.6 119770 )= 81056 N mmM Cy =30312.5N.mmMBz=22067N.mmM C =37495N.mmM B=366016N.mmT =119770N.mmM CV =81056N.mm

19、B点右边M BV =373004N.mmM caD =71862N.mmMbv = MB2 CT)2 (366016 )2 (0.6 119770 )2= 373004 N mmD点McaD 二汀=0.6 119770 =71862 N mm(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 (1 0.05) =39.4 (1 0.0541.4m

20、m。因为dB=41.4mm45mm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 RB,所以取 P=FB=4301.6N5.2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 6208 GB/T276-942） 、计算径向支反力B=665.1NA=665.1NRb 二:RBy RBz =665.1NRa = JrAy + RAz = 665.1N R3)校核轴承寿命因为 RRB,所以取 P=FB=4301.6N10 10, 106 (ftc 7 106 ( 22800 它Leh

21、 ! = x 60n(fpP 丿 60960 1.665.1)4.05 105 300 8 8 2 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=40mm3） 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14X 9 GB1096-792.小链轮与减速器低速轴轴伸的联接1）

22、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=10mm h=8mm, L=50mm , bp 】=100 N / mm2同上面的方法因二p ： Jp，故安全。所以选10X 8 GB1096-79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/ mm2b=10mm h=8mm, L=50mm ,l=L-b=40mm, =p 】=100 N4Tdhl4 3124032 8 (50 -10)2= 12.21N /mm2因二p ”： Jp】，故安全。所以选10X 8 GB1096-79型键7.联轴器的选择选轴时以定，同前8.减速器的

23、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 GB5903-862油标尺M16,材料Q235A3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82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-1317001.62804002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 : ； 3 4 5 6= 0.81512= 0.99 0.99 0.97 0.93 0.97 0.96二

24、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 Pr 2.1.3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/mi n)满载转 速(r/mi n)电动机质量/kg总 比传动1Y112M-44.0150014404313.192Y132M2-64.010009607385.79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

25、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/kW4.0电动机满载转速n0/(r/min)960电动机轴伸直径D/mm38电动机轴伸长度E/mm80电动机中心高H/mm132堵转转矩/额定转矩2.02.2分配传动比.(1)总传动比 i二也 960 8.79nw 109.2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 =4.186i23 2.1n0 =960r/min1轴：即减速器的高速轴3p1 3.330” K1T1= 9.55 1 =9.55 33.13N mn

26、1 960 轴：即减速器的低速轴p2 = Pi . 12 - 3.33 0.99 0.97 = 3.20 kwn2 二凹 960 229.34r/mini12 4.186T2 =9.55 旦=9.55 3.20 10 =133.25N mn2 229.343轴：即传动滚筒轴4P3 = P2 23 二 3.20 0.99 0.93 二 3.07kw2.3.2各轴运动及动力参数列表示轴序号功率P(kw)转速n(r/mi n)转矩T(N.m)传动形 式传动比i效率n03.3696033.43联轴器10.9913.3396033.13齿轮传动4.1860.9623.20229.34133.25链传动2

27、.10.9233.07109.21268.463.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 252）确定链条节距由式p。_ KAPKzK查表得，工况系数Ka =1.0小链轮齿数系数勺严二仁34519取单排链，取Kp=1.010 x3 20 P。二 .0 3. 0 = 2.38kW1.345 汉 1.0因为 n2 =229.34r/min查表得选链号 No10A节距p=15.8753）计算链长初选 a0 =40p=40 15.875=635mm链长叭pv =60 1000取Lp=120节 所以实际中心距a6354）验算链速25 汉 229.34 汇 15.875 52601000 -V v 15 m/s5） 选择润滑方式 按 v=1.5