机械设计基础课程设计说明书

机械设计课程设计机械设计课程设计 一 设计任务书一 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 ZDD 712002 0400500 二 电动机的选择计算二 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 380 伏 Y 系列电动机 2 滚筒转动所需要的有效功率 kw FV pw4 2 1000 0 21200 1000 根据表 4 2 9 确定各部分的效率 V 带传动效率 1 0 95 一对滚动轴承效率 2 0 99 闭式齿轮的传动效率 3 0 97 弹性联轴器效率 4 0 99 2 滑动轴承传动效率 5 0 97 传动滚筒效率 6 0 96 则总的传动总效率 1 2 2 3 4 5 6 0 95 0 99 0 99 0 97 0 99 0 97 0 96 0 8326 3 电机的转速 min 5 95 4 0 0 26060 r D v nw 所需的电动机的功率 kw p p w r 88 2 8326 0 4 2 现以同步转速为 Y132S 4 型 1500r min 及 Y132M2 6 型 1000r min 两种方案比较 由 2 表 4 12 1 查得电动机 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 1Y132S 43 01500143014 97 2Y132S 63 0100096010 47 比较两种方案 为使传动装置结构紧凑 决定选用方案 2 选电动机 Y132S 6 型 额定功率 3 0kw 同步转 速 1000r min 满载转速 960r min 同时 由表 4 12 2 查得电动机中心高 H 132mm 外伸轴段 D E 38mm 80mm 三 传动装置的运动及动力参数计算三 传动装置的运动及动力参数计算 总传动比 i n0 nw 10 47 由表 2 2 1 得 V 带传动的 i12 3 0 则齿轮传动的 传动比为 i23 i i12 10 47 3 0 3 49 此分配的传动比只是初步的 实际的要在传动零件的 参数和尺寸确定后才能确定 并且允许有 3 5 的误差 二 二 各轴功率 转速和转矩的计算各轴功率 转速和转矩的计算 1 1 轴 电动机轴 p1 pr 2 88kw n1 960r min 3 T1 9 55 p1 n1 9 55 2 88 1000 960 28 65Nm 2 轴 减速器高速轴 P2 p1 12 2 88 0 95 2 736kw N2 n1 i12 960 3 0 320r min T2 9 55 p2 n2 9 55 2 736 1000 320 81 65Nm 3 轴 减速器低速轴 P3 p2 23 2 736 0 99 0 97 2 627kw N3 n2 i23 384 3 49 91 69r min T3 9 55 2 6278 1000 91 69 273 61Nm 4 轴 即传动滚筒轴 N4 n3 i34 95 5 1 95 5r min P4 p3 34 2 627 0 99 0 99 2 57kw T4 9 55 2 57 1000 91 69 268 17Nm 各轴运动及动力参数各轴运动及动力参数 四 传动零件的设计计算四 传动零件的设计计算 1 选择 V 带的型号 因为小轮的转速是 960r min 班制是 2 年 载荷变动小 取 Ka 1 2 Pc Ka P1 1 2 2 88 3 456kw 轴序号轴序号功率功率 P kw P kw 转速转速 n r min n r min 转矩转矩 N m N m 传动形式传动形式传动比传动比效率效率 12 8896028 65 弹性联轴器 1 00 99 22 73632081 65 齿轮传动 3 490 97 32 62791 69273 61 42 5791 69268 17 带传动 3 00 95 4 查表 10 3 和课本图 10 7 可得选用 A 型号带 dd1min 75mm 由表 10 5 取标准直径 即 dd1 100mm 2 验算带速 V 3 14 dd1 n1 60 1000 6 28 满足 5m s V1200 符合要求 6 计算带的根数 Z Pc P0 P0 Ka Kl 查表可得 P0 1 2kw P0 0 3kw 查表 10 6 可得 Ka 0 0 92 查表 10 7 Kl 1 01 代入得 z 3 3 1 2 0 3 0 92 1 01 2 36 取 3 根 7 计算作用在轴上的载荷 Qr 和初拉力 F0 Qr 2 F0 z cosr 2 148 68 4 cosr 1160 6N 且 F0 为单根带的初拉力 F0 500 Pc v z 2 5 Ka 1 qv2 148 68N 查表可得 q 0 10kg m 验算带的实际传动比 i 实 dd2 dd2 375 125 3 0 减速器内传动零件的设计计算 小齿轮 40Cr 钢 调质处理 齿面硬度 250 280HBS 5 大齿轮 zg310 570 钢 正火处理 齿面硬度 162 185HBS 计算应力循环次数 9 1 1011 1 2 830010 138460260 h jLnN 查图 5 17 ZN1 1 0 ZN2 1 08 允许一定点蚀 由式 5 29 ZX1 ZX2 1 0 取 SHmin 1 0 ZW 1 0 ZLVR 1 0 由图 5 16b 得 由 5 28 式计算许用接触应力 2 11 min 1lim 1 7 710mmNZZ S XN H H H 2 22 min 2lim 2 2 475mmNZZ S XN H H H 因 故取 12HH 2 2 2 475mmN HH 2 按齿面接触强度确定中心距 小轮转矩 T1 68044N mm 初取 由表 5 5 得1 1 2 ttZ K 2 9 188mmNZE 减速传动 取02 4 iu4 0 a 由图 11 7 可得 2 5 H Z 由式 5 39 计算中心距 a mm ZZZ u KT ua H EH a 3 148 8 448 9 1885 2 02 4 4 02 6804411 1 102 4 2 1 3 2 3 2 1 由 4 2 10 取中心距 a 150mm a 150mm 估算模数 mn 0 007 0 02 a 1 04 2 96mm 取标准模数 mn 2mm mn 2mm 小齿轮齿数 68 29 102 4 2 1492 1 2 1 um a z n 大齿轮齿数 z2 uz1 31 11902 4 68 29 x 取 z1 29 z2 119 z1 30 z2 120 实际传动比0 4 30 120 1 2 z z i实 6 传动比误差 5 49 0 100 02 4 0 402 4 100 理 实理 i ii i 齿轮分度圆直径 mmzmd n 60 11 mmzmd n 240 22 圆周速度sm nd v 21 1 106 38460 1060 43 11 由表 5 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 载荷稍有波动 由表 5 3 取 KA 1 25 由图 5 4b 按 8 级精度和 smvz 363 0 100 3021 1 100 1 得 Kv 1 04 齿宽 mmab a 6 591494 0 由图 5 7a 按 b d1 0 99 考虑轴的刚度较大和 齿轮相对轴承为非对称布置 得 K 1 08 由表 5 4 得 K 1 1 载荷系数54 1 1 108 104 125 1 K KKKK vA 齿顶圆直径 mmmhdd naa 642 11 mmmhdd naa 2442 22 840 0 120007 0 810 0 30027 0 2 1 a a 650 1 21 aaa 查表 11 6 可得 89 0 Z 由式 5 39 计算齿面接触应力 7 22 2 2 1 1 2 475 2 464 02 4 102 4 60 6 59 6804454 1 2 89 0 9 18850 2 12 mmNmmN u u bd KT ZZZ H EHH 故安全 4 验算齿根弯曲疲劳强度 按 Z1 30 Z2 120 由图 5 18b 得 2 1lim 290mmN F 2 2lim 152mmN F 由图 5 19 得 Y 1 0 Y 1 0 1N2N 由式 5 32 m 2mmTC 998 87 N m 满足要求 取轴伸长 d 112 2 选择联轴器 拟选用弹性联轴器 GB5014 85 名义转矩 T 9550 262 7Nm n p 计算转矩为 TC KT 1 5 262 7 394 05N m 从表 2 5 1 可查得 HL3 满足 TN Tc n 5000r min n 95 5r min 由表查得 L 112mm 9 垂直面支反力 0 B M0 221 LFLLR tAy N LL LF R t Ay 585 1094 21 2 0 Y NRFR AytBy 585 1094 六 轴的强度校核六 轴的强度校核 1 1 低速轴校核 低速轴校核 作用在齿轮上的圆周力 N d T Ft17 2189 2 4 3 径向力 NtgtgFF tr 8 7962017 2189 轴向力 NaFF tn 67 2329cos b 水平面支反力 得 0 B M 0 2 221 LF d FLLR raAz N LL d FLF R ar Az 48 1719 2 21 2 0 ZNRFR AzrBz 28 2516 C 点 垂直面内弯矩图 10 mNLRM AyCy 2 72 1 C 点右 mNLRM BzCz 07 116 2 C 点左 mNLRM AzCz 49 113 1 a 合成弯矩图 C 点右 mNMM CZCyC 69 136 2 C 点左 mNMMM CzCyC 51 134 2 作转矩 T 图 mNT 7 262 3 作当量弯矩图 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 0 6 C 点左边 mNTMM CCvC 2 207 22 C 点右边 mNTMM CCvC 6 208 2 2 D 点 mNTTMM oDVD 6 157 22 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 8 1 得查表 8 3 得 2 650mmN B 2 1 60 mmN b C 点轴径 mm M d b caC C 56 32 1 0 3 1 因为有一个键槽 该值小于原 mmdC29 34 05 0 1 56 32 设计该点处轴径 57mm 故安全 D 点轴径 mm M d b caD D 73 29 1 0 3 1 因为有一个键槽 该值小于原mmdC 2 31 05 0 1 73 29 11 设计该点处轴径 45mm 故安全 6 精确校核轴的疲劳强度 a 校核 剖面的疲劳强度 剖面因键槽引起的应力集中系数由附表 1 1 查得 825 1 k625 1 k 剖面因配合引起的应力集中系数由附表 1 1 查得 97 1 k51 1 k 所以 因 1 1 2 2 剖面主要受转矩作825 1 k625 1 k 用 起主要作用 故校核 1 1 剖面 k 1 1 剖面产生的 2 3 3 max 75 13 4550 0 10 7 626 mmN W T T 2max 88 6 2 mmN ma 45 钢的机械性能查表 8 1 得 2 1 268mmN 2 1 155mmN 绝对尺寸影响系数由附表 1 4 得 81 0 76 0 表面质量系数由附表 1 5 得 92 0 92 0 查表 1 5 得 34 0 21 0 1 1 剖面安全系数 69 8 88 6 21 088 6 76 0 92 0 625 1 155 1 ma k SS 取 所以 1 1 剖面安全 8 1 5 1 S SS b 校核 III IV 剖面的疲劳强度 III 剖面因配合 H7 k6 引起的应力集中系数由附表 1 1 查得 97 1 k51 1 k IV 剖面因过渡圆角引起的应力集中系数由附表 1 2 099 2 k845 1 k IV 剖面因键槽引起的应力集中系数由附表 1 1 查得 825 1 k625 1 k 12 故应按过渡圆角引起的应力集中系数校核 III 剖面 III 剖面承受 mmN B L L M M c 5 1 1 1036 2 2 mNT 3 10 7 626 III 剖面产生正应力及其应力幅 平均应力为 2 3 5 max 59 5 751 0 1036 2 mmN W M 2 max 59 5 mmN a 0 m III 剖面产生的扭剪应力及其应力幅 平均应力为 2 3 3 max 12 3 752 0 10 7 262 mmN W T T 2max 56 1 2 mmN ma 由附表 1 4 查得 表面质量系数由附表 1 5 81 0 76 0 得 92 0 92 0 表面质量系数同上 III 剖面的安全系数按34 0 21 0 配合引起的应力集中系数计算 76 15 059 5 75 0 92 0 099 2 268 1 ma k S 58 33 56 1 21 0 56 1 73 0 92 0 845 1 155 1 ma k S 52 15 22 SS SS S 所以 III 剖面安全 8 1 5 1 SS 其他剖面危险性小 不予校核 13 七 七 滚动轴承的选择及其寿命验算滚动轴承的选择及其寿命验算 低速轴轴承 选择一对 6211 深沟球轴承 低速轴轴承校核 1 确定轴承的承载能力 查表 9 7 轴承 6211 的 25000N c 33500N 0 c 2 计算径向支反力 NRRR VH 33 2038 2 1 2 11 NRRR VH 04 2744 2 2 2 22 3 求轴承轴向载荷 A1 0 A2 2329 67N 4 计算当量动载荷 A2 C0 2329 67 25000 0 093 插值定 e2 0 29 由 A2 R2 0 849 0 29 查表 9 10 X2 0 56 Y2 1 50 查表 9 11 取 fd 1 2 fm 1 0 ft 1 0 P1 1 2 2038 33 2445 996N P2 fd X2R2 Y2A2 6037 4N 为 P2 P1 按 P2 计算 hh P C n L h 480000 2 1 67 29814 4 6037 33500 5 9560 10 60 10 3 6 3 6 10